本文演示了在RFEM中使用“参数化薄壁”截面，基于AISC设计指南15: 修复和改造中的LRFD示例[2]。使用RF-STEEL AISC附加模块根据AISC第E章进行未加固和加固柱的设计检查。
下图是AISC设计指南15示例6.2[2]，其中使用AISC历史形状W10X66（Fy = 33 ksi）用作16英尺长的柱。
以下步骤概述了创建用户定义截面和材料的过程。
创建用户定义的W10X66截面
- 在截面库中选择“对称I型截面”。然后输入设计指南15第5-2.1表（第50页）中的几何属性[2]。下一步是使用[从材料库导入材料]按钮为Fy = 33 ksi钢创建新的用户定义材料。
- 填写材料库中的过滤器，然后根据“钢A36”创建新的材料。在下一个窗口中，填写“材料描述”并将Fy修改为33 ksi。
- 绘制16英尺长的成员。在柱底部提供固定支撑（Z旋转固定）。顶部的支撑仅在X和Y方向上固定平移。施加轴向载荷= 550 kips（恒载+活载）。
- 使用RF-STEEL AISC附加模块解决模型。
如上所示，所需强度超过可用强度26%，因此该柱需要加固钢板（Fy = 36 ksi）焊接到柱翼缘上。假设加固板安装在整个柱的长度上。
注意: RFEM模型和AISC手算示例[2]中的压缩强度细微差异是由于截面积的不同（RFEM截面不包括拐角半径）。
使用A36钢板创建用户定义的加固W10X66柱
焊接加固板将增加柱的面积和惯性矩。根据AISC规范第E3节[1]，这将导致压缩强度的增加。
加固设计是一个迭代过程，最好使用电子表格完成。此解决方案仅呈现最终解决方案，其中两个3/8英寸厚x 8英寸宽的盖板焊接到柱翼缘上，如下所示。
- 在截面库中选择“加固I型截面”。然后输入W10x66柱和3/8英寸x 8英寸加固板的几何属性。选择先前创建的相同用户定义材料“钢Fy=33”（根据AISC设计指南15 [2]，“现有柱的屈服强度为Fy = 33 ksi，而加固板的屈服强度为Fy = 36 ksi。为了保守地计算整个加固柱截面的可用压缩强度，考虑屈服强度为33 ksi”）。
- 重复相同的绘制柱和施加载荷的程序，如之前所示。使用RF-STEEL AISC解决模型。如下面所示，加固柱符合设计规范检查。
根据AISC第E6节检查组装柱的要求并设计焊缝
根据AISC规范第E6.1节[1]，加固板末端的连接设计用于板上的全部压缩载荷。为加固板的屈服强度设计端部连接。
在加固板的两侧使用1/4英寸角焊缝。翼缘厚度为tf = 0.748英寸，加固板厚为3/8英寸，因此焊缝尺寸符合AISC规范表J2.4的最小尺寸要求[1]。所需焊缝长度为：
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lweld |
Length of weld |
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Pu |
Compressive load of (1) plate = Fy . Ag |
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Fy |
Yield strength of plate = 36 ksi |
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Ag |
Gross area of (1) plate = 0.375 in x 8.0 in = 3.0 in2 |
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ΦRn |
Weld design strength per inch of weld |
这种焊缝长度符合AISC第E6.2(b)节[1]的规定，即端焊缝长度不得小于构件的最大宽度。
在板两端使用1/4英寸x 10英寸长的纵向焊缝。
根据AISC第E6.1(b)节[1]，当a/ri > 40时，组装柱需要修正的细长比，其中a为焊缝间距。为避免需要使用修正细长比，间歇角焊缝的最大距离应限制为：
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ri |
Radius of gyration of (1) plate |
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Ixi |
bt3/12 = [(8.0in) . (0.375in)3]/12 =0.0352in4 (one plate) |
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Ai |
Area of (1) plate = t w = (0.375in)(8in) = 3.0in2 |
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amax |
Maximum distance between the intermittent fillet welds |
使用间歇连接焊缝1.5英寸长，间距4英寸（最小焊缝长度为J2.2b节）。1.5英寸长的焊缝满足4*焊缝尺寸和1.5英寸的最小值。
根据AISC第E6.2(a)节[1]，压缩构件的各部分必须以a的间隔连接，使细长比a/ri不超过组装构件的主要细长比的3/4倍。
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a |
Weld intervals |
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ri |
Radius of gyration of (1) plate |
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Lc |
Unbraced length of the column = 16 ft = 192 in |
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ro |
Minimum radius of gyration of the reinforced section (rz in RFEM) |
根据AISC第E6.2(b)节[1]，间歇焊缝的最大间距不得超过板厚乘以0.75 √(E/Fy)，也不得超过12英寸。
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t |
Plate thickness |
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E |
Modulus of elasticity |
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Fy |
Yield strength of the reinforced section |
加固柱的最终设计如下所示。
从上述示例可以看出，RFEM的“参数化薄壁”截面可用于计算常用组装构件的几何属性。RF-STEEL AISC附加模块计算构件的设计强度并执行规范检查。