根据 AS2327 设计复合构件: 2017

在这篇文章中, 在发布新的复合设计软件之前，我们将引导您了解复合设计模块的各个方面 – 复合柱和楼板系统分析和设计的综合解决方案.

该模块能够对复合柱进行设计计算, 横梁, 和按照 AS2327 的平板:2017. 该模块可以作为独立应用程序使用，也可以在执行分析后作为集成平台使用 结构3D.

模块的特点:

• 立柱设计, 单屋顶下的梁和板按强度 (超低硫) & 可维护性标准 (SLS)
• 可以在一次运行中处理和设计多个梁和柱
• 该设计支持多种类型的梁和柱可供选择
• 在组合梁的情况下，可以以图形方式评估梁的抗弯矩和剪切连接程度之间的关系，用于完全和部分剪切连接程度
• 作为 Moment 容量计算的一部分，在列的情况下显示的交互图
• 在初始和复合阶段的弯矩和抗剪能力计算中包括或排除板的贡献的设施
• 甲板型材的各种方向，范围从 0 至 90 可以根据甲板制造商进行尝试’ 规格
• 用户还可以通过在混凝土板中引入法兰嵌入方面的各种放置位置来检查对力矩能力的影响.
• 适用性检查短期和长期负载条件，包括蠕变和收缩
• 蠕变时间可根据用户输入并可评估挠度计算可得出构件的各种寿命
• 柱和梁的纵向和横向剪切检查
• 柱和梁的组合力矩和剪切相互作用检查
• 覆盖了澳大利亚钢管和I型材数据库
• 各种环境条件即. 干旱, 内部的

复合柱:

复合柱是钢柱，其强度已通过用钢筋混凝土包裹/填充来增强. 与普通柱子相比，它们具有经过验证的抗震性.

该模块涵盖 3 复合柱设计的类型，即. 装箱, 填充混凝土的方形/矩形空心管和填充混凝土的圆形空心管

1型: I shape Encased in concrete

 

2型:方形空心混凝土填充管 (SHCFT)

 

3型:圆形空心混凝土填充管 (CHCFT)

• 钢管混凝土柱有效防止钢管向内局部屈曲，局部屈曲强度高于较高的空心钢管柱. 钢管中的侧向压力在混凝土中引起围压效应, 从而提高强度和延展性.
• 钢材贡献系数 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.1.5)被评估为首先可以确定具有给定输入的柱是否将用作复合材料或仅混凝土或仅钢.
• 当钢的贡献因子在 0.2 至 0.9.
• 最终设计强度检查包括以下内容:
  • Axial load capacity-Section resistance (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.2)
  • Axial load capacity-Member resistance (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.3)
  • 强度和适用性载荷组合 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.2.4)
  • 组合轴向加单轴弯曲 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.2.2)
  • 组合轴向加双轴向弯曲 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.2.3)
  • 纵向剪切校核 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • 横向剪切校核 (远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 4.1.2)
• 根据 Cl 检查局部屈曲的影响. 4.1.1.6 对于 SHCFT & RHCFT
• 通过显示最小钢筋的计算来满足详细规定, 所需的最小间距, 根据 Cl.4.3 的纵向和抗剪钢筋的钢筋直径
• 力矩容量计算可用于一阶和二阶线弹性分析. 根据 Cl 的详细分步计算和二阶分析的相互作用图. 4.5 可以作为输出获得.
• 成员缺陷, 有效抗弯刚度 (不)_效果,II, 由于细长/屈曲效应而导致抗弯承载力降低, 等等. 在二阶分析下考虑.

Typical Interaction diagram for Column

• 该程序评估柱的长轴和短轴的抗弯能力，结果以交互图的形式呈现.
• 上图为组合柱在轴力和弯曲作用下的相互作用曲线. 为了简化, 曲线由使用某些关键点定义的多边形图代替. 这些 四 交互图上的关键点在下面定义和解释.
  • A点: 仅轴向力 N_一个 = N_我们
  • B点: 仅弯矩 =M_PL
  • C点:ñ_C =一个_CF_光盘, 中号_C = 米_PL
  • D点: ñ_d = 0.5N_C, 中号_d = 米_最高
• 以下是交互图的示例输出，显示了基于 Cl.4.2 的试验柱截面的截面容量和成员容量曲线

使用 Composite Design 模块获得的 Column 的交互图

复合梁:

组合梁是与板复合作用的热轧型材. 复合相互作用是通过将剪力连接件焊接到钢梁的顶部翼缘上来实现的. 剪力连接件提供混凝土板和梁之间的纵向剪力连接.

SkyCiv 复合设计模块涵盖 2 梁的基本类型，即. 带金属甲板和不带金属甲板:

带实心板的梁 (没有金属甲板)

Beam with metal deck

用户还可以选择各种类型的甲板型材，即. 开槽, 根据要求可重入和裁剪平底锅. 见下文:

开槽式金属板梁

带夹盘式金属甲板的横梁

带凹入式金属甲板的梁

用户可以为甲板轮廓提供任何所需的方向，即. 桥面肋与横梁跨度的夹角如下所示. 定向角是组合梁设计的重要考虑因素 (θ) dictates the contribution of concrete in the shaded area for the estimation of the effective depth of the slab. 最终, the Moment of resistance calculations is governed by the deck orientation angle. 当方位角在 0 范围内时<θ<15, 的 阻力力矩是根据混凝土的总厚度计算的，即. concrete in the rib portion is considered in the calculation. 当方位角在 15 度范围内时<θ<90, 肋骨部分的混凝土 (如下图阴影区域) 在计算中被忽略.

甲板方位角 θ

• The steel beam is checked for slenderness. 该程序可以提供 COMPACT 以及非 COMPACT 型钢的复合设计计算. 从而, the reduction in the ‘non-compact’ elements shall be automatically considered by the program after section classification.
• 模块中支持两种类型的剪力连接器，即. 带头螺柱和结构螺栓
• 用户可以选择包括/排除板与梁一起提供的抗剪力.
• 板对抗剪能力检查的贡献是可选的，并根据用户指定的选择进行考虑.
• 极致设计实力 (超低硫) 检查包括以下内容:
  • 部分分类 (塑料/紧凑/细长): Cl.3.4.3
  • 全剪力和部分剪力连接的设计弯矩能力: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.5.4
  • 板坯的垂直抗剪能力, 钢梁: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.5.5
  • 纵向剪切能力: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.6.3
  • 剪切连接器的设计: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.6 & 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.5.8
  • 剪力连接件的详细规定: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.6.4
  • 力矩和剪切的组合交互检查: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.5.6
• 可维护性设计 (SLS) 检查包括以下内容:
  • 在给定的环境条件和用户指定的混凝土年龄范围内计算混凝土的收缩应变 1 年至 30 年份: Cl.3.1.7, AS3600-2018
  • 仅钢梁的短期挠度 (施工阶段): 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.10.3
  • 组合梁在短期荷载作用下开裂和非开裂部分的短期挠度: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.10.3
  • 蠕变引起的变形: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.10.3.3
  • 因收缩而长期变形: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 3.10.3.4
• 该程序的输出提供矩容量的交互作用 (先生) 具有不同程度的剪力连接的梁 (b) 采用与 AS2327-Fig-3.5.4.3 中规定的类似格式(乙)

阻力力矩与剪力连接度的典型关系

从模块获得的阻力力矩与剪切连接度

该模块可以评估塑料中性轴的不同位置，并最终评估顶部法兰部分嵌入混凝土板的情况下的阻力力矩. 这有时是我们捕获的实际施工场景，因此可以在程序输出中获得估算 Mrd 所需的详细应力块参数. 有关详细信息，请参阅下面的快照.

一个) A scenario when Beam flange embedded into concrete b) 应力块计算考虑的组件

适用性计算可用于 开裂的部分 要么 未破解部分 根据用户要求.

复合板:

现浇混凝土, 钢筋网, 而压型板是组成复合板的主要组成部分.

复合板的设计包括评估每个组件的容量，并通过计算它们在给定载荷下的利用率来验证其可行性.

目前, 程序计算楼板设计中的正弯曲. 塑料中性轴的两个案例 (P.N.A) 属于这一类，即. P.N.A. 位于板材上方的平板中 & P.N.A. 位于板/肋区. 阻力力矩是根据 P.N.A 的位置计算的，如下图所示.

情况1: 塑料 N.A. lies in slab above the sheeting

案例2: 塑料 N.A. lies in the sheeting

• 极致设计实力 (超低硫) 检查包括以下内容:
  • 板坯最小厚度: Cl.2.2.1
  • 力矩容量计算: Cl.2.7.2
  • 垂直剪切能力: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 2.7.4
• 可维护性设计 (SLS) 检查包括以下内容:
  • 开裂和未开裂部分复合板的短期挠度: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 2.8.3.2
  • 蠕变引起的变形: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 2.8.3.3
  • 因收缩而长期变形: 远离相邻紧固件或混凝土构件边缘的影响. 2.8.3.4

好, 这对我来说是一段了不起的旅程. 直到现在, 我有单独设计每个元素的经验. 但, 将这一切都集中在一个屋檐下是一种有益的体验. 我希望, 你也会有同样的感觉…

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