問題描述：
如圖1所示，兩根簡支梁在相同均布荷載作用下，其彎矩分布卻不同。為什么會(huì)出現(xiàn)這種差異？右側(cè)簡支梁在支座處為何會(huì)出現(xiàn)負(fù)彎矩？
圖1 相同荷載作用下簡支梁內(nèi)力不同
解答：
右側(cè)簡支梁支座處的負(fù)彎矩，是由框架對象的插入點(diǎn)剛度選項(xiàng)引起的。框架對象的插入點(diǎn)常用于模擬梁柱構(gòu)件的偏心連接或偏心加載。
如圖2所示為框架對象指定插入點(diǎn)的對話框，包含三個(gè)部分：基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)偏移和剛度選項(xiàng)。其中：基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)偏移決定插入點(diǎn)的位置；而插入點(diǎn)位置的改變是否會(huì)影響構(gòu)件剛度，則由剛度選項(xiàng)控制。
圖2 指定框架插入點(diǎn)
在SAP2000中，框架對象的默認(rèn)插入點(diǎn)為截面形心（#10），表示構(gòu)件兩端節(jié)點(diǎn)與截面形心重合，此時(shí)軸向荷載僅產(chǎn)生軸向力。如果改變插入點(diǎn)位置，并考慮改變框架剛度，節(jié)點(diǎn)與截面形心間的偏心距將使軸向力產(chǎn)生附加彎矩。程序默認(rèn)會(huì)考慮改變框架剛度。
如果不希望插入點(diǎn)改變剛度，可勾選“剛度選項(xiàng)”中的復(fù)選框。此時(shí)，插入點(diǎn)的作用僅限于在拉伸視圖中形象直觀地顯示截面形狀和構(gòu)件位置，而不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果。如圖3所示，展示了將插入點(diǎn)位置設(shè)置為“頂中”后的拉伸視圖效果，并對比了考慮與不考慮剛度轉(zhuǎn)換時(shí)的計(jì)算原理。
圖3 插入點(diǎn)剛度選項(xiàng)的計(jì)算原理
如圖4所示，依次為問題描述中兩根簡支梁的插入點(diǎn)設(shè)置。其中，左側(cè)簡支梁采用默認(rèn)設(shè)置，右側(cè)簡支梁的插入點(diǎn)設(shè)置為“底中”，并且“轉(zhuǎn)換剛度”選項(xiàng)為“是”，即考慮了因插入點(diǎn)位置改變所引起的剛度變化。
圖4 簡支梁不同插入點(diǎn)的設(shè)置
改變插入點(diǎn)不會(huì)影響構(gòu)件軸線的幾何位置，但力的傳遞位置會(huì)發(fā)生改變。程序內(nèi)部在默認(rèn)插入點(diǎn)和新插入點(diǎn)之間建立類似剛性桿的等效約束，如圖5所示。在右側(cè)簡支梁中，支座提供的水平約束力通過剛性桿傳遞至截面形心，由此產(chǎn)生了支座處的負(fù)彎矩。
圖5 簡支梁不同插入點(diǎn)的計(jì)算模型