問題描述:
某懸臂柱承受自重荷載和柱頂軸向壓力荷載,對其分別進行非線性的靜力分析和動力時程分析,具體的工況設置如下:
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工況 ①:非線性靜力工況;不考慮 P-Delta 效應;施加自重和軸向壓力荷載。
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工況 ②:非線性動力時程工況;不考慮 P-Delta 效應;結構剛度繼承工況 ①;施加地震波荷載。
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工況 ③ 、④ 分別與工況 ①、② 相對應,但均需考慮 P-Delta 效應。
從計算結果上看,對于懸臂柱自由端的位移,為什么工況 ④ 的最大值會小于工況 ② 的最大值呢?考慮 P-Delta 效應后立柱抗彎剛度減弱(應力軟化),那么其位移值不應該更大嗎?
解答:
首先,在考慮 P-Delta 效應的非線性靜力工況中,懸臂柱的自重以及柱頂?shù)妮S向壓力必然會降低立柱的側向抗彎和抗剪剛度,這點是毋庸置疑的!!因此,與之相應的后續(xù)的非線性動力時程工況中的立柱抗側剛度也必然會有所削弱。
但是,在動力時程分析中,側向剛度降低并不意味著側向位移一定會增大!在這里,我們不能以看待靜力問題的角度來審視動力問題,因為二者存在一個最大的區(qū)別:質量以及與之相關的慣性力!對于靜力問題,根據(jù)“ku=P" 可以很容易地做出“剛度降低則位移增大”的結論。
對于不考慮阻尼的簡單的動力時程問題,我們也可以這樣理解:“地震動荷載除了引起結構的彈性內力外,還會使結構自身產生加速度(或慣性力)!”這與靜力問題中“靜力荷載只引起結構自身的彈性內力”的認識是完全不同的。