问题描述:
模型分析之前,一般要运行模型检查命令,来检查模型中是否存在对象重叠、相交或单元剖分、荷载传递等潜在问题。如果模型存在上述问题,程序会给出相应警告(见下图)。
在运行分析时,有时程序也会给出一些警告(详见案例3)。
在这些警告的含义是什么?如何根据这些警告来修改模型?
解答:
1. 总体来说,模型检查给出的针对对象几何信息的警告大致可分为四类:1)***&B***太近;2)***&F***太近;3)F***&F***太近;3)F***&B***太近;其中B代表梁;F代表楼板;***代表标签号,仅有*代表节点。
有时程序会给出类似如下的警告:Check meshing At F1 area F208(1.59% Increment),意思为:剖分检查发现F1层F208号楼板出现1.59%的重叠。
2. 运行分析过程中给出的警告大致有以下几类:
1)节点精度丢失。
2)约束精度丢失。
3. 模型检警告的其他含义见下图:
4. 不同的模型、不同的警告信息,需要采取的调整策略也会有所不同。下面通过三个案例,说明一下调整模型过程中的常用的方法和命令。
案例1:运行模型检查后,程序给出如下图所示的警告
由于程序一般会就同一位置给出多条警告,所以建议通过警告中提示的坐标来定位产生警告的位置。坐标(16.766, 5.081, 216.3)是图中451号节点。由于451号节点在面对象F531的一条边上,但该节点不是F531的节点,导致了上图中的第二条警告;基于同样的原因,程序还报出了第一、第三条警告。
修改的方法有很多,比如可以先删除楼板对象F531,然后再将其重新绘制一次。再次绘制该对象时,除包含原有节点外,还要包含451号节点。
较为便捷的一种修改方法为:1)利用已有节点绘制一条辅助线(下图中红线);2)利用分割面>以选的线对象进行块状分割命令,将面对象进行适当分割;3)删除辅助线。与第一种方法相比,第二种方法可以免去施加面荷载、指定隔板、自动边束缚等可能需要的操作。
案例2:模型检查后,程序给出如下所示的警告:
警告的内容为:Check
meshing At F1 area F208(1.59% Increment)。
具体含义是:检查网格剖分过程中,发现F1楼层中的面对象F208存在1.95%的重叠。其中,F1为出现警告的楼层,F208为出现警告的对象编号,括号里的内容具体说明发生警告的原因。
首先根据警告信息确定出现警告的位置,并通过窗口缩放查找模型存在的问题。从下面的截图可以发现模型在此处存在两个问题:1)在楼板F208的右上角(下图所示1号位置)有两个相邻很近的节点,导致在绘制楼板时出现局部重叠;2)在下图所示的2号位置,F208 右边上存在一个节点,但该节点不属于F208.
采取如下修改方法:1)在1号点位置利用带属性复制功能将梁平移到与下部剪力墙平行的位置,并用重定形命令修改梁两侧楼板的节点位置,使得梁、楼板、剪力墙三者的节点完全对应。2)在2号点位置,利用分割壳命令,将F208切割为两块楼板。(修改后的模型见下图)
案例3:利用高级求解器求解时,模态工况不能正常运行,程序给出如下所示的警告:
为得到更为详细的警告信息,需要在标准求解器下再次运行分析。改变求解器的路径为:分析>高级SAPFire选项,选择标准求解器。ETABS2013具有三个求解器:标准求解器、高级求解器、多线程求解器。三者的求解机制不同,求解效率按照排列次序逐渐提高;标准求解器会给出更为具体的警告和报错信息。
采用标准求解器运行模态工况时,程序给出如下警告:
警告的含义为:求解过程中遇到数值问题,矩阵的主对角元素(Diagonal)小于零。
首先根据警告给出的坐标,确定发生警告的位置。从下面的截图可以发现,模型存在两个问题:1)在悬挑板所在位置,剪力墙未进行切割或剖分;2)边梁节点与悬挑板节点位置不重合。上述两个原因导致悬挑板板角节点刚度为零,该位置处梁、悬挑板、剪力墙的位移不连续。
具体调整方法为:利用编辑壳>分割壳命令,在梁端节点分割剪力墙;利用重定形命令使得悬挑板节点与边梁节点平齐,修改后的模型见下图。
延伸:
模型检查给出的警告信息会提示模型存在的潜在问题。这些问题有可能影响结构的分析结果,比如导致模型局部失稳或荷载传递错误等。所以应重视警告信息,并合理修改模型。
有时,模型会存在一些隐性的问题,它们对于某些分析条件或荷载工况不敏感。所以,在一定情况下,程序可以正常运行;而一旦某些条件改变,比如改变剖分选项、设置初始P-delta选项等,就会触发这些隐藏的问题。所以为尽可能排除模型存在的问题,可以在不同的条件下进行模型检查或运行分析。
为提高调整模型的效率,可以用膜单元来模拟楼板,并将其指定为默认剖分(在有楼面梁、剪力墙处剖分);壳单元来模拟剪力墙,并将其指定为默认剖分(直墙不进行剖分)。这些措施可有效减少单元数量,从而加速模型检查和运行分析的速度。