1 新建项目
运行 IDEA StatiCa Connection。一切从钢结构卡片开始。
锚固拓扑保持默认设置,然后进入软件。
2 设计
在进行任何调整之前,请务必先“分解”参数化模板。新的参数化模板只需更改少量参数,即可快速编辑简单节点。但是,若要查看全部自定义选项,请分解参数化模板,以便访问制造操作。
首先调整刚刚打开的模板节点的柱截面尺寸。新的截面为 W12x45。
修改底板操作,使受荷混凝土块达到如下所示的最终拓扑。
- 借助 Detail 3D,剪力现在也可以通过锚栓、抗剪键和摩擦传递。
如下所示,为两个荷载工况输入内力。这些内力会在地基与混凝土块的接触面上产生压应力。默认情况下,混凝土块假定为开裂状态。
3 校核
切换到该卡片,校核并计算。规范校核会验证锚栓的破坏模式。下面我们进一步探讨。
下面我们按照 ACI 318 第 17.4 节,探讨拉力和剪力可能引起的破坏。
请查看锚栓的详细校核 结果,因为第一页会显示不满足要求的项。 它会告知您已执行的规范校核以及具体是哪一项不满足要求。建议您采取必要措施来解决此问题。
分析不满足要求的锚栓校核:
- 问题由锚栓的混凝土锥体破坏抗力引起。
- 在基于 3D CSFM（协调应力场法）的 IDEA StatiCa Detail 中,可以轻松解决此问题。它有助于克服 IDEA StatiCa Connection 中采用素混凝土开裂块体模型的局限。
4 导出
自主研发的 IDEA StatiCa Connection 现已具备强大的通往 Detail 的 BIM 链接,可用于设计和校核具有多种组合的钢筋混凝土块。
导出的前提条件:
- 模型必须已预先计算,并包含结果
进入卡片 校核 -> RC 校核 -> 保存。
仅允许导出锚固拓扑。导出可传递以下内容:
- 混凝土块
- 锚栓
- 底板
- 荷载
其他信息和参数将按 Connection 中的相应设置进行设定:
- 剪力传递(通过锚栓、抗剪键和摩擦)
- 材料
- 锚固类型:后锚固(粘结型)/现浇
- 端部锚固类型:锚板/直/弯/弯钩/环
- 摩擦系数
5 设计
本部分可用于修改构件、支座、荷载与组合以及钢筋组装。
打开 Detail 软件后,点击关闭以关闭钢筋库模板。
支座
地基具有一定刚度,为实现精确设计应加以考虑。面支座在三个方向上均具有刚度,并且默认设置为受拉时不起作用(边界非线性)。
- 在对边界条件做出假定时请务必谨慎。对于非线性情况,如果弯矩较大,混凝土块受拉侧的支座在分析过程中可能会翻转,从而产生较大的转动。由于柔性体运动,这可能导致模型不收敛。
由于我们的模型是一个柱墩,其钢筋延伸至独立基础中,因此请取消勾选 Z 方向的仅受压支座选项。这样连续钢筋就可以与基础相互连接。
传力装置
锚栓取自 IDEA StatiCa Connection。可以选择两种类型的锚栓。
现浇锚栓:
- 预埋锚栓,其粘结性能与钢筋相同
后锚固(粘结型)锚栓:
- 后锚固(粘结型/化学锚栓),可根据实际粘结强度自定义粘结强度。
钢筋建模
将混凝土保护层厚度设置为 2 in,该值将用作钢筋的默认值。
通过添加钢筋开始对柱墩配筋。点击钢筋组装图标,并选择配筋类型表面。
选择钢筋项 GB3D1 并填写参数。
现在需要添加其余钢筋。复制该操作,并按下图所示修改红圈标出的参数。
要添加初始拉结筋,请在多边上添加一组新钢筋。
然后为各参数输入必要的数值。
复制 该操作,并修改表面保护层、层数和层间距,以添加柱墩的其余箍筋。
最后一步是为柱墩添加抗剪钢筋。在此模型中,我们将在两个方向上都添加抗剪钢筋。在表面上添加钢筋。
调整参数。
然后复制该抗剪钢筋,用于另一个方向。
荷载与组合
组合取自 IDEA StatiCa Connection。 若要了解导入的详细信息,请点击链接 - 将锚固从 Connection 导入 Detail。
新建荷载工况 自重。自重会自动添加到所有现有的荷载组合中。
6 校核
在运行分析之前,我们强烈建议将网格倍数更改为 2 或 3,以加快计算速度。此步骤并非必需,但可以缩短计算时间,并有助于发现收敛问题。如果一切运行顺利且没有出现问题,可以将倍数切换回 1。
转到校核选项卡并点击计算。默认显示汇总结果和应力流。
结果
等效主应力
混凝土中的等效主应力 (EPS) 根据混凝土块的体积行为确定。承受最大荷载的区域会被识别并高亮显示。有关等效主应力的更多信息,请参阅这篇理论背景文章。
打开网格并选择荷载组合 N+V+M。
钢筋应力
在钢筋和锚栓校核过程中,可以查看每根钢筋的应力和每个锚栓的受力。您还可以更改结果排序,以查看每个项目中受力最大的部位。通过重新排序的结果,可以更快地发现哪些锚栓和钢筋的承载比最高。
显示钢筋承载比时,用户可以清楚地看到哪些钢筋有助于传递荷载并防止混凝土锥体破坏。
锚固
再次检查锚固设置,并激活锚栓总力。由于混凝土块的计算方法存在差异,锚栓中的受力可能略有不同,但差异并不显著。
变形
转到辅助并打开变形。
变形校核并非必需,但强烈建议在分析后检查变形,以确保模型没有出现大变形、大转动,也没有任何有限单元被破坏。这将提供分析结果的概览,并有助于发现分析过程中可能出现的问题。
7 报告
最后,转到报告预览/打印。IDEA StatiCa 提供完全可自定义的报告,可打印输出或保存为可编辑格式。
您已按照 AISC 和 ACI 318 完成了整个节点设计校核。钢结构部分已在 IDEA StatiCa Connection 中校核,混凝土块已在 IDEA StatiCa Connection 和 Detail 中进行了规范校核。
