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2018-09-26

翘曲扭转分析按照AISC设计指南9

下面的设计举例对应于AISC设计举例V15.0 [1]中的H.6。

模型数据

在本示例中,跨度为15 m的由ASTM A992制造的梁W10x49在中心通过偏心单个荷载施加。 荷载作用时的偏心距为6 in。 荷载的偏心由扭矩承担。

荷载工况1(自重)

荷载工况2实时(可变荷载)

LRFD和ASD各自创建一个荷载组合。

荷载组合1: 1.20 LC1 + 1.60 LC2

荷载组合2: 1.0 LC1 + 1.0 LC2

因为使用RF-STEEL Warping Torsion进行的设计中的对象是多杆件,所以必须要创建一组多杆件。

使用RF-Steel钢翘曲扭转设计RF-STEEL AISC

在设计工况1中的设计应按照LRFD 2016进行。 因此选择荷载组合1进行选择。 翘曲扭转分析可以在“详细信息”→“翘曲扭转”中激活。 荷载输入和分析方法有不同的选项。

根据线性静力学分析手动线性计算,荷载应用在顶部法兰进行计算。 Die folgenden Masken können bis zur Eingabemaske "1.8 Knotenlager" bestätigt werden. 在这里定义节点支座。 它们与杆件铰一起形成边界条件,确定临界荷载系数。 在局部视图中以图形方式检查节点支座。 在设计中要考虑梁的两个横向和扭转约束。

之后可以进行计算。

结果评估和比较

在计算之后,显示临界荷载系数和单个应力。 确定的模态形状可以在一个单独的窗口中打开,通过图形显示可以控制边界条件。

如果计算横向扭转屈曲,屈曲应力F n会自动减小。 在本设计示例中,由于扭转扭转不起作用,所以将材料A992的屈服应力分配为Fy 50 ksi。

与验证的例子比较表明,在该表格中出现的是RF-STEEL AISC Warping Torsion相同的设计点,

对于按照LRFD进行的设计,应力点1的正应力为28.531 ksi,在手动计算示例中指定为28.0 ksi。

支座处的剪应力计算产生的总剪应力为11.282 ksi,而手动计算为11.4 ksi。

按照之前的步骤按照ASD进行设计。 根据ASD进行设计的最大正应力在中跨的应力点1是27,293 ksi。 手动计算的结果为26.9 ksi。 在附加模块RF-STEEL Warping Torsion中确定支座腹板最大剪应力为7.522 ksi,而手动计算为7.56 ksi。

结论

该验证示例可以进行验算。 根据翘曲扭转分析的计算,其翘曲扭转自由度为7,是根据AISC的设计指南9 [2]对结构构件进行翘曲扭转。


作者

Metzkes 先生负责钢结构领域的研发工作,并为我们的客户提供技术支持。

链接
参考
  1. AISC: Design Examples - Companion to the AISC Steel Construction Manual - Version 15.0. Chicago: AISC, 2017
  2. Seaburg, P. A.; Carter, C. J.: Design Guide 9: Torsional Analysis of Structural Steel Members. Chicago: AISC, 1997
  3. ANSI/AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings
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