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2024-01-10

设计支座与挠度

在杆件或杆件集的编辑对话框中,如果已激活对象的设计特性(见图片激活杆件的设计特性),则会出现设计支座和挠度选项卡。设计支座主要具有两个功能:

  1. 为“垂直于木纹方向的受压”验算定义边界条件
  2. 为木结构设计的挠度验算划分杆件或杆件集

您可以在面编辑对话框的挠度选项卡中为面的挠度验算进行设置。

杆件

设计支座

如前所述,设计支座是进行支座处“垂直于木纹方向的受压”验算所必需的。您可以在垂直于木纹方向的受压选项卡中设置该验算的具体参数。此外,设计支座还提供了为挠度验算而划分杆件和杆件集的选项。

您不仅可以将设计支座指定给杆端和杆件起始端,还可以指定给内部节点。因此,表格中会自动预设类型为“线上/杆上节点”的节点以及杆件集内各杆件之间的标准节点。

在列表中选择一个设计支座,或使用按钮 新建 创建一个新的类型(见图新建设计支座)。使用按钮 编辑 可以编辑选定的类型,使用按钮 多选 可以在模型中选择一个已指定的设计支座。

该对话框与规范相符。如果您已为杆件或杆件集指定了木材料,则默认类型为木材。否则,请在列表中选择此选项。

通过两个激活选项,您可以控制在哪些方向(z 轴和/或 y 轴)上存在设计支座。例如,如果杆件旋转了 90°,您可以取消激活“支座在 z/z' 轴”选项,转而激活 y 轴方向的选项。


如果不需进行“垂直于木纹方向的受压”验算,但设计支座将用于为挠度验算而划分杆件或杆件集,请取消激活直接支承选项:这样无需输入支座几何形状和位置;支座仅用于变形验算的分段。或者,您也可以选择设计支座类型“一般”,对于该类型,不会进行支座压力验算。

支座长度始终指实际梁的长度。它基于结构体系或节点,在对话框图形中以杆件局部 x 轴正方向的一半和负方向的一半显示。

信息

如果希望杆件图形显示到设计支座的首端或末端,您可以使用杆件选项端部调整来调整长度。

通过支座远离边缘选项,程序会自动识别设计支座承受的是压力还是拉力。相应地,只有在存在压力的情况下才会进行“垂直于木纹方向的受压”验算。

信息

目前尚不能涵盖所有情况。由于杆件的支承不一定发生在节点支座上,也可能发生在其他杆件上,因此支座反力是从杆件或杆件集的剪力分布图中得出的。如果多个杆件在一个节点处交汇,则支座情况无法唯一确定。验算仅使用定义了设计支座的那个杆件的剪力。

如果设计支座作用于中间支座,请勾选内部支座复选框。根据设计规范的不同,此设置会影响有效支座面积的计算。

通过剪力折减选项,可以在支座处使用控制剪力进行抗剪验算。此时,设计中将考虑距支座边缘一定距离处的剪力。该距离取决于设计规范。其前提是力作用在支座的另一侧,通常是梁的顶面。


如果横向压应力过大,可以通过使用螺钉加固来承受(仅适用于EN 1995-1-1和直接支承)。为此,请勾选加固元件复选框。然后您可以在加固元件选项卡中定义全螺纹螺钉的特性。

通过在防火设计中激活复选框,您可以控制是否还应在火灾情况下进行支座压力验算。

如果某个设计支座不应被考虑用于分段,请取消激活用于挠度设计选项。

提示

为了快速分配设计支座,建议使用适当的名称(材料、长度等)来标示这些类型。

挠度验算

分段和参考长度

设计支座和挠度选项卡的右侧对话框区域,会列出通过为挠度验算的各个方向分配设计支座而产生的分段。对于分段中的每个验算位置,显示的 Lc 长度都将被用作确定极限值的参考长度。

如果您想更改自动确定的参考长度(例如,因为弯曲杆件的参考长度与分段长度存在偏差),请勾选“用户自定义长度”复选框。之后这些值就可以编辑了。但是,如果您之后在模型中更改了杆件长度,这些用户自定义的长度不会自动调整。

重要

只有当对象被分配了正常使用极限状态配置并且存在相应的用于正常使用极限状态验算的设计状况时,这些设置才会生效。

梁和悬臂梁的极限值

双向支承梁和悬臂梁的挠度极限值在正常使用极限状态配置中管理。在进行验算时,会根据设计支座的布置情况,为每个分段应用相应的极限值:两侧都有设计支座或无设计支座的分段被假定为区段,一侧有设计支座的分段被假定为悬臂梁区段。

验算方向

使用“验算方向”来确定应检查哪些挠度结果值。在列表中,您可以选择局部轴 y 和 z、总挠度以及局部辅助轴 y' 和 z'。下方的分段会相应地进行调整。

位移参考

通过“位移参考”列表中的选项,可以影响用于验算的挠度值:

  • 未变形体系:直接从结果中采用局部变形值 uy 和 uz
  • 变形后分段端点:验算时将挠度值减去始端和终端节点的变形值,从而只检查局部挠度。

起拱

在驗算時,您可以為每個分段考慮一個起拱量,從而減小撓度值。對於梁區段,假設起拱形狀為單波曲線;對於懸臂梁區段,則假設為線性分佈。如果起拱 wc,z 或 wc,y 的方向與杆件局部軸線 z 或 y 相反,則輸入正值。對於總方向的驗算,會將起拱的各個分量換算到總方向上。

信息

根據 EN 1995‑1‑1 進行驗算時,起拱僅在準永久設計狀況下考慮。

示例:在下圖中,未在編號為 50 的中間節點上定義設計支座。因此,程式只識別出一個區段,參考長度等於杆件長度。

如果在該中間節點上定義一個設計支座,則會識別出兩個區段。參考長度會相應調整。

信息

如果沒有為杆件或杆件集定義設計支座,則在進行變形驗算時,會使用一個長度等於杆件或杆件集長度的區段,並將其作為梁進行設計。

如果某個區段不需進行變形驗算,您可以通過相應的複選框將其停用:

加固元件

當根據 EN 1995-1-1 進行設計,並且您在“基本”選項卡中勾選了加固元件選項時,此選項卡可用。在此處,您可以定義在進行“垂直於木紋方向的受壓”驗算時,作為橫向受壓加固元件考慮的全螺紋螺釘。

目前只能使用“螺釘”類型的加固元件。請根據製造商的規格確定強度和螺釘長度。您也可以使用已定義為木螺釘的加固元件的特性。為此,請使用列表中的相應選項。

選擇一個已定義的木螺釘,或通過按鈕 新建 創建一個新類型。

在“z/y 方向的幾何形狀”部分,您可以定義螺釘的數量和佈置。

將對螺釘進行抗壓入和抗屈曲驗算。此外,還將在螺釘尖端平面內進行橫向受壓承載力驗算。“荷載分佈”的荷載擴散角可以採用線性 45° 的方式考慮,或者按照[1]中所述的非線性方式考慮(另見對話框圖形)。

在進行承載能力極限狀態下的面設計時,會檢查各應力分量。這些驗算基於材料屬性和面厚度。而對於正常使用極限狀態的驗算,則需要特定於面的資訊。您可以在“編輯面”對話框的撓度選項卡中進行這些設置。

重要

如果在對話框全域設置中停用了正常使用極限狀態,則在此選項卡中無法進行輸入。

面類型

通過麵類型,您可以確定驗算時應用的撓度極限值。列表中有兩個選項可供選擇:

  • 雙向支承
  • 懸臂

這些極限值在對話框正常使用極限狀態配置中,為面和單側或雙側支承的不同設計狀況而設置。

位移參考

位移參考控制用於變形驗算的參考模型。列表包含三個選項:

  • 變形後用戶定義參考平面:如果支座顯示出非常不同的位移,則應為要驗算的位移 uz 指定一個傾斜的參考平面。在“用戶自定義參考平面”部分,通過未變形體系的三個點定義該平面。RFEM 會確定這三個定義點的變形,將參考平面設置為通過這些位移後的點,並將獲得的相對最大變形 uz 用於驗算。
  • 在最小變形節點位置處的平行面:如果面的支承是柔性的,建議使用此選項。最大變形 uz 將參考一個平行於未變形體系且位移過的參考平面,此平面由 RFEM 設置在通過具有最小位移值 uz,min 的節點處。
  • 未變形體系:直接從結果中採用局部變形 uz,並將其用於驗算。

參考長度和定義類型

撓度極限值取決於參考長度 Lz。在定義類型選項“根據最大邊界線”和“根據最小邊界線”(預設)中,RFEM 會從面幾何中確定最長或最短邊緣的長度,並自動設定參考長度。如果您想自己定義參考長度,請在列表中選擇定義類型“手動”,然後輸入數值。

垂直於木紋方向的受壓

當設計支座存在直接支承時,在杆件或杆件集的編輯對話框中會出現“垂直於木紋方向的受壓”設置選項卡。您可以在這裡為杆件或杆件集上那些在模型中沒有節點支座(例如,杆件(間接)支承在另一根杆件上)的節點,描述其空間體系的支座情況。

“垂直於木紋方向的受壓”驗算所需的壓力,是根據連接到該節點的各個杆件的內力確定的。在結構模型中,所有杆件都匯聚在一個節點上,如下圖所示。

這種簡化通常不符合實際情況:並非每根杆件都將其軸力或剪力直接傳遞到支座上,而是壓在另一根杆件上,然後這根杆件再通過其內力將力傳遞到支座。這就產生了多種多樣的支座情況。

您可以通過這些複選框來控制哪些杆件會引起橫向壓力,從而定義清晰的支座情況。在一篇專業文章中通過一個示例對此進行了描述:


参考
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