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2021-12-02

在 RFEM 6 中按照等效杆件法对楔形木梁进行稳定性分析

新的 RFEM 软件提供了按照等效杆件法对变截面木结构杆件进行稳定性设计的选项。 如果满足 DIN 1052 第 E8.4.2 节中关于可变截面的规定,则可以按照该方法进行设计。 在各种技术文献中,这种方法也适用于欧洲规范 5。 本文将演示如何对变截面屋面梁使用等效杆件法。

本文将演示如何对图 1 所示的变截面屋面梁使用等效杆件法。


在 RFEM 6 中定义建模和设计参数

根据等效杆件法进行木结构稳定性设计需要激活RFEM 6中的木结构设计模块(图2)。 这些模块集成在 RFEM 环境中,因此可以在建模的同时定义所有设计设置和参数。 为此,在定义杆件时勾选设计属性框(图3)。

如图 1 所示,木梁跨长为 14 m,末端和中间的截面尺寸分别为 140 x 400 mm 和 140 x 900 mm。 使用的材料是胶合木 GL28C,可以从 RFEM 6 的材料库中选择。 除了杆件自重外,梁还承受 1.75 kN/m 的永久荷载和 3.4 kN/m 的雪荷载。

在 RFEM 6 中,新建杆件的截面属性可以在截面选项卡中定义,如图 4 所示。 该类型的屋面梁需要在分布类型下选择形,并相对于截面底部进行对齐。

可以设置截面属性与杆件始端和末端的距离 k,并分配这些点的截面。

如前所述,RFEM 6 允许同时定义建模和设计参数。 因此,可以在新建杆件窗口的设计类型选项卡中轻松设置杆件属性,包括有效长度、使用等级、剪力板和转动约束。 如图 5 所示,在这个例子中没有定义剪力板或转动约束,重点是有效长度的分配。

有效长度的定义如图 6 所示。 通常,对于绕主轴和副轴的弯扭屈曲和屈曲屈曲,可以考虑有效长度。 当按照等效杆件法进行设计时,弹性临界弯矩是解析计算的。

接下来,可以定义节点支座并分配有效长度系数。 在本例中,节点支座分配在杆件的始端和末端(图 7),在进行稳定性分析时将考虑杆件的整个长度。

在开始计算之前,用户可以定义极限配置的参数。 在最终配置窗口的设计参数中可以激活稳定性验算(图 8)。 此时还可以考虑荷载的失稳作用,该作用会导致有效长度增加(图 9)。

结果输出

计算完成后,木结构设计结果将以图形和表格形式显示。 如图 10 所示,每种设计类型的设计验算率都显示在结果表格中,而所有设计验算的详细信息都可以通过点击设计验算图标进行访问。

在 RFEM 6 中可以根据等效截面高度对变截面杆件进行稳定性设计,该功能在设计检查详细信息中显示得很清楚。 例如,如果稳定性设计验算类型为 ST3100(绕 y 轴受弯和受压按照 EN 1995 中 6.3.3. | DIN | DIN EN ISO当显示窗口选项时,在杆件位置x=1.402 m处截面高度为500.1 mm(图11)。

然而,在设计验算方程中计算截面属性(例如弹性截面模量、惯性矩、扭转常数等)时所使用的深度值实际上是参考截面高度

结果表明,稳定性设计中使用杆件全长时的设计利用率大于 1。 为了克服这个问题,可以通过在跨中间节点处定义约束来修改有效长度(图12)。 这个新的有效长度可以提高设计利用率,如图 13 所示。

最后说明

在 RFEM 6 中可以简单直接地模拟变截面的杆件。 在 RFEM 环境中集成木结构设计模块可以同时定义这些单元的建模和设计参数。 在稳定性分析方面,RFEM 6的主要优点之一是可以按照等效杆件法对截面变截面的杆件进行稳定性设计。

在第五代软件 RFEM 中,变截面杆件不能按照杆件等效法进行设计。 以前只有在单机版 RX-TIMBER 中才能提供按照等效杆件法计算变截面杆件的功能。

在 RFEM 6 中除了杆件法外,还可以进行基于特征值法的稳定性分析。 基于这种方法的稳定性分析将在下一篇知识库文章中介绍。


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。

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