工作流程与目标
CSFM（协调应力场法）中钢筋设计工具的目标是帮助设计人员高效确定钢筋的位置和所需用量。以下工具可用于辅助/引导用户完成此过程：线性计算和拓扑优化。
钢筋设计工具采用比最终结构验证所用模型更为简化的本构模型。因此，本步骤中的钢筋定义应视为预设计，需在最终验证步骤中加以确认/细化。各钢筋设计工具的使用方法将通过图3所示模型进行说明，该模型为一端简支变截面梁在均布荷载作用下的端部。
Fig. 3Model used to illustrate the use of the reinforcement design tools.
线性分析
线性分析采用线弹性材料属性，并忽略混凝土区域中的钢筋。因此，这是一种非常快速的计算方法，可初步了解受拉区和受压区的位置。图4给出了此类计算的示例。
Fig. 4Results from the linear analysis tool for defining reinforcement layout
(red: areas in compression, blue: areas in tension).
拓扑优化
拓扑优化是一种在给定体积内针对特定荷载工况寻求材料最优分布的方法。Idea StatiCa Detail中实现的拓扑优化采用线性有限单元模型。每个有限单元的相对密度从0到100%不等，代表所用材料的相对用量。这些单元密度是优化问题中的优化参数。若所得材料分布能使系统总应变能最小，则认为该分布对于给定荷载组合是最优的。根据定义，最优分布也是在给定荷载下具有最大可能刚度的几何形状。
迭代优化过程从均匀密度分布开始。 计算针对多个总体积分数（20%、40%、60%和80%）进行，以便用户选择最实用的结果。所得形状由带有压杆和拉杆的桁架组成，代表给定荷载工况下的最优形状（图5）。
Fig. 5Results from the topology optimization design tool with 20% and 40% effective volume
(red: areas in compression, blue: areas in tension).
