問題描述:
在 SAP2000 V21 中,定義連接單元時新增加的剛度選項有什么含義呢?
解答:
點擊【定義>截面屬性>連接屬性】命令,在彈出的【連接屬性數(shù)據(jù)】對話框中新增關于剛度的三個選項,如下圖所示。
首先,應當注意的是,以上三個剛度選項僅適用于非線性分量,與線性分量無關。
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。該選項包括三個子選項:Effective Stiffness;Effective
Stiffness from Zero, Else Nonlinear;Nonlinear Stiffness。
默認選項“Effective
Stiffness from Zero, Else
Nonlinear”即:如果線性工況或模態(tài)工況的結構剛度為“零初始條件-無應力狀態(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)工況的結構剛度為“非線性工況的終止剛度”,連接單元以非線性工況結束時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:無論線性工況或模態(tài)工況的結構剛度如何選擇,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,即使結構剛度為“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:如果結構剛度為“非線性工況的終止剛度”,該選項與前述默認選項無異。但是,如果結構剛度為“零初始條件-無應力狀態(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,請讀者注意!
通常來講,對于橡膠隔震器、摩擦隔震器以及 Wen 塑性單元,推薦選用“Effective
Stiffness”。這是因為非線性工況結束時過大的連接單元剛度往往導致后續(xù)線性工況或模態(tài)工況中的結構過剛,更多內容可參閱《隔振結構考慮P-Δ效應后為何周期會變短》。
對于間隙(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。這是因為后續(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”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。該選項包括三個子選項:Initial Stiffness(K0); Tangent
Stiffness(KT);Effective Stiffness(KE)。
直接積分法或 FNA 法的動力時程分析可采用瑞利阻尼,連接單元的剛度會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算結果偏于危險;切線剛度 Tangent
Stiffness(KT)即采用連接單元當前狀態(tài)的瞬時剛度,該剛度值較為合理但需迭代計算,計算效率低下;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過大地考慮阻尼作用,也不會顯著增加計算時間。
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)。用戶可根據(jù)需要輸入適當?shù)男拚禂?shù),用以簡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瑞利阻尼的剛度貢獻。