問題描述:
如下圖所示,對(duì)兩個(gè)完全相同的計(jì)算模型分別指定不同的剛性隔板:左圖對(duì)柱頂?shù)?/span> 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)指定節(jié)點(diǎn)隔板(命令路徑:指定 > 節(jié)點(diǎn) > 隔板);右圖對(duì)樓板指定殼隔板(命令路徑:指定 > 殼 > 隔板)。為什么 ETABS 對(duì)兩個(gè)模型統(tǒng)計(jì)的隔板質(zhì)量會(huì)相差很多呢?
解答:
ETABS 提供題目中所示的兩種隔板指定方式:節(jié)點(diǎn)隔板和殼隔板。首先,二者的計(jì)算原理(約束方程)和力學(xué)性能(面內(nèi)剛度無窮大)是完全相同的。但在某些情況下,兩種隔板所包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)量有所不同,進(jìn)而造成質(zhì)量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果差別較大。
對(duì)節(jié)點(diǎn)指定的隔板只包含用戶選擇的節(jié)點(diǎn);但對(duì)殼指定的隔板既包含殼對(duì)象的 4 個(gè)角點(diǎn),也包含殼對(duì)象內(nèi)部由自動(dòng)網(wǎng)格剖分生成的有限元節(jié)點(diǎn)。殼對(duì)象的分析網(wǎng)格如下圖所示:
其中,D2 只統(tǒng)計(jì) 4 個(gè)柱頂節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量,而 D1 卻統(tǒng)計(jì)柱頂以及殼對(duì)象內(nèi)部所有節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量。故,隔板 D2 的質(zhì)量必然小于隔板 D1 的質(zhì)量,如下所示:
可以想象的是,在兩個(gè)樓板(殼對(duì)象)均不進(jìn)行自動(dòng)網(wǎng)格剖分的情況下,兩種方式必然能得到相同的隔板質(zhì)量!由于用戶在多數(shù)情況下均使用膜類型的樓板截面屬性,無需對(duì)樓板指定自動(dòng)網(wǎng)格剖分,故不會(huì)存在上述質(zhì)量統(tǒng)計(jì)不一致的問題。
但是,如果用戶需要計(jì)算樓板在荷載作用下的內(nèi)力、變形、撓度等結(jié)果,則需要使用殼類型(薄殼或厚殼)的樓板截面屬性并指定合適的自動(dòng)網(wǎng)格剖分,此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)上述質(zhì)量統(tǒng)計(jì)不一致的問題。另外,兩種隔板定義下的模型計(jì)算規(guī)模也有所不同。由于 D2(節(jié)點(diǎn)隔板)只對(duì) 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)施加約束,而其余所有的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)均未通過約束減少計(jì)算自由度。故,相同條件下的節(jié)點(diǎn)隔板的計(jì)算量較殼隔板要略大一些。
綜上,通常建議用戶采用“對(duì)殼指定隔板”的方式。畢竟,該方式對(duì)于任意的網(wǎng)格剖分形式及單元數(shù)量均不會(huì)出現(xiàn)樓板質(zhì)量丟失的問題。