2926x
001424
2017-04-04

正交胶合木墙实例二维结构构件稳定性分析 3

作为等效杆件法的替代方法,本文介绍了如何根据二阶分析在考虑缺陷的情况下确定易发生屈曲墙体的内力,以及如何进行截面抗弯和受压验算。

为了与等效杆件法的结果进行比较或创建相同的前提条件,这里只考虑门之间的墙体截面的计算结果。 因为通过过梁在相应墙截面上的荷载集中在门洞的拐角区域,所以(局部)也存在一个比墙截面中部更大的轴力(见图1)。

等效杆件法没有考虑这些局部效应,因为它们是在轴力“模糊”的情况下计算的。 为了在面设计中也考虑到这一点(得到相同的条件),需要输入一个内力“分布”在相应墙截面上的平均区域(见图 2)。 局部应力也被考虑在内,在此不再多加说明。

为了根据[1]第 5.4.4(2) 节考虑没有应力的预变形,附加模块 RF-IMP 由屈曲模态生成一个预变形有限元网格, -稳定性(见图 3和图 4)。 7.5 mm 的值根据 [1] 中公式 5.2 计算得出。

为了通过二阶分析和缺陷计算确定内力,必须在荷载工况或者荷载组合对话框的额外选项中激活预变形有限元网格(见图 05)。

这样,除了轴力外,还产生了额外的弯矩(见图 6),在设计时必须考虑这些弯矩。

在 RF-LAMINATE 中随后的计算得出,墙截面的 94% 的设计利用率(见图 7)。 由等效杆件法得出的设计利用率为 144%。 由于临界荷载系数非常低,所以这种差异根本不是线性的。

这些差异导致了由门过梁引起的附加刚度的差异很小,在分析面模型时可以忽略。 使用等效杆件法和二阶分析方法的主要区别在于施加的刚度不同。 在等效杆件设计中,长细比通过第5个百分位数的刚度值计算,但在二阶分析的情况下,长细比通过刚度计算得出按照 [1]第 2.2.2 章和[2] ,第 NCI 章 NA.9.3.3。 但是根据[3]第 8.5.1(2) 和[4]节规定,在计算各个结构构件时,每个构件的刚度值除以分项系数,而不是各个刚度属性的值。 二阶效应理论计算计算中是由初始变形产生的附加弯矩。 此外,根据等效杆件法直接用 kmod计算得出的极限设计应力会较小,而根据二阶分析方法计算时几乎没有变化[5] 。 因此,按照 [5] 中 E 8.5.1 节的规定,刚度要再通过修正系数 kmod进行折减。

为了便于分析各种情况,在图 8 中简化了结构计算。 一直折减荷载,直到满足等效杆件法设计(工况 4)。 对于工况 3,使用预变形的模型的内力进行了稳定性分析。 在工况 1 中,刚度按设计值考虑。 工况 2 使用 5 个百分位数的刚度值计算,工况 3 使刚度属性降低 kmod 。 正如[6]所确认的,工况 3 中等效杆件法的计算结果具有最佳一致性。 重要的是,该比较不是在比较利用率,而是在比较最大荷载。 在等效杆件法中,利用率随着荷载的增加而线性增加,但在二阶分析方法中,利用率呈非线性增加。 如上所述,只有在极限荷载最大的情况下才可以与工况 3 进行比较。也就是说,当设计利用率为 100% 时。

如果刚度不考虑模量 kmod的折减,那么含水率和荷载持续时间对刚度属性的影响,即对内力计算的影响,也将不予考虑。 因此使用小于 1.0 的 kmod进行设计是不正确的。 例如图 9 中每一个荷载组合都需要考虑修正的刚度。

使用的文献材料

[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] 国家附录 - 自主参数 - 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/NA:2013‑08
[3] 木结构设计 - 一般规范和建筑规范; DIN 1052:2008-12
[4] Holzbau - Korrigenda C3 zur Norm SIA 265:2012
[5] 布拉斯(H. J.; Ehlbeck J.; ;Kreuzinger H.杆件G: Erläuterungen zu DIN 1052: 木结构设计、计算和计算(2nd 编辑 卡尔斯鲁厄: Bruderverlag,2005年
[6] Möller, G.: Zur Traglastermittlung von Druckstäben im Holzbau; Bautechnik 5/2007,p. 329 - 334


作者

Rehm 先生负责木结构产品的开发,并提供技术支持。

链接
下载