3.3.2: 壳体断面 (Shell Cross Sections)

Karamba3D 提供四种不同类型的壳体断面：

"Shell Const（壳体恒量）”	适用于所有壳体元素上恒定的厚度和材质
“Shell Var（壳体变量）”	允许用户分别指定壳体每个元素的厚度和材料
“ShellRC Std Const（壳体断面钢筋混凝土标准恒量）”	允许用户指定外表皮上恒定的标准（Std）钢筋混凝土（RC）断面
"ShellRC Std Var（壳体断面钢筋混凝土标准变量）”	同上，其不同是允许用户为每种元素选择不同的钢筋混凝土特性

恒量和变量壳体断面 (Constant and Variable Shell Cross Sections)

“Shell Const（壳体恒量）”运算器和“Shell Var（壳体变量）”运算器的区别仅在于“Material(s) （材料）”和“Height(s)（高度）”输入端口所预期的数据结构不同。在“Shell Const（壳体恒量）”预期输入的是数据项，而“Shell Var（壳体变量）”变量则需要两个列表。以下是关于“Shell Var（壳体变量）”运算器的描述。

图3.3.2.1显示了一个由两个元素组成的壳体。三角网格定义了壳体几何的基础（请参见3.1.9节），同时指定了面的顺序（即壳体元素）。图中元素厚度列表3.3.2.1对应于该顺序。请注意含四边形的网格将被自动分割为三角形。如有较多网格面的厚度多于指定厚度，则最末一项（在本案情况下为$6cm$）被用作默认值。程序提供的材料清单也是如此。在壳体断面列表进行定义时，请确保插入“Materials（材料）”和“Heights（高度）”的输入值。否则，将会导致在预期生成几个断面时只得到一个断面。在这种情况下，对“Shell Const（壳体恒量）”定义则无需进行数据树操作。

图3.3.2.1：由厚度不同的两个元素组成的壳体

在绘制壳体断面时（参见图3.3.2.1），厚度为节点之间的线性插值。每个节点上的断面高度由与其相连壳体元素的平均厚度得出。

输入端口“Family（系列）”、“Name（名称）”、“Color（颜色）”和“Materials（材料）”的含义与第3.3.1节中所述相同。

恒量和变量钢筋混凝土壳体断面 (Constant and Variable Reinforced Concrete Shell Cross Sections)

Karamba3D中钢筋混凝土断面的设计基于线性弹性断面应力。“Optimize Reinforcement（优化补强加固）”运算器将采用这些参数计算假定在混凝土断面破裂的情况下所需的补强加固。因此，定义钢筋混凝土断面不会改变结构的机械性能。他们多是用于补强加固设计程序的输入。

与壳体断面相似，存在两种用于钢筋混凝土断面的运算器：

“ShellRC Std Const（壳体断面钢筋混凝土标准恒量）”	该运算器用于具有高度、材料以及补强加固均恒定的壳体。用户无需使用数据树操作。
“ShellRC Std Var（壳体断面钢筋混凝土标准变量）”	该运算器允许为壳体网格的每个元素指定不同的高度、材料和补强加固。

下面将进一步解释第二种类型。“ShellRC Std Const（壳体断面钢筋混凝土标准恒量）” ：运算器的工作方式类似于可变变量，其唯一的区别是输入端口处需要输入的数据结构。

图3.3.2.2：由厚度，材料和补强加固等定义皆不相同的两个元素组成的壳体

图3.3.2.2显示了具有两个元素的钢筋混凝土壳体的定义。几何形体对应于图3.3.2.1的几何形体。标准钢筋混凝土断面由五层组成：其零层是混凝土断面。第一至四层对应补强加固。从顶层（相对局部z轴指向的位置而言）开始至最后一层结束。它们相对于零层的方向分别为0°、90°、90°和0°。

除断面的标准输入（“Family（系列）”、“Name（名称）”、“Elem|Id（元素识别符）”，以及“Color（颜色）”）外，“ShellRC Std Var（壳体断面钢筋混凝土标准变量）”运算器还提供了以下输入。

“Materials-Concr （混凝土材质）”	一份用于混凝土断面的材料清单列表。该列表中的项目根据最长列表原则映射到壳体元素。根据欧洲规范2，“C30/37”代表默认混凝土。
“Heights（高度）”	每个元素的混凝土断面高度。适用最长列表原则。默认高度$20cm$。
“Materials-Reinf （材料加固）”	每个元素的加固材料列表——默认情况下，根据欧洲规范2的“BSt 500”，特征强度为$50 kN/cm^2$。同样适用最长列表原则。
“Areas（区域）”	每个分支最多包含四个条目的数据树。这些值定义每层的最小补强加固量。其物理单位为厘米。因此，钢筋的面积需要除以其相互间距离，以获得相等的板厚。其层厚默认为$0cm$。
“Covers （覆盖层）”	在此处输入每个分支有四个值的数据树。这些数值确定了加固层相对于混凝土断面的上、下端的位置。正值表示距上端到内部的距离，负值则表示从下端到内部的距离。在没有任何输入的情况下，覆盖层的默认值为$3.5cm$，$4.5cm$，$-4.5cm$ 和$-3.5cm$.
“Dirs”	补强加固层可以相对于局部壳体坐标系成一定角度。正值绕本地z轴沿逆时针方向旋转。零值（默认值）会将第一层和最后一层与局部x轴对齐。可以为每个壳体单元分别指定旋转角度。

使用“ShellView（壳体视图）”运算器的“LayerInd”输入端口可以选择特定层进行视觉检查以及结果检索。