l | 梁长度 |
B | 梁宽 |
[SCHOOL.] | 梁高 |
E | 弹性模量 |
G | 剪切模量 |
Iz | 面积绕弱轴惯性矩 |
IT | 抗扭惯性矩 |
az | 荷载作用位置距剪切中心的距离 |
无中间支座的单跨梁和扭转约束
l | 18 | m |
B | 160 | mm |
[SCHOOL.] | 1,400 | mm |
az | 700 | mm |
Iz | 477.866.667 | mm4 |
IT | 1.773.842.967 | mm4 |
e0.05 | 10,400 | 牛顿/平方毫米 |
[SCHOOLTRAINING.SCHOOLORINSTITUTION]0.05 | 540 | 牛顿/平方毫米 |
对于设置了无中间支座的简扭梁(见图 01),上部荷载的等效杆件长度为:
在图 02 中可以看到弯矩分布中的系数 a1 和 a2。
临界弯矩可以按照下式计算:
在本例中,由于层板胶合木梁的均匀化处理,我们不增加 5% 分位数的乘积。
对于更复杂的结构体系,使用特征值求解可以确定临界荷载、弯矩或应力。 可以使用基于有限元法的附加模块RF-/FE-LTB来计算多杆件的稳定性荷载。 假定材料的几何非线性属性为弹性材料属性。 临界荷载系数对于木结构建筑来说非常重要。 在结构变得不稳定之前,荷载可以乘以多大的系数。
本例题梁为梁,单位荷载为1 kN/m。 为此,弯矩为:
由于要确定临界弯矩的下一个分位数,所以刚度值 E 和 G 必须使用 5% 分位数。 为此用户需要创建一个用户自定义的材料,该材料只能在附加模块中使用。 对于这种材料,必须替换刚度参数 E 和 G。
然后定义侧向约束和扭转约束。 重要的是确保还需要解决自由度 φZ 。
用户可以选择偏心荷载,使其作用在梁的上部。
在详细信息中,还需要停用通过分项系数 γM减少刚度(见图 07)。 另外也可以在用户自定义材料中直接将分项系数设置为 1.0。
计算得出的临界荷载系数为 9.3333(见图 08)。 如果荷载乘以该系数,上翼缘将会变形,结构体系变得不稳定。
临界弯矩:
这与解析解的结果非常一致。
配置弯扭约束的简支梁
梁在第三个点上由加劲肋结构支撑。
因为在中部的弯矩分布几乎恒定,所以侧向屈曲长度系数服从恒定的弯矩分布。 因此 a1的值为 1.0,a2的值为 0。 当 L = 6.0 m 时,有效长度为
和 中的临界弯矩
特征值求解得出的临界荷载系数为 26.1735,考虑了位于剪切中心的中间支座(见图 10)。
临界弯矩:
如果中间支座作用在上部(见图 11),临界荷载系数会更大 (32.5325),因为这个位置对梁的侧向屈曲行为有有利的影响。
解析近似值也适用于这种情况。
面模型的选替分析
临界荷载系数可以使用 RFEM 和附加模块RF‑STABILITY计算。 现在需要将梁定义为正交各向异性面。 RF-STABILITY的结果与RF-/FE-LTB的杆件计算结果非常一致。 RFEM 的第一振型和相应的临界荷载系数如图 12 所示。
系统 | Mcrit 解析 | Mcrit RF-FE-LTB | Mcrit RF-STABILITY |
---|---|---|---|
无中间支座 | 375.42 kNm | 378.00 kNm | 378.55 kNm |
剪切中心为中间支座 | 115.41 kNm | 1,060.03 千牛米 | 1.085.81 千牛米 |
中间支座在上翼缘 | - | 1.317.57 kNm | 1.455.98 kNm |
在大多数情况下,临界弯矩 Mcrit或临界弯矩应力 σcrit从文献中下载确定就足够了。 对于特殊情况,使用 Dlubal 软件有两种实现方法。 附加模块RF-/FE-LTB用于杆件结构的稳定性计算,而使用附加模块RF-STABILITY可以进行更复杂的稳定性验算。 例如弯扭约束,它没有布置在梁的整个高度上。 这可以通过面模型轻松解决。