問(wèn)題描述:
在 SAP2000 V21 中,定義連接單元時(shí)新增加的剛度選項(xiàng)有什么含義呢?
解答:
點(diǎn)擊【定義>截面屬性>連接屬性】命令,在彈出的【連接屬性數(shù)據(jù)】對(duì)話框中新增關(guān)于剛度的三個(gè)選項(xiàng),如下圖所示。
首先,應(yīng)當(dāng)注意的是,以上三個(gè)剛度選項(xiàng)僅適用于非線性分量,與線性分量無(wú)關(guān)。
第一,“Stiffness Used for
Linear and Modal Load Cases” 即:在線性工況和模態(tài)工況中采用的連接單元的剛度。該選項(xiàng)包括三個(gè)子選項(xiàng):Effective Stiffness;Effective
Stiffness from Zero, Else Nonlinear;Nonlinear Stiffness。
默認(rèn)選項(xiàng)“Effective
Stiffness from Zero, Else
Nonlinear”即:如果線性工況或模態(tài)工況的結(jié)構(gòu)剛度為“零初始條件-無(wú)應(yīng)力狀態(tài)”,連接單元采用其有效剛度作為后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中保持不變的常剛度;如果線性工況或模態(tài)工況的結(jié)構(gòu)剛度為“非線性工況的終止剛度”,連接單元以非線性工況結(jié)束時(shí)該連接單元的終止剛度(即切線剛度)作為后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中保持不變的常剛度。
“Effective
Stiffness”即:無(wú)論線性工況或模態(tài)工況的結(jié)構(gòu)剛度如何選擇,連接單元始終采用其有效剛度作為后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中保持不變的常剛度。也就是說(shuō),即使結(jié)構(gòu)剛度為“非線性工況的終止剛度”,連接單元仍采用其有效剛度作為后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中保持不變的常剛度。
“Nonlinear
Stiffness”即:如果結(jié)構(gòu)剛度為“非線性工況的終止剛度”,該選項(xiàng)與前述默認(rèn)選項(xiàng)無(wú)異。但是,如果結(jié)構(gòu)剛度為“零初始條件-無(wú)應(yīng)力狀態(tài)”,連接單元以其非線性屬性中的初始剛度而非線性屬性的有效剛度,作為后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中保持不變的常剛度,請(qǐng)讀者注意!
通常來(lái)講,對(duì)于橡膠隔震器、摩擦隔震器以及 Wen 塑性單元,推薦選用“Effective
Stiffness”。這是因?yàn)榉蔷€性工況結(jié)束時(shí)過(guò)大的連接單元?jiǎng)偠韧鶎?dǎo)致后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中的結(jié)構(gòu)過(guò)剛,更多內(nèi)容可參閱《隔振結(jié)構(gòu)考慮P-Δ效應(yīng)后為何周期會(huì)變短》。
對(duì)于間隙(Gap)單元或鉤(Hook)單元,可根據(jù)需要選擇“Effective
Stiffness from Zero, Else Nonlinear”或“Nonlinear
Stiffness”選項(xiàng)。這是因?yàn)楹罄m(xù)的線性工況或模態(tài)工況必須保持在前置的非線性工況中確定的“接觸/張開(kāi)”或“張緊/松弛”狀態(tài)。
第二,“Stiffness
Used for Stiffness-proportional Viscous Damping”即:在粘滯阻尼的剛度比例分量中采用的連接單元的剛度。該選項(xiàng)包括三個(gè)子選項(xiàng):Initial Stiffness(K0); Tangent
Stiffness(KT);Effective Stiffness(KE)。
直接積分法或 FNA 法的動(dòng)力時(shí)程分析可采用瑞利阻尼,連接單元的剛度會(huì)影響瑞利阻尼中剛度比例阻尼的大小。初始剛度 Initial
Stiffness(K0)即采用連接單元的非線性初始剛度,該剛度值往往較大使計(jì)算結(jié)果偏于危險(xiǎn);切線剛度 Tangent
Stiffness(KT)即采用連接單元當(dāng)前狀態(tài)的瞬時(shí)剛度,該剛度值較為合理但需迭代計(jì)算,計(jì)算效率低下;有效剛度 Effective
Stiffness(KE)即采用連接單元的線性有效剛度,與前兩者相比既不會(huì)過(guò)大地考慮阻尼作用,也不會(huì)顯著增加計(jì)算時(shí)間。
第三,“Stiffness-proportional
Viscous Damping Coefficient Modification Factor”
即:在粘滯阻尼的剛度比例分量中連接單元的剛度修正系數(shù)。用戶(hù)可根據(jù)需要輸入適當(dāng)?shù)男拚禂?shù),用以簡(jiǎn)單地放大或縮小連接單元的剛度值,零值即忽略連接單元對(duì)瑞利阻尼的剛度貢獻(xiàn)。