在 RFEM 6 中确定有效长度

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根据EN 1993-1-1、AISC 360、CSA S16 和其他国际规范,进行等效杆件稳定性验算时,需要考虑设计长度(即杆件有效长度)。 在 RFEM 6 中,可以通过分配节点支座和有效长度系数来手动确定有效长度,另一方面,可以通过从稳定性分析中导入来确定有效长度。 本文将通过计算图1中框架柱的有效长度对这两种方法进行说明。

RFEM 6 中的有效长度

为了在钢结构设计结果中包含稳定性验算,在进行设计之前必须先分配杆件的有效长度。 在 RFEM 6 中,有效长度不仅仅是一个杆件的局部设置。 因此,程序中定义的每个有效长度都可以同时分配给多个杆件或多杆件。

假设在模型的基本数据中激活了钢结构设计模块,那么可以通过导航器的数据选项卡定义新的有效长度(图 1)。 或者,可以通过杆件窗口的设计类型选项卡定义有效长度(图 2)。

无论采用何种方法确定有效长度,都可以考虑绕长轴和短轴的弯曲屈曲以及扭转和侧向扭转屈曲(图 3)。

1. 通过节点支座和有效长度系数定义有效长度

首先,考虑杆件支座条件,考虑节点支座和有效长度系数,定义有效长度。 给定柱 1 的支座条件,在 z/v 和 y/u 两个方向上固定支座类型的节点支座以及扭矩(围绕 x 的约束)只应在该杆件的始端和末端定义。 因为没有将杆件划分成不同长度段的中间支座,所以应该手动计算有效长度系数,然后将整个杆件长度作为单个线段进行调整。 在该示例中,感兴趣的柱子作为框架连接到水平梁,因此主轴 y 的预期屈曲长度近似为 3.5,而面外屈曲的有效长度系数为 1。

2. 从稳定性分析导入有效长度

尽管如此,RFEM 6 提供了另一种定义杆件有效长度的方法: 通过直接从稳定性分析导入它们。 为此需要激活附加模块结构稳定性(图 5)。

在这种方法中,应该进行稳定性分析,以获得相关的振型和独立杆件的有效长度。 之后,有效长度可以分配给感兴趣的杆件,并可以用于钢结构设计。

如图 6 所示,在 RFEM 6 中分别对荷载工况和荷载组合进行稳定性分析。 在本例中,稳定性分析考虑荷载组合 2(自重和雪荷载)的相关压力。

在如图 7 所示的窗口中可以很容易地定义稳定性分析的设置。 例如,稳定性分析的类型(特征值法、增量法加特征值分析法、增量法不计算特征值分析),最小特征值的数目以及考虑其中一种特征值法时是否考虑受拉有利影响等。首选(Lanczos,特征多项式根,子空间迭代或ICG迭代)。 同样,当选择增量法时,应定义增量法的参数。

计算完成后,结果将以图形方式显示在稳定性分析结果表格中。 柱子在框架平面内屈曲的长度是根据荷载工况设计的正确长度。 在该示例中,表示全局 X 方向屈曲的特征形式为振型 8(图 8)。

事实上,现在可以从稳定性分析中导入有效长度。 在有效长度窗口中(图 9),可以在相应的选项卡中定义荷载工况/组合、特征振型以及导入有效长度的杆件。 因为有效长度将分配给柱 1,所以它们分别是荷载组合 2、模式 8 和杆件编号 1(图 10)。

在 RFEM 6 中也可以图形方式显示指定的长度,如图 11 所示。

通过定义有效长度设置,在屈曲长度和弯曲扭转屈曲属性设置之间实现平衡。 通过支座检查,单元被划分为多个区段,以便进行屈曲分析。 同时支座验算的作用是为计算临界弯扭屈曲 (Mcr ) 的特征值提供边界条件。

根据钢结构设计稳定性验算

一旦指定了杆件的有效长度,就可以计算钢结构设计。 如图 12 所示,稳定性验算包含在结果表格中。 屈曲长度包含在设计检查详细信息中(图 13)。 如预期的那样,根据稳定性分析计算的有效长度进行验算。

结束语

在 RFEM 6 中等效杆件设计的有效长度可以手动确定,也可以从稳定性分析中导入。 第一种方法是通过指定节点支座并根据杆件的支座条件手动调整有效长度系数来确定有效长度。 另一方面,在第二种方法中,有效长度是稳定性分析的输出,因此可以在设计时直接指定给杆件。 这种方法的优点是有效长度系数和有效长度本身都是自动计算的。 这对于某些需要手动计算的支座条件非常方便。 然而,在从稳定性分析中导入有效长度时,必须根据屈曲模式和相应的荷载情况考虑正确的有效长度。

作者

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

营销和客户支持

Kirova女士负责撰写技术文章,并为Dlubal客户提供技术支持。

关键词

有效长度 稳定性分析 钢结构设计 等效杆件设计

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  • 更新 2022年01月10日

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第一个许可证价格
3,990.00 USD