挑战
木框架结构具有预制化程度高、施工周期短、资源使用相对较低的特点。然而，其应用至今主要集中在楼层较少的建筑。高层木结构面临的一项挑战在于，如何有效提高支撑墙体的承载力和刚度，而无需额外设置构造层或紧固件。
因此，在HELEPOLIS研究项目中，亚琛工业大学研究了高层木结构中本就必需的防火覆面板与结构板材能否共同用于水平支撑。为此，需要对木肋、多层板材、非线性紧固件和锚固之间的复杂相互作用进行实验、分析和数值模拟。
解决方案
数值研究采用RFEM建立了有限元模型。木肋使用杆单元建模，结构板材和覆面层使用面单元建模。板材与木框架之间紧固件的非线性荷载-变形行为通过线释放或连续弹簧进行考虑。输入参数来源于紧固件试验中实验确定的荷载-变形曲线。
选用RFEM的主要原因在于其非线性线释放的简便定义和自动网格生成功能。借此，可以高效研究不同的墙体构造和紧固件配置，并将数值结果与连接单元、墙板和完整木框架结构的试验进行对比。
研究表明，附加板材及其紧固件会显著影响木框架墙体的刚度和承载力。这一贡献在抗震设计中尤其关乎安全，既不能一概忽略，也不应在没有合适计算模型的情况下直接采用。研究成果已被转化为一份面向实践的、配有辅助计算工具的设计指南。
使用 Dlubal Software 的优势
- 高效的非线性建模 — 线铰和分布弹簧基于试验荷载-变形曲线直接模拟紧固件行为
- 灵活的参数研究 — 自动网格生成功能支持快速研究各种墙体配置和板材布置
- 经过验证的数值结果 — RFEM的结果在单个紧固件、墙板及整体结构层面均获得了试验证实
- 向实践的转化 — 建模结果直接被纳入已发布的木结构设计指南中，供实际应用
- 支持应用程序编程接口的平台 — Dlubal 应用程序编程接口允许集成到自动化结构设计流程中 — 这对未来基于人工智能的设计工具至关重要
