一幅钢纤维混凝土地面板的精细渲染图,展示了案例研究设置中其结构构件和布局。
案例研究

400米信任:基于RFEM 6的钢纤维混凝土设计

在钢纤维混凝土基础板中模拟组合配筋

由钢纤维混凝土与钢筋组合而成的工业基础板,构成了特殊的结构设计挑战:其结构性能源于混凝土、钢纤维以及传统钢筋的共同作用,并通过非线性材料本构关系来描述。以往的软件解决方案无法在单一模型中呈现这种组合作用。在诸如400米长的电池电芯工厂等项目中,建筑结构的巨大尺度——整条长度上变化多端的荷载和高应力区域——要求采用一种既能精确验算差异沉降,又能精确验算非线性变形反应的建模方法。自行编制的Excel计算表格又仅能覆盖所需验算的一部分,因此,一套功能强大的有限元解决方案不可或缺。

用于钢纤维混凝土及土层与结构相互作用的非线性 RFEM 6 工作流程

RFEM 6 为 Müller & Lobisch 工程咨询公司提供了在单一有限元环境中完整模拟钢纤维混凝土基础板的可能性。Frank Lobisch 直接在 RFEM 6 中为钢纤维混凝土和普通混凝土定义了用户自定义的#ext/a@#应力-应变图#@ext#——包括与 Dlubal 开发团队紧密合作引入软件的材料曲线下降段。钢纤维混凝土的非线性材料模型与#ext/a@#非线性地基模型#@ext#无缝连接,从而为主要极限状态验算扩展了验算范围。大部分所需的设计验算均在 RFEM 6 中进行;必要时,补充验算通过自编的 Excel 计算表格完成。

使用 Dlubal 软件的优势

  • 单一模型中的组合配筋 —— RFEM 6 在单一环境中将钢纤维混凝土的非线性材料模型与传统的钢筋配筋相结合,从而实现了精确的组合设计。
  • 最大的建模自由度 —— 从单个节点到400米长的工业地坪板,RFEM 6 能够一致且完整地映射各种尺度。
  • 非线性土层与结构相互作用 —— 非线性材料模型与非线性地基模型的直接耦合,为基础验算和沉降分析开辟了新的可能性。
  • 高效的验算工作流程 —— 绝大部分所需的结构验算均在 RFEM 6 中进行,从而减少了人工工作量,并确保了计算过程的一致性和可追溯性。

使用 RFEM 6 对 400 米长电池单元工厂进行基础设计

电池单元工厂楼板的设计总长超过 400 米,是 Müller & Lobisch 工程公司迄今为止处理过的最具挑战性的建模任务之一。巨大的建筑长度需要一个有针对性的简化模型,该模型仍需能够捕捉沿整个建筑轴线的不同荷载分布和高应力区域。必须精确验证板内的沉降差异,因为偏差既可能影响结构完整性,也可能影响生产设备的运行要求。

RFEM 6 对于此项目是不可或缺的。精度与灵活性的结合使得能够对大型楼板的关键区域进行建模,从相关区域提取内力,并在同一有限元环境中进行所有设计验算。将非线性土体模型与钢纤维混凝土楼板的非线性材料行为相结合的可能性,让 Frank Lobisch 确信计算结果可靠,并且可以在结构设计中得到充分论证。

RFEM 6 中钢纤维混凝土的应力-应变建模

Frank Lobisch 在 RFEM 6 中依赖的核心功能之一,是钢纤维混凝土应力-应变曲线的自由定义。这种材料模型中的详细程度对于工业楼板在正常使用极限状态和承载能力极限状态下的精确设计验算至关重要,因为必须正确记录纤维增强对抗剩余抗拉强度的贡献。

Frank Lobisch 的贡献远远超出了单纯应用软件的范畴:他积极与 Dlubal 开发团队合作,并为 RFEM 中引入钢纤维混凝土的下降段应力-应变曲线做出了重大贡献。用户与开发者之间这种长期的合作伙伴关系使他能够基于真实的项目经验,共同塑造软件开发,并因直接源于自身工程实践的改进而受益。