問題描述：
請問，SAP2000 中單元節(jié)點(diǎn)力的具體含義是什么？單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)荷載有什么聯(lián)系和區(qū)別呢？
解答：
單元節(jié)點(diǎn)力即作用在單元節(jié)點(diǎn)上的集中力或集中力矩，但并非作用在節(jié)點(diǎn)上的集中力或集中力矩荷載（簡稱“節(jié)點(diǎn)荷載”），二者不可混淆。根據(jù)有限單元法的基本原理，對任意單元以隔離體形式進(jìn)行單元分析時，單元節(jié)點(diǎn)力即作用在節(jié)點(diǎn)上的外力，代表結(jié)構(gòu)中其它單元對該單元的作用力。如下圖所示，平面三角形實(shí)體單元的單元節(jié)點(diǎn)力包括作用在每個節(jié)點(diǎn)上的兩個集中力（集中力矩為零），而平面框架單元的單元節(jié)點(diǎn)力包括作用在每個節(jié)點(diǎn)上的兩個集中力和一個集中力矩。同理，對于空間框架單元，單元節(jié)點(diǎn)力應(yīng)包括三個集中力和三個集中力矩，與節(jié)點(diǎn)的三個平動自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度一一對應(yīng)。
關(guān)于單元節(jié)點(diǎn)力的計算，需要考慮作用在單元上的荷載類型：
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如果單元上僅作用有節(jié)點(diǎn)荷載，則有：
{ 單元節(jié)點(diǎn)力 } =【單元剛度矩陣】X { 節(jié)點(diǎn)位移 }
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如果單元上作用有非節(jié)點(diǎn)荷載（包括線荷載、面荷載、體荷載等），則有：
{ 單元節(jié)點(diǎn)力 } =【單元剛度矩陣】X { 節(jié)點(diǎn)位移 } - { 等效節(jié)點(diǎn)荷載 }
上述等效節(jié)點(diǎn)荷載的計算可采用線性疊加法或虛功原理，更多內(nèi)容請閱讀結(jié)構(gòu)力學(xué)或有限單元法的相關(guān)教材。對于結(jié)構(gòu)力學(xué)中的桿件結(jié)構(gòu)，單元節(jié)點(diǎn)力即單元桿端力（桿件端部的內(nèi)力），二者在數(shù)值上完全相同，如下圖所示。不過，在 SAP2000 中，單元節(jié)點(diǎn)力的輸出基于節(jié)點(diǎn)局部軸，而單元內(nèi)力的輸出基于框架局部軸。由于兩個坐標(biāo)系并非完全一致，故單元節(jié)點(diǎn)力的分量與單元內(nèi)力的分量也非一一對應(yīng)。
如果多個桿件交匯于同一個節(jié)點(diǎn)，不同桿件在該節(jié)點(diǎn)處將分別具有不同的單元節(jié)點(diǎn)力。基于節(jié)點(diǎn)的力學(xué)平衡，當(dāng)節(jié)點(diǎn)上作用有非零節(jié)點(diǎn)荷載時，各個桿件在該節(jié)點(diǎn)處的單元節(jié)點(diǎn)力的反力（即單元對節(jié)點(diǎn)的作用力）將與節(jié)點(diǎn)荷載相平衡。例如，下圖所示的 #6，#38，#46 三根桿件交于 #9 節(jié)點(diǎn)，且在 #9 節(jié)點(diǎn)上施加沿全局 X 正向的集中力荷載 1000N。從單元節(jié)點(diǎn)力的數(shù)據(jù)表格中可以看出，對于三根桿件在同一個節(jié)點(diǎn)處的單元節(jié)點(diǎn)力，除 F1 外的其余分量均自相平衡（代數(shù)和等于零）；而分量 F1 的合力則與節(jié)點(diǎn)荷載相等，即：1249.62 + 7.61 - 257.23 = 1000。
