问题描述:
如下图所示的平面简支梁,在均布线荷载(10kN/m)与等效的节点荷载(10kN)作用下的跨中挠度为何不同?其中,前者为 13.14mm;后者为 12.85mm,略小于前者。
解答:
对于平面简支梁的均布线荷载,其等效的节点荷载并非仅仅如上图所示的五个集中力荷载。事实上,SAP2000 在生成分析模型(有限元模型)的过程中,采用静力等效或虚位移原理将非节点荷载转换为等效的节点荷载。但是,对于上述均布线荷载,其等效的节点荷载应包括两部分,即:竖直向下的集中力和杆端的集中力矩,如下所示。
因此,如果人为施加上述均布线荷载的等效节点荷载,除跨间节点的竖向集中力外,还应在两个固定铰支座处分别施加 ql^2/12=0.833kN·m 的集中力矩。注意,此处的 l 指的是单个框架单元长度(1m),而非整个简支梁的长度(6m)。在此基础上,简支梁的挠曲线及跨中挠度如下所示,该结果与均布线荷载完全相同。