问题描述:
在 SAP2000 中可以通过表格提取同一节点来自于不同单元的单元节点力,考虑到节点的力学平衡,在未对该节点施加节点荷载的前提下,各个方向的合力和合力矩(F1、F2、F3、M1、M2、M3)应等于零。然而,在某些情况下上述合力和合力矩并不等于零,如下图所示。与#121节点相连的四个壳单元,其单元节点力 F3 的总和为什么不等于零呢?
解答:
对于上述问题中提出的结论“考虑到节点的力学平衡,在未对该节点施加节点荷载的前提下,各个单元的合力和合力矩应等于零”,需要注意的是:必须是与节点相连的所有单元在该节点处的单元节点力之和才等于零!因此,出现合力不等于零的原因在于单元的统计不完整,遗漏掉两个框架单元。这一点从以下的对象收缩图中可以更直观地显示:
综上,提取与#121节点相连的另外两个框架单元在该节点处的单元节点力,如下图所示。对框架单元的单元节点力 F3 进行求和,其数值与壳单元的单元节点力之和恰好等大反向,合力为零!
最后需要强调一点的是,如果提取动力时程分析中某个时间步的结果,所有单元(框架单元+壳单元)的单元节点力之和未必等于零!因为这些单元节点力之和需要与节点的惯性力相平衡,只有当节点的相对加速度为零时,合力方为零!