有倾斜支座点的框架

1、8. 有倾斜支座的框架结构概述如下图受竖向均布荷载和横向梯形荷载的框架,比较支座的倾斜度不同时产生的位移,内力和反力。 图 8.1 分析模型 材料钢材类型 : Grade3 截面数据 : 箱形截面 1000100010 mm 荷载1. 均布竖向荷载: 1.0 tonf/m 2. 梯形横向荷载: 1.0 1.5 tonf/m 设定基本环境打开新文件以 Support.mgb为名保存。单位体系定义为 m和 tonf。文件 / 新文件文件 / 保存 ( Support )工具 / 单位体系长度 m ; 力 tonf 图 8.2 设定单位体系定义结构类型为X-Z 平面。模型/ 结构类型 结构类型 X-

2、Z 平面 定义材料和截面选择材料为钢材 Grade3（中国规范）, 输入箱形截面的数据。 模型/ 材料和截面特性 / 材料类型 钢材规范 GB(S) ; 数据库 Grade3 模型/ 材料和截面特性 / 截面数据/用户截面号 (1) ; 名称 (截面) ; 截面形状 箱形截面 用户 ; H ( 1 ) ; B ( 1 ) ; tw ( 0.01 ) ; tf1 ( 0.01 ) 图 8.3 定义材料 图 8.4 定义截面建立节点和单元为建立模型1，先输入节点。 正面, 捕捉点 (关), 捕捉轴线 (关) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开), 自动对齐 (开)模型/ 节点 / 建立节点坐标 (

3、x, y, z) ( 0, 0, 0 ) 图 8.5 建立节点用扩展单元功能建立模型1的柱。模型/ 单元 / 扩展 单元 全选扩展 类型 节点 线单元单元属性 单元类型 梁单元 材料 1:Grade3 ; 截面 1:截面 ; Beta 角( 180 )一般类型 复制和移动; 移动和复制 等间距dx, dy, dz ( 0, 0, 1 ) ; 复制次数 ( 6 ) 图 8.6 建立柱扩展柱上端的节点来建立模型1的水平杆件。模型/ 单元 / 扩展单元 节点号 (开) 单选 ( 节点 : 7 ) 扩展类型 节点 线单元单元属性 单元类型 梁单元 材料 1:Grade3 ; 截面 1:截面 ; Bet

4、a 角( 0 )一般类型 复制和移动; 移动和复制 等间距dx, dy, dz ( 1, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 4 ) 图 8.7 建立水平杆件扩展水平杆件的右端部节点来建立倾斜杆件。 模型/ 单元 / 扩展单元 单选 ( 节点 : 11 ) 扩展类型 节点 线单元单元属性 单元类型 梁单元 材料 1:Grade3 ; 截面 1:截面 ; Beta 角( 0 )一般类型 复制和移动; 移动和复制 等间距dx, dy, dz ( 4/6, 0, -4/6 ) ; 复制次数 ( 6 ) 图 8.8 建立倾斜杆件输入边界条件3维空间的所有节点有6个自由度 (Dx, Dy, Dz, Rx,

5、Ry, Rz)。但本例题定义为X-Z的平面的结构类型，所以只有3个自由度 (Dx, Dz, Ry)。固定端的边界条件约束Dx, Dz, Ry的自由度，活动端的边界条件约束Dz的自由度。 模型/ 边界条件 / 一般支承 单选 ( 节点 : 1 ) 选择 添加 ; 支承条件类型 Dx, Dz, Ry (开) 单选 ( 节点 : 17 ) 选择 添加 ; 支承条件类型 Dz (开) 图 8.9 输入支座条件输入荷载定义荷载工况为输入荷载定义荷载工况。荷载 / 静力荷载工况 名称 ( 竖向荷载 ) ; 类型 用户定义的荷载名称 ( 横向荷载 ) ; 类型 用户定义的荷载 图 8.10 输入荷载工况输入

6、均布荷载给水平杆件输入大小为1 tonf/m的均布荷载。 荷载 / 梁单元荷载(单元) 节点 号 (关), 单元号 (开) 窗口选择 ( 单元 : 7, 8, 9, 10 ) 荷载工况名称 竖向荷载 ; 选择 添加 荷载 类型 均布荷载 ; 方向 整体坐标系 Z ; 投影 否数值 相对值 x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; W ( -1 ) 图 8.11 输入均布荷载输入梯形荷载给柱输入1.0 1.5 tonf/m的梯形荷载。荷载 / 梁单元荷载荷载工况名称 横向荷载 ; 选择 添加 荷载 类型 梯形荷载 ; 方向 整体坐标系 X 投影 否 数值 相对值 x1 ( 0 ) ; x2 (

7、 1 ) ; W1 ( 1 ) ; W2 ( 1.5 ) 加载区间 (7, 1) 8 节点 7节点1图 8.12 输入梯形荷载建立模型2复制模型1来建立模型2。同时复制模型1上输入的均布荷载和边界条件。 模型/ 单元 / 复制和移动 单元 单元号 (关) 全选形式 复制 移动和复制 等间距dx, dy, dz ( 0, 0, -8 ) ; 复制次数 ( 1 )复制 节点 属性 (开) ; 复制 单元属性 (开) 模型 1模型2图 8.13 复制单元修改边界条件为了反映出模型1的滚动支座为倾斜支座，定义节点坐标系。关于节点坐标系的详细事项参考在线帮助的“坐标系”部分节点坐标系(Node loca

8、l coordinate system)只应在有关节点上，所以比整体坐标系（GCS）更适用。节点坐标系应用于反映与整体坐标系的轴方向不同的沉陷或支承条件的情况，查看位移或反力的分析结果时，也可把节点坐标系做为基准。 模型/ 边界条件 / 节点局部坐标系 单选 ( 节点 : 17 ) 选择 添加 定义局部坐标系 输入方法 (角度) 在显示节点表单下打开节点局部坐标系就能在模型中查看节点坐标系的坐标轴。绕 x 轴 ( 0 ) ; 绕y轴 ( -45 ) ; 绕z轴 ( 0 ) 模型 1模型 217图 8.14 输入倾斜支承条件运行结构分析对模型1, 模型2运行结构分析。分析 / 运行分析查看分析结

9、果查看竖向荷载引起的反力。可以看出模型1左侧的固定端产生了水平反力。 结果 / 反力 / 反力/弯矩 荷载工况/荷载组合 ST: 竖向荷载 反力 FX ; 局部坐标系 (已定义) (开) 显示类型 数值 (开) ; 图例 (开) 模型1模型 2图 8.15 竖向荷载产生的横向反力查看横向荷载引起的反力。 模型1倾斜支座能够抵抗水平力,所以左侧固定端的反力小于没有倾斜支座的模型2。结果 / 反力 / 反力/弯矩 荷载工况/荷载组合 ST: 横向荷载 反力 FX ; 局部坐标系 (已定义) (开) 显示类型 数值 (开) ; 图例 (开) 模型 1模型 2图 8.16 横向荷载产生的反力查看变形图

10、查看变形图。其中DXZ=。施加竖向荷载时模型1由于倾斜支座的作用而向左变形, 但模型2向右变形。结果 / 位移 / 位移形状荷载工况/荷载组合 ST: 竖向荷载 ; 成分 DXZ 显示类型 变形前 (开) ; 图例 (开) 模型 1模型 2图 8.17 竖向荷载产生的变形图查看横向荷载引起的的变形。 结果 / 位移 / 位移形状荷载工况/荷载组合 ST: 横向荷载 ; 成分 DXZ 显示类型 变形前 (开) ; 图例 (开) 模型1模型 2 = 0.327E-03 = 0.880E-03图 8.18 横向荷载引起的变形图查看弯矩查看竖向荷载引起的弯矩。在模型1中，可以看出竖向荷载引起的水平反力

11、迫使柱子产生很大的弯矩。反之模型2的情况的斜杆件上产生很大的弯矩。 结果 / 内力 / 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ST: 竖向荷载 ; 内力 My 显示选择 精确解 ; 线涂色; 系数 ( 2 )显示类型 等值线 (开). 图例 (开) 数值 小数点以下位数 ( 1 ) ; 指数型(关) ; 最大和最小值 最大绝对值显示范围(%) ( 1 ) ; 适用于选择确认时 (开) 模型 1模型2图 8.19 对竖向荷载的弯矩图查看横向荷载引起的弯矩。两个模型的水平荷载引起的弯矩图很相似,但明显的看出没有倾斜支座的模型2的固定端的弯矩比模型1大。 结果 / 内力 / 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ST: 横向荷载 ; 内力 My 显示选择 精确解 ; 线