无支撑长度指南, 细长和K测定

SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 结构3D, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 但它也支持屈曲分析, 这有时可能是结构工程过程中的事后考虑. SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 以及它在 SkyCiv Structural 3D 中的外观. 虽然还有其他形式的屈曲，如横向扭转屈曲, 板屈曲, 等等, 本文将严格研究受压构件的屈曲.

屈曲 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 通常是列. 考虑一个简单的汽水罐例子 – 当罐子从任一端被压缩时, 在给定的力, 会有一个突然的偏转，它会在沿着罐子长度的某个点坍塌. 这是由于发生屈曲. 对于结构元素, 需要考虑这种故障模式, 因为它会对整个结构的结构完整性产生可怕的后果.

细长比

屈曲成为主要失效机制的构件通常相对于其横截面又长又细. 我们使用一种叫做长细比的东西来描述如何 “苗条的” 一个成员是. 长细比是计算受压构件中发生的屈曲现象的快速且相当简单的比率. 它被定义为:

长细比 = KL/r

在哪里 ķ 是有效长度因子, 升 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 [R 是回转半径. SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 吉隆坡 简单地称为有效长度. 回转半径求出如下:

r = 平方(免疫球蛋白/银)

注意: 作为近似值, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 r = 0.3h 用于方形和矩形截面, 和 r = 0.25h 对于圆形截面.

在软件中控制无支撑长度和约束

无支撑长度 (无支撑长度) 是支撑点之间沿构件的最大距离, 或在给定方向上支撑构件以防止偏转的点. 所以, 对于独立柱, 无支撑长度将是全高/长度. 在许多情况下, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 支撑 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 考虑了构件的两个轴的两个关键支撑长度. 在 SkyCiv 软件中, 我们将这些称为Lz (主轴) 和莉 (短轴). 这些是在软件中预先填写的，可以在 会员 成员设计模块中的表:

例如, 以下列的全长为 20 英尺, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 在两个轴方向 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 因为有一个来自两个方向的梁支撑，它位于柱的中点.

在 SkyCiv 设计模块中 — 成员设计和RC设计 — SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 会员 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 如果发生任何自定义情况或做出特殊假设，工程师可以手动调整和操纵这些值.

有效长度系数

现在我们知道成员的无支撑长度是多少, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 在 SkyCiv 结构 3D 中, 在屈曲分析期间确定构件的有效长度, 其中计算每个成员的特征值以确定临界屈曲力.

这基本上只是意味着求解器将根据有限元分析找到构件的有效长度. 然而, 经验K值在实践中经常使用，可以从下表中推断出来.

有效长度 (ķ) 构件的压缩系数取决于每一端的支撑条件. K因子越高, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 反之亦然. 看下表, 我们可以用柱子看到常见支撑情况的有效长度系数, 或其他受压构件:

简化有效长度 (K因子) SkyCiv 的 3D 建模和分析工具:

边界条件	推荐K值
固定 – 固定	0.65
固定 – 固定	0.8
固定 – 轧制	1.2
固定 – 自由	2.1
固定 – 固定	1

(取自 SkyCiv 柱屈曲计算器)

屈曲能力

现在我们可以使用长细比来描述成员, 如何实际检查屈曲? 成员将屈曲的临界应力，本质上, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 欧拉公式 如下图所示:

我们在分母中看到的有效长度, 以及分子中截面的弹性模量和转动惯量. 这告诉我们，截面的有效长度越小, 以及分析轴上的转动惯量越高, 将导致更高的临界载荷，从而使构件屈曲.

因为大多数成员在所有方向上都不是完全对称的, 成员通常在该部分的两个主要方向上进行分析. 在 SkyCiv 结构 3D 中, 主要方向将是成员的 Y 轴和 Z 轴, 对应于截面的纵轴和横轴, 分别, 在平面视图中观看时.

是否需要检查所有构件的屈曲?

屈曲是一种非常独特的失效类型, 并且不应被遗忘或注销, 但是行业中有一些规定和一般做法允许工程师将屈曲视为失效方法, 因为大多数成员在所有方向上都不是完全对称的. 这些规定取决于构件的弹性模量, 因此材料.

如果考虑列 “长”, 那么它很容易弯曲，应该检查一下. 除此以外, 列被考虑 “短的” 要么 “中间的” 在这种情况下, 屈曲威胁较小. 会员分类为短, 中间的, 或长, 是通过使用我们之前计算的长细比来完成的.

对于钢构件, 下面的细长比 50 可以考虑 “短的”. 长细比大于 200 告诉我们成员是 “长”, 应考虑压缩力引起的屈曲. 考虑长细比介于这两个值之间的构件 “中间的”, 应该使用工程判断的地方.

对于混凝土构件, 的 “短的” 和 “长” 指定截止发生在长细比为 10.

对于木成员, 屈曲更独特, 因为材料本身不是各向同性的 (材料的强度不同). 然而, 大多数情况下, 长细比低于以下的木​​构件 10 可以考虑 “短的”.

总体, 检查相当简单快捷, 所以大多数工程师都持谨慎态度. 幸运的是, 在 SkyCiv 结构 3D, 当用户排队进行屈曲分析时, 这些检查是在很短的时间内为每个成员完成的.

自定义成员约束

我们的一些新设计模块具有称为 束缚 这将允许用户输入虚拟或伪约束以进行更准确的设计计算. 这些在 AS4100 上可用 – 2020 和AS 4600 – 2018 设计模块.

每个成员都被赋予一个 约束编号 默认. 用户可以链接相似的成员 (一样长, 同一节) 使用单个约束 ID 来组织相似的成员并防止多次数据输入. 这可以使用自动完成 汽车集团 纽扣 – 这将扫描您的模型并为相似的成员分配相同的约束 ID.

添加约束

默认, 该软件将自动检测连接点并创建开始/结束和任何中间限制（如果存在）. 在上面的例子中, 单个成员在中点连接到另外两个成员, 所以约束表显示了开始/结束和中点约束, 与相关的约束代码 (例如, 下表在 Major Compression 的末端完全受限, 但可以在中点自由旋转):

添加伪约束 (未建模的约束), 输入它们之间的间距作为逗号分隔列表. 例如. 为一个 6 米长会员, 1.5,1.5,1.5 会在 1.5, 3, 和 4.5. 或者, 您可以使用乘法运算符输入相同的信息. 例如. 3*1.5 会加 3 中间约束 1.5 间距 (1.5, 3, 4.5). 您还可以使用 < 操作员, 这将通过减少开始和结束间距来添加尽可能多的约束. 例如 <1.5 也会在 1.5, 3, 4.5

与我们的支持和会员端一样 固定代码, F = 固定和 R = 已发布. 为了便于使用, 提供了清晰有用的信息提示:

最后, 用户可以使用简单的图形表示覆盖或自动更新某些限制. 例如, 如果我想用完全固定的约束覆盖中点约束 (在主要压缩方面), 我可以勾选那个约束并单击完全固定的图标. 该单元格将更改并突出显示蓝色以反映此更改:

最后, 如果我想完全超越限制, 并且不使用那些固定代码, 我可以为整个成员指定 Lz 和 Kz, 用于该计算

查看计算报告, 我们可以看到现在正在计算中使用:

例

SkyCiv 会员设计软件

详细了解 SkyCiv 会员设计软件的所有功能, 点击下面的按钮!

查看 SkyCiv 会员设计