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2025-10-23

杆件 | 基本

在对话框 '承载力配置' 或 '强度配置' 的标签页 杆件 | 基本 中,您可以为杆件和杆集的设计设置基本参数。

‘设计参数’ 分为多个类别,根据设计标准的不同而有所差异。

总则

选中 ‘进行稳定性校核’ 复选框,以决定是否不仅进行截面校核,还要进行稳定性校核,例如抗弯曲或抗扭屈曲。如果您不希望进行稳定性校核,或已经在剪力计算中(例如,通过二阶理论计算考虑了缺陷和/或刚度减少)考虑了稳定性效应,可以取消选中该复选框。

如果启用了稳定性校核,则必须定义 长度系数边界条件 并将其分配给相应的杆件或杆集。否则,无法进行稳定性校核。在计算结果表 错误 & 警告 中会出现相关消息。索杆和拉杆只承受拉力,因此无需进行稳定性校核。

选中 ‘进行增强的塑性设计’ 复选框后,您可以选择使用所谓的“部分剪力法” (TSV) 对杆件或杆集进行设计。参数可以在勾选该选项后可用的 杆件 | 塑性 标签页中设置。

特殊情况的限制值

通常用于手工计算的设计标准包含了仅适用于特定剪力组合的公式或交互条件。然而,在3D模型的结构分析中,通常会获得非常小的剪力值。虽然从工程角度来看这些对承载力没有意义,但严格遵循设计标准会阻止某些验证或强制使用不利的交互公式。‘特殊情况的限值’ 提供了一种简单透明的方法,以忽略在验证中难以引起问题的特定剪力,从而克服上述问题。

重要

限值设置没有基于规范的规定。

限值 η 描述了所施加的剪力与通过截面值简化确定的塑性截面强度的比值。这不是规范规定的设计承载能力:规范或法规相关的规则(例如截面分类)未被纳入考虑;这不符合限值设置的用途。因此,应仅在测试时使用较高的限值。

如果剪力低于限值条件,则设计过程中不会发出警告,说明忽略了剪力。但您可以在 验证详情中查看“可忽略”备注,验证哪些剪力因为限值而被忽略且未在验证中考虑。如果某个位置的所有剪力都可被忽略,则仅将忽略剪力的检查视为校核。

当启用插件 穿孔力与扭转(7个自由度) 时,某些设计标准也可用于二次扭转造成的双弯矩和剪应力的限值。

薄壁结构的分析(用于EN)

有效截面的计算需要迭代流程。在“最大迭代次数” 输入框中,您可以定义最大的计算次数。只要两次迭代结果之间的“迭代差异”小于设定值,计算就会停止。

对于非对称受压局部屈曲的截面,有效截面的重心相对毛截面的重心发生偏移。外部轴压引起的压缩力在有效截面上施加偏心,因此产生附加的弯矩。该弯矩在默认情况下被考虑在计算中。如果不需要,可以取消选中‘忽略重心偏移引起的弯矩’ 复选框。

通过选中‘考虑EN 1993-1-5附录E中的有效宽度’复选框,您可以确定是否采用附录E中提到的替代方法来确定屈服应力以下的有效截面。

选项(用于EN、CSA、GB、SIA等)

根据不同的设计标准,承载力配置中还提供其他选项。以下是为选定的标准介绍这些选项。

EN 1993

1级和2级截面可以进行塑性设计。若要验证这些截面而不使用塑性储备,请选中‘对1级和2级截面进行弹性设计’复选框。在这种情况下,您可以选择‘使用公式6.1进行弹性设计验证’选项,以确定一般的弹性理论验证是否适用。由于不能考虑塑性应力重分配,因此该选项可能是保守的。

对于塑性设计,选项‘在对M+N进行截面验证时使用线性交互6.2.1(7)’ 可以线性地叠加剪力利用度。这种方法是保守的,并不适用于第4类截面。

CSA S16

1级和2级截面可以进行塑性设计。若要验证这些截面而不使用塑性储备,请选中‘对1级或2级截面进行弹性设计’复选框。

其他选项可以控制‘压缩处理参数 gemäß 13.3.1’ 和 ‘均匀弯曲效应系数 ω1 gemäß 13.8.6’。

GB 50017

描述正在开发中。

SIA 263

剪力验证通常使用有效剪切面积 Av 进行。对于双对称 I 型截面和第3类槽型截面,也可以选择使用腹板面积 Aw。为此,请选中 ‘根据5.2.4考虑剪切面积’ 复选框。

“考虑剪切屈曲验证”选项默认被选中。这样做是为了执行段落 4.5.4, 5.3.4 或附件 F.1 中的剪切屈曲验证。如果您取消选中该复选框,则不会进行剪切屈曲分析。

第3类截面可按照条款 5.2.6 对受双轴弯曲和轴心力作用的截面进行验证。如果您勾选‘根据5.1.6.4使用替代的弯曲指数 α 和 β 的计算方法’复选框,则对这些截面的验证将按照条款 5.1.6.4 进行。

局部屈曲分析(适用于AISC)

在表B4.1b中,给出了梁受到弯曲作用的压缩元件(截面部分)的宽厚比。如果设计的截面不在该表中,勾选该复选框。然后可以为无加固和加固元件定义限值 λr

单角压杆(适用于AISC)

简单角截面的压缩强度应根据第五部分E3或E7进行弯曲屈曲的校核,根据E4进行扭转屈曲的校核。“根据E5使用有效的长细比”复选框提供了使用E5简化方法的可能性,该方法将角钢通过调整细长比处理为受轴向载荷的杆件。如果纵向压力施加在一个腿上,则可以应用此方法。另一条腿必须通过焊接或至少两个螺栓的螺栓连接固定到相邻构件。有效长细比的计算可以是“根据E5(a)的平面桁架”或“根据E5(b)的空间桁架”。

E5章节中描述的方法允许使用不等长的腿,连接通过较短的腿 - 前提是增加的长细比考虑了长腿与短腿的比例。如需指明‘连接通过’长腿或短腿进行。

提示

进一步说明请参阅FAQ AISC部分E5的单角压杆

冷弯型钢构件的设计(适用于EN、AISC、CSA)

对于某些设计标准,可以对冷弯型钢构件进行验证。以下是为选定规范介绍这些设计标准。

EN 1993

默认情况下,‘进行冷弯型钢构件设计’复选框是选中的。带有此类截面的杆件将根据EN 1993-1-3进行验证。如果取消勾选,冷弯型钢构件的计算将根据EN 1993-1-1进行。

“按3.2.2(3)进行起皱系数k计算”对计算提高的屈服强度 fya 具有影响。您可以选择生产型材的方法。列表提供两种方法:

  • 滚压成型(k = 7)
  • 其他成型方法(k = 5)

如果您勾选‘使用6.1.6弹性设计’复选框,设计验证将按EN 1993-1-3中规定的截面受扭核验。对于所有剪力组合,将使用弹性应力公式(6.11a)、(6.11b)或(6.11c)。经济的塑性设计方法只能在某些剪力组合适用的情况下使用,因此不在本次选择中。

在“将腹板视为根据表6.1加劲”的复选框被选中时,局部载荷引入对腹板的承载能力不进行核算。不会发生局部屈曲。

“通过6.1.7确定腹板的局部载荷引入承载能力”复选框控制是否进行局部压缩、腹板皱缩或腹板局部屈曲的验证。需要一个相应的支持定义。

信息

局部载荷引入的验证仅适用于非加劲型腹板的库中截面,按EN 1993-1-3,第6.1.7.2或6.1.7.3节。钢腹板带有纵向加劲无法进行验证。

弯扭屈曲校核对于弯曲构件应按照EN 1993-1-3第6.2.4(2)节,如果有效轴线和毛截面轴线有明显偏差,则不适用。通过“根据6.2.4(2)的主要轴线角度限制输入框”,可设置可进行验证的角度 αlim

AISC 360

选择冷弯型钢中空型材的设计是否依据AISC 360规范还是AISI 100规范进行。

对于 ‘超出应用范围的杆件’ AISI表B4.1-1,您可以通过复选框选择AISI S100,A1.2(c)节中的安全因子 Ω 或抵抗因子 Φ。此规则也适用于规范中未规定应用范围的一般截面。

提示

关于AISI表格B4.1-1适用范围的更多信息,请参阅FAQ

‘弯曲杆件’ 一栏的复选框允许设置稳定性校核的详细参数。例如,可以根据AISI第F2.4.2,F3.2.3和F4.3节利用非弹性储备。对于双对称的I型截面,可以根据公式(F2.1.1-6)确定弹性屈曲应力Fcre。还可以根据公式(F2.1.3-2)计算点对称的Z型截面的Fcre

“腹板皱缩” 的设计强度 Pn 根据公式(G5-1)计算。可以选中相关复选框选择公式(G5-2)。

CSA S16

选择冷弯空心型钢的设计依据CSA S16规范还是CSA S136规范。

对于CSA S136表B4.1-1的 ‘超出适用范围的杆件’,您可以使用复选框选择CSA S136 A1.2(c)节中的安全因子 Ω 或抵抗因子 Φ。此规则也适用于未在规范中规定的通用截面的应用范围。

提示

关于AISI表格B4.1-1适用范围的更多信息,请参阅FAQ

‘弯曲杆件’ 一栏的复选框允许设置稳定性校核的详细参数。例如,可以根据CSA S136第F2.4.2,F3.2.3和F4.3节利用非弹性储备。对于双对称的I型截面,可以根据公式(F2.1.1-6)确定弹性屈曲应力Fcre。还可以根据公式(F2.1.3-2)计算点对称的Z型截面的Fcre

“腹板皱缩” 的设计强度 Pn 根据公式(G5-1)计算。可以选中相关复选框选择公式(G5-2)。

剪屈性验证(适用于EN)

复选框‘进行剪屈性验证’ 默认是勾选状态。这样将验证腹板的长细比 λ 是否需要根据 EN 1993-1-5,第 5.1、5.2、5.3 和 5.5 进行剪屈性验证。如果满足 λlim 阈值,验证将被视为通过。但如果长细比超出阈值,根据章节 5.1.(2) 规定需要在支座处布置 侧向加劲 以进行剪屈性验证。

焊接横梁设计 (适用于EN)

如果您希望验证焊接截面的焊缝能力,请勾选“进行设计”复选框。系数 βw 作为大多数钢材的材料特性,已经根据EN 1993-1-8,表 4.1 预设在材料库中。如果截面部分由不同钢种组成,您也可以自定义输入 βw 系数以用于角焊缝的设计。

使用二阶理论切割力进行稳定性验证 (适用于EN)

可以选择不使用EN 1993-1-1,章节6.3的简化杆法进行稳定性验证,而是利用包括复合扭转和缺陷的二阶理论切割力进行验证。在这种情况下,复选框“使用γM1 计算截面承载能力”可以控制是否在截面验证中使用 γM1 代替 γM0

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