問題描述:
如下所示,SAP2000 在反應(yīng)譜分析是如何考慮偶然偏心的呢?

解答:
偶然偏心在反應(yīng)譜分析中的實現(xiàn)方法類似于自動地震荷載(底部剪力法),也就是在不考慮偶然偏心的基礎(chǔ)上對各個節(jié)點附加一個繞 Z 軸的集中力矩。集中力矩的大小等于沿地震作用方向的地震力(節(jié)點集中力)與偏心距的乘積。但與自動地震荷載不同的是,此處的地震力并非單一振型中的地震力,而是各個振型中的地震力的組合值(如 CQC 或 SRSS)。
事實上,SAP2000 針對考慮偶然偏心的反應(yīng)譜工況(如 RS+0.05)會自動生成一個附加的線性靜力工況(如 ~TorsionRS+0.05),用于施加上述提及的作用于各個節(jié)點上的附加集中力矩。注意,該附加工況為線性靜力工況(類似于恒載或活載工況)而非反應(yīng)譜工況,故無需進行振型組合。因此,結(jié)構(gòu)不同位置處的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值有正有負(fù),如以下中圖所示。
常規(guī)反應(yīng)譜工況(如 RS)中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值與附加工況中結(jié)構(gòu)響應(yīng)值的絕對值之和即考慮偶然偏心的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值,故反應(yīng)譜工況中偏心率或偏心距的正負(fù)號對分析結(jié)果無影響。注意,在反應(yīng)譜分析中考慮偶然偏心的前提同樣是剛性或準(zhǔn)剛性隔板的定義,否則程序無法計算偏心距。關(guān)于這一點,讀者可參閱筑信達知識庫文檔《自動地震荷載與偶然偏心》,此處不再贅述。
那么,我們?nèi)绾尾拍茯炞C上述實現(xiàn)方法呢?換言之,對于考慮和不考慮偶然偏心的反應(yīng)譜分析,如何查看或輸出作用于各個節(jié)點上的地震力和附加力矩并對『附加力矩 = 地震力 X 偏心距』的計算公式加以驗證呢?反應(yīng)譜分析不同于自動地震荷載,后者可以對作用于各個節(jié)點上的集中力或集中力矩進行圖形顯示甚至表格輸出,詳見《自動地震荷載的表格輸出》。
對于反應(yīng)譜分析,我們可以通過定義截面切割輸出作用于節(jié)點上的地震荷載。如下所示,基于 #120 節(jié)點及與之相連的三個框架對象定義截面切割,分別輸出 RS 和 RS+0.1 工況下的截面內(nèi)力。對于 X 向地震作用,在不考慮偶然偏心的情況下,X 向地震力 F1=0.0222;在考慮偶然偏心的情況下,在 F1 的基礎(chǔ)上附加力矩 M3 = 0.0266 = F1 x e x L = 0.0222 x 12 x 0.1。 由此即可驗證 SAP2000 在反應(yīng)譜分析中以『附加力矩 = 地震力 X 偏心距』的方式考慮地震作用的偶然偏心。