255x
001874
2024-03-01

LTB设计按照ADM 2020 Sec。 RFEM 6 中的 F.4

弯扭屈曲(LTB)是当梁或结构构件在受弯作用下,其受压翼缘没有得到足够的侧向支撑时发生的现象。 这会导致侧向位移和扭转的组合作用。 它是结构构件设计中的一个重要考虑因素,特别是在细长的梁上。

2020 年铝合金结构设计手册 (ADM 2020) [1] 为工程师和设计师在结构设计中使用铝合金结构设计提供了基本的指导和要求。 ADM 2020 [1] 中提供了计算弹性LTB弯矩(Me )的方法。 它概述了应该使用和遵循的公式,确保铝合金结构不受这种形式的失稳影响。

RFEM 6 参考了在静力分析中计算的截面类型和内力,而铝合金结构设计模块将这些结果应用于 ADM 2020 [1] 中的公式。 更具体地, F.4 [1] - LTB 验算。 2 和 3 中又包含了小节。 F.4 [1] 用于杆件的截面分类和计算LTB长细比(λ)。 如果适用一个以上的章节,则应使用任何适用的章节。

LTB 设计中的截面分类

Sec. F.4 [1] 根据铝合金截面关于弯曲轴是对称还是非对称,对截面进行分类。 在下文的第 1 部分中,第 1 部分中将介绍各种截面,并说明它们在第 1 部分中的位置。 表 F.4 [1]。 然后介绍如何在 RFEM 6 中对它们进行设计。 下面将对 ADM 2020 [1] 和 RFEM 6 进行简单的比较。 下图显示了正确的规范检查示例,并与 RFEM 6 中使用的示例进行了比较。

单轴对称截面

单轴对称截面可以绕其弯曲或非弯曲轴进行完美镜像, T 形截面和槽钢截面就是单轴对称标准化截面的例子。

这些类型钢筋的长细比按照 2.6 中的规定计算。 F.4.2.1 [1] 适用于绕弯曲轴对称的形状。 如果截面关于受弯轴线非对称,则应按照第 3 节进行检查。 F.4.2.5 [1] 。

在附加的 RFEM 6 模型中,槽形截面(杆件编号 1)为均布荷载的简支座梁。 绕弯矩轴对称的截面按照 24.6 进行计算。 F.4.2.1 [1] 使用铝合金设计模块。

双对称截面

双对称截面是指截面可以绕其弯曲和非弯曲轴完全镜像。 例如 I 形截面、矩形和圆形空心截面都是标准化的。

标准化截面 I 的弯扭屈曲承载力按照 4 节计算。 F.4.2.1 [1] 但也可以按照第3节的规定进行设计。 F.4.2.5 [1] 如果施加侧向荷载,则单元可以关于其弯曲轴对称或不对称。

在附加的 RFEM 6 模型中,一个双对称的 I 截面(杆件编号 4)被建模为简支梁,并施加一个均匀的侧向荷载。 该类型截面按照规范 4 设计。 F.4.2.1 [1] 因为侧向荷载在主轴线的任何一个方向上,总是关于弯曲轴线对称。

不对称截面

非对称截面是指截面不能绕其弯曲轴或非弯曲轴进行完美镜像镜像。 例如标准化的 Z 形截面就是关于任意一个轴不对称的截面。

该截面的荷载作用极限值只能按照 3 章计算。 F.4.2.5 [1]任意形状。 该截面可以计算非对称截面的长细比和弹性 LTB 。

在附加的 RFEM 6 模型中,Z 形截面 (CF 4ZU1.25x075) 被建模为(杆件编号 5)为一个均布荷载的简支座梁。 在铝合金设计模块中,该形状是按照 2.1 设计的。 F.4.2.5 [1] 关于 LTB。

封闭截面

封闭截面指的是截面周围整个截面被封闭的截面形状。 对于铝合金杆件,一个常见的封闭截面的例子是矩形管或者空心矩形截面。 这种情况下,杆件的截面形状为矩形,但各边为内包围,形成一个管状结构。

计算封闭截面的弯扭屈曲极限容许值(LTB),长细比参照 4 节确定。 F.4.2.3 [1]封闭形状。

在附加的 RFEM 6 模型中,将方形空心截面(杆件编号 6)作为简支梁建模,并应用均匀系数。 这里按照铝合金设计模块 ADM 2020 的规定,LTB 的计算方法如下: F.4.2.3 [1] 封闭截面 - 用于确定长细比 (λ)。

矩形钢筋

矩形扁钢是细长的几何形状,具有平面和矩形的侧面。

Sec. F.4.2.4 [1]应用于计算矩形扁钢的长细比,最终得到临界屈曲弯矩。

在附加的 RFEM 6 模型中,矩形杆(杆件编号 7)被建模为承受侧向均布荷载的简支座梁。 其计算采用 24 节中的公式。 F.4 [1] ,长细比按照公式 4.4 计算。 F.4-7 表5.4.2.4 [1]。

概述总结

根据ADM 2020 Sec计算LTB F.4 [1] 要求工程师为了确定长细比和其他截面属性而确定他们的截面属于哪个分段。 主要按形状和对称性进行划分。 设置截面关于弯矩轴对称还是非对称,截面是封闭/开敞,还是矩形钢筋。

在 RFEM 6 的“铝合金结构设计”模块中对截面进行分类的方法与第 14 节中介绍的相同。 表 F.4 [1]。 用户在“基本数据”对话框中的“规范 I”选项卡下选择设计规范 ADM 2020。 最后,在杆件设计参数中的有效长度下,章节 F。 必须被选择。 最后,在相同参数下,调整系数(Cb )可按照 F.4.1.



作者

Alex 负责北美市场的客户培训、技术支持和持续的程序开发。

参考
  1. Aluminum Design Manual 2020