在某些情况下, 在结构构件中使用非棱柱形或锥形截面，以实现性能更好的结构. 非棱柱形构件背后的想法是逐渐提供更少的材料，因此在内力较小的构件部分中提供更少的容量, 内力较大的部分材料较多. 换句话说, 锥形截面试图遵循沿着构件的内力/应力分布.
例如, 在承受自重的悬臂梁中, 弯矩和剪力在固定端取最大值，在自由端为零, 分别遵循二次分布和线性分布. 在这种情况下, 梁的固定端要求最大承载力，自由端无任何要求, 是因为, 锥形部分有助于节省材料并有效利用可用容量.
还有一篇文章详细解释了 如何对非棱柱形或锥形截面和腰部进行建模 以及如何在分析阶段使用较短的棱柱形构件来理想化线性截面变化. 在这篇文章中, 我们将重点关注 SkyCiv 会员设计模块在执行设计检查时如何处理非棱柱形部分. 眼下, 软件中有一些完全支持的非棱柱形部分:
- 冷弯异形盒 (由两个唇形通道组成的矩形空心型材) 根据 AS/NZS 4600:2018
- 符合 AS 标准的焊接板非棱柱工字梁 4100:2020 和NZS 3404:1997
在那些代码中, 有两种不同类型的检查需要在不同的限制状态下完成: 部分检查和成员或段检查. 在深入研究每组检查之前, 让我们快速回顾一下来自分析阶段的各部分的可用信息.
可用的截面属性
假设锥形部分设置为 “平均的” 棱柱形构件尺寸和 5 棱柱形部分, 将有 7 车站 (如下图中蓝色虚线所示) 具有计算/已知的截面属性, 对应于线性变化的非棱柱形构件在每个棱柱形部分的中间所具有的部分. 如下图所示，标记为 S (开始形状), 1, 2, 3, 4, 5, 和E (端部形状). 举个例子, 让我们改变截面深度 1010 毫米至 800 毫米.
部分检查
使用给定站点处的截面容量以及单独作用或沿构件的该位置精确组合的内力，逐个站点执行截面检查. 每个站点将使用该站点所属棱柱段的截面属性. 就在棱柱形部分’ 变化, 同一位置将有两个车站，但路段不同, 一个站属于变体左侧的路段，另一个属于变体右侧的路段:
这就是为什么在设计报告中存在具有两个不同容量值的重复站点的原因, 每个站点使用不同的部分，因此会产生不同的结果. 因此最终检查站包括 (一个) 分析结果的评价点和 (b) 站总数加上使用上述逻辑:
会员支票
对于成员或段检查, 各个部分由用户指定的横向约束定义. 这些限制来自与设计成员接触的其他元素, 例如有助于防止构件弯曲的檩条和飞撑. 对于会员支票, 使用的内力是该段内存在的最大结果, 无论它们是否出现在构件的不同位置. 用于容量的部分是使用以下标准之一从可用部分中选择的:
- 临界区: 断面检查中利用率最高的车站断面.
- 最小截面: 面积/容量最小的部分.
- 中长款: 最接近管段几何中跨的截面.
举个例子, 让我们来看一段, 由于指定的横向约束, 从 Segment 的中间运行 2 (30%), 到段的中间 4 (70%) 如下图所示.
假设该路段的关键站位于该路段的起点 (第二个全局棱柱形部分的中间 – 30% 全体会员的), 成员检查中用于容量的部分将是:
- 临界区: 部分 2
- 最小截面: 部分 4
- 中长款: 部分 3, 这是最接近的可用部分 50% 侧向约束部分 (第三个整体棱柱形部分的中间)
