结构分析模型由节点、单元以及边界数据构成。节点用于结构构件的定位,有限单元用于模拟构件的特性,边界条件用于模拟结构与相邻结构体的连接状态。
结构分析就是利用数值分析模型,对预想的外部作用下结构的响应进行理论模拟的过程。对结构的各种特性以及对外部环境的准确模拟是保证结构分析的准确性的前提条件。外部环境因素中的荷载是由基于概率理论的各种规范规定的。而结构的特性则是由有限单元的类型和建模方法决定的。所以结构分析时要准确了解各种单元的特性,特别是最重要的刚度特性,选择最适合结构的单元来模拟结构。
实际结构一般由各种形状的单元构成,单元的材料和截面特性也不尽相同,所以利用数值分析模型完全准确的反映结构的所有特性是很难的且效率不高。因此在不违背分析目的和保证结构设计精度的情况下,有必要对结构模型进行简化。例如,即便是剪力墙构件也不一定必需使用墙单元,根据工程师的判断也可以使用梁单元(柱构件)来模拟。当剪力墙的墙高大于墙截面的高度五倍以上时,剪力墙构件的响应特性更接近于柱(宽柱),此时用梁单元来模拟可能结果更值得信赖。另外,在横向荷载作用下,楼板具有刚膜效应(rigid
diaphragm action),此时也可以通过建立平面的几何约束关系模拟,而不是必须去建立楼板单元。
有限单元是将构成结构的各种构件的特性用数学方法理想化的元素,所以用一种单元准确模拟所有的情况是很难的,所以工程师应准确把握各种单元的特性以及实际结构的特性,才能灵活运用各种单元准确地进行分析。 |