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节点与 Detail 集成:偏心受荷锚固(EN)
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节点与 Detail 集成:偏心受荷锚固(EN)

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探索连接 IDEA StatiCa Connection 与 Detail 的 BIM 链接的强大功能,轻松实现按欧洲规范对钢筋混凝土块体进行设计和规范校核。本教程包含多种建模技巧与方法。

1 新建项目

运行 IDEA StatiCa Connection。一切从 Steel 选项卡开始。 

保持默认设置以确定锚固拓扑,然后进入软件。 

2 设计

从模板创建方案后,若要将基础移至边缘,需要将模板分解为独立操作。 

调整底板,并将剪力传递方式设置为摩擦。 

注意:自 24.1 版本发布以来,IDEA StatiCa Detail 的 三维锚固设计功能已正式退出 BETA 阶段。在此新版本中,剪力也可通过锚栓、抗剪键和摩擦进行传递。 

输入双轴受荷锚固的内力。内力在地基与混凝土块体接触面处产生压应力。默认情况下,混凝土块体假定为开裂状态。 

3 校核

切换至选项卡,校核并计算。规范校核结果显示锚栓处的破坏模式。让我们进一步详细了解。

根据 EN 1992-4,探讨拉力、剪力及相互作用的潜在破坏模式。 

请查阅锚栓的详细校核报告, 首页显示存在不符合项。 这将提示您需要手动或采用其他方法进行的规范校核,因为这些内容未包含在 IDEA StatiCa Connection 中。建议采取必要措施解决此问题。

由于锚栓校核不满足要求: 

  • 问题由锚栓受拉和受剪时的混凝土锥体破坏承载力不足引起
  • 此问题可在 IDEA StatiCa Detail 中借助三维 CSFM(协调应力场法)方法轻松解决。它有助于克服 IDEA StatiCa Connection 中素混凝土开裂块体模型的局限性。

4 导出

自主研发的 IDEA StatiCa Connection 现已具备强大的 BIM 链接功能,可导出至 Detail,支持对钢筋混凝土块体进行多组合工况下的设计与校核。

导出前提条件: 

  • 模型必须预先完成计算并包含计算结果

前往选项卡 校核 -> RC 校核 -> 保存。

导出功能仅适用于锚固拓扑。导出内容包括:

  • 混凝土块体
  • 锚栓
  • 底板
  • 荷载

根据 Connection 中相应设置确定的附加信息和参数:

  • 剪力传递方式(通过锚栓、抗剪键和摩擦) 
  • 材料
  • 锚固类型:后锚固(化学粘结)/ 现浇
  • 端部锚固类型:锚板 / 直锚 / 带钩锚栓 / 栓钉
  • 摩擦系数

5 设计

本节允许您修改构件、支座、荷载与组合以及钢筋配置。

支座

地基具有一定刚度,精确设计时应予以考虑。面支座在三个方向均提供刚度,默认设置为受拉方向不激活(边界非线性)。

  • 在设定边界条件时请谨慎。在非线性情况下,若弯矩较大,混凝土块体的受拉支座在分析过程中可能发生翻转,导致大转角,进而因柔性体运动引起模型不收敛。

传力装置

锚栓从 IDEA StatiCa Connection 导入。可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(化学粘结)锚栓:

  • 后锚固(化学锚栓),可根据实际粘结强度自定义粘结强度。

请注意正确设置与底板的连接方式。从 Connection 软件导入基础时,轴力传递应设为关闭,剪力传递应设为开启。原因在于锚栓直接承受力的作用。您可在此处了解更多信息。

若在 Detail 软件中从头设计基础,则两个选项均应开启。当通过锚栓传递剪力时,用户须确定哪些锚栓承受剪力,并勾选相应复选框。这与 EN 规范要求一致,规范规定剪力仅应分配给对混凝土边缘破坏校核有效的锚栓。

钢筋

将混凝土保护层厚度设为 40 mm,该值将作为钢筋的默认值。

选择钢筋组件 (1) --> 三维钢筋组 (2),并填写直径、属性和几何参数 (3)。 

复制该操作并更改面。其他所有选项保持不变。 

复制该操作并更改以下选项。 

复制该操作并更改以下选项。 

荷载与组合

组合从 IDEA StatiCa Connection 导入。所有导入的相关说明详见
《从 Connection 导入锚固至 Detail》。

创建自重:

创建包含自重的组合,并根据规范 EN 1991-1-1 添加自重系数 = 1.35

6 校核

在运行分析之前,强烈建议将网格倍增系数调整为 2 或 3,以加快计算速度。此步骤非强制要求,但可缩短计算时间并有助于发现收敛问题。若一切运行顺畅且无问题出现,可将倍增系数切换回 1。

结果

等效主应力

混凝土中的等效主应力(EPS)根据混凝土块体的体积行为确定。承受最大荷载的区域将被识别并高亮显示。为了深入了解围压效应与单轴压缩的对比关系,等效应力采用 kappa 系数进行计算。有关等效主应力的更多信息,请参阅理论背景相关文章。

钢筋应力

在钢筋校核过程中,需特别注意靠近角部的锚栓承载比已达到最大值。 

在显示钢筋承载比时,用户可清晰看出哪些钢筋参与了荷载传递并防止混凝土锥体破坏。

锚固

复核锚固设置并激活锚栓总力。由于混凝土块体的计算方法不同,锚栓中的力可能略有差异,但差异并不显著。 

变形

切换至辅助选项并开启变形显示。

承载能力极限状态下无需进行变形校核,但强烈建议在分析完成后检查变形,以确保模型未出现大变形、大转角或任何有限单元损伤。这将有助于全面了解分析结果,并识别分析过程中可能出现的问题。

7 报告

最后,前往报告预览/打印。IDEA StatiCa 提供完全可自定义的报告,可打印输出或以可编辑格式保存。

您已根据 EN 1993-1-8 和 EN 1992-4 规范完成了整个节点设计的校核。钢结构部分在 IDEA StatiCa Connection 中完成校核,混凝土块体则在 IDEA StatiCa Connection 和 Detail 中完成规范校核。

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Detail 3D 中锚栓的粘结强度
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Detail 3D 中锚栓的粘结强度

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通过锚栓、抗剪键和摩擦力传递剪力
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Detail 3D 的已知限制
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