问题描述:
如图1所示的塔结构模型,在风荷载工况下的分析结果异常。以“WIND_X+” 工况(通过面对象施加的X正向风荷载)结果为例,结构位移Ux均为0。风荷载本身定义和设置并没有问题,请问这是什么原因导致的?
图1 WIND_X+工况下Ux位移值
解答:
通过显示>显示其他指定>节点,检查模型中节点的特殊指定。如图3所示,显示节点束缚。
图2 显示节点指定
“DIAPH1”约束类型为隔板约束(Diaphragm)。隔板约束的作用是使所有被其约束的节点作为一个刚性的平面隔板一起移动。实际上就是限制节点之间在平面内的变形,即所有被约束的节点之间在平面内无相对的位移,但对平面外性能没有影响。
图3 显示节点约束
由图3可知,隔板约束“DIAPH1”包含模型中从顶部到底部的所有节点。(注:图3中显示为绿色的节点代表包含在隔板约束中的节点。)
容易观察到结构底部铰支,即底部4个节点被约束X、Y、Z平动自由度。结合前面关于 “隔板约束作用”的说明,就不难想象导致问题的原因了。隔板约束“DIAPH1”连接模型中所有节点在一起,其他节点的平动自由度也会受到相同的限制。故在横向风荷载作用下,结构没有水平位移。
解决该问题,有两种方法:
1.直接删除对节点的隔板约束指定。
使用“Ctrl+A”命令选中整个模型,点击菜单指定>节点>束缚,弹出如下图所示对话框,选择“None”,点击 “确定”,完成删除隔板约束的操作。
图4 指定节点约束对话框
2.修改隔板约束“DIAPH1”的定义。
如果由于分析需要(例如:地震工况中考虑偶然偏心的影响或通过隔板施加风荷载),不能删除模型中隔板约束的指定,那么此时需要用户指定对不同标高的节点组分别定义相应的隔板约束,再指定给这些节点。
其实,程序中“指定不同隔板约束到每个不同的Z高度处”选项,如下图5所示,可以便捷地实现为这些节点分别指定不同隔板约束的功能。
图5 定义隔板约束
该选项只有在选择束缚轴为“Z轴”时,才会被激活。使用这个选项,程序会自动对具有相同Z坐标的点生成独立的隔板约束。
对于该模型来说,可以对整个模型中的节点指定一个隔板约束(例如“DIAPH1”),程序会自动分别在各楼层生成隔板约束,如下图6所示。这样就避免了手动的定义、选择、指定等重复性操作,帮助用户提高工作效率。
图6 在楼层处自动生成隔板约束
按上述两种方法修改后,分析可得到正确的位移结果,如下图7所示。
图7 WIND_X+工况下Ux位移值(mm)