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2025-10-23

杆件 | 基本

在对话框“承载能力配置”或“强度配置”的“杆件 | 基础”选项卡中,您可以设置杆件和杆集计算的基本选项。

“计算参数”分为多个类别,具体分类取决于设计标准。

通用

“执行稳定性证明”复选框控制是否除截面证明外也进行抗弯屈曲或扭转屈曲等稳定性证明。如果您不想进行稳定性证明或已经在内力计算中考虑了稳定效应(例如通过带有初始缺陷和/或刚度减小的二阶理论计算),请取消选中复选框。

如果启用了稳定性证明,则需要定义剪跨长边界条件并分配给相关杆件或杆集。若未定义,则无法进行稳定性证明。计算后将会在结果表错误和警告中显示相关通知。索杆和拉杆没有这方面的要求,因为它们只承受拉力,不需要稳定性证明。

“执行扩展塑性计算”复选框允许使用所谓的“部分内力法”(TSV)进行杆件或杆集的设计。您可以在选中该选项后可用的杆件 | 塑性选项卡中设置参数。

忽略内力和应力的利用限值

主要基于手算的设计规范包含的证明公式或交互条件通常仅适用于特定的内力组合。然而,在3D模型的结构计算中,通常会得到非常小的内力值。尽管从工程的角度来看,它们对承载能力无关紧要,但严格按照设计规范会阻止某些证明或强迫使用不利的交互公式。因此,利用限值提供了一种简单且透明的方法来忽略特定内力的证明,从而避免上述问题。

重要

限值设置没有规范依据。

限值 η 描述了作用内力与简化通过截面属性确定的塑性截面抗力的比值。这不是规范规定的设计承载力:因此不考虑特定于标准的规则(例如截面分类);这不符合限值设置的目的。因此,高限值仅建议用于测试目的。

如果某内力低于限值条件,则计算时将不会有忽略该内力的警告。不过,您可以在计算细节中通过备注 '可忽略'来检查由于限值哪些内力被忽略且未在证明中考虑。如果某处所有内力均可忽略,则仅提供忽略内力的检查作为证明。

如果启用了 弯扭力 (7 自由度) 附加功能,对于某些设计标准也可用二次扭转引起的B力矩和剪应力限值。

薄壁结构分析 (用于 EN)

有效截面的计算需要迭代过程。在“最大迭代次数”输入框中,您可以设置最高的计算迭代次数。一旦两次迭代结果间的“迭代间最大差异”低于输入值,计算结束。

对于非双对称的受压局部屈曲风险截面,与毛截面比较,计算的有效截面重心位置可能会移动。集中作用于毛截面的外压在有效截面上将导致附加弯矩。这一弯矩默认被考虑在计算中。如果不需要,可以勾选“忽略重心偏移引起的弯矩”复选框。

通过复选框“考虑 EN 1993-1-5,附录 E 的有效宽度”控制是否使用附录 E 中描述的,在屈服强度以下的应力状况下确定有效截面的替代方法。

选项 (用于 EN, CSA, GB, SIA 等)

根据不同的设计标准,承载能力配置中可能有其他选项。以下是选定标准的说明。

EN 1993

1 类和 2 类的截面可以进行塑性设计。如果希望不利用塑性储备来证明这些截面,请选中“弹性设计(即使是 1 类和 2 类截面)”复选框。在此情况下,您可以使用“用6.1公式进行弹性设计证明”复选框来控制是否按照弹性理论进行一般证明。此方法比较保守,因为它不考虑弹性设计中通常允许的部分塑性应力重新分布。

对于塑性设计,通过“在 M+N 的截面证明中使用 6.2.1(7) 的线性交互”复选框,可以将内力利用度线性相加。此方法比较保守且不适用于 4 类截面。

CSA S16

1 类和 2 类的截面可以用于塑性设计。如果需要不用塑性储备证明这些截面,请勾选“即使是 1 类或 2 类截面的弹性设计”复选框。

通过其他选项可以控制“第 13.3.1 条中的受压能力参数”和“第 13.8.6 条的均匀弯曲效应系数 (ω1)”。

GB 50017

描述正在制定中。

SIA 263

通常剪力证明是基于有效剪力面积 Av。对于双对称的 I 型和 3 类 U 型截面,也可以基于腹板剪力面积 Aw。为此,请勾选“根据 5.2.4 考虑剪力面积”复选框。

默认勾选了“考虑剪切屈曲证明”选项。这样,根据第 4.5.4、5.3.4 段或附录 F.1 进行剪切屈曲证明。如果取消勾选此框,将不检查剪切屈曲。

3 类截面可根据第 5.2.6 条的两个轴弯曲下和轴力下进行证明。如果勾选“根据 5.1.6.4 的替代弯曲指数 α 和 β 计算”复选框,则按照第 5.1.6.4 条对这些截面进行证明。

局部屈曲 (用于 AISC)

表 B4.1b 提供了弯曲受压构件的宽厚比。如果设计表中未规定的截面,请勾选相应复选框。然后可以设置非加劲和加劲元件的限值 λr

单角压杆 (用于 AISC)

单角截面的抗压强度应按第 E3 或 E7 条确定弯曲屈曲能力,按第 E4 条确定扭转屈曲能力。 “根据 E5 使用有效长细比”复选框提供了使用 E5 条中简化证明法的可能性,该条文中角钢通过调整长细比被视作轴向承载杆。此方法用于端部力进入单个腿的情况,另一个腿通过焊接或至少两个螺栓的连接固定于相邻构件。关于有效长细比的计算,可以进行“根据 E5(a) 的平面桁架”或“根据 E5(b) 的空间桁架”分析。

E5 条中描述的算法允许不同腿长的角钢连接在短腿上 — 前提是等效细度增加量需考虑长腿与短腿长度比例。在复选框中选择是通过“长腿连接”还是“短腿连接”。

提示

更多解释详见 FAQ AISC 第 E5 节中的单角压杆

冷弯型钢设计 (用于 EN, AISC, CSA)

某些设计标准允许冷弯型钢的设计说明。以下是选定标准的说明。

EN 1993

“执行冷弯型钢设计”复选框在默认情况下被勾选。这适用于按 EN 1993-1-3 设计的包含此类截面的杆件。若取消勾选,则按 EN 1993-1-1 设计冷弯型钢。

'按 3.2.2(3) 计算的截面因子 k' 影响增加的屈服强度 fya 的计算。可以选择用哪种方式制造型钢。列表提供了两个选项:

  • 滚轧成型 (k = 7)
  • 其他成型方法 (k = 5)

如果勾选“使用按 6.1.6 弹性设计”选项,则按 EN 1993-1-3,第 6.1.6 条对于扭转受力的应力证明进行。在这种情况下,对于所有内力组合,使用弹性应力公式 (6.11a)、(6.11b) 或 (6.11c)。某些内力情况下可采用更经济的塑性证明方法,但在这种情况下将不可用。

勾选“按 6.1 表为已加强腹板”,则不检查腹板局部加载下的承载力。局部屈曲现象不会发生。

“按 6.1.7 检查局部加载下的腹板承载力”复选框控制是否进行局部压缩、腹板曲折或腹板局部屈曲的证明。需要定义相应的计算支持条件。

信息

局部加载证明仅适用于根据 EN 1993-1-3,第 6.1.7.2 或 6.1.7.3 节定义的非已加强腹板的库内截面。具有纵向加强的腹板截面不能进行设计。

根据 EN 1993-1-3,第 6.2.4(2) 条,对于弯曲受力构件,不可适用扭转屈曲证明,当截面的有效截面主轴与毛截面主轴之间具有显著的夹角时。在“按 6.2.4(2) 的主轴最大倾斜角”输入框中,您可以设置允许的角度 αlim

AISC 360

选择是根据 AISC 360 还是 AISI 100 的规范进行“冷弯型钢设计”。

针对“超过 AISI 表 B4.1-1 应用限值”的杆件,勾选此复选框,可选择是否依据 AISI S100,第 A1.2(c) 条使用安全系数 Ω 或抵抗系数 Φ。通则截面的应用限值未在规范中规定。

提示

更多解释详见 FAQ 到 AISI 表 B4.1-1 的应用限值

在“弯曲杆件”类别中的复选框允许您设置稳定性证明的详细选项。此外,可以利用 AISI 条文 F2.4.2、F3.2.3 和 F4.3 中的非弹性保留能力。对于双对称的 I 型截面,Fcre 的弹性屈曲应力可以按公式 (F2.1.1-6) 进行替代计算。研究对称 Z 型截面时,也可按公式 (F2.1.3-2) 计算 Fcre

“腹板曲折”强度 Pn 根据公式 (G5-1) 计算。作为替代,可以按公式 (G5-2) 计算。请勾选对应复选框。

CSA S16

选择是根据 CSA S16 还是 CSA S136 标准进行“冷弯型钢设计”。

对于“超过 CSA S136 表 B4.1-1 应用限值”的杆件,勾选此复选框,可选择是否根据 CSA S136,第 A1.2(c) 条使用安全系数 Ω 或抵抗系数 Φ。这适用于表中未规定的通则截面。

提示

更多解释详见 FAQ 到 AISI 表 B4.1-1 的应用限值

“弯曲杆件”类别的复选框中可详细设置稳定性证明选项。此外,可以利用 CSA S136 条文 F2.4.2、F3.2.3 和 F4.3 中的非弹性保留能力。对于双对称的 I 型截面,Fcre 的弹性屈曲应力可以按公式 (F2.1.1-6) 进行替代计算。研究对称 Z 型截面时,也可按公式 (F2.1.3-2) 计算 Fcre

“腹板曲折”强度 Pn 根据公式 (G5-1) 计算。作为替代,可以按公式 (G5-2) 计算。请勾选对应复选框。

剪切屈曲证明 (用于 EN)

默认勾选了“执行剪切屈曲证明”复选框。此项将检查腹板的长细比 λ 是否需要依照 EN 1993-1-5,第 5.1、5.2、5.3 和 5.5 条进行剪切屈曲证明。如果满足限值 λlim,则证明成立。然而,如果长细比超过限值,根据第 5.1.(2) 条,需要在支座上截面加劲件进行布置,以完成剪切屈曲证明。

纵焊缝的设计 (用于 EN)

如果希望验证焊接截面的纵焊缝承载能力,请勾选“执行设计”复选框。对于大多数根据EN 1993-1-8,表 4.1 的钢库中的钢号,系数 βw 作为材料属性提供。若截面部分由不同的钢号组成,也可以为焊缝的设计自定义输入相关系数 βw

使用二阶理论内力的稳定性证明 (用于 EN)

可以选择不按 EN 1993-1-1,第 6.3 条的替代杆方法进行稳定性证明,而是根据考虑了扭转和初始缺陷的二阶理论计算的内力进行稳定性证明。在这种情况下,可以通过“使用 γM1 验证截面受力”复选框来控制是否将系数 γM1(而非 γM0)用于截面证明。

视频