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2026-04-30

钢筋混凝土板设计中的奇异点处理

奇异性在一个有限区域内通过与应力相关的结果值的集中表现出来。它们是由有限元法的方法论所导致的。从理论上看,刚度和/或内力会集中在一个无限大的值上,而作用于一个无穷小的区域。

In der Realität treten Singularitäten beziehungsweise die daraus resultierenden Spannungskonzentrationen nicht in dem Maße auf, in dem sie im Modell auftreten. Grundsätzlich ist eine Ergebnisauswertung im Bereich von Singularitätsstellen nicht sinnvoll. Die Untersuchung und das Hinterfragen von Singularitätsstellen ist aber durchaus sinnvoll, da Singularitätsstellen auf Probleme im realen Modell hindeuten können. Ein praktisches Beispiel in der Betonbemessung wäre zum Beispiel das Hinterfragen einer Durchstanzgefahr im Bereich von Singularitätsstellen.

In der Betonbemessung in RFEM resultieren aus den Singularitäten oft Unbemessbarkeiten.

孔洞区在哪些地方会出现?

  • 点支座或荷载施加点
  • 凹角或开口角部
  • 刚度突变(例如板厚突变)
  • 加劲肋的起点和终点
  • 线支座或墙的起点和终点

识别孔洞区

在 FEM 中,可以通过在模型相应位置使用 FE 网格加密来识别孔洞区。如果在所考察区域中,与应力相关的结果值增大,而其作用区域减小,则极有可能属于孔洞区。

缓解孔洞效应

在 RFEM 6 中,可以通过多种方式缓解孔洞及随之而来的不可设计问题。

面结果修正

在 RFEM 6 中提供了面结果修正,可借此平滑结果峰值。给定区域内的结果将以平均值显示,而不是实际变化。可在导航器中的“特殊对象”下调用“面结果修正”。对于面结果修正,所采用的区域必须从工程角度确定。

集成面

作为带有柱截面尺寸的面结果修正的替代方案,可以建模面并将其集成到现有面中。随后在设计时必须将这些面排除。

分布式荷载施加

为了避免孔洞效应,可以将集中荷载或线荷载转换为面荷载。以下示例显示了通过“自由矩形荷载”实现的一种可能方法。在菜单“编辑全局参数”中,t 表示混凝土板厚度,F 为节点荷载,phi 为荷载分配角

上述两种方法(面结果修正和集成面)既可用于柱,也可用于凹角。一般来说,面结果修正已足够。但对于非线性计算,面结果修正并未产生预期效果,因为在计算过程中内力会重新分配,并可能再次出现孔洞效应。

墙板设计方法

在墙板设计中,孔洞效应可能由较大的法向力引起,例如由于点支承。此外,设计方法也可能对孔洞效应或不可设计问题产生放大作用。因此,对于墙板,建议在以下位置停用设计内力的优化(在导航器中):“混凝土设计”、“承载力配置”、“面”。

避免节点荷载和线荷载

为避免孔洞效应,建议使用面荷载代替节点荷载或线荷载。

对凹角进行圆角处理

对于凹角以及开口角部,如有需要,可通过“圆角或倒角”功能将角部圆滑或倒角处理。这两个功能可通过菜单栏中的“工具” “修改线” 调用。一般而言,许多孔洞效应也可通过平滑区域得到充分缓解。

支座

有关避免节点支座和线支座处孔洞的说明见本文:


作者

Till 支持产品开发,并在团队中参与技术开发任务。



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