問題描述:
請問,SAP2000 能否像 ETABS
一樣輸出隔板的剛心位置呢?如果不能直接輸出,有無其它間接的輸出方法?
解答:
關(guān)于剛心(center of
rigidity)的概念可以追溯到“對單層剪力墻進行側(cè)向分析時所采用的剛性分析技術(shù)”這種手算方法。剛心即在平面上任意布置的各抗側(cè)力單元(通常為框架柱、剪力墻)的剛度中心?,F(xiàn)代的計算機技術(shù)不需要顯式地計算剛心,但是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范通常參考剛心位置來定義多層建筑的設(shè)計偏心。
在建筑結(jié)構(gòu)的三維分析中,結(jié)構(gòu)的平面性能和沿高度的性能是相互耦合的,故剛心需要更加通用的定義。在這個通用的定義中,當在某一剛性樓層隔板的剛心處施加水平側(cè)向荷載,而其它任何剛性樓層隔板均不施加荷載時,該加載的剛性樓層隔板只發(fā)生平動位移而不發(fā)生轉(zhuǎn)動。注意:其他剛性樓層隔板的位移可以包含平動和轉(zhuǎn)動!
因此,為了計算隔板的剛心,需要定義三個荷載工況,分別在質(zhì)心(或任意點)處施加以下荷載。
※ 全局 X
方向的單位力荷載,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動 Rzx
※ 全局 Y
方向的單位力荷載,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動 Rzy
※ 繞全局 Z
軸的單位力矩荷載,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動 Rzz
剛心相對于質(zhì)心(或任意點)的坐標值(X,Y)的計算公式如下。需要注意的是,剛心位置只與結(jié)構(gòu)的整體剛度有關(guān),與具體施加的外荷載無關(guān)。
X = -Rzy / Rzz,Y = Rzx / Rzz
綜上所述,每個樓層隔板剛心的計算都會涉及整個結(jié)構(gòu)的三個靜力分析。ETABS 可以在求解過程中自動計算每個隔板的剛心。如果需要在 SAP2000 中計算隔板剛心,根據(jù)上述基本原理可知,理論上完全可行。只是對于樓層數(shù)量巨大的高層建筑而言,可操作性不強。