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2020-06-11

RFEM 中钢带设计考虑按照 ACI 318-19 和 CSA A23.3:19

在模块 RF-CONCRETE Surfaces 中可以按照 ACI 318-19 或 CSA A23.3-19 对钢筋混凝土面进行设计。 板的设计常用方法是使用设计条,以确定整个宽度上的平均单向内力。 该设计方法是采用双向板单元和简单的单向法来确定条带长度方向所需的钢筋数量。

ACI 318-19 秒 8.4.1.5 和 8.4.1.6 建议使用柱板和双向板设计。 柱带在两侧柱中线处各保留0.25l的宽度。 在两个柱子条带之间放置一个中间条带。 同样,在 CSA A23.3:19 中也规定,柱子宽度最小为 0.25l,而中间柱子是由两个柱子所包围的区域。

RF-CONCRETE Surfaces 方法

RF-CONCRETE Surface 模块中的默认设计方法是板双向验算。 有限元分析和分析软件 RFEM 会进行完整的有限元分析,以确定模型中所有二维单元的基本内力,例如 mx 和 my。 由面的局部坐标轴(x、y和z)定义的基本内力进一步转换为绕主轴1和2的主内力,例如m1和m2。 有关此转换的更多信息,请参阅 RFEM 在线手册:
8.16 面 - 主内力

模块 RF-CONCRETE Surfaces 会按照定义的配筋方向计算上部和下部的弯矩设计。 关于该计算流程的详细信息,请参见 RF-CONCRETE Surfaces 在线手册 2.4.1 内力设计:

最终弯矩设计值在纵向钢筋方向上的每个有限元网格点上视为 1 米(1 米)宽的条带。 根据弯矩设计值并考虑规范中的规定,例如最小配筋率,来确定沿该钢带的钢筋。 所给钢筋的单位为[钢筋面积/宽度],即in²/ft(或cm²/m)。 在图形中使用彩色轮廓线显示有限元网格点所需的配筋。

工程师们可能有兴趣考虑更大的设计宽度,而不是默认的 1 米(例如 ACI 318-19 或 CSA A23.3:19 中允许更简化的方法) [SCHOOL.INSTITUTION]

RF-CONCRETE Members 中设计钢带和结果梁

结果梁能够将一个板单元在选定的长度和宽度范围内的所有内力相加。 结果梁不影响结构的刚度,也不影响荷载分布。 它们只能用作结果评估工具。 关于这种杆件类型的详细说明,请参见 RFEM 在线帮助手册 4.17 节中的杆件:
4.17 杆件

可以直接在板单元上绘制结果梁。 截面类型和材料可以任意选择。 杆件类型必须设置为"结果梁"。 选择“长方体内部 – 基本”选项,宽度 Y 设置为所需设计条带的总宽度,高度 Z 设置为包含面的厚度。 设计条所在的面会在“包含的对象”列表中列出。

RFEM网络课堂2视频: 高级建模,在时间 38:14 中可以看到在板单元上应用结果梁的类似示例。

结果梁可以在模块 RF-CONCRETE Members 中像一般的梁一样进行设计。

根据规范 ACI 318 或 CSA A23.3 的纵向钢筋的配置,纵向钢筋的配置基于沿梁长度方向的平均弯矩值。

可以在两个纵向方向上创建多个结果梁,并在模块 RF-CONCRETE 中进行计算, 该结果梁示例见文末下载的“面7”和“杆件6”。

RF-CONCRETE Surfaces 中的设计条带和平滑区域

除了计算结果梁之外,还可以在指定的设计条带宽度上设置平滑区域。 使用“平均区”可以对一个面单元上指定区域内力的内力进行平均,然后在 RF-CONCRETE Surfaces 中进行设计。 有关平均区域的更多信息,请参见 RFEM 在线帮助手册 9.7.3 平均区域:

平滑区域适用于奇异性情况。 以下是关于“平滑区域”的其他文章:

在模块 RF-CONCRETE Surfaces 中也可以使用它们来消除在现实情况下由于有限元软件无法捕捉的更好的荷载分布而不会出现的内力和应力峰值。 在时间 56:10 的使用 RFEM 进行混凝土设计网络课堂 CSA A23.3:19 中有钢筋混凝土设计中的平均区域和奇异区域的示例。

此外,在下载模型中的“面 9”中,仅在柱子和板相交处使用平滑区域,以避免配筋面积过大。 对所有方向上的内力取 2 米 ⋅ 2 米面积的平均值。

可以使用平滑区域来复制配筋面积。 面 8与下载模型中的面 9相同。 设计条带不仅适用于奇异位置,还适用于 X 和 Y 两个方向上的整个板宽和长度。 设计板带的宽度由用户设置,并可能考虑 ACI 318 和 CSA A23.3 中的建议。

用户还需要注意在编辑均化区域对话框中的“用于平均化的方向和力”的设置选项。 设计条用于单维设计。 这里的平滑区域设置只能考虑平滑相应方向上的内力。 这可以通过将平滑区域的局部轴与面垂直的局部轴对齐(例如平滑区域的 u 轴和面的 y 轴)。 这些设置取决于所用模型中单元的方向。 相关的内力沿设计带钢的宽度方向进行平均。

面的显示'基本内力例如 x 轴弯矩 (mx) 显示,沿截面的默认值,包括最大的峰值力(面 9)与沿某一方向平均的截面默认值之间存在显着差异。区域宽度(面 8)。

通过在模块的“详细信息”下选择该选项,可以在 RF-CONCRETE Surfaces 中的钢筋设计中考虑均匀区域。 在进行设计时,将考虑面上已经设置好的平滑区域。 那么虽然平均区域会直接影响沿面的 x 轴和 y 轴的基本内力,但这些值并不是用于最终设计的值。 使用最终内力设计值,它是由最大和最小弯矩得出的,不一定要绕 x 和 y 轴。 无法在模块中消除双向设计。 用作设计带的平均区域将为钢筋设计提供更好的均匀性,但不是严格的单向设计。

概述总结

RF-CONCRETE Surfaces默认为双向钢筋混凝土楼板设计模块。 根据模块内计算得出的最终内力设计值,在每个有限元网格点上所需的钢筋将以数值和图形的形式输出。 在用户定义的宽度上进行真正的单向钢筋混凝土计算时考虑条带法的最佳方法是使用结果梁和附加模块 RF-CONCRETE Members。 也可以在 RFEM 模型中使用平滑区域功能,然后在附加模块 RF-CONCRETE Surfaces 中激活该功能。 后一种选项将改进宽度上的内力平均化,但在进行配筋时仍要考虑双向设计。


作者

Amy Heilig 是位于费城的美国子公司的总裁。 她负责北美市场的销售、技术支持和程序的持续开发。

链接
参考
  1. ACI 委员会 318. (2019)。混凝土结构的建筑规范要求和注释, ACI 318-19。 Farmington Hills:美国混凝土协会。
  2. Canadian Standards Association. (2019)。 CSA A23.3:19, Design of Concrete Structures. Toronto: CSA.
  3. Dlubal 软件。 (2018)。有限元软件 RFEM. 蒂芬巴赫。
  4. 德儒巴软件(2017)。附加模块 RF-CONCRETE Surfaces 手册。 蒂芬巴赫 Dlubal 软件,2018 年 5 月。
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