搭接连接建模与设计

技术文章

This article was translated by Google Translator

几何

屋顶的尺寸为 9.5 mx 15 m。屋檐与屋脊之间的高度差为 1.6 m，对应的坡度为 9.56 °。主梁间距为 5 m。 ZL 型钢檩条在顶部铺设，间距为 3 m。为此，使用类型为“在杆件上”的内部节点对主梁进行细分。

檩条应交替布置。这意味着檩条截面必须每隔两个开间旋转180°，以便檩条在搭接时可以相互嵌合。在附加文件中，使用的是新的截面，而不是杆件旋转，其中弦的尺寸是相反的。

首先，檩条从一个节点延伸到另一个节点。截面为 ZL 截面，尺寸如下。

切面

截面的搭接必须在 RFEM 模型中进行。几家檩条生产厂家推荐以下几种：第一个檩条在第一个内部区域中延伸 0.15 x L，第二个檩条在两个相邻区域中延伸 0.1 x L。在支座上方和指定的延伸部分上放置两排水平螺栓。在檩条的自由端也规定了 32 mm 的边距。由此得出搭接长度为 532 和 782 mm。如果模型中显示了这些延伸，则必须定义相应的杆件端部铰。

檩条的铺设和搭接

在主梁的节点处，所有檩条均采用剪式铰。这样可以确保弯矩不会以扭矩的形式传递到梁上。檩条末端也有一个只传递横向力的铰。假设由夹层板加劲的钢筋为 cu, y = 1000 kN/m² 和 Cφ, x = 1.70 kNm * rad^-1 * m^-1 。

为了在连接时也可以考虑檩条板的尺寸和尺寸，模型中也将檩条板的总长度设为 13 cm。

偏心

在进行钢结构连接设计时，始终使用建模的重力轴的确切位置。因此在主模型中必须已经定义了偏心。相对偏心的使用被证明是非常有用的，尤其是在非对称截面和重心之间的距离不均匀的情况下。由于下檩条翼缘和上梁翼缘之间的间隙至少为 6 mm，因此外檩条在局部 z 方向上相对于梁上翼缘的相对和绝对偏心为 -6 mm。中间的檩条相对于外侧的檩条有一个横向偏移，并且 e_y = -4 mm 和 e_z = -2 mm。檩条支座采用相同类型的偏心，但附加偏移 e_y = -80.5 mm 和 e_z = 6 mm。

偏心

荷载工况/结果组合

荷载工况自重：夹芯板附加荷载 0.15 kN/m² 雪荷载工况： 0.68 kN/m² 荷载工况风吸力：整个屋面面积简化为 -0.45 kN/m²

所有荷载都通过“面荷载产生的杆件荷载”向导应用到檩条上。

荷载工况分为以下 2 种荷载组合：

LK1 = 1.35 x LF1 + 1.5 x LF2
LC2 = 0.9 x LC1 + 1.5 x LC3

输入钢结构节点

例如在一个节点上连接所有七个杆件。

所有杆件的杆件类型设置为“连续”，并且主梁的两端杆件均设置为受支撑。对于檩条的搭接区域可以产生压力接触。这可以通过在“紧固件”组件中通过将螺栓数量设置为 0 来实现，这样只有在受拉情况下失效的面接触才有效。因此，在该示例中总共需要 5 个相同类型的“连接装置”组件。

檩条板与梁翼缘螺纹连接
两根檩条连接的檩条瓦
搭接端部外排螺栓
连接檩条的两个上翼缘之间的接触
连接檩条的两个下翼缘之间的接触

钢结构连接模块中的条目

对于薄壁单元，不建议使用预设的塑性极限应变 5% 进行设计。因此，该限制降低到 1%。还应进行屈曲分析。

结果输出

应力分析的结果如下所示：

等效应力的结果

在来自 Wirth GmbH 的荷载表中给出了许用均匀荷载 3.43 kN/m。相比之下，模型上的荷载为 3.75 kN/m。要么减小檩条之间的距离，要么选择更高的材料强度或更坚固的型材。模型使用第三个选项，截面的板厚增加到 2.5 mm。偏心编号 2 必须更改为 e_y = -3.5 mm 和 e_z = -2.5 mm，偏心编号 3 更改为 e_y = -80.25 mm 和 e_z = 6 mm。