【知识库】互承式木节点模拟方法

欧美规范和软件

2022年7月28日 15:43

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互承式节点受力特点

互承式结构

互承式节点

传力方式：靠两个构件缺口咬合来传递竖向荷载（如下左图）。如果没有钉子的话，只能传递接触压力，如果有向上的荷载作用于上面的构件（比如屋面吸力），那么杆件会脱开（如下右图）。

如果有钉子的话，抗拉时，拉力大于一定值才会脱开。

截面削弱：在杆件相交处杆件是连续的，弯矩可以传递，不能简单的点铰释放弯矩。

然后由于截面缺口处弯矩连续，截面承载力又降低了，因此杆件豁口处应力比增大。由于缺口还会导致杆件刚度降低，变形增大。

RFEM6中如何模拟

方法1：杆件变截面处打断，偏移，然后分配不同的截面，“刚接-刚接耦合”杆件连接偏移前后杆件，刚性杆（不受拉）连接两个方向的杆件。

图中杆件1-4为截面300*350的梁，杆件9-12为截面300*700的梁，杆件13-16为刚接-刚接耦合，相当于把变截面处两个点位移耦合，杆件17为刚性杆，但是把轴向特性改为仅压，设置如下。

刚性杆与耦合杆件的区别在于刚性杆是刚度很大的杆件，在整体刚度矩阵里有元素，而耦合杆件在整体刚度矩阵里没有元素，建立的是两个节点位移之间的关系。耦合类杆件不能设置某个方向的行为非线性，而刚性杆可以，因此17号杆件用刚性杆，而不是刚性-刚性耦合。

向上荷载时，只有单向杆件受力，符合预期。但是由于偏心设置，有轴力存在，缺口处小杆件的弯矩比小预期小，且节点建模工作量大，不推荐。

方法2：跟前面的方法不同，方法2不用打断杆件，但是杆件截面分布类型选择“阶梯变截面”实现缺口处截面变小，如此实现一个杆件上有两个截面。然后竖向的接触通过uz单向铰实现。这样就不需要上面那样分割杆件再添加刚性杆。

*此处建议使用居中对齐，如果设置偏心对齐，使得三维渲染看起来是真实的，会偏心后的杆件会有较大轴力，缺口处的杆件弯矩会较手算的结果小很多，轴力x偏心距离即为减小的弯矩。

模型节点处只需要四个杆件，在30、32杆件一端添加铰。仅勾选uz，

荷载向下时，两个方向的构件都受力，荷载向上时，仅加载构件受力，结果符合预期。（该模杆件没有设置偏心）。缺口处截面杆件的弯矩比前面第一方法的弯矩大20%，符合手算预期，且建模工作量小，推荐这种方法模拟互承节点。

杆件偏心设置对结果影响

弯矩分布

轴力分布

轴力x偏心距离=97.3*0.175=17kn*m 即杆端的负弯矩。偏心设置后，虽然三维渲染看起来符合实际，但缺口处杆件弯矩偏小。如果模型较大的话，各种尺寸截面设置偏心工作量较大，对于互承节点模拟，不推荐设置偏心。

如何考虑钢钉的作用

如果在咬合处有钢钉固定，可以考虑钢钉的作用，在拉力超过一定数值后就脱开。

对于方法一，需要修改杆件非线性类型为“受拉撕裂”，输入钢钉供应商提供的钢钉抗拉承载力。

对于方法二，需要修改铰的非线性类型为“部分作用”，然后在负值区域设置类型“从释放反力Vz(-)开始撕裂”，释放力为钢钉供应商提供的钢钉抗拉承载力。

如何进行木构件验算

1-激活木结构设计模块并选择中国木结构设计规范

2-添加木构件使用条件并分配给需要设计的杆件。此处仅进行强度验算，故没有定义有效长度。

3-添加荷载组合，进行“木结构设计”模块，选择需要设计的构件。

4.-查看设计结果

由前面的分析可知方法1和方法2的偏心模型跨中构件弯矩都偏小，故这里可看到它们的验算结果比方法2的不偏心模型结果偏小。

拾取最大应力比的杆件，双击对应表格所在行，可打开该构件的验算报告。

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提取码：x85t

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