ACI 318-19 第 8.4.1.5 和 8.4.1.6 节建议在双向板设计中使用柱带和中间带。柱带包括在柱中心线两侧各 0.25lmin 的宽度。中间带位于两个柱带之间。类似地,CSA A23.3:19 也规定柱带的宽度为 0.25lmin,而中间带是由两个柱带界定的区域。
RF-CONCRETE 表面方法
RF-CONCRETE 表面模块的默认设计方法是双向板设计。主有限元分析程序 RFEM 运行完整的有限元分析以确定模型中所有二维表面单元的基本内力,例如 mx 和 my。表面的基本内力由局部坐标轴 (x, y 和 z) 定义,进一步转换为与主坐标轴 1 和 2 相关的主内力,例如 m1 和 m2。有关此转换的更多信息,请参阅 RFEM 在线手册: 8.16 面 - 主内力
RF-CONCRETE 表面进一步计算沿定义的钢筋方向的板上下表面的最终设计弯矩。有关此计算工作流程的详细信息,请参阅 RF-CONCRETE 表面在线手册 2.4.1 设计内力:
最终设计弯矩在每个有限元网格点被视为沿纵向钢筋方向的 1 英尺(或 1 米)宽度条带。此条带上的钢筋根据设计弯矩以及来自设计标准的考虑因素(如钢筋最小值)来确定。提供的钢筋单位为 [钢筋面积 / 宽度],即 in²/ft(或 cm²/m)。每个有限元网格点所需的钢筋通过彩色等高线图形表示。
工程师可能会对考虑比默认 1 英尺(或 1 米)更大的设计宽度感兴趣,例如 ACI 318-19 或 CSA A23.3:19 所允许的更简化的方法。
RF-CONCRETE 构件中的结果梁设计条带
结果梁能够汇总板单元在选定长度和宽度上的所有内力。结果梁不会影响结构的刚度或荷载分布。相反,它们可以用作结果评估工具。查看 RFEM 在线帮助手册 4.17 构件以获取有关此构件类型的详细说明: RFEM 5 在线手册 | 4 Modelldaten | 4.17 Stäbe
结果梁可以直接绘制在板单元上。截面类型和材料可以任意选择。构件类型必须设置为“结果梁”。还应选中“任意长方体内”选项,Y 宽度设置为所需设计条带的总宽度,Z 高度设置为包含表面厚度。设计条带跨越的表面应列在“包含对象”中。
查看 RFEM 网络研讨会 2:高级建模中 38:14 时刻的类似结果梁应用于板单元的示例。
结果梁还可以在 RF-CONCRETE 构件模块中设计,就像典型的梁单元一样。
纵向钢筋将根据 ACI 318 或 CSA A23.3 标准和沿梁长度的平均弯矩提供。
多个结果梁可以在纵向和横向方向创建,并在 RF-CONCRETE 模块中设计为板单元的一维设计条带方法应用。请参阅本文结尾处下载模型中的表面 7 和构件 6 此结果梁示例。
RF-CONCRETE 表面的平均区域设计条带
结果梁的替代方法是应用平均区域于指定的设计条带宽度。平均区域将表面单元指定区域的内力平均化,可以进一步在 RF-CONCRETE 表面中考虑设计。阅读更多有关 RFEM 在线帮助手册 9.7.3 平均区域的信息:
平均区域对于奇异性情况非常有益。查看知识库中有关“平均区域”的其他文章:
它们还可以在 RF-CONCRETE 表面模块中考虑,以平滑出由于 FEA 软件无法捕捉的更好负载分布而在实际情况中不会发生的内力和应力的高峰值。参见 CSA A23.3:19 在 RFEM 网络研讨会中的混凝土设计在 56:10 时刻查看平均区域和奇异性在钢筋混凝土设计中的示例。
此外,下载模型中的表面 9 仅在柱与板交点周围应用平均区域,以避免高峰值钢筋需求。内力在所有方向上被平均在一个 2 英尺× 2 英尺的区域。
平均区域还可用于复制设计条带以进行钢筋考虑。下载模型中的表面 8 与表面 9 相同。然而,设计条带沿整个板宽和长度在 X 和 Y 方向应用,而不仅仅在奇异位置处。设计条带的宽度将由用户设置,并可能考虑 ACI 318 和 CSA A23.3 的建议。
在平均区域对话框中编辑“方向和平均力”详细信息也是极其重要的。设计条带用于单向设计。因此,平均区域应仅考虑相应方向上的内力平均化。这可以通过使平均区域的局部轴与表面的垂直局部轴对齐来设置(例如,平均区域的 u 轴与表面的 y 轴)。这些设置将取决于所用模型中元素的方向。相关的内力将跨设计条带的宽度被平均。
表面基本内力(如 x 轴弯矩 mx)在包括高峰力的截面切割中的默认值与在平均区域宽度上平均的截面切割值之间显示出显著差异(表面 9 与表面 8)。
RF-CONCRETE 表面的钢筋设计可以通过在模块内的“详情”设置中选择此选项来考虑平均区域设计。设计将考虑在表面上实施的平均区域。虽然如此,平均区域将直接影响表面 x 和 y 轴上的基本内力,但这些并不是用于最终设计的值。最终设计内力来自不一定沿 x 和 y 轴的最大和最小弯矩。在模块中无法消除双向设计。用作设计条带的平均区域将为钢筋设计提供更好的均匀性,但不是严格的一维设计。
结论
RF-CONCRETE 表面默认是双向钢筋板设计模块。分析中的所需钢筋将根据在模块中计算的最终设计内力在每个有限元网格点提供数字和图形输出。考虑用户定义宽度上的真实单向钢筋混凝土设计的设计条带方法的最佳方法是使用结果梁和附加模块 RF-CONCRETE 构件。另一种方法是在 RFEM 模型中应用平均区域并在 RF-CONCRETE 表面中激活此考虑因素。后者选项将改善设计条带宽度上的内力平均,但钢筋设计过程中仍将考虑双向设计。