问题描述:
为了考虑设备等其他因素产生的荷载,有时需对结构施加向上的恒载或活载。以下图一简单框架结构为例,对节点1施加300kN、竖直向上的集中力,采用重力荷载代表值1.0DL+0.5LL定义质量源,发现ETABS中基于Group和Story统计的总质量不一致。原因是什么?
解答:
程序通过静力等效或虚功原理得到作用于单元上的综合节点荷载,并转换为质量,当综合节点荷载为负值时(荷载方向竖直向上),该节点质量为“负质量”。关于负质量更详尽的内容可参考《负质量的来源》。ETABS中,Mass Summary
by Story表格并未考虑负质量(即负质量修改为0),而Mass Summary
by Group是基于所有节点质量统计得到。
由于ETABS中无法输出负质量的具体数值,现通过一个完全相同的SAP2000模型进行验证。可以看见SAP2000输出的节点1质量为-10809kg,节点总质量为376275.3kg,与ETABS中输出的Group All一致。可得376275.3+10809=387084.3kg,与ETABS中的楼层总质量一致。
实际上,负质量是没有物理意义的,程序在进行模态分析、反应谱分析等结构分析时并不会考虑。现将施加在节点1竖直向上的300kN集中力修改为600kN,可以看见ETABS的楼层总质量与周期均未发生变化,如下所示:
修改荷载前的周期结果
修改荷载后的周期结果
修改荷载后的楼层质量