問題描述：
在 SAFE 中創(chuàng)建基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)和柱底節(jié)點繪制在同一標高，實際上基礎(chǔ)底和柱底有一個高度差，柱底的水平剪力會在基礎(chǔ)底產(chǎn)生附加彎矩，如圖 1 所示。通過改變殼插入點位置的方法模擬基礎(chǔ)降標高，同時考慮其對分析結(jié)果的影響，但是最終查看基底壓力并沒有變化。請問這是為什么以及如何考慮基底附加彎矩？
圖 1 獨立基礎(chǔ)示意圖
解答：
首先，對于問題描述中提到的“改變殼插入點位置實現(xiàn)基礎(chǔ)降標高”，以模板中的獨立基礎(chǔ)為例，額外施加一個沿 X 方向的水平力（活載）。選擇基礎(chǔ)（包括剛域）與所屬節(jié)點并指定殼插入點，使其沿全局 Z 軸向下偏移（偏移值取基礎(chǔ)高度），如圖 2（左）所示。再通過【分析>高級建模選項】取消“豎向偏移建模”的選項，代表考慮豎向偏移對分析結(jié)果的影響，如圖 2（右）所示。
圖 2 指定殼插入點并考慮其對分析結(jié)果的影響
通過拉伸視圖查看基礎(chǔ)豎向偏移的效果，如圖 3 所示。殼插入點的實現(xiàn)機理類似 SAP2000 中的框架插入點，如圖 4 所示。程序內(nèi)部在默認插入點和新插入點之間創(chuàng)建類似剛性桿的約束，而節(jié)點屬性（例如節(jié)點荷載、節(jié)點支座等）仍然保持在默認插入點的位置。所以基礎(chǔ)豎向偏移后角點支座仍然在原標高處。
關(guān)于框架插入點的理論驗證，請參考 SAP2000 幫助文檔分析算例（Verification 1-011）以及 CSI 知識庫（Insertion point & Effect of insertion point on beam reactions）。
圖 3 基礎(chǔ)豎向偏移后拉伸視圖 圖 4 SAP2000 框架改變插入點
分析完成后通過【顯示>顯示內(nèi)力/應(yīng)力圖>土壓力】查看基底壓力，如圖 5（左）所示，未呈線性分布，所以改變殼插入點的方法不適用。如圖 5（右）所示，將基底附加彎矩直接施加到柱底節(jié)點，得到的是真實的基底壓力，詳見下文提到的第一種方法。
圖 5 基底壓力云圖（改變殼插入點vs手動施加附加彎矩）
在 SAFE 中正確考慮基底附加彎矩的方法有兩種：
1）手動施加基底附加彎矩
找到所有包含水平力的荷載模式，將水平力與基礎(chǔ)底-柱底高差相乘得到的數(shù)值加到對應(yīng)的節(jié)點集中力矩上并刪除水平力。通過交互式數(shù)據(jù)庫編輯導(dǎo)出到 Excel 中對數(shù)據(jù)進行批量處理更加快捷。該方法得到的基底壓力最接近理論結(jié)果。如圖 6 所示為示例中節(jié)點荷載的數(shù)據(jù)庫表格，水平力 FX 與基礎(chǔ)高度相乘計算得到附加彎矩 MY。
圖 6 交互式數(shù)據(jù)庫編輯修改節(jié)點荷載
2）通過【編輯>移動】命令向下移動基礎(chǔ)（包括剛域），然后在柱底和基礎(chǔ)之間添加剛性桿（無固定要求，可采用 1m×1m 的混凝土矩形截面，并修正質(zhì)量和重量為 0），用于連接基礎(chǔ)和柱底節(jié)點。注意，該方法在 SAFE v16 中無法實現(xiàn)，因為移動后基礎(chǔ)仍在原標高。圖 7（左）為該方法調(diào)整的模型，圖 7（右）為分析后得到的基底壓力圖，呈線性分布，符合實際。
圖 7 向下移動基礎(chǔ)并添加剛性桿