問(wèn)題描述:
如圖 ① 所示,在 SAP2000 中以 Gap 類型的連接單元模擬右柱柱底在水平方向的間隙,即:抗壓不抗拉的接觸行為。關(guān)于連接屬性和連接單元的具體定義如下:
1、U1 方向的非線性連接屬性
a)忽略(線性)有效剛度,即取為零。
b)設(shè)置合理的非線性剛度,且初始縫隙為零。
2、在右柱柱底繪制零長(zhǎng)度的連接單元
a)采用上述定義的連接屬性
b)修改默認(rèn)的局部 +1 軸,由 +Z 修改為 +X。
但是,對(duì)比靜力非線性工況下的結(jié)構(gòu)變形圖卻發(fā)現(xiàn),上述 Gap 單元并未“限制柱底的水平位移”。如圖 ③ 所示,右柱柱底節(jié)點(diǎn)具有非零的水平位移,且結(jié)構(gòu)的整體變形與未使用 Gap 單元的“自由端”模型(圖 ②)完全相同。請(qǐng)問(wèn),導(dǎo)致上述問(wèn)題的原因是什么?
解答:
對(duì)于零長(zhǎng)度的 Gap 連接單元,局部軸的正方向?qū)?yīng)于縫隙的張開(kāi)方向。如下所示:
☆ 局部 1 軸 = +X 方向(左圖):柱底節(jié)點(diǎn)向右移動(dòng),則縫隙張開(kāi)。
☆ 局部 1 軸 = -X 方向(右圖):柱底節(jié)點(diǎn)向左移動(dòng),則縫隙張開(kāi)。
對(duì)比【問(wèn)題描述】中的模型示意圖,右圖才是正確合理的局部 1 軸方向。
根據(jù)上述建議修改 Gap 單元的局部 1 軸方向,修改前后的結(jié)構(gòu)變形圖如下所示。顯然,右圖中的 Gap 單元可以有效“限制柱底的水平位移”,進(jìn)而正確模擬“抗壓不抗拉”的接觸行為。