问题描述:
在SAP2000的各种荷载组合类型中,Range-Add(同号叠加)组合是如何实现的呢?它与线性叠加以及包络组合又有何不同?能否以简单算例加以详细解释?
解答:
Range-Add组合和包络组合都是用于获取不同荷载布置方式下结构响应的包络值。但是,前者考虑的荷载布置方式的数量要比后者多的多。具体来讲,对于同样包含N个荷载的两种组合类型:包络组合只考虑单个荷载依次施加,即只对N种荷载布置方式下的结构响应进行包络;但Range-Add组合考虑1~N个荷载同时施加,即对
M种荷载布置方式下的结构响应进行包络。其中,M的计算公式如下:
现在我们以下图所示的双跨连续梁为例,对以上结论加以解释。为了便于演示不同的荷载布置方式,我们将该双跨连续梁平均分为8段,而均布线荷载则可施加在这8段中任意一段或多段内。
此时,如果用户需要考虑均布线荷载最不利的布置方式,可执行以下操作步骤:
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定义8个荷载工况,依次在各个梁段内施加均布线荷载。
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定义Range-Add类型的荷载组合并包含以上8个荷载工况。
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运行分析后查看该荷载组合(最不利布置方式)下的结构响应。
如果对上述8个荷载工况进行线性叠加组合,则等效于在双跨连续梁的全长范围内施加均布线荷载,弯矩图如下所示:
如果对上述8个荷载工况进行包络组合,则程序只对该8个荷载工况下的结构响应进行包络,弯矩图如下所示:
如果对上述8个荷载工况进行Range-Add组合,则参与包络的荷载组合(即荷载布置方式)包括:
因此,Range-Add组合将自动对所有可能的255个荷载组合下的结构响应进行包络。事实上,程序内部在进行包络计算时,只需要对各个荷载组合下的计算结果秉承“同号相加”(正值加至 Max,负值加至 Min)的原则即可。最终弯矩图如下所示:
试想,如果不定义Range-Add组合,如何得到与之相同的结果呢?当然,用户可以采用以下操作步骤:
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手动定义全部255个荷载工况,每个工况只包含上述255个荷载组合中某一种荷载布置方式。
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定义包络类型的荷载组合并包含以上所有255个荷载工况。
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运行分析后查看该荷载组合(最不利布置方式)下的结构响应。
显然,该方法的工作量过大,可操作性不强!
Range-Add组合常用于考虑活荷载的最不利布置,尤其是当活荷载起控制作用时,这点尤为重要!除以上连续梁外,Range-Add组合同样适用于考虑楼面活荷载的最不利布置。具体操作时,用户只需在楼板的各个开间内分别布置活荷载并定义相应的荷载工况,然后定义Range-Add类型的荷载组合并包含所有荷载工况即可。