问题描述:
如图 ① 所示,在 SAP2000 中以 Gap 类型的连接单元模拟右柱柱底在水平方向的间隙,即:抗压不抗拉的接触行为。关于连接属性和连接单元的具体定义如下:
1、U1 方向的非线性连接属性
a)忽略(线性)有效刚度,即取为零。
b)设置合理的非线性刚度,且初始缝隙为零。
2、在右柱柱底绘制零长度的连接单元
a)采用上述定义的连接属性
b)修改默认的局部 +1 轴,由 +Z 修改为 +X。
但是,对比静力非线性工况下的结构变形图却发现,上述 Gap 单元并未“限制柱底的水平位移”。如图 ③ 所示,右柱柱底节点具有非零的水平位移,且结构的整体变形与未使用 Gap 单元的“自由端”模型(图 ②)完全相同。请问,导致上述问题的原因是什么?
解答:
对于零长度的 Gap 连接单元,局部轴的正方向对应于缝隙的张开方向。如下所示:
☆ 局部 1 轴 = +X 方向(左图):柱底节点向右移动,则缝隙张开。
☆ 局部 1 轴 = -X 方向(右图):柱底节点向左移动,则缝隙张开。
对比【问题描述】中的模型示意图,右图才是正确合理的局部 1 轴方向。
根据上述建议修改 Gap 单元的局部 1 轴方向,修改前后的结构变形图如下所示。显然,右图中的 Gap 单元可以有效“限制柱底的水平位移”,进而正确模拟“抗压不抗拉”的接触行为。