问题描述:
请问,在 SAP2000 中如何实现大块实体基础与竖向构件(柱、墙)有效的连接?
解答:
大多数模型中,用到的多为框架单元与壳单元,由于这两种单元各个节点都具有6个自由度,所以两种单元的连接通常不存在问题,连接处位移保持连续。如果遇到实体单元与框架单元或壳单元的连接,由于实体没有转动自由度,实体单元的节点不能传递弯矩,这时候有以下两种方式处理单元间节点自由度的不协调问题。
方式1:虚拟的梁连接自由度不协调的单元
实体单元与梁单元连接的时候,设置两个虚拟的梁单元,分别伸入两个分离的节点上,并释放这两个虚拟梁单元位于远端的转动自由度,如图1所示。梁单元上的弯矩会以拉力和压力的形式传递到与之相连的实体单元的节点上。虚拟梁单元的截面特性,应根据实体单元的刚度情况进行简单的试算予以确定。当然,在虚拟梁附近的应力是不真实的,不能作为计算结果进行考虑,模型中应力比较集中的区域应避免设置虚拟梁单元。
图1.虚拟梁单元处理梁单元与实体单元之间的连接
同理,用虚拟梁单元也可以模拟壳单元与实体单元之间的连接,如图2所示。
图2.虚拟梁单元处理壳单元与实体单元之间的连接
方式2:Plate(板)约束
受 Plate 约束的节点通过板面外抗弯刚性链杆连接在一起,该约束将结构单元中的转动转化为实体单元中一对等大反向的平动,如图3所示,Plate约束的节点1、3和2满足“平截面”假定,面外抗弯刚度无穷大,但面内保持柔性,避免局部刚度过大引入计算误差。
图3.Plate约束连接梁单元与实体单元
同理,Plate 约束也可用于实体单元与壳单元之间的连接,如图4所示。
图4.Plate约束连接壳单元与实体单元