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Dipl.-Ing.格哈德·雷姆（FH）

2018-08-08

柔性木结构组合梁作为面建模

计算柔性组合梁有很多种选择。这首先相互区分于建模的类型。虽然使用 Gamma 方法建模非常简单，但在使用其他方法（例如剪切分析）进行建模时, 需要做更多的工作, 但这可以通过比 Gamma 方法相对灵活的应用来完成。

使用杆件模型的方法已经在这篇文章中阐述。

原则上该方法也适用于对面建模。因为耦合杆件的建模特别耗时，因此建议面直接耦合到杆件或者面上。以下有很多选择：

这个例子参考 [1] 中章节 E 8.6.2。这是一个静定结构，截面尺寸见图 01。柔度在这里取 133 N/mm²，是由连接件距离为 125 mm 得出的结果。

面 - 面耦合使用线铰

木梁和混凝土梁都可以用面建模，木梁的面垂直于混凝土面。由于对面单元要考虑横向应变，必须给木梁选择一个正交各向异性材料模型。在连接的组合缝处通过线铰实现柔性，只要对于自由度 u_x定义形式为弹簧的柔性。 [1] 中例子取 133 N/mm²。

该方法的优点是，可以直接读出组合缝处的剪切流。对此在垂直面上创建一个剖面，详细分析验算基本内力 n_xy。结果与 [1] 中剪切类比方法一致。在支座区域的奇异性导致了剪切流减少到 0.040 MN/m，可以忽略它。

一个缺点是必须通过面内力分析验算应力和叠加。对此虽然结果梁集成了木面的面结果，并且因此确保了杆件设计。为了构造单个截面的相同的重心距离，必须还要给混凝土面布置 35 mm 的偏心。在这种情况下的影响非常小，因此不予考虑。

在该方法中木梁作为杆件建模并且偏心的与面相连接。因为面一般不会连接碰到杆件，而是贯穿（连续作用），这里可以不用线铰。在这种情况下必须使用线释放。因此可以释放其中一个结构构件，并且通过线释放的类型控制相互之间的关系。这种情况下柔性通过类似线铰的线形弹簧考虑。

这种方法的缺点是不能直接读取剪切流。在这种情况下必须在面和杆件之间的连接线上创建一个剖面。得到的结果是在该线的左边和右边的剪切流。该结果必须在这种情况下手动添加。添加之后剪切流和以前方法的是一样的。

更新：线铰和线释放添加了结果输出，通过它可以直接读取剪切流。 Sie finden die Ausgabe im Ergebnis-Navigator und dort unter dem Punkt 'Freigaben'.

这里的优点是，例如在附加模块 RF-Timber Pro 中可以实现该设计，因为内力是成比例的。

另一个选择是，两个面使用一个接触体耦合。两个面相互平行建模，彼此之间的接触条件就是和一个接触体连接。在这里木梁作为正交各向异性面建模。柔性在这里是通过一个面弹簧来实现的。这里把线弹簧 133 N/mm² 换算成一个面，就是该值除以接触面的宽度 120 mm。弹簧为：

C = \frac{133 N / mm ²}{120 mm} = 1, 108 N / mm ³

公式 1

在这种情况下剪切流不能直接读出，必须通过接触体的剪应力乘以 120 mm = 0,12 m 得出。结果部分可以导出到 Excel 并在那里继续分析。

由于面上是几何的布置，那么就不必定义偏心。这种建模当然的最复杂的，只有在组合结构部件作为面单元时（例如交错层压木混凝土组合）才有意义。

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

布拉斯(H. J.; Ehlbeck J.；；Kreuzinger H.杆件G： Erläuterungen zu DIN 1052: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken, 2nd 编）。卡尔斯鲁厄： Bruderverlag，2005年

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