問題描述:
如下圖所示的平面簡支梁,在均布線荷載(10kN/m)與等效的節(jié)點(diǎn)荷載(10kN)作用下的跨中撓度為何不同?其中,前者為 13.14mm;后者為 12.85mm,略小于前者。
解答:
對于平面簡支梁的均布線荷載,其等效的節(jié)點(diǎn)荷載并非僅僅如上圖所示的五個(gè)集中力荷載。事實(shí)上,SAP2000 在生成分析模型(有限元模型)的過程中,采用靜力等效或虛位移原理將非節(jié)點(diǎn)荷載轉(zhuǎn)換為等效的節(jié)點(diǎn)荷載。但是,對于上述均布線荷載,其等效的節(jié)點(diǎn)荷載應(yīng)包括兩部分,即:豎直向下的集中力和桿端的集中力矩,如下所示。
因此,如果人為施加上述均布線荷載的等效節(jié)點(diǎn)荷載,除跨間節(jié)點(diǎn)的豎向集中力外,還應(yīng)在兩個(gè)固定鉸支座處分別施加 ql^2/12=0.833kN·m 的集中力矩。注意,此處的 l 指的是單個(gè)框架單元長度(1m),而非整個(gè)簡支梁的長度(6m)。在此基礎(chǔ)上,簡支梁的撓曲線及跨中撓度如下所示,該結(jié)果與均布線荷載完全相同。