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2019-01-23

在木结构中荷载组合,适用于欧洲和美国的木材标准

进行荷载计算时,除了考虑荷载外还必须考虑木结构设计中荷载组合的一些特殊性。 与钢结构不同,在木结构中,强度值取决于荷载持续时间和木材湿度。 正常使用极限状态设计时必须考虑一些特殊的情况。 在本文中,我们将讨论实体计算中的效应,以及如何使用 RSTAB 和 RFEM 进行计算。

木结构结构的极限状态设计

如上面已经提到的那样,构件的最大比例通常是由最大荷载引起的。 在大多数欧洲和美国标准中,木材的强度取决于荷载的持续时间和木材的湿度。 因此,即使荷载组合相对于该荷载没有最大荷载,荷载组合也可能处于支配地位。 因此重要的是要注意找到支配荷载组合。 如图01所示。

Ed =荷载设计值
Rd =强度设计值
t =荷载持续时间
g =永久荷载
s =雪荷载
w =风荷载

工况 1:
主导荷载组合= g + s + w
原因: g + s + w的荷载最接近曲线Rd

工况 2:
主导荷载组合= g
原因: g处的荷载最接近曲线Rd

情况3:
主导荷载组合= g + s
原因: g + s的荷载最接近曲线Rd

情况4:
主导荷载组合= g + s
原因: g + s的荷载超过曲线Rd →Ed > Rd

[1]中考虑荷载持续时间的影响,修改系数为kmod 。 在[2]中 ,这种情况由CD系数(ASD)和λ系数(LRFD)处理。 瑞士标准[3]简单地定义与ηM中的因子的强度的负荷持续时间的影响,并因此是所有动作是相同的;因此图01在这种情况下无效。

木结构结构正常使用极限状态设计

当进行正常使用极限状态设计时,如果考虑所有不利作用的挠度比,那么挠度最大。 根据[1] ,需要分析以下变形:例如德国和奥地利的附录:

  • 弹性初始变形winst
    由特征组合组成
  • 最终变形wfin
    由准永久组合的特征初始变形和蠕变比组成
  • 最终变形wfin,net
    由准永久性初始变形和准永久性组合的徐变比组成。 它也可以根据其他国家的特征初始变形计算得出,但是根据德国和奥地利的附录,这被认为是太“严格”了。

[2]中没有明确说明为确定使用性,必须使用哪些荷载工况来确定荷载组合。 参照公认的建筑工程规范。 在这种情况下,IBC(国际建筑规范) [4]可以用来确定支配荷载组合(参见章节1604.3)。 在[2]中只解释了蠕变。 与其他欧洲规范相反,IBC单独考虑变形的作用。 极限值仅由变形时施加的荷载,雪或风以及自重+施加荷载引起的蠕变得出。

根据[3] ,必须分析以下极限状态;主要包括:

  • 罕见的设计情况
    由准永久组合的特征初始变形和蠕变比组成
  • 频繁的设计情况
    由准永久组合的频繁初始变形和蠕变比组成
  • 准永久设计情况
    由准永久性初始变形和准永久性组合的徐变比组成

在RFEM和RSTAB中考虑荷载持续时间,木材湿度和蠕变

考虑荷载持续时间,木材湿度和蠕变,RFEM和RSTAB包含了单独的标准来对荷载工况及其组合进行分类。 在有关规范中增加“木材”。

在相关标准的属性中可以设置特定于标准的设置,例如蠕变系数的定义。 为了创建荷载组合,进行了必要的设置。

为了在设计中考虑荷载持续时间的影响,在创建荷载工况时定义了相应的荷载持续时间。

它在设计模块(RF-/TIMBER Pro,RF-/TIMBER AWC,RF-LAMINATE等)中自动接管并分配给各个荷载组合。

这样就保证了每个荷载组合的极限状态设计总是在所包含的荷载工况中的荷载持续时间最短的情况下进行。

对于正常使用极限状态,在相应附加模块的通用数据中分配相应的设计状况极限值。 如果荷载组合是手动生成的,而不使用自动荷载组合,那么分配也必须手动进行。

极限值可以在相应的设计情况下在标准设置中或在国家附录中设置。


作者

Rehm 先生负责木结构产品的开发,并提供技术支持。

链接
参考
  1. 欧洲规范 5: 木结构设计 - 第1-1部分: 总则 – 通用规范和建筑规范DIN EN 1995-1-1:2010-12
  2. National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
  3. SIA 265:2012: Holzbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 2012
  4. 2018 International Building Code (IBC)