浅谈STAAD中求解振型的两种方法

【功能概述】

浅谈STAAD中求解振型的两种方法

【功能详解】

STAAD中求解振型共有两个命令，分别是

1. CALCULATE RAYLEIGH (FREQUENCY) 瑞利法
2. MODAL CALCULATION (REQUESTED) 模态计算法 

下面详细阐述这两个命令在STAAD中的使用方法及注意事项

一、瑞利法 CALCULATE RAYLEIGH (FREQUENCY)

其中，命令CALCULATE RAYLEIGH (FREQUENCY) 用于计算此命令之前的荷载工况在相应于变形方向上的结构近似频率。在一组荷载的作用下结构将产生位移，程序中将这一位移作为振型，并计算出与该振型所对应的结构自振频率。因此，这一命令应紧跟于其所在荷载工况的后面给出。

示例：

LOADING 1 DEAD LOAD
SELFWEIGHT Y 1
CALCULATE RAYLEIGH FREQ

LOADING 2 DEAD LOAD
SELFWEIGHT Z 1
CALCULATE RAYLEIGH FREQ

在这个例子中，程序将会分别计算荷载工况1和2的瑞利频率，并输出该频率的数值（单位是周/秒）及沿着整体坐标方向的最大挠度数值和所在的节点号。

【注意事项】

1.瑞利法只能求出与施加荷载产生的结构变形相近的振型，通常我们采用自重下的变形曲线作为求解振型的位移形状函数，所以一般只能得到基频的近似值。
2.当不能判断第一振型样子的时候，需要设置多种工况（比方自重者三个方向的三种工况），在每个工况中使用该命令，频率低者更接近基频。
3.振型复杂时，该命令误差较大。
4.此命令只能求出频率，不能直观显示振型的样子。

二、模态计算法 MODAL CALCULATION (REQUESTED)

其中，命令MODAL CALCULATION 通过求解特征值的方法来计算结构的全部或部分频率和振型。如果在STAAD的荷载工况中采用了时程命令“TIME LOAD”或反应谱命令“RESPONSE SPECTRUM”，那么程序会自动运行“MODAL CALCULATION”来求解全部振型。这一命令应在某一荷载工况的所有荷载都定义了之后给出。所有的荷载都将在特征值分析中作为质量和质量转动矩。

这一荷载工况将被以静力和动力的方法单独求解。荷载产生的静力结果将包括节点位移、构件杆力、支座反力和其它常规静力分析的输出内容，这些内容不包括任何动力影响。另外，动力分析的结果（把荷载看作质量）将包括振型“Mode Shapes”和频率“Frequencies”。

示例：

LOADING 1 DEAD AND LIVE LOAD
SELFWEIGHT X 1
SELFWEIGHT Y 1
SELFWEIGHT Z 1
JOINT LOAD
5 FX 10
5 FY 10
5 FZ 10
MODAL CALCULATION REQUESTED

在这个例子中，程序将会计算结构在自重和节点荷载共同产生的质量在三个方向上振动时的频率，并给出每个频率所对应的振型。

【注意事项】

1.命令MODAL CALCULATION可包括在任何初始荷载工况中，但只能用在一个工况中。
2.同一方向的重量尽量都采用绝对值。否则，STAAD会将同方向的荷载进行代数求和，就可能遗漏一部分质量。
3.如果荷载只给出某一个方向或某两个方向，代表这部分质量在结构中振动只产生在这些方向而不是三个方向都产生。