考虑到SchöckIsokorb®在RFEM有限元计算中的应用

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没有内部构件的热解耦的外部构件的热损失是巨大的。 因此,外部结构构件通过特殊的内置构件与建筑围护结构热隔离。 连接楼板和钢筋混凝土楼板时,可以使用SchöckIsokorb®或哈芬HIT绝缘连接。 在设计这种嵌入式构件时必须考虑相应的技术规范。 下面的示例在有限元计算中使用SchöckIsokorb®。

结构建模

外部和内部的热分离通常通过使用硬质聚苯乙烯泡沫塑料制成的隔热条来实现。 在SchöckIsokorb®的情况下,拉力通过不锈钢在保温层中传递,压力通过高性能的微细混凝土纤维混凝土和PE-HD塑料涂层施加。 扭转力矩不能通过绝缘层传递。 根据选择的Isokorb®类型,可以传递弯矩和/或剪力。 在结构分析中必须考虑这种有限的力传递。

Isokorb®的技术规范EC 2 [1]包含了描述模型的FEA准则。 Schöck公司建议通过有限元方法对SchöckIsokorbes®进行以下设计:

  • 将外部构件与支座结构分离。
  • 确定外部构件支座上的内力时考虑支座弹簧值(建议SchöckIsokorb®)。 推荐的SchöckIsokorb®弹簧近似值:
    10,000 kNm/rad/m夹紧弹簧
    埋头弹簧250,000 kN/m²
  • 选择具有确定的剪力v Ed和弯矩m Ed的Isokorb®类型。
  • 将计算得出的剪力v Ed和弯矩m Ed作为外部边缘荷载施加到支撑结构(例如楼板)上。

图片 01 - SchöckIsokorb®K型结构体系,[1]

由于外部构件从建筑物的支座结构中解耦,外部构件的荷载必须作为附加的边荷载手动施加到支座结构上。 如图2所示,对楼板进行建模,将楼板与天花板脱开,并将楼板的支座力定义为楼板的边荷载。

图片 02 - 外部构件与支座结构分开设计

在RFEM中通过线铰建模

为了避免额外施加来自外部构件的边缘荷载,可以在RFEM中对外部构件和支座结构进行建模。 为了确保在有限元分析中正确考虑通过Isokorb®传递的有限的力,在外部构件和内部构件的交点上必须设置所谓的线铰(Isokorb®的安装位置)。 通过定义铰链属性,可以特别影响力流。 线铰必须布置在外侧(阳台侧)。 请注意,直线铰链的铰链属性无法定义非线性。 线铰足够用于Isokorb®的一般应用,例如阳台悬臂,弯矩和剪力仅作用于一个方向。

图片 03 - 使用Isokorb®属性定义线铰

在RFEM中通过线释放建模

传递的内力因所选的Isokorb®类型而异。 因此,根据类型,弯矩和剪力只能在一个方向上传递。 在RFEM中,线释放可以用于在外部和内部结构构件之间的连接线上定义非线性力传递(例如,一个方向的破坏)。 第一步,定义带有所选Isokorb®相应属性的线释放类型。 在一个方向上取消激活“弹簧失效”选项,在组合框中选择“非线性”选项,然后在相应的方向激活“弹簧失效”选项。 图4显示了Isokorbes®K型的特性,可以选择传递弯矩方向(上面的拉力)和剪力方向。

图片 04 - 具有非线性特性的线释放类型

随后在图4中所示的线释放类型定义为外部和内部组件之间连接线上的线释放。

图片 05 - 使用非线性Isokorb®特性定义线释放

结果评估

设计Isokorb®时需要传递设计内力。 当按照图1对结构构件进行解耦时,可以使用外部结构构件的支座力。 如果在建模中使用了线铰或线释放,则可以通过“截面结果显示”显示要传递的内力。 在连接线(Isokorb®)上生成截面,然后选择外部构件的面编号作为结果输出。 图6比较了上述建模方法的板弯矩mx。 在这里您可以看到各个建模类型的结果非常吻合。

图片 06 - 各个建模方法的弯矩mx的比较

使用的文献材料

[1]  技术规范EC2-SchöckIsokorb®,绝缘层80 mm。 巴登-巴登: SchöckBaumaschinen GmbH,2016年4月。 下载
[2]  手册RFEM 5。 Tiefenbach: Dlubal Software,2016年2月。 下载

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