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2023-12-22

基本

基本选项卡管理基本的杆件参数。如果在“选项”区域勾选复选框,通常会自动添加其他对话框选项卡。您可以在这些选项卡中分别定义详细设置。

杆件类型

杆件类型控制着内力可被吸收的方式,或者杆件应满足哪些预设属性。列表中提供了多种杆件类型可供选择。

梁构件

梁是一种可以传递所有内力的抗弯杆件。梁构件在其杆端没有铰。这种杆件类型可以承受所有类型的荷载。

刚性构件

刚性构件通过刚性连接将两个节点的位移耦合在一起。因此,原则上它对应于耦合。这样可以考虑铰来定义具有很大刚度的杆件,并且这些杆件也可以具有弹簧常数和非线性。由于刚度与系统相适应,几乎不会出现数值问题。

如果在导航器-结果中激活杆件类别下的“耦合结果”,将显示刚性构件的内力。

对于刚性构件,将设定以下刚度:

纵向刚度 E · A 1013 · ℓ [SI单位] 其中 ℓ = 杆件长度
扭转刚度 G · IT 1013 · ℓ [SI单位]
抗弯刚度 E · I 1013 · ℓ3 [SI单位]
抗剪刚度 GAy / GAz (如果激活) 1016 · ℓ3 [SI单位]

信息

这些刚度假设同样适用于耦合类型的杆件。

桁架杆件

桁架杆件对应于两端带有弯矩铰的梁构件。此外,通过铰 φx 释放了杆件起点绕纵轴的扭转。对于这种杆件类型,会输出由杆件荷载引起的弯矩和扭矩。

桁架杆件 (仅N)

这种具有刚度 E ⋅ A 的桁架杆件类型能够以拉力和压力的形式吸收轴力。仅输出节点内力。如果没有集中力作用在杆件上,此杆件具有线性的内力分布。不输出可能由自重或线荷载引起的弯矩分布。但是节点力会根据杆件荷载计算得出,从而确保正确的力传递。

信息

对于“桁架杆件(仅N)”类型,不可能垂直于主轴产生偏移。因此不考虑杆件屈曲的影响。

提示

“桁架杆件”和“桁架杆件(仅N)”杆件类型之间的区别在网络课堂中通过一个例子进行了说明。

屈曲约束支撑

屈曲约束支撑类型允许对具有钢芯(扁钢或十字形截面)和方形或圆形空心型材内填充混凝土护套的杆件进行建模。它主要用于美国,用于对地震危险建筑的刚度进行加强。

信息

此建模仅适用于分配了“屈曲约束支撑”材料类型的特定截面系列(请参阅右侧的技术文章 屈曲约束支撑)。

钢芯在混凝土外壳中可无粘结地移动。在受压情况下,由于外壳可阻止整个杆件的整体屈曲,因此会出现高阶振型的“微观屈曲”。

对于杆件的刚度,只考虑钢芯,而对于自动自重,也考虑带有外部钢套管的混凝土外壳。

拉杆

拉杆只能承受拉力。该杆件类型对应于“桁架杆件(仅N)”,在受到压力时会失效。

带有拉杆的杆件系统计算采用迭代方式:第一步,确定所有杆件的内力。如果拉杆获得负的轴力(压力),则开始进一步的迭代步骤。这些杆件的刚度将不再考虑——它们已经失效。重复此过程,直到不再有拉杆失效。由于拉杆失效,系统可能变得不稳定。

压杆

压杆只能承受压力。该杆件类型对应于“桁架杆件(仅N)”,在受到拉力时会失效。失效的压杆可能导致不稳定的系统。

屈曲构件

屈曲构件对应于“桁架杆件(仅N)”类型,它可以无限承受拉力,但只能承受压力直到达到临界力。对于欧拉情况 2,该力确定如下:

这种杆件类型通常可以避免在使用二阶或三阶理论进行非线性计算时由桁架杆件屈曲引起的不稳定性。如果将这些杆件(实际情况下)替换为屈曲构件,则在许多情况下会提高临界荷载。

索杆

索杆只能承受拉力。这样就可以在三阶理论下通过迭代计算来模拟索链,该计算考虑了纵向和横向力。

索杆适用于可能发生大变形并伴有相应内力变化的模型。对于简单的拉条,例如雨篷,拉杆已完全足够。

虚拟梁

这种杆件类型允许为“Open Web Steel Joists”设置截面属性,这些属性由Steel Joist Institute存储在所谓的“Virtual Joist”表格中。这些 Virtual Joist 配置文件代表等效的宽翼缘梁,它们非常接近梁的翼缘面积、有效惯性矩和重量。因此,该梁被替换为一个具有虚拟截面的杆件。通过这种方式,可以在整体系统中模拟桁架梁等复杂支撑单元。

在列表中选择虚拟梁的“系列”。

然后在“虚拟梁”列表中,您可以定义确切的类型。

在“截面和材料”区域中的按钮 虚梁 允许您从截面库中导入虚拟梁。

刚度

使用此杆件类型,您可以创建具有自定义刚度的杆件。刚度参数在“新建杆件刚度”对话框中定义(请参见 杆件刚度 章节)。

耦合

耦合杆件是一种虚拟的、刚度非常大的杆件,具有刚接或铰接的杆端。有四种可供选择的方式,用于耦合起始节点和结束节点的自由度是“固定”还是通过“铰”耦合。使用耦合可以对力和弯矩传递的特殊情况进行建模。其中,轴力和剪力或扭矩和弯矩将直接在节点之间传递。

信息

耦合的刚度设定基于模型,因此不会产生数值问题。与刚性构件类型的杆件采用相同的假设。

弹簧

弹簧杆件能够模拟线性甚至非线性的弹簧属性,并可以定义其有效范围。对于弹簧杆件,您只需在“截面”选项卡中定义杆件长度 Lz,不需要定义截面:杆件的刚度来自您在“新建杆件弹簧”对话框中定义的弹簧参数(请参见 杆件弹簧 章节)。

阻尼器

原则上,阻尼器对应于弹簧杆件,但附加了“阻尼系数”属性。这种杆件类型扩展了根据 时程分析 进行动力分析的可能性。

与弹簧杆件一样,您只需在“截面”选项卡中定义杆件长度 Lz,不需要指定截面。杆件的刚度来自您在“新建杆件弹簧”对话框中定义的弹簧参数(请参见 杆件弹簧 章节)。您可以通过阻尼系数 X 来控制阻尼特性。

信息

在粘弹性方面,“阻尼器”杆件类型类似于 Kelvin-Voigt 模型,该模型由阻尼元件和弹性弹簧(两者并联)组成。

选项

在此区域中,您可以通过复选框定义杆件的其他属性。

杆件上的节点

通过在杆件上设置一个或多个节点,您可以将杆件划分为多个段,而无需分割杆件(请参见 节点 章节)。

您可以在杆件上设置铰(连接节点),以控制端部节点的内力传递(请参见 杆端铰 章节)。对于某些杆件类型,由于已经存在内部铰,因此无法输入。您可以为“杆件起点 i”和“杆件终点 j”分别分配铰。

偏心距

偏心距提供了在端部节点偏心连接杆件的可能性(请参见 杆件偏心 章节)。您可以为“杆件起点 i”和“杆件终点 j”分别分配偏心距。

支座

您可以为杆件分配一个支座,该支座在其整个长度上有效。自由度和弹簧刚度应在支座条件中定义(请参见 杆件支座 章节)。

横向加劲肋

杆件上的横向加劲肋会影响杆件的翘曲刚度。它们对考虑七个自由度的翘曲扭转计算有影响(请参见 横向加劲肋 章节)。

非线性

您可以为杆件分配一个非线性属性。非线性属性应定义为杆件非线性(请参见 杆件非线性 章节)。

结果中间点

使用结果中间点,您可以控制沿杆件方向结果表格的输出。划分点应在“新建杆件结果中间点”对话框中定义(请参见 杆件结果中间点 章节)。

信息

结果中间点对极值的确定或图形结果分布没有影响。

端部修改

通过端部修改,您可以图形化地调整杆件端部的几何形状。通过这种方式,可以准备用于渲染显示的悬挑、缩短或倾斜。

信息

与杆件偏心不同,端部修改对计算没有影响。

“延长”:您可以为杆件起点和杆件终点分别定义一个“延长”。负值 Δ 表现为缩短。

“倾斜”:通过倾斜,您可以使每个杆端倾斜。可以围绕杆件的 y 和 z 轴定义倾斜角度。正角度会使绕各自正轴顺时针旋转。

在计算中停用

如果勾选此复选框,则在计算中将不考虑该杆件及其荷载。通过这种方式,您可以研究当某些杆件不起作用时,模型的承载行为会如何变化。无需删除这些杆件;相应的荷载也保持不变。

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