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进行FNA分析时，选择何种模态分析方法？
创建者：曾亚，编辑者：曾亚，最近更新：2018/03/26 13:58:39
问题描述：
对减隔震结构进行基于振型叠加的FNA法分析，模态分析分别采用特征向量法和Ritz向量法，对比两种方法得到的时程工况结果差异很大。请问，应选择哪种模态方法？
解答：
程序（SAP2000、ETABS）中提供两种模态分析方法：特征向量法和Ritz向量法。
特征向量法用于求解结构在无阻尼自由振动状态下的模态和频率，自振模态的结果对于理解结构本身的动力特性是非常有帮助的。Ritz向量法用于求解由特定荷载激励的模态，这种方法可有效避免计算不参与动态响应的、对结果精度没有贡献的振型。基于初始荷载向量的Ritz向量模态，不像自由振动模态那样表达结构的固有特性。但在考虑相同计算振型数目的前提下，使用Ritz向量法能够获取更高的结构质量参与系数。在基于模态叠加法的反应谱和时程分析中，Ritz向量法是CSI推荐的模态分析方法。
对于减隔震结构，通常采用FNA法进行时程分析，该方法基于模态分析结果。为保证FNA法结果计算的高效和准确性，强烈建议模态分析采用Ritz向量法。
图1 Ritz向量法模态工况
如图1所示，在定义Ritz向量法模态工况时，用户需要输入【振型数目】和【施加的荷载】。
对于模态数的取值，需保证足够的模态数量，这要通过多次试算的过程来确定。一般初次输入估算的模态数量，应大于连接单元非线性自由度数与结构自身自由度数及考虑的荷载数之和。模态数量需满足荷载参与系数达到一定要求（其中，静力荷载质量参与系数必须达到100%，动力荷载参与系数尽量高），而非仅仅考察质量参与系数结果。更多内容，请阅读《如何判断Ritz模态数量是否足够？》。
另外，用户需保证模态工况中包络所有的激励荷载自由度。在定义【施加的荷载】时可选择三种荷载类型：加速度荷载、荷载模式、内置的非线性变形荷载。
对于常规结构，一般考虑X、Y方向的加速度（Accel）作为施加的荷载，此时，可基于模态分析的结果进行水平方向上的地震作用求解。若要考虑竖向地震作用，则需要同时施加Z方向的加速度。
对于隔震结构或消能减震结构，由于模型中存在使用连接单元模拟的隔震器或者消能减震器，在进行模态分析时（如图1），需要在施加的荷载中考虑连接单元的非线性变形荷载（Link）和地震时程工况的初始条件恒、活荷载（Load Pattern）。