ETABS和SAP2000中質量源的定義

2021-08-21 18:49:28 字數 2209 閱讀 7130

結構動力分析是基於集中節點質量的動力響應和基本平衡方程的,因此精確描述結構系統質量分布就成為結構動力分析的基礎。結構質量首先包括構件單元自身質量在節點的集中,但不僅限於此,比如填充牆並非主要抗側力構件,一般不會在計算模型中輸入,但是結構動力分析中,填充牆的質量確是絕對不能忽略的。這時我們就需要把這一部分質量以另一種形式考慮。此類問題就是可以使用質量源的定義來完成。

etabs中質量可以由幾個方面組成,它包括結構構件的質量,還包括荷載通過重力加速度關係轉化而成的質量,以及通過點,線,面指定的附加質量。附加質量與結構自身質量不同,它僅增加結構自身質量,不產生自重以增加重力荷載,因此,附加質量不會對結構的靜力分析產生影響(對動力分析產生影響)。

質量源是etbas中乙個非常重要的概念,它定義了結構動力分析所需要考慮的結構質量的計算方式,在使用中國規範進行結構設計時需要特別注意質量源的概念。

有3種質量定義,它們還牽涉到「荷載工況」(sap2000說法,etabs中叫「靜荷載工況」)中dead工況的自重乘數取值(1或0),分別說明如下:

1.如果dead工況自重乘數取1

此時,軟體將全部自重(根據材料定義中材料的容重計算得到)轉換為dead工況的荷載,這部分對應的質量記為mass1。

1.1質量源定義選擇第一項:來自物件和附加質量

此種情況下,結構的荷載不會轉換為結構的質量。在沒有附加質量的情況下,結構的總質量就是mass1。但這一選項不能滿足中國規範的要求,因為在中國規範中,結構動力分析和結構**作用計算基於建築的重力荷載代表值,它定義了求解**作用時結構質量的計算方法。 

故一般不選擇第一項。

1.2質量源定義選擇第二項:來自荷載

此種情況下,結構的荷載會轉換為質量(重力荷載代表值除以重力加速度克)。在中國抗震規範中,自重等恆載ģ的組合係數為1.0,活荷載大號的組合係數為0.5,即重力荷載代表值為1.0g + 0.5l,其對應的質量記為mass2。注意這裡的恆載是自重與附加恆載之和,即樓板表面裝飾的面荷載,梁上填充牆的線荷載,與結構自重恆載(梁,柱,樓板,剪力牆等構件自重),因為在「荷載工況」定義中dead工況的自重乘數取1已將構件自重算入,故mass2包括了mass1,或者說mass2的一部分是mass1,其餘部分是附加恆載和0.5活載。

故,結構的總質量為mass2。

1.3質量源定義選擇第三項:來自物件,附加質量以及荷載

此種情況下,結構質量為按1.1和1.2方法計算的質量之和。顯然,此時「質量乘數」裡面不應包括dead項的質量乘數,只有live項的質量乘數0.5。但是這樣的話,附加恆載部分「丟失」了,因為自重恆載在1.1中,而不寫1.0 * dead的話,附加恆載就沒能計入。同理,寫上1.0 * dead的話,自重恆載就計入了2遍,也是錯的,因此在dead工況自重乘數取1的情況下,第三項不可能會得到正確的質量。

2.如果dead工況自重乘數取0

此時,軟體不計算結構自重產生的恆荷載;!但是結構的自身質量仍然有(只要構件材料的密度不為0)

2.1質量源定義選擇第一項:來自物件和附加質量

此時,在沒有附加質量的情況下,結構質量為按結構的構件體積乘以構件材料的密度得到。

2.2質量源定義選擇第二項:來自荷載

此時,選擇1.0d + 0.5l產生的質量缺少了結構自重;若想得到正確的質量,需將結構自重以外荷載的形式施加到結構上,梁,柱以線荷載形式,樓板以麵荷載形式。但是這樣做比較麻煩。

2.3質量源定義選擇第三項:來自物件,附加質量以及荷載

由1.3可知,「質量乘數」應採用1.0d + 0.5l,此時得到的質量是正確的。因為,dead工況自重乘數取0之後,自重恆載只計入了1遍。

綜合所述,當dead自重乘數取1時,質量源定義選擇第2項:1.0d + 0.5l;當dead自重乘數取0時,質量源定義選擇第3項:1.0d + 0.5l。

實際應用時,只能用1.2的方法來較方便的得到結構用於模態分析的質量。

即,dead工況自重乘數取1,質量源定義選擇第2項,質量乘數為1.0d + 0.5l。因為,用2.3的方法雖然對於質量的統計是正確的

,但是這個時候dead工況下的受力就比1.2的小了(沒有自重),這是不對的。

ps:有乙個比較簡單的方法理解上面的內容。

記結構自重為d1,外加恆載為d2,活荷載為l,則:

1.1:   質量 = d1

1.2:   質量 = d1+d2+0.5l = 1.0d+0.5l

1.3:  質量 = d1+0.5l

2.1:  質量 = d1

2.2:  質量 = d2+0.5l

2.3:  質量 = d1+d2+0.5l = 1.0d+0.5l

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