桁架结构上杆件类型和铰的使用示例

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进行杆件结构建模时,RFEM 和 RSTAB 提供了不同的选项来控制杆件连接处的内力传递。 一方面可以通过使用不同的杆件类型来定义连接的杆件上只是受力还是也受弯矩作用。 另一方面也可以通过定义铰限制传递某种内力。 剪刀铰是一种特殊的设计。例如可以用于屋面结构的模拟。

杆件类型和铰

在对简单杆件结构进行建模时,通常使用以下杆件类型。

  • 梁: 传递任何内力和弯矩的刚性构件
  • 桁架: 梁的两端都释放应力
  • 拉杆: 受压情况下刚度为EI的杆件
  • 压杆: 受拉情况下刚度为EI的杆件
  • 屈曲: 刚度为EI的杆件如果超过屈曲荷载,则失效

想要获得其他杆件类型的介绍,请查阅RFEM 在线手册

此外,还可以对杆件和铰设置非线性属性。 这样可以指定特殊的失效准则或者力和应变之间的非线性关系。 本文将通过一个简单的示例来介绍一些使用杆件类型和铰进行建模的选项。

屋面结构

我们这里分析的对象是一个谷仓屋面, 桁架对角线设置了“遗忘”形状,即使在自重作用下,也不产生明显的变形。 随后又添加了对承载能力至关重要的杆件。 因此,可以避免破坏。

RFEM模型代表了屋面结构的一部分。 底部pur条为固定支座。脊和中央central条被认为是具有较小旋转弹簧的侧向支撑。 简化了荷载作用的屋面r条给出了相应的施加区域。 分析“自重和结构”和“雪”作为示例荷载工况。

剪铰式桁架模型

结构体系中的建模使用了杆件,各杆件的相应铰接在位置上。 纯桁架杆件模型是不正确的,因为一些杆件会通过相交点,从而传递弯矩。 杆件类型“桁架(仅N)”只适用于两个膝盖括号。 缺少的对角线可以在杆件类型中“假人”表示。 计算中不考虑它们。

铰接通常与局部xyz杆件坐标系相关。 对于空间杆件结构,可以控制将力和弯矩传递到与一个节点连接的杆件上。 在该模型中,杆件的端部使用局部弯矩,但由于木结构简单连接,所以不传递弯矩。 对于连续构件,例如上述的after条和柱,则采用剪刀铰。 它们在相应的交叉构件对上提供了弯矩的连续梁效应。 剪式铰链始终与全局XZY坐标系相关。

在常见问题解答000177常见问题解答001438中也介绍了剪式铰链的使用。

特定的杆件类型,例如桁架或受压杆件,都具有通过定义的铰。此时相应的输入栏位会被锁定。

在计算模型之后,LC 1(永久荷载)可以看到非常大的变形。

设计组合CO2的计算结束时出现不稳定性信息。

铰接非线性的桁架模型

此外,本示例还分析了以下情况。 如果将中间柱子与下弦杆的连接设计为纯正的榫件连接,那么由于柱子中的拉力导致连接变松。 该效应可以在模型中通过非线性作用下的轴力释放来考虑,该非线性作用使得连接仅对压力作用。

LC 1是经过几次迭代计算的。 由于在中间柱子里的拉力,下翼缘的铰接节点松开,因此体系在这里断开。

可以通过节点释放(见在线手册)来替代建模。

新建桁架模型

在翻新后的结构中,两个假人被替换为杆件。 他们像桁架杆件一样工作,但不能承受超出屈曲荷载的压力。 现在,由二阶效应理论计算得出的设计组合CO 2的计算没有间断。

桁架梁的变形体现了支撑的作用。 钢after的挠度是由于为此结构模型选择的荷载导入的模型而引起。 它们不是本分析的主题。

小结

在一个简单的桁架梁例子中,我们展示了如何使用杆件类型和铰来表示模型中的内力和弯矩。 剪刀铰在这里起着重要的作用,简化了木结构梁梁交叉建模。 杆件和铰支座的非线性属性也可以被定义。 使用虚拟杆件可以节省时间地分析模型的变体。

作者

Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

产品设计和客户支持技术编辑

Vogl先生负责创建和维护技术文档。 此外,他还参与了SHAPE-THIN程序的开发并为客户提供支持。

关键词

桁架单元 杆件类型 释放 剪刀铰 屈曲杆件 虚拟 类型 椽条 系杆 梁交叉

参考文献

[1]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; EN 1995-1-1:2010-12
[2]   Dlubal Software. (2018). Manual RFEM. Tiefenbach.
[3]   Dlubal Software. (2013). Manual RSTAB. Tiefenbach.

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  • 更新 2021年11月23日

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