問(wèn)題描述:
某懸臂柱承受自重荷載和柱頂軸向壓力荷載,對(duì)其分別進(jìn)行非線性的靜力分析和動(dòng)力時(shí)程分析,具體的工況設(shè)置如下:
-
工況 ①:非線性靜力工況;不考慮 P-Delta 效應(yīng);施加自重和軸向壓力荷載。
-
工況 ②:非線性動(dòng)力時(shí)程工況;不考慮 P-Delta 效應(yīng);結(jié)構(gòu)剛度繼承工況 ①;施加地震波荷載。
-
工況 ③ 、④ 分別與工況 ①、② 相對(duì)應(yīng),但均需考慮 P-Delta 效應(yīng)。
從計(jì)算結(jié)果上看,對(duì)于懸臂柱自由端的位移,為什么工況 ④ 的最大值會(huì)小于工況 ② 的最大值呢?考慮 P-Delta 效應(yīng)后立柱抗彎剛度減弱(應(yīng)力軟化),那么其位移值不應(yīng)該更大嗎?
解答:
首先,在考慮 P-Delta 效應(yīng)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(huì)降低立柱的側(cè)向抗彎和抗剪剛度,這點(diǎn)是毋庸置疑的!!因此,與之相應(yīng)的后續(xù)的非線性動(dòng)力時(shí)程工況中的立柱抗側(cè)剛度也必然會(huì)有所削弱。
但是,在動(dòng)力時(shí)程分析中,側(cè)向剛度降低并不意味著側(cè)向位移一定會(huì)增大!在這里,我們不能以看待靜力問(wèn)題的角度來(lái)審視動(dòng)力問(wèn)題,因?yàn)槎叽嬖谝粋€(gè)最大的區(qū)別:質(zhì)量以及與之相關(guān)的慣性力!對(duì)于靜力問(wèn)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(jié)論。
對(duì)于不考慮阻尼的簡(jiǎn)單的動(dòng)力時(shí)程問(wèn)題,我們也可以這樣理解:“地震動(dòng)荷載除了引起結(jié)構(gòu)的彈性內(nèi)力外,還會(huì)使結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生加速度(或慣性力)!”這與靜力問(wèn)題中“靜力荷載只引起結(jié)構(gòu)自身的彈性內(nèi)力”的認(rèn)識(shí)是完全不同的。