问题描述:
针对恒载作用下的结构,如何在移除某个构件后得到其余构件的内力或节点位移的时程变化曲线(如下图所示)呢?是否可以在 SAP2000 中通过阶段施工分析和动力时程分析加以实现呢?
解答:
首先,想要获取如上图所示的位移时程曲线必须进行动力时程分析!阶段施工分析是无法考虑动力效应(惯性力)的。注意:虽然 SAP2000 可以在阶段施工分析中考虑材料的时间相关属性(如混凝土的蠕变、收缩以及龄期等),但该属性并未考虑结构质量,即不会产生动力效应(惯性力)。
事实上,移除构件后的动力时程分析与结构在卸载后的动力时程分析是类似的。因此,如果将某个构件对结构其余部分(除该构件外的整体结构)的作用以节点荷载的方式进行等效,则构件的移除即对应于节点荷载的“突然卸载”。综上,建议采用以下步骤:
一、建立完整的计算模型 A,完成静力分析(通常是恒载作用)。
二、选择拟移除的构件(可以是 1 个或多个构件),通过表格查询并记录这些构件与结构其余部分的交点处的单元节点力。
三、将计算模型另存为 B,在该模型中删除拟移除的构件。在移除的构件与剩余结构的交点处施加节点荷载。
四、这样,即得到与原始结构等效的结构,只是以节点荷载代替移除的构件,但剩余结构的变形以及内力状态与原始结构(恒载作用)是相同的!
五、对新保存的模型 B 定义非线性的静力和动力工况
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静力工况:同时施加恒载和等效的节点荷载。
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动力工况:施加等效的节点荷载,但比例系数取 -1,即进行“卸载”。
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该动力分析可以考虑任意的非线性因素,如 P-Delta 效应、弹塑性、大位移等等。
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初始条件为前述的静力工况,采用直接积分法的时程分析。
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时程函数:由(0,1)、(T,0)、(大于 T,0)定义