基本

基础选项卡用于管理杆件的基本参数。如果在'选项'部分勾选某个复选框,通常会增加一个附加的对话框选项卡,您可以在其中分别设定相关细节。

设置杆件类型和杆件选项

杆件类型

杆件类型决定了内力以何种方式被承受,或者假定杆件具有哪些特性。列表中提供了多种杆件类型供选择。

选择杆件类型

梁构件

梁是抗弯刚度构件,能够传递所有内力。梁构件在其杆端没有铰。这种杆件类型可以承受所有荷载类型。

刚性杆

刚性杆通过刚性连接耦合两个节点的位移。因此它在原理上相当于耦合。这样可以定义刚度非常大的杆件,同时可以考虑铰,这些铰还可以具有弹簧常数和非线性特性。由于刚度与系统相匹配,几乎不会出现数值问题。

如果在导航器 - 结果中激活'杆件'类别下方的耦合结果,则会输出刚性杆的内力。

对于刚性杆,采用以下刚度:

桁架杆件

桁架杆件相当于两端带有弯矩释放的梁构件。此外,杆件起点绕纵轴的转动通过一个 φ_x 铰释放。这种杆件类型会输出由杆件荷载引起的弯矩和扭矩。

桁架杆件(仅 N)

这种刚度为 E ⋅ A 的桁架杆件能够承受拉力和压力形式的轴力。仅输出节点内力。如果杆件上没有集中荷载,则该杆件的内力呈线性分布。不会输出可能由自重或线荷载引起的弯矩分布。但节点力是根据杆件荷载计算的,从而确保力的正确传递。

屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace)

屈曲约束支撑类型可以对带有钢芯(扁钢或十字形截面)以及方形或圆形空心截面内混凝土填充涂层的杆件进行建模。它尤其在美国用于抗震建筑物的支撑。

钢芯在混凝土涂层内可无粘结滑动。在受压时,由于涂层防止了整个杆件的整体屈曲,会出现具有高阶振型的"微屈曲"。

对于杆件的刚度,仅考虑钢芯;对于自动自重,也考虑带外部钢壳的混凝土涂层。

拉杆

拉杆只能承受拉力。该杆件类型相当于'桁架杆件(仅 N)',在受压力时失效。

带拉杆的杆件系统的计算是迭代进行的:第一步确定所有杆件的内力。如果拉杆获得负轴力(压力),则开始另一次迭代。这些杆件的刚度分量不再被考虑——它们已失效。此过程持续进行,直到不再有拉杆失效为止。拉杆的失效可能导致系统不稳定。

压杆

压杆只能承受压力。该杆件类型相当于'桁架杆件(仅 N)',在受拉力时失效。失效的压杆可能导致系统不稳定。

屈曲构件

屈曲构件相当于'桁架杆件(仅 N)',它可以无限制地承受拉力,但压力仅承受到达到临界力为止。对于欧拉工况 2,该力按以下方式确定:

使用这种杆件类型通常可以避免在按二阶或三阶理论进行非线性计算时由于桁架杆件屈曲而产生的失稳问题。如果将这些桁架杆件(符合实际情况)替换为屈曲构件,在许多情况下临界荷载会得到提高。

索杆

索只能承受拉力。通过按三阶理论进行的迭代计算,可以考虑纵向力和横向力来分析索链。

索适用于可能出现大变形并伴随相应内力变化的模型。对于简单的张拉,例如雨棚,使用拉杆就完全足够了。

虚拟梁

该杆件类型允许对Open Web Steel Joists(空腹钢梁)采用截面特性,这些特性已由钢梁协会(Steel Joist Institute)保存在所谓的"Virtual Joist"(虚拟梁)表格中。这些虚拟梁截面代表等效的宽翼缘梁,其在梁翼缘面积、有效惯性矩和重量方面非常接近。因此,该梁由具有虚拟截面的杆件代替。这样可以在整体系统中模拟复杂的承重单元,例如桁架梁。

定义虚拟梁的属性

在列表中选择虚拟梁的'系列'。

选择行

然后在'虚拟梁'列表中可以确定准确的类型。

'截面和材料'部分中的按钮 允许从截面库导入虚拟梁。

选择库中的虚拟载体

刚度

使用此杆件类型,可以使用具有用户自定义刚度的杆件。刚度特征值须在'新建杆件刚度'对话框中定义(参见章节杆件刚度)。

耦合

耦合杆是虚拟的、刚度非常大的杆件,其杆端可以是刚性或铰接。有四种选择可用于将起点和终点节点的自由度设为'固定'或通过'铰'耦合。使用耦合可以对力和弯矩传递的特殊情况进行建模。此时,轴力和剪力或扭矩和弯矩直接从节点传递到节点。

弹簧

弹簧杆可以模拟线性或非线性弹簧特性,并具有可定义的作用范围。对于弹簧杆,在'截面'选项卡中只需确定杆件长度 L_z,无需截面:杆件的刚度由您在'新建杆件弹簧'对话框中定义的弹簧参数确定(参见章节杆件弹簧)。

阻尼器

阻尼器在原理上相当于带有'阻尼系数'附加属性的弹簧杆。该杆件类型扩展了按时程分析进行动力分析的可能性。

定义阻尼系数

与弹簧杆一样,在'截面'选项卡中只需确定杆件长度 L_z,无需截面。杆件的刚度由您在'新建杆件弹簧'对话框中定义的弹簧参数确定(参见章节杆件弹簧)。阻尼特性可以通过阻尼系数 X 进行控制。

选项

在此部分中,您可以通过复选框设定其他杆件属性。

杆件上的节点

通过杆件上的一个或多个节点,您可以对杆件进行分段,而无需分割杆件(参见章节 节点 )。

铰

您可以在杆件上布置铰,以控制内力在端节点处的传递(参见章节杆端铰)。对于某些杆件类型,输入被锁定,因为已经存在内部铰。您可以为'杆件起点 i'和'杆件终点 j'分别指定铰。

指定杆件铰

偏心

偏心提供了在端节点处将杆件偏心连接的可能性(参见章节杆件偏心)。您可以为'杆件起点 i'和'杆件终点 j'分别指定偏心。

支座

您可以给杆件分配一个沿其整个长度起作用的支座。自由度和弹簧刚度须在支座条件中定义(参见章节杆件支座)。

横向加劲肋

杆件上的横向加劲肋对杆件的翘曲刚度有影响。它们会影响考虑七个自由度的扭转翘曲计算(参见章节杆件横向加劲肋)。

非线性

您可以给杆件分配非线性。非线性特性须定义为杆件非线性(参见章节杆件非线性)。

结果中间点

使用结果中间点可以控制沿杆件的结果表格输出。分割点须在'新建杆件结果中间点'对话框中定义(参见章节杆件结果中间点)。

端部修改

使用端部修改,您可以通过图形方式调整杆件端部的几何形状。这样可以为渲染显示准备突出、缩短或倒角。

定义倾斜杆件的末端变形

'延长':您可以为杆件起点和杆件终点分别定义'延长'。负值 Δ 起到缩短的作用。

'倾斜':通过倾斜,您可以对每个杆件端部进行倒角。可以绕杆件的 y 轴和 z 轴两个轴线进行倾斜。正角度导致绕相应正轴顺时针旋转。

为计算而停用

如果勾选此复选框,则该杆件及其荷载在计算中不予考虑。这样您可以研究当某些杆件不起作用时模型的承载性能如何变化。杆件无需删除;荷载也保持不变。

成本估算

成本估算通常采用分配给某截面杆件的材料成本(参见章节材料)。如果某个杆件需要使用特定参数,您可以在'成本估算'选项卡中单独设定单价和单位。其原理与截面中所述的方法相同。

CO₂ 排放估算

CO₂ 排放估算通常也基于截面的材料。但您也可以在'CO₂ 排放估算'选项卡中为每个杆件单独设定单位排放量和单位。其原理在章节截面中针对特定截面的排放进行了说明。