問題描述:
對于下圖所示的“連梁 & 墻肢”計(jì)算模型,在幾何模型、材料屬性、質(zhì)量源以及工況定義等方面完全相同的情況下,為何 ETABS 和 SAP2000 計(jì)算的基本周期會存在高達(dá) 19% 的差異呢?
解答:
由于殼單元同時(shí)具備膜的面內(nèi)剛度和板的面外剛度,其節(jié)點(diǎn)也同時(shí)具有平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,故殼單元與框架單元可以通過節(jié)點(diǎn)直接相連。但是,兩者交點(diǎn)處繞殼平面法向的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度并不可靠,這是因?yàn)樵搫偠葧S著殼單元尺寸的減小而相應(yīng)減小。
為了避免上述問題,ETABS 會自動(dòng)將連梁(框架單元)在墻梁交點(diǎn)處向內(nèi)延伸至殼單元(墻肢)的相鄰節(jié)點(diǎn)處(也稱為“埋設(shè)梁”),同時(shí)釋放連梁延伸端的軸力、彎矩和扭矩而僅保留剪力。該方法可以有效避免殼單元尺寸對法向轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的影響,但 SAP2000 尚未自動(dòng)實(shí)現(xiàn),這也是 ETABS 和 SAP2000 計(jì)算的基本周期存在顯著差異的根本原因。
綜上,我們可以在 SAP2000 中手動(dòng)添加埋設(shè)梁并指定延伸端的端部釋放,如下圖所示。需要注意的是,由于 ETABS 自動(dòng)添加的埋設(shè)梁只有剛度而沒有質(zhì)量,故在 SAP2000 中我們應(yīng)利用構(gòu)件的屬性修正將埋設(shè)梁的質(zhì)量修正系數(shù)和重量修正系數(shù)均設(shè)置為零。完成以上操作后,SAP2000 計(jì)算的基本周期為 0.0159s,與 ETABS 的計(jì)算結(jié)果幾乎毫無差異。