在 RFEM 中按照 AISC Design Guide 15 对既有柱进行配筋

本文将根据 AISC 设计规范 15：改建和加固[2]中的LRFD示例介绍RFEM中“参数化薄壁”截面。 附加模块 RF-STEEL AISC 用于按照 AISC 第 E 章对未配筋和配筋柱进行设计验算。

下面显示的是 AISC 设计手册 15 [2]中的示例 6.2，其中 16 米长的柱子使用的形状是 AISC 历史上的 W10X66 (F_y = 33 ksi)。

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W10X66用户自定义柱

下文概述了如何创建用户自定义截面和材料。

创建用户自定义截面 W10X66

1. 在截面库中选择“对称I形截面”。 然后在表5-2.1（设计指导15 [2]第50页）中输入几何属性。 下一步，通过点击[从材料库中导入材料]按钮创建一个新的材料F_{y = 33 ksi钢材。}
   
   
   

   用户自定义截面W10X66
2. 在“材料库”中筛选出“钢 A36”，然后选择“新建材料”。 在下一个窗口中，输入“材料描述”，将F_y更改为33 ksi。
   
   
   

   以钢A36创建新材料
3. 绘制16米长的杆件。 在柱子的底部提供固定支座（Z 轴转角固定）。 对于柱头上的支撑，只需记录在X和Y方向上的位移。 然后，添加一个纵向荷载= 550 kips（自重 +活荷载）。
4. 使用附加模块RF-STEEL AISC计算模型。
   
   
   

   RF-STEEL AISC中无钢筋柱的结果

如上图所示，所需强度超过可用强度的 26%，因此需要对柱子的翼缘焊接钢板 (F_y = 36 ksi) 补强。 假设整个柱子长度上都安装钢筋，

请注意： RFEM 模型和示例 AISC 手动计算得出的抗压强度差异[2]是由于截面面积的差异（RFEM 截面不包含拐角半径）造成的。

创建用户自定义配筋 W10X66 柱，钢板采用 A36

焊接钢板会增加柱子的面积和惯性矩。 按照AISC规范E3 [1]中的规定，这种方式可以提高抗压强度。

加固的设计是迭代的，最好使用电子表格进行。 该解决方案只是最终的解决方案，如下图所示，将两块 3/8 英寸厚 x 8 英寸宽的盖板焊接到柱子的翼缘上。

钢筋截面

1. 在截面库中选择“钢筋工字截面”。 然后输入 W10x66 柱和 3/8 x 8 英寸钢筋的几何属性。 选择预先创建的用户自定义材料“ Steel Fy = 33”（按照AISC Design Guide 15 [2] “现在的柱子的屈服强度为F_y = 33 ksi，而钢筋的屈曲强度为F_y = 36 ksi。 在计算柱子抗压强度时，保守考虑整个柱子截面的屈服强度为33 ksi。
   
   
   

   用户自定义截面钢筋T10X66
2. 重复同样的步骤创建柱子并施加上述荷载。 使用RF-STEEL AISC计算模型。 设置如下所示。
   
   
   

   最终设计结果提交到RF-STEEL AISC

检查 AISC 第 E6 章对组合柱的要求并进行焊缝设计

根据AISC规范E6.1 [1]中的规定，加劲肋板端部的连接必须设计为完全受压承载力。 现在对端部连接设计钢筋的屈服强度。

加强板两侧角焊缝焊缝直径为 10 厘米。 翼缘厚度为 t_f = 0.748 英寸，加强板厚为 3/8 英寸，因此焊缝尺寸满足 AISC 规范表 J2.4 [1]中的最小尺寸要求。 所需的焊缝长度为：

该焊缝长度满足了AISC第E6.2（b） [1]节的规定，端部焊缝长度必须不小于杆件的最大宽度。

在板的两端采用 1/4" 的焊缝 x 10 英寸长的纵向焊缝。

根据AISC第E6.1（b） [1]节，组合柱的长细比要求a/ri> 40，其中a是焊缝之间的距离。 为了避免使用延长后的长细比，间歇角焊缝之间的最大距离应限制为：

连接焊缝的距离为 1.5 英寸，间距为 4 英寸（截面 J2.2b 规定的最小焊缝长度）。 1.5 英寸长的焊缝满足 4* 焊缝尺寸和最小 1.5 英寸。

根据AISC Section E6.2（a） [1] ，压杆的各个构件之间的连接距离a的选择应保证长细比a/r_i的3/4不超过长条致长比的3/4。组装的杆件。

根据 AISC 第 E6.2(b) [1]节，断续焊缝的最大间距不得超过板厚度的 0.75 乘以 ²(E/F_y )，即

最终的配筋柱计算如下。

组合柱焊缝设计

如上例所示，“参数薄壁”截面可以用于计算一般的组合杆件的几何属性。 附加模块 RF-STEEL AISC 可以计算杆件的设计强度并进行规范检查。