RFEM 6 中根据 EC3 进行稳态分析的方法

此知识库文章讨论了EN 1993-1-1:2005 [1]中提供的不同稳定性分析方法（图像01）及其在RFEM 6程序中的应用。用来演示这些方法的示例（图像01）基于E. Chladný和M. Štujberová [2]的工作，文章末尾的“参考文献”中提供了这些参考资料。需要注意的是，此示例不包括横向扭转屈曲，验证过程在以下段落中解释。

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根据上述文章[1]，首先考虑的是对所关注的数值示例进行稳定性设计检查和几何线性结构分析。接下来，根据二阶分析讨论结构分析。

在这种情况下，结构的弹性临界屈曲模式的形状首先作为独特的整体和局部缺陷引入。随后，考虑初始侧倾缺陷（φ）和构件的单个弯曲缺陷（e）的等效缺陷。最后，结果以与参考文献[2]相同的方式进行分析和评估。

如前所述，这些不同的方法应用于一个数值示例，结果进行检查和比较。所关注的结构是图像02中显示的钢框架。结构上的作用及用于梁和柱的截面也在图中显示。

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1. 根据理想结构的几何线性分析进行结构分析

EN 1993-1-1:2005 [1]第5.2.2 (3)c)节中给出的方法意味着可以进行几何线性分析，并通过根据6.3 [1]的等效构件的单个稳定性检查考虑二阶效应和缺陷。为此，有必要根据结构的整体屈曲模式使用符合欧洲屈曲曲线强度格式的适当屈曲长度，并使用削减因子χ₁。

在RFEM 6中执行此操作时，确保除了“钢设计”附加模块外，还激活“结构稳定性”附加模块。这将允许您执行稳定性检查并从稳定性分析中导入有效长度（图像03）。有关此主题的更多信息，请参阅本知识库文章： 在 RFEM 6 中计算有效长度 。

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请注意，如果要根据几何线性分析进行结构分析，则必须在要计算的荷载情况和组合中设置“几何线性”分析类型（图像04）。这样，缺陷和二阶效应不会在内力计算中考虑，而是在稳定性分析中使用全球框架行为的屈曲长度因子来考虑。

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使用这种方法的“钢设计”附加模块的结果显示在图像05中。

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RFEM 6中的屈曲削减因子χ₁根据欧洲屈曲曲线的强度格式计算。在钢设计结果表中点击“设计检查详细信息”按钮可以轻松查看个别构件的设计检查详细信息（图像06）。

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2. 二阶分析和几何缺陷的考虑

一般而言，临界荷载因子低于10表示应考虑到二阶效应来计算内力和弯矩。此外，应考虑几何缺陷，本文中提出的方法如下：

1. 将结构的弹性临界屈曲模式的形状应用为独特的整体和局部缺陷（5.3.2.11 [1])
2. 以初始侧倾缺陷和构件的单个弯曲缺陷形式考虑等效缺陷（5.3.2.3 [1])

2.1. 将结构的弹性临界屈曲模式的形状应用为独特的整体和局部缺陷

5.3.2.11 [1]中介绍的方法建议将结构的弹性临界屈曲模式的形状应用为独特的整体和局部缺陷。要在RFEM 6中执行此操作，需要创建一个“屈曲模式”类型的缺陷案例。

结构的第一个屈曲模式已在上一章描述的稳定性分析中计算出来，现在可以用来定义缺陷案例，如图像07所示。有关屈曲模式形状中缺陷效应的二阶分析设置显示在图像08中。

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2.2. 考虑初始侧倾缺陷（φ）和构件的单个弯曲缺陷（e）的等效缺陷

根据5.3.2 (3) [1]中提出的方法，易发生侧倾屈曲的框架的缺陷效应应在框架分析中应用为初始侧倾缺陷和构件的单个弯曲缺陷的等效缺陷。

2.2.1. 初始侧倾缺陷（φ）

首先，通过仅考虑初始侧倾的等效缺陷来进行分析。在RFEM 6中，引入的全局初始侧倾缺陷被称为“构件组缺陷”，如图像09所示。

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这样，定义了初始侧倾，如图像10所示。

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2.2.2. 初始侧倾缺陷（φ）和构件的单个弯曲缺陷（±e）

除全球侧倾缺陷外，还应考虑构件的相对初始局部弯曲缺陷。在RFEM 6中，可以将其定义为“初始弯曲”类型的构件缺陷。在这个例子中，这种缺陷被认为一次是正向全球X方向（+e），一次是负向（-e）。这分别在图像11和12中显示。

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结果总结

比较不同方法（图像13）得到的结论是，使用欧洲屈曲曲线的削减因子χ₁的强度格式（方法1）给出的结果比直接设计方法（方法2）考虑缺陷和二阶理论结构分析得到的结果更不保守。结果还表明，在考虑方法2中的缺陷效应的两种方法（即5.3.2(3)和5.3.2(11)）之间，矩形连续框架的差异相对较小。

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在这一点上，可以参考EN 1993-1-1:2005 [1]的5.3.2 (6)节，该节建议在进行全局分析以确定要在6.3中进行构件检查的端力和端弯矩时，可以忽略局部弯曲缺陷。

因此，在此数值示例中，缺陷只能以全球侧倾缺陷的形式引入，并可以执行根据6.3 [1]的等效构件的稳定性检查。考虑到二阶分析和全球框架行为，应基于长度等于构件长度的屈曲长度进行验证，正如EN 1993-1-1:2005 [1]的5.2.2 (7) b条款中所载。最后，结果如图像14所示。

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