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技术支持中心博客水平系结抗力与结构鲁棒性
水平系结抗力与结构鲁棒性
SteelConnection designFeaturesConnectionEN (Eurocode)

水平系结抗力与结构鲁棒性

2022年10月20日
本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

去年年底,IDEA StatiCa 英国邀请客户参与一项调查,请他们对希望在未来版本中实现的功能进行排名。超过 60% 的受访者将水平系结抗力校核列为首位。作为直接回应,IDEA StatiCa 22.1 引入了一种新的分析方法!

我们征询,您回答,我们倾听,我们兑现!

软件供应商长期以来因未能给客户提供他们真正需要的功能而饱受批评——供应商往往只提供他们自认为客户需要的东西!

正因如此,IDEA StatiCa 在英国对用户开展了一项调查,旨在更好地了解客户的需求与期望。

作为直接回应,我们在 2022 年 10 月发布的新版本 IDEA StatiCa 22.1 中引入了一种名为水平系结抗力的新分析方法。 但这一新功能究竟解决了什么问题?

作为结构工程师,我们了解建筑物应有的受力行为,并按照可安全预测的荷载进行设计。然而,当无法预测的情况发生时,又该如何应对?冲击或爆炸造成的意外损伤属于特殊情况,在建筑设计中是允许考虑的。尽管许多国家及其设计规范均对此有所规定,本文将从欧洲规范的角度加以阐述,重点关注英国的合规要求。

鲁棒性在 BS EN 1991-1-7《结构上的作用——一般作用——偶然作用》中定义如下:

"鲁棒性是指结构承受火灾、爆炸、冲击或人为错误后果等事件的能力,且所受损伤不超过与初始原因相称的程度。"

对于钢框架建筑,这主要通过合理的节点设计来实现,但随着建筑日趋复杂,其他因素也会发挥作用。这也是英国建筑法规审批的要求之一。

这一要求有其历史背景:1968 年发生的 Ronan Point 事故是连续倒塌导致不成比例倒塌的典型案例。感到困惑?"不成比例倒塌"与"连续倒塌"这两个术语常被混用,但二者可以加以区分:连续倒塌是指结构倒塌从一个或多个局部结构构件的初始破坏点向外扩展蔓延。连续倒塌的发生并不一定导致不成比例倒塌。详情请参阅批准文件 A。

参考 SteelConstruction.info 上的结构鲁棒性、SCI 出版物 P391 以及 IStructE 不成比例倒塌实用指南,可以看出最常用的方法是通过节点设计实现有效的水平系结,将柱子固定到位,从而使楼层梁能够发挥悬链线作用。

设计荷载因建筑类别而异。对于 2a 类建筑(详细定义见批准文件 A),每根系结构件(包括其端部节点)在偶然极限状态下,对于内部系结和周边系结,均应能承受相应的设计拉力。

计算示例

我采用 SCI 出版物 P358(通称"绿皮书")中的设计算例 2 对该方法进行验证:

主柱 C = 305×305 UC 137,主梁 B = 406×178 UB 74

水平系结力 = 175kN

应变、应力及承压结果:

设计校核还包括螺栓和焊缝的相关抗拉承载力,可通过图形和表格形式进行查看。

本次分析所采用的材料本构关系已根据 SCI 指南及欧洲规范相关条款进行了调整,规范中规定可采用极限强度评估各组件的承载能力。SCI 指南中提及的某些特定校核项目,通过非线性分析和板件校核得到了明确覆盖。

总结

当被问及该功能的重要性及其对英国市场的意义时,Theodore Tsirozidis(IDEA StatiCa 英国区总监)表示:

"IDEA StatiCa 英国区的首要任务之一,是为客户提供所有必要的工具和功能,以最佳方式满足英国市场的需求。"

他进一步表示:

"系结力校核一直是用户呼声最高的功能需求,我们非常高兴该功能现已在 22.1 版本中正式上线,且无需额外付费。"

他最后总结道:

"从现在起,IDEA StatiCa 将能够设计出更具鲁棒性的方案,为在意外事故发生时不会导致不成比例倒塌的结构建设作出贡献。"

再次感谢您抽出时间阅读本文。本文重点介绍了 IDEA StatiCa Connection 众多改进功能中的一项。如果您尚未升级,请不要忘记下载新版本 22.1。

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