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2017-06-27

防止板结构节点和线支座的奇异性

在有限元结构分析软件中可以快速设置单支座和线支座的边界条件。 但是,如果在结构建模时不考虑支座的柔性,那么最迟在结构设计时就需要检查支座的定义。

随着有限元网格的细化,局部(不连续的位置除外)的结果值越来越精确,并且最后几乎没有变化,节点支座和线支座末端的结果值不断增加。 其结果通常是位置无法设计或计算结果非常理想。 用户必须对这些奇异性进行解决,或者对边界条件进行更精确的设置。

节点支座

如果板下方有一根柱子,那么在二维建模中将其定义为节点支座。 为了避免在具有刚性支座的有限元节点中出现单独的支座,可以手动输入弹簧常数,或使用“Z 向柱”选项自动确定支座系数。

通过设置一些参数可以自动考虑弹性支座。

其方法有以下三种:

  1. 弹性面支座: 程序中柱子的尺寸标注为弹性面支座。 然而,该选项不可避免地导致柱帽在 x 和 y 方向上受到垂直力的部分约束,例如弹簧支撑。
  2. 弹性节点支座: 计算时通过柱子增加了刚度,该面为板厚度的两倍,并使用计算得出的弹簧常数为奇异支座的面。
  3. 调整了有限元网格的节点支座: 并且在内部应用了两倍厚度。 但是 Z 方向为刚性支座。

后两个选项允许在柱头设置铰接或半刚性支座,后三个选项都允许在柱脚使用铰接、半刚性或刚性。

计算得出的弹簧常数会直接显示在图形下方的右侧, 此外,还可以考虑不同截面的柱顶截面以及柱子的抗剪刚度。 程序默认设置抗剪刚度。 该方法不仅减少了支座的水平弹簧,还减少了支座的转动弹簧。

对于这三个选项,柱子的截面来自于附加模块 RF-STEEL Surfaces、RF-CONCRETE Surfaces 或 RF-LAMINATE 等面设计模块。 这样就始终考虑连接处的内力作用,从而使结构的计算更加经济。


此外,在柱区域内的结果在 RFEM 中不会显示。 如果需要,可以在结果导航器中激活相应的复选框。

注意事项: 由于在内部多了一个面,

这只能通过在 "柱" 前面悬挂一个面或选择 "正常" 弹性铰接节点支座来避免。 如果选择弹性节点支座并且在定义柱子时定义了参数,那么只需打开“编辑节点支座”对话框,然后取消选择“Z 方向柱子”选项即可。 之前计算得出的弹簧常数会被自动采用。

线支座

如果板由墙体支承,那么在二维建模中称为线支座。 在有限元分析中,线支座在每个有限元网格点上被划分为多个节点。 程序计算每个节点支座的支座反力。 通过平滑选项可以在单个支座点之间创建线性分布,并考虑相邻节点支座的影响。 为了避免线支座的峰值过大,可以选择“ Z 形墙”选项。

特别是在墙柱的情况下,考虑弹性时,支座反力的定性分布可能会有很大差异。

与节点支座作为柱子不同,对于线支座,墙的柱子区域内的结果不会被隐藏。


作者

Fröhlich 先生为我们的客户提供技术支持,负责钢筋混凝土结构领域的研发工作。

链接
参考
  1. Barth, C. 和 Rustler, W. (2013)。 Baustatik-Praxis 中的有限元(2nd 编)。 柏林 Beuth。
  2. Dlubal 软件。 (2018)。有限元软件 RFEM. 蒂芬巴赫。
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