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2021-12-17

在 RFEM 6 中确定有效长度

按照 EN 1993-1-1、AISC 360、CSA S16 等国际规范进行等效杆件验算时,都需要考虑杆件的设计长度(即杆件的有效长度)。 在 RFEM 6 中可以手动确定有效长度,方法是指定节点支座和有效长度系数,或者从稳定性分析中导入。 本文将通过确定图 1 中框架柱的有效长度来演示这两种方案。

RFEM 6 中的有效长度

为了让钢结构设计结果中包含稳定性验算,在进行设计之前分配杆件的有效长度非常重要。 在 RFEM 6 中,有效长度不是一个杆件的局部设置。 因此,可以将在软件中定义的每个有效长度同时分配给多根杆件或多杆件。

假设在模型的基本数据中激活了钢结构设计模块,则可以通过导航器中的数据选项卡定义新的有效长度(图1)。 或者可以通过杆件窗口的设计类型选项卡定义有效长度(图2)。


对于弯曲屈曲的绕长轴和短轴,以及扭转和弯扭屈曲,都必须考虑有效长度(图 3)

1. 通过节点支座和有效长度系数定义有效长度

首先,我们将展示如何在考虑杆件支座的情况下根据杆件的支座和有效长度系数来定义有效长度(图 4)。

给定第 1 柱的支座条件,两个主方向上的节点支座 z/v 和 y/u 以及扭转(绕 x 方向约束)应该只在该杆件的始端和末端定义。 因为没有将杆件分成不同长度的节段,所以有效长度系数必须手动计算,然后在整个杆件长度上作为一个节段进行调整。

在本例中,水平梁作为框架连接柱子,因此其主轴 y 方向的预期屈曲长度约为 3.5,而平面外屈曲的有效长度系数为 1。

2. 导入稳定性分析计算的有效长度

在 RFEM 6 中,您可以使用另一种方法来定义杆件的有效长度: 从稳定性分析中直接导入。 为此,需要激活结构稳定性模块(图 5)。

在这种方法下进行稳定性分析时,为了得出相关的杆件振型和计算得出的杆件有效长度。 计算得出的有效长度可以分配给相关杆件,并用于钢结构设计。

在 RFEM 6 中,稳定性分析是根据荷载工况和组合来进行的,如图 6 所示。 在本例的稳定性分析中,荷载组合 2(自重和雪)受到压缩,

在图 7 所示的窗口中可以对稳定性分析的设置很容易进行定义。 如果选择一种特征值分析,首选(Lanczos、特征多项式的根、子空间迭代或 ICG 迭代)。

类似的,如果想要使用增量荷载方法,那么也要定义增量荷载的参数。

运行计算后,结果会以图形方式和稳定性分析结果 表显示。 框架平面内柱子屈曲的长度是指在相应的荷载情况下正确的计算长度。 在本例中,全局 X 方向上振型的特征形式为 振型 8(图 8)。

用户可以通过稳定性分析得出有效计算长度。 如果在有效长度窗口中选择该选项(图 9),则可以在相关选项卡中定义荷载工况/组合、荷载模态以及应该导入有效长度的杆件。 因为有效长度将分配给柱 1,所以它们分别是荷载组合 2 的模态 8 和杆件 1(图 10)。


在 RFEM 6 中也可以以图形方式显示分配的长度,如图 11 所示。

用户可以通过定义有效长度来平衡屈曲长度和弯扭屈曲属性的设置值。 支座验算时,为了便于验算,单元会被分段进行屈曲分析。 支座验算的目的是为了根据特征值计算临界弯扭屈曲弯矩 (Mcr ) 提供的边界条件。

钢结构稳定性验算

一旦为相关杆件分配了有效长度,就可以计算钢结构设计。 如图 12 所示,在结果表格中会显示稳定性验算的各项结果。 在验算详情对话框中可以查看屈曲长度(图 13)。 正如预期的那样,稳定性验算是基于稳定性分析计算的有效长度进行的。


结束语

用于等效杆件设计的有效长度可以在 RFEM 6 中手动确定,也可以从稳定性分析中导入。 在第一种方法中,有效长度是通过分配节点支座并根据杆件所处的支座条件手动调整有效长度系数来确定的。

第二种方法是将有效长度通过稳定性分析计算得出,在进行设计时可以直接分配给杆件。 这种方法的优点是可以自动计算有效长度系数和有效长度本身。 这对于计算某些支座条件是非常方便的,否则需要手动计算。

从稳定性分析中导入时,需要根据相应的荷载情况和屈曲模式考虑正确的有效长度。


作者

Kirove 女士的职责是撰写技术文章并为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。



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