钢结构附加模块 RF-/STEEL EC3 设置稳定性验算极值条件

技术文章

附加模块 RF-/STEEL EC3 版本X.11 可以设置稳定性验算所忽略考虑的最小压力或者最小弯矩。用户通过在“稳定性验算”对话框“详细信息”中设置该项内力筛选功能就可以根据需要进行验算。

该选项的主要功能是对于某些未在规范中规定的特定截面类型和荷载形式的构件进行稳定性验算,并按照自己设定的极限值可以直接忽略可能引起其他稳定性问题的较小内力值,由此简化计算。并且根据用户需要,该类极限值的设定可以不与在对话框中显示的默认值相一致。

图 01 – 设定 '稳定性验算极值'

应用与实例

下面将根据2个简单的实例演示具体的实际运用方法。本例为2个单跨梁,跨度5米。钢材使用S235。左侧梁截面为等边角钢L 100 x 100 x 10,右侧为U型钢截面UPE 300。荷载如图 2 所示。

图 02 – 结构体系与荷载

如果直接按照附加模块 RF-/STEEL EC3 欧洲规范 3 中德国国家附录 [2] 的方法计算,两个梁均无法计算。

图 03 – 初始试算结果

这种情况下角钢截面与槽钢截面都不可以按照欧洲规范3,6.3.3,EN 1993[1] 进行相关性计算,相关性计算的前提是双轴对称截面。同样在欧洲规范EN 1993,6.3.4 也仅针对I形截面进行计算。但是可以在附加模块RF-/STEEL Warping Torsion按照二阶效应进行验算。本示例中的角钢和槽型钢所受的弯矩和轴向压力都非常小并且可以忽略不计。

另外在计算时将会出现如下问题,如果当U形钢的轴力极限值设置为不超过 10% 的最大受压承载力时可以忽略不计,那么当在验算角钢的屈曲稳定性时也会受该极值影响。同样当设置忽略角钢的弯矩极值时,也会直接影响槽型钢的弯矩极值。因此对于这类情况需要创建2个设计工况并且每次只计算一个杆件。

在附加模块 RF-/STEEL EC3 将分别考虑下列2种设计工况:

  • 验算角钢,并忽略弯矩
  • 验算槽钢,并忽略轴力

设计工况1,当弯矩大于0,100 倍的最大弯矩承载力时,软件将会进行弯曲屈曲稳定性验算。

图 04 – 工况 1 极限值和稳定性验算

设计工况2,当轴力大于0,100 倍的最大轴力承载力时,软件将会进行弯扭屈曲稳定性验算。/p>

图 05 – 工况 2 极限值和稳定性验算

参考文献

[1]   欧洲规范 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1993-1-1:2010-12
[2]   国家附录 - 国家附录参数 - 欧洲规范 Eurocode 3: 钢结构设计 - Part 1-1: General rules and rules for buildings; DIN EN 1993-1-1/NA:2015-08

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