RFEM 6 中的面刚度调整： Methods, Applications, and Practical Insights

工程师可以通过修改刚度矩阵来调整结构构件的力学行为，以满足特定的设计要求或模拟特殊的情况。 本文概述了 RFEM 6 中修改面刚度的方法，重点是这些方法的应用及其对结构分析的影响。

了解刚度矩阵

刚度矩阵反映了结构中受力和产生的位移之间的关系。 工程师可以通过修改其组成部分来影响结构对荷载的响应。 在RFEM 6中修改面刚度的方法主要有：

1. 总刚度调整

该方法涉及通过系数k均匀缩放刚度矩阵的所有元素（图1），从而有效地增加或减少面的整体刚度。 这对于在整个面上按比例进行调整特别有用。 该方法的主要应用包括：

• 进行全局调整以增加或减少刚度来模拟面。
• 使用一致的材料属性简化面的建模。

1 RFEM 6 中总表面刚度调整

2. 局部刚度、重量和质量调整

在该方法中刚度矩阵的特定组成部分，以及相关的重量和质量都需要单独调整（图2）。 因此可以在不改变结构其他属性的情况下进行有针对性的调整，从而可以更精确地控制结构的行为。

2 RFEM 6 中刚度、重量和质量的局部调整

为了正确地应用期望的修正，确定需要关注的矩阵项是至关重要的。 在定义抗弯刚度、抗扭刚度、剪切刚度、薄膜刚度和偏心刚度时，需要先了解哪些术语。 为了帮助您识别，我们提供了图 3。

3 结构分析中的面刚度矩阵

例如定义系数_kb ，矩阵的抗弯和抗扭刚度项如下：

4 修改弯曲刚度矩阵项

例如用于计算钢-混凝土组合桥面板的徐变和收缩效应。 在这种结构中，长期效应（例如混凝土构件的徐变和收缩）会导致楼板的抗弯和抗扭刚度降低。 为了考虑这些影响，面刚度矩阵中的弯矩和扭转项（见图 2-4）可以按系数 k_b均匀缩小，该系数表示刚度随时间的降低。
同样的原理也适用于膜结构的剪切刚度、膜结构偏心刚度和自重的调整。 通过有针对性地进行调整，例如在保持剪切和膜结构属性的同时改变抗弯刚度，或反之，可以：

• 模拟复杂的多层或复合材料的行为。
• 解决钢-混凝土复合桥面板的徐变和收缩效应

3. 单元刚度修改

在该方法中可以对刚度矩阵中的每个元素应用唯一的系数来进行调整（图 5）。 您可以通过调整与抗弯刚度有关的系数，例如 k_D11或 k_D22 ，来分别控制 x 轴和 y 轴上的抗弯刚度。 一个实际应用是复合材料在板中的纤维主要沿 x 轴方向排列，这样可以在该方向上实现更高的刚度。 为了解决这种各向异性的问题，可以在面抗弯刚度矩阵中的D11 部分保持不变，增大抗弯刚度k_D11 。 这种情况是使用部分刚度调整法无法实现的，该方法可对所有与抗弯或扭转相关的项进行统一的刚度调整。

这种详细修改级别在以下情况下特别有用：

• 模拟复杂的材料属性
• 解决结构内的局部效应

5 RFEM 6 中的元素特定刚度调整

4.规范特定的刚度调整: ACI 318-9 & CSA A23.3-19

在 RFEM 6 中可以按照 ACI 318-19 中的 6.6.3.1.1 节和 CSA A23.3-19 中的 10.14.1.2 来进行面的修整。 该软件可以有效地整合各种单元类型的混凝土杆件和面的刚度折减。 包含开裂和未开裂的墙、板、板、梁和柱。 程序使用直接来自表 6.6.3.1.1(a) 和表 10.14.1.2 的乘数系数。 更多详细信息请参见以下知识库文章：

6 按 ACI 318-9 修改面的刚度

概述总结

通过调整面的刚度矩阵，工程师可以自定义这些结构构件的行为，以满足特定的设计需要或模拟特殊情况。 然而，实施这些修改需要仔细评估结构背景和预期目标，因为刚度矩阵的改变直接影响结构内的应力和变形分布。 通过使用由 Dlubal 开发的先进结构分析软件中的“面刚度调整”选项可以更有效地进行结构调整，简化设计和分析过程。