正在乌克兰伊万诺-弗兰科夫斯克州建造的胶合木生产车间的 RFEM 模型。
案例研究

大跨距胶合木生产车间设计与RFEM分析

设计一个 28 米木结构框架,细化至关键节点

该生产车间需要跨越 28.0 m 的距离,框架间距为 7.2 m,以容纳大型木工机械,并使用胶合木柱和桁架式屋架梁作为支撑。真正的难点在于高应力檐口(支座)连接:使用简化的手工计算很难可靠地验证大跨结构的整体稳定性和这些关键节点的局部应力状态。设计还必须考虑现浇独立基础和持力土层,因此从屋面到地面的荷载传递路径需要在一个一致的分析中捕获,以便审查机构能够信赖。

从屋架梁到地基,一个有限元模型

RFEM 使 Dmytro Matiushchenko 能够将整个车间构建为一个单一的有限元模型,精确地表示大跨桁架构件和高要求的檐口连接,同时按照欧规 5 进行基于规范的验算。有限元模型的灵活性使得将胶合木框架、钢筋混凝土基础和地基结合在同一环境中成为可能:独立基础采用现浇混凝土建模,土体则使用岩土工程分析模块进行模拟。通过在同一模型上使用木结构、钢结构和岩土工程模块,可以可靠地检查整体稳定性和关键节点的局部应力状态,这是通过其他方式很难可靠实现的。

使用 Dlubal 软件的优势

  • **面向复杂木结构几何形状的灵活有限元建模** – 弧形胶合木框架、桁架梁和 CLT 板可以自由建模,同时仍能获得可靠的欧规 5 验算。
  • **一个文件中的真正混合建模** – 在一个单一模型中结合了木结构、钢结构和钢筋混凝土结构,并通过岩土工程分析模块添加了地基。
  • **自动截面优化** – 木结构设计模块自动优化截面,为大跨构件节省了大量时间。
  • **即用型报告** – 高质量、信息丰富的输出,结构工程师在提交前无需进行额外修改。

大跨度框架及其关键节点建模

承重结构为木结构框架,由胶合木柱和桁架式屋面梁组成,跨度 28.0 m,框架间距 7.2 m,横跨尺寸为 57.0 × 28.4 m、高 8.5 m 的大厅。RFEM 能够精确模拟整个框架,直至应力集中的檐口连接节点。

Dmytro Matiushchenko 没有将杆件分离出来进行单独的手算校核,而是在同一个模型中验算了结构的整体稳定性和关键节点的局部应力状态。这种将整体行为与局部细节相结合的视角,正是完整有限元模型优于简化计算之处,并且清晰地、可论证地展示了这座重约 115 吨的木结构在荷载下的性能。

将分析扩展至基础和地基

大厅支撑在由现浇混凝土构成的钢筋混凝土结构独立基础上。由于 RFEM 可在同一环境中处理木材、钢材和钢筋混凝土,基础设计作为同一连续工作流程的一部分完成,而无需移交给单独的工具。

为了将荷载路径完整地传递至地基,使用岩土工程分析模块在 RFEM 中直接对土体进行了建模。除了基于规范的校核外,自动截面优化、结果可视化和快速荷载组合生成等功能保持了工作流程的高效性,而详尽的报告则为承载能力极限状态的顺利审查提供了支持。