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2017-03-30

板构件稳定性分析:交错层压木墙 2

本文以本系列文章第 1 部分中介绍的正交胶合木墙为例,使用等效杆件法根据 [1] 6.3.2 节进行验算。 屈曲分析将作为抗压强度折减的压应力分析进行。 首先根据构件的长细比和支座类型确定不稳定系数k

在计算长细比时需要用到有效转动惯量 I 等。 这可以通过面的抗弯刚度(y 方向)计算得出(见第 1 部分中的图 3)。 此外,还计算了净面积 Anet ,其中考虑了纵向层数在 y 方向上的分量(见图 2)。 由于要确定临界屈曲应力的较低百分位数,因此弹性模量应使用第五个百分位数。 对于针叶材,根据 EN 338,弹性模量平均值应为弹性模量平均值的 2/3。 缺陷系数 βc考虑了预拱度的大小,具体取决于材料。 对于在直线度范围内的杆件,实心木的该系数为 0.2 (L/300),而胶合木和单板的该系数为 0.1 (L/500)。 对于正交胶合木,根据[2]附录 K.6.3,进一步计算缺陷系数 0.2。 荷载持续时间被认为是“中期”,因此对于正交胶合木,修正系数 kmod为 0.8。

降低抗压强度的失稳系数是 0.37。 正如您在图 2 中看到的那样,得出的设计值是 1.44 > 1.00。 因此,不满足稳定性设计。

为避免手动计算,等效杆件设计也可以在附加模块 RF-TIMBER Pro 中进行。 为此,在模型中将杆件类型“结果梁”分配给相应的杆件(见图3)。 结果梁没有附加刚度,并且将面内力积分到定义的积分区域中。 为了能够在 RF-TIMBER Pro 中设计该杆件,必须为该杆件分配相应的截面和材料。 在这种情况下,斯道拉恩索 CLT 100 C5s 的刚度属性与标准存在偏差。 因此需要新建一个用户自定义材料,并调整其刚度属性。 为了在设计中正确地表示惯性矩,必须创建一个具有有效宽度的截面。 这可以通过抗弯刚度和截面高度计算得出(见图 3)。

为了使均质杆件具有相同的抗弯刚度,我们需要截面 b/h = 92.56 mm/1000 mm。 因此,在进行翘曲分析时可以确定正确的转动惯量。 但是,由于在这种情况下施加的受压面积 Anet太大,因此在设计时必须将其减小。 该减小例如可以通过调整有效长度lef来实现。 为此,在 Excel 中通过调整有效失稳系数 kc,z,ef得出有效长度 lef, z,ef(见图 4)。

这样,调整后的有效长度与在屈曲分析中考虑的有效截面不同。 设计方法同人工计算(见图 5)。

如果除了轴力之外还需要弯矩(例如由于风产生的弯矩),那么可以在 RF-TIMBER Pro 中按照相同的步骤进行考虑,因为已经为弯曲应力考虑了正确的截面模量 Sz 。 在双轴弯曲情况下,可以在国家附录设置中将系数 km乘以系数 bef/bnet ,以便正确确定弹性截面模量 Sy


作者

Rehm 先生负责木结构产品的开发,并提供技术支持。

链接
参考
  1. 欧洲规范 5: 木结构设计 - 第1-1部分: 总则 – 通用规范和建筑规范DIN EN 1995-1-1:2010-12
  2. 欧洲规范 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten - Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau - Nationale Festlegungen zur Umsetzung der OENORM EN 1995-1-1, nationale Erläuterungen und nationale Ergänzungen; ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15
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