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Dipl.-Ing. Paul Kieloch（FH）

2020-06-02

RF-PUNCH Pro 中确定荷载时奇异性问题的处理

在 RF-PUNCH Pro 中可以对墙角和墙端部进行冲切验算。冲切荷载是计算的基础，由 RFEM 自动计算得出。由 RFEM 计算得出的面内力可能会受到奇异点位置的影响，这对确定墙角或墙端部的冲切荷载也会产生不利影响。本文介绍了如何将这种不利影响降低到最小化的方法。

确定墙角和墙端处的冲切荷载

与单根柱子（或节点支座）相比，墙角和墙端部的冲切荷载不能直接由柱轴向力（或支座反力）得出。在 RF-PUNCH Pro 中分析连接板中的 v_max,b剪力分布，通过临界截面上的剪力来确定冲切荷载。

在另一篇技术文章中已经对此进行了介绍。此外，在该文章中还介绍了“1.5 冲切节点”窗口中的可用选项，以及确定荷载的一般步骤。

KB | 技术文章 | RF-PUNCH Pro 中确定墙角和墙端处的冲切荷载

RFEM 中的面内力

首先要指出的是，冲切荷载 V_Ed取决于线支座的支座反力，墙体的法向力或薄膜力，而是取决于线支座的支座反力。对板进行冲切验算剪力

1 Verlauf der Hauptschnittgröße v_max,b in einer Deckenplatte

这里采用 RFEM 中的主内力 v_max,b。该值可由荷载工况、荷载组合或结果组合计算得出。 Die Definition von v_max,b ist in [1] Abschnitt 8.16 beschrieben. 公式如下：

v_{\max, b} = \sqrt{v_{x}^{2} v_{y}^{2}}

v_max,b的定义

在《RFEM 5 在线手册》中也可以找到该章节。

RFEM 5 在线手册

奇异点的影响

如果在冲切点附近存在奇异点或剪力峰值，那么这也会影响到确定临界截面冲切荷载 V_Ed。

在下面的示例中将对墙端楼板进行冲切分析。 RF-PUNCH Pro 使用楼板的主内力 v_max,b，参见下图 02。

2 Verlauf der Querkräfte an Wandenden einer Bodenplatte

这里的问题是生成的有限元网格太粗，临界截面存在剪力峰值 v_max,b。

3 Querkraftverlauf im kritischen Rundschnitt mit ungeeigneter FE-Netzgröße

Das Modul erkennt das unzureichende FE-Netz und gibt in der Maske 2.1 entsprechend die Warnung Nr. 56 aus.

4 RF-PUNCH Pro 中的窗口 2.1，警告信息编号 56 56

Eine optionale FE-Netzverdichtung verfeinert das zu grobe Netz im Bereich des Durchstanzpunktes, wodurch sich die Meldung Nr. 56 beheben lässt. 然而，细化有限元网格会导致临界截面剪力峰值增大，从而使最终确定的冲切荷载 V_Ed也会因为受到不利影响而增大。

如果有限元网格细化对临界截面剪力峰值产生不利影响，通常建议检查输入的模型。 In [2] werden diverse "Fehlerquellen" angesprochen, die den Schnittgrößenverlauf in der Fläche und damit die in RF-STANZ Pro ermittele Durchstanzlast V_Ed maßgeblich beeinflussen.

几何优化模型

在该示例中，可以通过“更真实”的楼板建模得到板中和临界截面上的剪力分布。在第一种建模方法中楼板边界线与墙体轴线重合。在第二种建模方法中楼板边界线与墙体轴线不重合，而是根据楼板的“实际”边缘进行输入。这种建模方法会显著影响临界截面的剪力分布。

下图 05 清楚地显示了上述两种方法。

5 Vergleich der Querkraft im kritischen Rundschnitt in Abhängigkeit der Modellierung

Dies hat im Vergleich zur ersten Variante ebenfalls den Vorteil, dass der realitätsnähere Abstand zur Außenkante der Bodenplatte auch in RF-STANZ Pro automatisch erkannt und somit die Länge des kritischen Rundschnitts günstiger angesetzt wird.

支座优化模型

对楼板剪力分布产生有利影响的另一种方法是：对设置的面弹性支座进行差异化处理。

In der Regel wird in RFEM eine konstante Feder über die gesamte Bodenplatte als elastische Bettung angesetzt. RFEM bietet aber neben der konstanten Feder weitere Optionen an, um die Flächenbettung günstiger abzubilden.

一种选项是例如设置边缘或拐角弹簧，这可以对楼板中的剪力分布产生有利影响。详细内容请参看另一篇技术文章，其中介绍了改进的弹性地基模型的理论背景。