問題描述:
如下圖所示,鋼柱與屋面梁是鉸接,鋼柱與托梁是剛接,對鋼柱頂部節(jié)點釋放屋面梁方向彎矩是否合理?托梁與屋面梁采用的是上下搭接的連接方式,此方式在 SAP2000 中如何模擬?
解答:
如果在幾何模型上不考慮托梁節(jié)點和屋面梁/鋼柱節(jié)點間的偏移,即采用上圖所示模型進行分析,則有:
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鋼柱與屋面梁的鉸接主要是針對屋面梁的受彎,而鋼柱與托梁的剛接主要是針對托梁的受彎。因此,對鋼柱釋放屋面梁方向的彎矩是合理的!這樣既不影響鋼柱與托梁的剛接,也不破壞兩個屋面梁之間的剛接。
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默認情況下,托梁與屋面梁之間的剛接可以傳遞力矩,最主要的是屋面梁的主彎矩傳遞為托梁的扭矩;而通常情況下,屋面梁的扭矩和次彎矩向托梁的傳遞則不重要。因此,為了模擬托梁和屋面梁之間的搭接,可以只釋放的托梁的扭矩(注意:只釋放一端即可,兩端都釋放會造成構(gòu)件失穩(wěn)),但不能釋放彎矩(否則會影響托梁和鋼柱間的剛接或托梁和托梁之間的剛接)。
另外,如需考慮托梁的與屋面梁/鋼柱的節(jié)點偏移(通常情況下,并無此必要),可以指定插入點,效果如下圖所示:
如果在幾何模型中調(diào)整托梁位置,使其與柱頂及屋脊在豎向偏移一段距離,如下圖所示。采用該模型進行分析時,可以做如下處理:
1、無抽柱的柱頂節(jié)點(亦即屋面梁節(jié)點)與托梁節(jié)點間使用剛接,即指定 Body 束縛(選中全部6個自由度)。同時,對鋼柱頂部節(jié)點釋放屋面梁方向的彎矩。這樣,既可實現(xiàn)鋼柱和屋面梁的鉸接,也可實現(xiàn)鋼柱和托梁的剛接。
2、抽柱的屋面梁節(jié)點與托梁節(jié)點間使用鉸接,即指定 Equal 束縛(只選中3個平動自由度),這樣就可以在保證屋面梁、托梁自身連續(xù)(剛接)的同時,屋面梁和托梁之間為完全鉸接。這樣可以保證托梁和屋面梁之間無任意力矩傳遞,包括兩個方向的彎矩和扭矩。
該方法在幾何處理上較為繁瑣,但托梁和屋面梁的連接處理地較好。但是,事實上,我們還是應(yīng)該根據(jù)問題的特點選擇最合適的方法,如果托梁或屋面梁的扭矩和次彎矩很重要(實際工程不多見)的話,顯然第一種方法欠妥。
使用程序進行分析,應(yīng)該抓住問題的主要矛盾,模擬構(gòu)件的最主要最重要的力學性能,苛求面面俱到有時是很困難的,往往也沒有必要!