在 RFEM 6 中使用杆件横向加劲选项,可以沿杆件长度方向添加所需的加劲。 由加劲肋增加的抗剪强度可以在钢结构设计模块中考虑。
AISC 章节 G2“I 形杆件和槽钢”[1]分为三个部分:
- G2.1 无区域拉力时腹板抗剪强度
- G2.2 a/h ≤ 3内部腹板考虑抗剪强度
- G2.3 a/h ≤ 3 考虑拉力场作用的端部腹板的抗剪强度
- G2.4 横向加劲
什么是张力场作用?
【张力场效应(TFA)】是指腹板设计为具有显着的屈曲后强度时产生的现象。 后翘曲状态下,腹板仍可通过拉力承受荷载。
在以前版本的 AISC 中,只有当a/h不超过 3.0 时,才能考虑腹板受拉作用。
在 AISC 2022 中,端部腹板也可以考虑部分拉力场作用。 根据最近的试验和有限元模拟的结果表明,通过在翼缘和轴承加劲肋处形成塑性铰可以发展受拉场作用(AISC 注释)。
示例
对于由 RFEM 模型获得的抗剪强度,在 AISC 2022 案例 [2] 中的示例 G.8A 和 G.8B 进行了比较。 该梁长 5 米,高 3 米,1.5 英寸厚 x 16 英寸宽翼缘,腹板厚 5/16 英寸。 受压翼缘采用连续支撑,这意味着可以在程序中停用弯扭屈曲 (LTB) 验算。
组合梁可以在截面类型为【参数化 - 薄壁】,制造类型为【焊接】的情况下生成。
1) 检查是否按照 AISC 第 G2.4 节需要设置横向加劲肋
如果满足下列条件之一,则不需要横向加劲肋:
- h/tw小于 2.46 ²(E/Fy )
33.0 in/0.3125 in = 105.6 大于 2.46*²(29000 ksi/50 ksi) = 59.24
- 所需的抗剪强度小于可用强度。
如“设计验算 GG6100”所示,所需的抗剪强度 (210.0 kips) 大于可用的抗剪强度 (176.1 kips)。
- 由于上述条件均不满足,所以需要设置横向加劲。
2) 确定加劲肋间距
对于 50 ksi 的材料,AISC 钢结构手册 [3] 中的表 3-17a、3-17b 和3-17c可以帮助您根据截面高宽比和所需的应力来确定所需的加劲肋间距。 替代地,可以通过反复试验和错误的方法来确定该间距。
在本例中,端部板的间距为in。 使用'所选杆件的结果图'工具可以很容易地确定该位置所需的抗剪强度。 在第一个区域的末端,Vz = 183,7 kips 超过了可用强度 = 176,1 kips。 此外还添加了第二个间距为 90 度的嵌件。 不需要第三个面板,因为 V = 127.5kips 小于 176.1 kips。
3)在RFEM中的“杆件类型”下添加“杆件横向加劲肋”
程序提供了以下几种加劲肋。 在本例中,“端板”用于杆件的始端和末端。 【平面】用于中间加劲肋。 程序可以指定每个加劲肋的位置、材料和尺寸。
因为激活了钢结构设计模块,所以【考虑加劲】选项才可用。 该选项可以打开或关闭,以便考虑每个单独加劲肋对设计的影响。
对于“端板”,可以将加劲肋考虑为'非刚性'或'刚性'。 当按照章节 G2.3 对端部板件考虑拉力场分项作用时,选择“非刚性”。 如果选择'刚性',则端部面板按照截面 G2.2 进行计算(作为室内面板)。 在 RFEM 中,'刚性' 加劲肋是由两个间距很近的加劲肋组成,带有'隐藏' 悬挑。
由此产生的翘曲弹簧是自动计算的。 分析中不考虑
翘曲扭转 (7自由度)
模块导入。 当采用 6 个自由度计算时,横向加劲肋对刚度没有影响。
4) 钢结构设计模块的抗剪强度
如章节 G2.2 中所述,可以使用截面 G2.1(无张力场作用)和截面 G2.2(考虑张力场作用)中较大的抗剪强度。 在钢结构设计模块中的设计验算 GG6100 中可以检查这两种情况。
要根据章节 G2.3 查看端板的设计验算,请选择'位置设计利用率'选项卡。 在本例中,端板的设计利用率小于内板。
5) AISC G2.4 中横向加劲肋的要求 [1]
GG6130 设计验算时,除了提供杆件的抗剪强度外,还验算:
- 加劲肋的宽厚比 (AISC eq. G2-16)
- 加劲肋的惯性矩 (AISC eq. G2-17)
在 RFEM 中可以使用'杆件横向加劲'选项来加劲板梁的腹板。