使用模块 RSBUCK 分析局部和整体振型并计算等效杆件计算长度

技术文章

根据等效杆件方法进行杆件的稳定性分析时,按照静力线性分析考虑内力,确定等效杆件的计算长度显得尤为重要。

理论依据:
根据规范 EN 1993-1-1 中第 6.3 章,在验算弯曲屈曲时,考虑理想临界荷载 Ncr 计算长细比和折减系数。在附加模块 STEEL EC3 中使用决定性的有效杆件长度分析计算临界荷载。对于简单结构,众所周知的压杆稳定分析中四种不同约束条件的欧拉情况。

图片 01

在复杂结构的情况下,有效杆件计算长度的评估不再平凡,我们使用软件附加模块 RSBUCK 计算。

首先确定结构的临界荷载系数,它与杆件的轴压力相乘就可得到临界荷载。两轴对应的杆件计算长度都使用公式 Ncr = E * I * pi² / Lcr 计算。最后,有效荷载系数由 kcr = Lcr / L 确定。

在 RSBUCK 中的局部和整体振型

下面列举的简单框架结构来说明振型的确定以及适合的评估。

图片 02

在确定屈曲振型和屈曲长度时,荷载起着重要作用:屈曲值不仅取决于结构模型,还要考虑轴力和总临界屈曲荷载 Ncr 的比值。当然仅计算受压杆件的屈曲长度。此外,整个结构的荷载分布影响了临界系数的确定。在图形评估单个的振型形状时,就能确定是整体振型还是局部振型。如果某个屈曲形状为最不利情况下计算的单个杆件的屈曲临界荷载,可以立刻在图形中直观的显示。在这种破坏情况下,该杆件的计算结果(临界荷载系数等)不可以应用到其他杆件进行计算,也不可以导出并应用到其他模块计算。

在这里的示例中,临界荷载系数是 5.32 的第一振型图片显示了在框架平面的框架整体位移。临界荷载系数是 11.42 的第二振型图片显示了在框架平面的左柱的局部位移(绕次轴 z 屈曲)。

图片 03

分段的杆件

在计算有效长度和有效长度系数时,必须考虑杆件分段。例如该框架结构的左柱由两根短柱组成。由于技术建模的原因,柱子在中间被分开。当仅考虑局部振型(屈曲振型 No.2)时,这属于压杆稳定分析中第二种欧拉情况,有效长度系数 kcr,z = 1.0 的预期结果。然而,附加模块的结果窗口 2.1 中显示柱子的两个“部分”杆件的有效长度系数kcr,z = 2.0 。

这能通过上述“理论依据”解释,在这种情况下,整个柱子的屈曲长度就等于柱子长度。因此,有效长度系数是 1。RSBUCK 还分析了另外一根柱子,kcr = Lcr / L 以及 L = 0.5 x 柱长,有效长度系数是 2.0。

连续杆件的有效长度系数不能直接使用 RSBUCK 计算。但能评估单个杆件的结果。确定有最小屈曲荷载 Ncr 的柱子能在连续杆件中作为决定性单个杆件考虑。kcr 值通过该杆件的屈曲和长度和连续杆件的总长度得出。

图片 04

参考资料

[1] DIN EN 1993-1-1 (2010-12) 欧洲规范 3:钢结构设计 - 章节 1-1:一般规则和 建筑设计规则

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