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2022-02-25

RFEM 6 中的截面分类按照 EN 1993-1-1

按照欧洲规范 3 进行截面设计,是根据规范规定的截面等级进行设计。 截面的分类非常重要,因为它决定了由截面局部屈曲产生的承载力和抗扭承载力。

在 EN 1993-1-1 [1] 中定义了以下四种截面等级(也见图 1):

  • 第 1 类: 截面不折减且可形成塑性铰的截面,
  • 第 2 类: 可产生塑性抗弯承载力的截面,由于局部屈曲,其承载力有限
  • 第 3 类: 截面受压极限时纤维的计算应力可以达到其极限强度,但局部屈曲容易阻止完全塑性抗弯承载力的发展
  • 第四类截面是指在截面的一个或多个位置达到屈曲强度之前局部屈曲发生的截面

所有截面件的分类是通过将提供的宽厚比与规范中规定的每个等级的极限值进行比较。 这样,每个截面部分的等级都被定义了,具有最小有利等级的等级将用于整个截面。 极限值的大小取决于:

  • 截面件的支座条件(在一侧或两侧)
  • 钢材的屈服强度系数 ε
  • 截面部分的应力曲线
  • 抗压强度大小

在欧洲规范 3 中可以计算表格中截面件的最大宽厚比,并可以与极限值进行比较。 例如,将内部受压构件归类为第 3 类的最大宽厚比由图 2 中所示系数确定。

仅受压或受弯构件的极限值由系数 ε 确定,该系数与钢材的屈服强度有关。 对于同时受弯和受压的构件,可以通过参数 α(塑性,1 和 2 类)或 ψ(弹性,3 类)来定义应力分布。

前者表示截面部分压应力的百分比,后者表示边界应力的比值(图 3)。 因此,除了系数 ε 外,受弯构件和受压构件的宽厚比极限值,对于等级 1 和 2 有系数 α ,对于第 3 等级有 ψ 。

RFEM 6 中的截面等级

RFEM 6 中用于钢结构设计的钢结构设计模块在进行设计之前对每个设计位置进行详细的截面分类。 每种设计验算的截面分类可以在设计验算详细信息中查看。

图 4 中所示的梁(IPE 300,钢 S355),在模块钢结构设计模块中已对其进行计算,并显示每种类型的结果。 例如,如果显示设计验算详情,您可能会注意到截面分类也被详细提供了(图 5)。


如前所述,对所有截面件(在 RFEM 6 中称为板件,在本例中为 5)会分别进行分类。 因此可以为每个板件指定不同的截面等级,但是整个截面应以最小的截面等级为准。 这样,感兴趣的截面根据 6.2.4 被归类为第 4 类截面,即板件 3 的截面分类。

因为板件 3 双支承并受压,所以根据欧洲规范 3 中的表 5.2 进行分类 [1]。 钢材的屈服强度为 355 N/mm²,因此系数 ε 的值为 0.814(图 5)。 由此系数等级 1、2 和 3 的宽厚比限值按照上表分别计算 λ1 、λ2和 λ3 。 然后再根据截面长度(c)和厚度(t)计算 c/t 比值,并将其与截面等级的极限值进行比较。 对于这种板件,提供的c/t比值大于截面等级 3 时计算的值,因此其板件的截面等级为 4。

给定其他板件的分类为第一类,这是对整个截面的主导值最小的板件(例如板件 3)。 因此该截面为第 4 类,截面按照 6.2.4 的规定进行截面验算。

为了更好地了解截面分类,可以在截面信息窗口的板件选项卡中显示截面的各个板件(图 6)。

结束语

RFEM 6 中用于钢杆件设计的截面分类是按照欧洲规范 3 中的规定进行的 [1]。 所有截面件的分类是通过将提供的宽厚比与规范中规定的每个等级的极限值进行比较。

极限值取决于截面部分的支座条件、钢材屈服强度、截面部分的应力曲线以及抗压强度的大小。 程序将计算得出的宽厚比与这些参数进行比较, 最后,将单个板件得出的最不利的类别分配给整个截面。


作者

Kirove 女士的职责是撰写技术文章并为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

链接
参考
  1. EC 3.(2009)。欧洲规范 3: 欧洲规范 3:钢结构设计 – 第 1-1 部分: 一般规范和建筑规范. (2010)。柏林:Beuth Verlag GmbH


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