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钢结构节点屈曲分析(AISC)
钢结构节点屈曲分析(AISC)
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钢结构节点屈曲分析(AISC)

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了解如何使用 IDEA StatiCa Connection 对结构钢节点进行设计和规范校核。示例为吊杆耳板节点的局部屈曲分析。

1 新建项目

启动 IDEA StatiCa Connection 软件(下载最新版本)。通过选择最接近所需设计的模板创建新项目,并填写项目名称和描述。选择所需属性后,点击 Create project 确认。

由于我们使用 AISC 规范,请设置英制单位(参见如何更改单位制)。

2 几何

从修改节点几何形状开始。右键单击连续梁的腹板,打开包含所有可用操作的上下文菜单。使用 Plus 按钮添加新截面。

选择 I 型截面、W(AISC 15.0)类别以及 W8X31 截面。

继续修改垂直构件的截面。在实体树中选择构件 B1,点击截面的加号图标。从下方所示的正确库中选择 HSS3X3X.188 截面。确保新的 HSS 截面也选择了正确的材料。

现在可以调整具有方形截面的梁 B1 的属性。请参照下图进行设置。

有关参数中模型类型和内力的更多信息,请参阅如何建立单螺栓节点模型(模型类型)和如何定义正确的荷载位置(内力位置)文章。

3 荷载效应

继续进行荷载效应设置。在上方功能区关闭荷载平衡。关闭荷载平衡后,连续承载构件 B 两端均受支撑,承载构件上无需定义荷载(不平衡力表格将被移除且不进行校核)。在构件 B1 的选项卡中输入 –15 kip 的轴力。

4 设计

现在定义加工操作。点击上方功能区的操作图标,打开加工操作窗口。从可用操作中选择连接板操作,然后选择所需的螺栓组件 A490 5/8。

现在定义连接板的属性。请参照下图中的数值进行设置。

5 计算与校核

现在可以切换到功能区顶部的校核选项卡,然后在计算命令按钮下启动屈曲分析。

分析完成后,开启屈曲形态、网格和变形视图。屈曲选项卡中提供了临界屈曲系数表格。

点击临界屈曲系数选项卡中的每一行,可在三维窗口中浏览变形形态并进行可视化分析。临界屈曲系数可与规范要求进行比较。 

如何读取屈曲结果?

为了理解分析结果,请阅读推荐文档,例如理论背景或根据 AISC 进行屈曲分析文章。

在观察变形形态和屈曲系数时,请识别屈曲发生的位置: 

  • 整体屈曲:影响节点的稳定性
  • 局部屈曲:不影响节点的稳定性,但会影响节点其他部位的板件

通常,当整体屈曲的临界屈曲系数大于 13、局部屈曲的临界屈曲系数大于 3 时,可认为屈曲是安全的。由于本例为整体屈曲且屈曲系数低于 13,建议如下: 

  • 加强节点并重新计算屈曲分析,确保临界屈曲系数高于 13;
  • 或采用不同的分析方法或手段,确保屈曲对所设计节点不构成危险。

6 加强节点

返回设计选项卡,修改 CPL1 操作中的以下输入参数: 

转到校核选项卡,点击计算下拉菜单,选择应力/应变 - 屈曲。

查看屈曲形态和系数。第一阶屈曲模态系数现已高于规范最低要求。

7 报告

最后,转到报告选项卡。IDEA StatiCa 提供完全可自定义的报告,可打印输出或以可编辑格式保存。

您已根据 AISC 完成了结构钢节点的设计、优化和规范校核。

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