木结构柱设计按照NDS 2018使用RF-/TIMBER AWC

关于结构分析和 Dlubal 软件应用的技术文章

  • 知识库

技术文章

This article was translated by Google Translator

View original text

在本文中,附加模块RF-/TIMBER AWC验证了由2x4尺寸Lumber(锯材)承受双轴受弯和集中受压的柱子的适应性。 杆件属性和荷载是根据AWC 2015/2018木结构设计示例E1.8得出的。

该杆件为南方松木2号,名义尺寸为2x4(1.5英寸x 3.5英寸),长3英尺,用作桁架杆件。 只在杆件两端提供侧向支撑。 另外,自重,雪荷载,雪荷载,风荷载也分别作用在柱子的上,中点,如下所示。

如果在程序中选择了合适的截面和材料,杆件属性就会显示出来。

NDS 2018中表4.3.1中ASD设计的调整系数

将参考设计值(F b ,Fc和Emin )乘以相关的调整系数,得出调整后的设计值。 这些系数在表4.3.1 [1]中给出。 ASD设计中有11种不同的调整系数。 在NDS示例[2]中,许多这样的系数都等于1.0。 但是,以下内容简要说明RF-/TIMBER AWC如何考虑各个因素。

程序计算的系数

Cl ... 梁稳定性系数。 这取决于在3.3.3 [1]中描述的杆件几何形状和侧向支撑。 该系数在RF-/TIMBER中自动计算。 (注意: 用户在RF-/TIMBER AWC的“ 1.7有效长度”模块窗口中定义了计算CL的有效长度le。 该选项“ Acc。 至表3.3.3“必须与相应的荷载工况一起选择”。 下图显示了适用于该示例的荷载工况。

C[F7] ... 尺寸系数。 根据4.3.6 [1]中杆件的高度和厚度设置。 该系数在RF-/TIMBER AWC中自动确定。

Cfu ... 平面系数。 根据章节4.3.7 [1]设置的考虑杆件短轴的弯曲。 该系数在RF-/TIMBER AWC中自动计算。

CP ... 柱子稳定性系数。 这取决于几何形状,杆件端部的约束条件和杆件的侧向支撑,如第3.7.1 [1]节中所述。 如果压杆在其整个长度上被完全支撑,则CP = 1.0。 在RF-/TIMBER AWC中自动对该长轴和弱轴方向的该系数进行计算。

用户自定义系数

CD ... 荷载作用持续时间的系数。 根据第4.3.2节[1] ,它根据荷载工况考虑不同的荷载时间例如自荷载,雪荷载和风荷载。 RFEM中选择“ ASCE 7-16 NDS(木)”作为标准激活了“荷载工况”对话框中的“作用持续时间”选项。 荷载持续时间类别(永久,十年等)的默认设置是基于荷载工况的“作用类别”。 可以由用户在RFEM或RF-/TIMBER AWC中进行调整。 程序选择的取值基于表2.3.2 [1]

CM ... 湿度系数。 根据章节4.1.4 [1]考虑到杆件的湿度条件。 在RF-/TIMBER AWC中的“湿度条件”列中选择“湿”或“干”。

Ct ... 温度系数。 它按照2.3.3 [1]中的规定考虑了杆件承受的最高温度为100、100至125°F和125至150°F。 在RF-/TIMBER AWC的“气候条件”部分中可以选择三个温度范围。 程序选择的取值基于表2.3.3 [1]

Ci ... 射孔系数。 它考虑了由杆件小切口引起的面积损失,该损失在进行防腐处理时发生,如第4.3.8 [1]节中所述。 在RF-/TIMBER AWC中的“附加设计参数”部分中可以选择“非穿孔”或“穿孔”选项。

Cr ... 重复系数 该参数用于当多个杆件共同作用按照章节4.3.9 [1]中的规定正确分配荷载时使用。 Ct = 1.15,对于满足紧密间距和通过护套等连接准则的杆件。 在RF-/TIMBER AWC中的“附加设计参数”部分中选择“不重复”或“重复”。

提示: 如有需要,用户自定义调整因子的基于标准的值可以通过“标准”选项进行更改。

系数排除在外

CT ... 屈曲的刚度系数 按照4.4.2 [1]中的规定考虑层压板覆层对受压桁架弦屈曲强度的影响。 该系数用于增加杆件的Emin 。 CT可以通过公式4.4-1 [1]手动计算或保守地设为1.0。

CB ... 支座截面系数 根据3.10.4 [1]中的规定,可以增大对垂直于晶粒方向的集中荷载的抗压设计值(Fcp )。 Cb可以通过公式3.10-2 [1]手动计算或保守地取为1.0。

柱子中的实际应力

在本示例中,荷载组合简化为CO1: DL + SL + WL。

来自自重和雪荷载的压应力,fc = 171 psi

风荷载作用下的长轴弯曲应力fbx = fb1 = 353 psi

自重和雪荷载引起的弱轴弯曲应力,fby = fb2 = 1.029 psi

根据NDS 2018表4.3.1 ASD方法计算调整后的设计值

压杆截面屈曲临界设计值F cEx

主轴受压构件屈曲临界设计值FcEx

FcEx = FcE1 = 0.822 · Emin'le1d12FcEx = FcE1 = 0.822 · 510,000 psi36.0 in3.5 in2FcEx = FcE1 = 3,963 psi

[F12] F cEx 压杆件临界屈曲临界设计值,psi
Emin' = E分钟⋅CM⋅(CT)⋅CI = 510000磅
le1 有效长度= 36.0 in
[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS]1 杆件高度= 3.5 in

短轴受压杆件临界屈曲屈曲设计值F cEy

压杆截面屈曲临界设计值FcEy

FcEy = FcE2 = 0.822 · Emin'le2d22FcEy = FcE2 = 0.822 · 510,000 psi36.0 in1.5 in2FcEy = FcE2 = 728 psi

[F12] F 短轴受压杆件临界设计屈曲,psi
Emin' = E分钟⋅CM⋅(CT)⋅CI = 510000磅
le2 有效长度= 36.0 in
d2 杆件厚度= 1.5 in

调整后的纹理方向抗荷载设计值Fc'

调整后的竖向抗压设计值Fc'

Fc' = Fcy' = Fc · CD · CM · Ct · CF · Ci · CPFc' = Fcy' = 1,450 psi · 1.6 · 1.0 · 1.0 · 1.0 · 1.0 · 0.29Fc' = Fcy' = 673 psi

[F7]c' 调整纵向方向抗压验算值psi
Fc 方向纹理设计参考值psi
CD 荷载作用持续时间系数
CM 潮湿系数
Ct 温度系数
CF 尺寸系数
Ci 切入系数
CP 柱子稳定系数

弯曲杆件屈曲临界设计值F bE

弯曲杆件屈曲临界设计值FbE

FbE = 1.20 · Emin'RB2FbE = 1.20 · 510,000 psi9.652FbE = 6,577 psi

FbE 抗弯构件屈曲临界设计值psi
Emin' = E分钟⋅CM⋅(CT)⋅CI = 510000磅
RB 长细比= 9.65 <50(NDS公式3.3-5)

调整长轴抗弯设计值Fbx'

调整了长轴“ Fbx”的弯曲设计值

Fbx'= Fb1 = Fb · CD · CM · CL · Ct · CF · Ci · CrFbx'= Fb1 = 1,100 psi · 1.6 · 1.0 · 0.982 · 1.0 · 1.0 · 1.0 · 1.0Fbx'= Fb1 = 1,729 psi

[F7]bx' 调整长轴弯曲设计值psi
Fb 折弯参照设计值psi
CD 荷载作用持续时间系数
CM 潮湿系数
CL 梁稳定性系数
Ct 温度系数
CF 尺寸系数
Ci 切入系数
Cr 杆件均布作用系数

调整了短轴弯曲的设计值F

调整了短轴“ Fby”的弯曲设计值

Fby' = Fb2 = Fb · CD · CM · CL · Ct · Cfu · CF · Ci · CrFby' = Fb2 = 1,100 psi · 1.6 · 1.0 · 1.0 · 1.0 · 1.1 · 1.0 · 1.0 · 1.0Fby' = Fb2 = 1,936 psi

[F7]by' 调整轴偏移量psi的调整值
Fb 折弯参照设计值psi
CD 荷载作用持续时间系数
CM 潮湿系数
CL 梁稳定性系数
Ct 温度系数
Cfu 平整系数
CF 尺寸系数
Ci 切入系数
Cr 杆件均布作用系数

双轴弯曲和中心压力的组合使用

通过在NDS公式3.9-3 [1]中插入上面显示的实际应力和设计极限,得出最终设计比。

双轴弯曲和中心压力的组合使用

fcFc'2 + fbxFbx' · 1 - fcFcEx + fbyFby' · 1 - fcFcEy - fbxFbE2  1.01716732 + 3531,729 · 1 - 1713,965 + 1,0291,936 · 1 - 171728 - 3536,5772 = 0.98

fc 自重和雪荷载产生的压应力
[F7]c' 调整粒方向的抗压验算值
[F12]bx 风荷载作用下长轴弯曲应力
[F7]bx' 调整了主轴弯曲的设计值
[F12] F cEx 主轴受压承载力的临界设计值。
[F12]by 由自重和雪荷载引起的弱轴弯曲应力
[F7]by' 调整了短轴弯曲的设计值
[F12] F 短轴方向受压构件屈曲临界设计值
FbE 弯曲杆件屈曲临界设计值

和NDS公式3.9-4 [1]

双轴弯曲和中心压力的组合使用

fcFcEy + fbxFbE2  1.0171728 + 3536,5772 = 0.24

fc 自重和雪荷载产生的压应力
[F12] F 短轴方向受压构件屈曲临界设计值
[F12]bx 风荷载作用下长轴弯曲应力
FbE 弯曲杆件屈曲临界设计值

结果输出到RF-/TIMBER AWC

您可以将手动分析方法中的各个调整系数和调整后的设计值与RF-/TIMBER AWC中的结果摘要进行比较。 如图所示,结果相同。 最终的最终利用率0.98是根据一阶几何线性分析和计算方法计算得出。 请注意,RFEM中荷载组合的默认设置为二阶理论。 得出的比例为1.03。 用户可以在“计算参数”中选择最适合该结构的方法。

作者

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

技术支持工程师

Cisca 负责北美市场的客户技术支持和程序的持续开发。

关键词

design 木结构 NDS AWC 柱子

参考文献

[1]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[2]   Structural Wood Design Examples

链接

写评论...

写评论...

  • 浏览 1756x
  • 更新 2023年01月11日

联系我们

联系Dlubal

你有问题或需要咨询吗? 请通过表格、电邮、电话、微信、QQ等方式联系我们,您也可以查看我们网页的常见问题(FAQ)。

+86 183 8935 6559 (微信同号)

(微信同号)

[email protected]

在线培训 | 英语

欧洲规范 5 | 木结构按照 DIN EN 1995-1-1

在线培训 2023年03月16日 9:00 - 13:00 CET

Event Invitation

国际堆积木材会议

讨论会 2023年03月27日 - 2023年03月29日

RFEM 6 中的钢筋混凝土水箱设计\n

RFEM 6 中的钢筋混凝土水箱设计(美国)

Webinar 2023年01月19日 14:00 - 15:00 EDT

在 RFEM 6 中对 CLT 板进行建模和设计

在 RFEM 6 中对 CLT 板进行建模和设计

Webinar 2023年01月19日 14:00 - 15:00 CET

网络培训 | 英语

欧洲规范 5 | 木结构建筑按照 DIN EN 1995-1-1

在线培训 2022年12月8日 9:00 - 13:00 CET

网络培训 | 英语

RFEM 6 | 高校学生 | 木结构设计入门

在线培训 2022年11月25日 16:00 - 17:00 CET

网络培训 | 英语

RFEM 6 学生版 | 美国

在线培训 2022年11月8日 13:00 - 16:00 EDT

RFEM 6 中的施工阶段分析\n

RFEM 6 中的施工阶段分析(美国)

Webinar 2022年10月19日 14:00 - 15:00 EDT

在 RFEM 6 中多层面的分析

RFEM 6 中多层面的分析和建筑模型的应用

Webinar 2022年09月28日 10:00 - 11:00 CEST

网络培训 | 英语

欧洲规范 5 | 木结构建筑按照 DIN EN 1995-1-1

在线培训 2022年09月15日 9:00 - 13:00 CEST

RSECTION 1中的截面属性确定和应力分析

RFEM 6 - 张弦结构找形分析及荷载态计算

Webinar 2022年08月18日 14:00 - 15:00 CEST

在 RFEM 6 和 RSTAB 9 中木结构设计

在 RFEM 6 和 RSTAB 9 中对木结构进行建模和设计

Webinar 2022年08月17日 10:00 - 11:00 CEST

使用 RWIND 2 进行 CFD 风洞模拟

使用 RWIND 2 进行 CFD 风洞模拟(美国)

Webinar 2022年06月29日 14:00 - 15:00 EDT

网络培训 | 英语

欧洲规范 5 | 木结构结构按照 DIN EN 1995-1-1

在线培训 2022年06月15日 8:30 - 12:30 CEST

网络培训 | 英语

RFEM 6 学生版 | 美国

在线培训 2022年06月8日 13:00 - 16:00 EDT

RFEM 6 中的 ADM 2020 铝合金设计\n

RFEM 6(美国)中的 ADM 2020 铝结构设计

Webinar 2022年05月25日 14:00 - 15:00 EDT

网络培训 | 英语

RFEM 6 | 高校学生 | 木结构导论

在线培训 2022年05月25日 16:00 - 17:00 CEST

ASCE 7-16 RFEM 6 中的反应谱分析

ASCE 7-16 RFEM 6(美国)中的反应谱分析

Webinar 2022年05月5日 14:00 - 15:00 EDT

网络培训 | 英语

欧洲规范 5 | 木结构结构按照 DIN EN 1995-1-1

在线培训 2022年03月24日 8:30 - 12:30 CET

RFEM 6 中的张拉膜结构设计

RFEM 6 中的张拉膜结构设计软件(美国)

Webinar 2022年03月17日 14:00 - 15:00 EDT

RFEM 5
RFEM

主程序

用于对板、墙、壳、杆件(梁)、实体和接触单元组成的平面和空间结构体系进行有限元分析 (FEA) 的结构工程软件

第一个许可证价格
4,350.00 EUR
RFEM 5
RF-TIMBER AWC

附加模块

按照美国规范 ANSI/AWC NDS 设计木结构杆件

第一个许可证价格
1,450.00 EUR
RSTAB 8
RSTAB

主程序

用于设计框架、梁和桁架结构,以及内力、变形和支座反力的线性和非线性计算软件

第一个许可证价格
2,850.00 EUR
RSTAB 8
TIMBER AWC

附加模块

Design of timber members according to the American standard ANSI/AWC NDS

第一个许可证价格
1,250.00 EUR