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2022-07-14

木杆件横纹方向受压 - 按照规范根据 NDS 2018 和 CSA O86:19

在木结构杆件结构中经常出现的情况是: 此外,杆端条件可以包括类似的情况,其中梁采用支座类型。 在任何一种情况下,梁都必须按照规范 NDS 2018 的规定考虑横纹方向的承载力。 3.10.2 以及CSA O86:19中的6.5.6和7.5.9。 在一般的结构设计软件中,由于承压面积未知,所以通常无法进行这种全面的设计验算。 但是,在新一代 RFEM 6 和木结构设计模块中,通过增加的“设计支座”功能,可以对支座方向为 NDS 和 CSA 横纹设计进行验算。

软件限制

在包括 RFEM 在内的所有有限元设计软件中,每个杆件由位于截面重心上的单个线单元表示。 这就是所谓的线框渲染视图。 杆件不仅包含着材料属性等几何属性,还包含着用于计算和设计计算的杆件的宽度和高度等几何属性。 但是,在对相贯杆件进行建模时,程序没有即时信息,例如相交杆件之间的方向是如何未知的,或者在杆件相互支承的情况下,承压面积是未知的。 程序只识别这些在一个节点上连接的线单元。

当小梁与大梁通过向下支承连接时,或者当杆件通过支承类型设置为两端支承时,垂直于纤维方向的杆件应力应包括在设计中。 NDS 中科 ...两个横纹方向的位移都需要已知的净承压面积。 基于此,在设计软件中可能会忽略重要的系数,例如承压面积系数 Cb, [1] 或支承长度系数 KB, < a href="#Refer">[2],否则设计验算将被完全忽略。

使用 RFEM 6 的新功能'设计支座',现在可以定义此类信息,并对横纹压应力进行完整的设计。

NDS 2018 工作流程

在创建新的设计支座定义时,类型应设置为'木结构'。 按照 NDS 规范激活相关的输入数据。 勾选直接支座意味着该类型的支座将用于横纹压缩验算。 支座长度是用户自定义的,并且应该指定支承区域的总长度。 支座宽度自动设置为相关杆件的宽度,但可以被覆盖。 边缘支座表示杆件支座位于杆件的上部 +z 轴和/或下部 -z 轴。 内部支座表示系数 Cb是否应用于杆件的横纹抗压设计值 Fc⟂ 。 3.10.4 [1]。 如果勾选该选项,则端部支座将不考虑 Cb 。 NDS中规定的杆件压缩设计值根据所选变形极限而变化。

输入设计支座后,可以对结构中的相关节点和杆件设置设计支座。 因此可能需要使用多个设计支座,因为在不同的位置可能会出现不同的支承情况。 RFEM 允许用户在对话框顶部为多个设计支座定义名称,这样可以更快和更方便地使用它们。

截面验算在木结构设计模块中进行。 3.10.2 [1]。 以层板胶合杆件为例,调整的横纹抗压设计值 Fc⟂'见表 5.3.1 [1]下式。

这里,

Fc⟂ = 横纹压力设计值

CM = 湿度系数

Ct = 温度系数

Cb = 承压面积系数

KF = 格式转换系数 (只适用于 LRFD)

φ = 承载力系数 (只适用于建筑施工现场)

系数 Cb在第 4 节中有进一步的定义。 3.10.4 [1]。 但是,仅当在支座设计定义下定义的支座长度小于 6 英寸且距杆件末端大于 3 英寸时,Cb才适用。 此外 Cb只适用于内部支座,必须在定义类型中注明。 如果满足这些条件,木结构设计模块将根据以下公式自动计算并应用 Cb

这里,

lb = 顺纹测量的支承长度

截面承载力设计利用率根据构件的横纹抗压设计值与调整的横纹抗压设计值的比值确定。 在木结构设计模块的设计验算详情中会直接显示所有 NDS 参数、公式和规范引用,结果一目了然并可追踪。

CSA O86:19 工作流程

当按照 CSA O86:19 进行设计时,对于设计支座的定义类型,可以采用与上述 NDS 相同的工作流程。 但是,该规范与 CSA 规范存在一些关键差异。 新添加的选项检查临界支座可以确定受压荷载作用的区域是否距支座中心的距离等于图 14 中所示的杆件高度 d。 6.2 [2]. 并且按照 6.5.6.3.1 [2] 中对于锯材和7.5.9.3.1 [2] 对于层板胶合木。 此外还应使用平均局部承压面积。

在设计支座定义类型中加入系数 Kb的弯矩高应力极限值。 如果承压面积不位于第 6.5.6.5(b ) 条 [2 ]。 用户可以设置弯矩与承载力的比值,

例如对于层板胶合木杆件,在第 7.5.9.2 节 [2] 中设计的横纹抗压承载力 Qr如下: 这里, Φ= 0.8 Fcp = fcp (KD KScp KT ) 式中 fcp = 横纹抗压强度标准值 Ab = 局部承压面积 KB = 支承长度系数 KZcp = 支座尺寸调整系数 截面许可设计利用率通过计算的需求地基承载力与横纹抗压承载力的比值确定。 木结构设计模块的所有验算参数、公式和规范引用都会直接在详细信息中显示。 ==== 小结 ==== 垂直于纤维方向的承压应力是杆件设计的重要组成部分。 在这种情况下,承压面积通常是一个未知量,因为所有杆件都由一个仅在节点处相连的线单元表示。 但是,现在 RFEM 6 中新的'设计支座'功能允许用户指定支承区域的长度和宽度,从而为垂直于纤维的受压设计铺平了道路,这在以前是不可能实现的。


作者

Amy Heilig 是我们位于费城的美国分公司的 CEO。 她还提供销售和技术支持,并为德儒巴软件面向北美市场的软件开发做出积极贡献。

链接
参考
  1. National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
  2. CSA O86:19, Engineering Design in Wood