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2025-10-24

以钢结构厂房为例的结构相互作用

计算机辅助结构计算可以考虑建筑物的各种相互作用现象。本文探讨了连接结构相互作用以及地基结构相互作用对钢结构大厅设计的影响。

RFEM 6 通过附加功能的联网,能够考虑一些交互现象,这些现象通常只能通过简化的假设来表示。基础和参考是一个小型钢结构厂房,垂脊高近 6 m,基础面积为 6 m x 12 m。它承受自重、雪和风的负荷。支柱脚的支撑被假定为固定,檩条与框架之间的连接被假定为铰接。因此不考虑与地面的交互,也不考虑连接刚性的影响。在这些条件下,支柱的利用率达到 97%。立面的全局变形接近 270 mm。

连接结构交互

为了确定连接刚性,所有连接依据其精确的实现进行了建模,激活了连接结构交互,并进行了针对在正轴力下的轴向位移和弯矩作用下围绕强轴和弱轴旋转的刚度分析。起始的刚度应该足够。 檩条的连接虽然被分类为铰接,这确认了参考模型的简化假设,但所考虑的旋转刚度为 0,2 MNm/rad,且不为零。同样,支柱脚围绕弱轴的刚度虽然被认为是弯曲刚性,但其 5,2 MNm/rad 并不等同于完全固定。而围绕强轴的旋转刚度则在分析后被评估为柔性的。在结构模型中生成了相应的铰接刚度。

对设计值的影响是显著的。支柱的利用率下降到 82%,而立面的最大变形减少到 66 mm。

地基结构交互

在另一步骤中,对厂房下的地基进行建模,并在静态分析中利用刚度模块法考虑。该方法计算由于地基结构引起的弹性地基系数。举例来说,模拟了一个由砂和两层砾石组成的地基剖面。这些剖面的厚度在基础区域有所不同,从而形成支柱脚的不同弹性地基。

由于可以假设改变的支撑对整个结构有影响,因此比较相同的特征值:支柱的全局利用率为 81.4%,而立面的最大变形为 63 mm。在这里,影响并不那么显著,当然这取决于各自的地基剖面。在支柱脚下的利用率可以(视所考察的支柱不同)减少 1,3 到 3%。

总结

总而言之,必须指出的是,考虑交互现象总是有助于提高计算的准确性。根据否则做出的假设的质量,经济方面也具有决定性意义。然而,在具体应用中往往必须决定哪种建模和计算工作量是有针对性的。


作者

费尔伯先生负责客户支持中用户的诉求。



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