手算、电子表格或线性有限元软件无法准确捕捉这种非线性行为。钉子发生滑移并最终在覆面板或框架达到承载力之前屈服，这会显著影响剪力墙的刚度和挠度。
借助 RFEM 6 的非线性功能，模型会根据 2021 SDPWS 中的紧固件荷载-滑移行为，自动在覆面板表面与框架构件之间生成非线性线铰。紧固件设计是随后在木结构设计模块中进行的步骤，用于确保剪力墙墙骨与覆面板之间具有足够的连接承载力。
SDPWS 紧固件滑移方程
表 C4.2.3D [1] 给出了木结构板覆面板中常用钉尺寸（6d、8d、10d）的荷载-滑移关系。对于每种尺寸，该表提供了：
- 最大紧固件荷载 Vₙ（lb/紧固件），即紧固件开始屈服时的荷载
- 滑移方程 eₙ，作为紧固件荷载的函数
紧固件滑移方程的指数意味着连接在接近屈服时非线性地刚化和软化。剪力墙的这种延性行为对于地震或风荷载等侧向事件是必需的。
参照 SDPWS，这种滑移行为仅沿墙骨长度方向（纵向）考虑。非线性滑移也可以应用于横向，但规范中并未明确提及。此外，对于安装在生材与干材中的紧固件，有不同的方程，并且对于非结构等级覆面板，滑移量增加 20%。在 RFEM 6 中定义剪力墙覆面板-梁连接件时，包含了这些可选设置，如下图所示。
RFEM 6 荷载-滑移曲线的验证
假设在 RFEM 6 中建模的木剪力墙采用 8d 普通钉，间距为 6 in（2 个紧固件/ft），结构 I 级覆面板和干材。参照表 C4.2.3D [1]，最大屈服荷载为 220 lb/紧固件，干材的滑移方程为：
eₙ = (Vₙ/616)3.018 (in)
RFEM 6 在墙骨与覆面板之间自动生成具有 10 个中间点的非线性线铰，如下图所示。
进一步验证了图表点 9 和点 10 的坐标和斜率，以确保表 C4.2.3D [1] 紧固件滑移方程的应用正确。
点 10 在 220 lb/紧固件（屈服）时的分布力 (n)：
n₂₂₀ = (220 lb/紧固件)(2 紧固件/ft)(1 ft/12 in) = 36.667 lb/in
点 10 对应的滑移 (u)：
uₓ,₂₂₀ = (220/616)3.018 = 0.0447 in
点 9 在 198 lb/紧固件（屈服的 90%）时的分布力 (n)：
n₁₉₈ = (198 lb/紧固件)(2 紧固件/ft)(1 ft/12 in) = 33.0 lb/in
点 9 对应的滑移 (u)：
uₓ,₁₉₈ = (198/616)3.018 = 0.0325 in
点 9 和点 10 之间的斜率（弹簧刚度）：
Cᵤ,ₓ = (36.667 − 33.0)/(0.0447 − 0.0325) ≈ 301 lb/in²
这些相同的计算直接应用于表 C4.2.3D [1] 中的多点荷载-滑移曲线。该模型捕捉了连接在整个荷载范围内的非线性行为。这取代了手动方法，在手动方法中，钉子滑移要么被忽略，要么被视为线性，要么在手算结束时作为一个经验挠度项应用，而无法了解刚度如何随荷载变化，也无法了解滑移如何在板之间重新分配力。
名义单位抗剪承载力紧固件设计
非线性紧固件滑移直接影响 RFEM 6 中的剪力墙分析。紧固件设计是随后在木结构设计模块中进行的步骤。2021 SDPWS 表 4.3A 中的设计规定提供了受以下因素影响的名义承载力 (vₙ)：
- 覆面板材料和最小名义厚度（5/16 in、3/8 in、7/16 in、15/32 in 等）
- 紧固件类型和尺寸（6d、8d、10d 普通钉）
- 板边钉间距（6、4、3 或 2 in）
在 RFEM 6 中建模的剪力墙允许输入上述可能超出给定表格值的变量。因此，对于这些情况，木结构设计模块中应用了以下假设：
- 板厚小于表中最小值时为设计错误。大于表中值的板厚向下取整，不假定额外承载力（例如，19/32 in 参照 15/32 in 行）。
- 钉间距仅在 6、4、3 和 2 in 处有表列值。介于这些值之间的间距向下取整为更保守的值（例如，3.5 in 参照 3 in）。大于 6 in 时为设计错误；小于 2 in 时以上限 2 in 行为准。
表中脚注针对特定框架树种、板等级和其他条件对承载力进行的修改，会在紧固件设计中自动考虑。
完整的紧固件设计报告在 Design Check UL7100 下，如下所示。容许抗剪承载力与需求之比以设计比率给出，并附有详细的设计验算方程、规范参考和透明的数据输出。
从手动验算到基于 FEA 的设计
荷载-滑移曲线和承载力设计验算形成了一个闭环，而这在过去需要在每一步进行单独的手算，或者需要采用精度较低的线性假设。RFEM 6 非线性线铰控制模型在荷载作用下的变形方式，将板钉滑移作为 SDPWS 四个挠度来源之一加以捕捉。木结构设计模块独立验算所有紧固件位置处连接件强度对抗剪需求的满足情况，以确保设计安全准确。
有关此主题的更多信息，请参阅下方链接的网络研讨会 | 2024 NDS / 2021 SDPWS Timber Shear Wall Design in RFEM 6。