1 新建项目
首先启动 IDEA StatiCa,并选择应用程序 Member (下载最新版本)。

创建新项目,输入项目名称并选择保存文件夹。然后选择设计规范、初始材料属性和拓扑类型。添加结构细部的节点坐标,并在这些节点之间添加构件。最后,点击创建项目,开始对结构细部进行建模。

2 分析构件
在此处可查看和修改已添加构件的分析参数。将柱 AM1 的截面修改为 HEB260。

3 相关构件
如需添加相关构件(作为结构细部的支撑和荷载传递部分),请点击三维场景中的节点立方体,或在树形列表中选择 CON#。在此处可通过点击全局坐标系中的 X、Y、Z 轴方向,添加端部或连续相关构件。在 Y 方向添加 2 个端部构件。

然后在三维场景或树形列表中选择相关构件 RM4,并修改其截面、长度、方向以及自由端支撑等属性。


并相应修改相关构件 RM5。
4 荷载
在荷载菜单中,可以添加和修改荷载效应。荷载效应是一个组,可在其中为任意分析构件或相关构件添加一个或多个分布荷载。此外,在荷载效应中,也可以输入构件端部的节点内力。
系统已自动为所有构件生成一个包含线荷载组合的荷载效应。在选项卡中用鼠标左键点击每行并选择删除,或点击功能区中的图标,删除其中 2 个荷载效应。

然后为构件 AM2 指定一个分布荷载,并将其大小修改为 -300 kN/m,宽度修改为 300mm,以与梁匹配。

5 节点
接下来,可以对节点进行设计。在三维场景中选择节点立方体,或在树形列表中选择 CON#,然后点击编辑节点。
从左侧柱脚节点 CON1 开始。IDEA StatiCa Connection 应用模块将打开,您可以通过选择预定义模板来设计节点。

在本例中,点击功能区中的推荐按钮,并选择第一个参数化模板。

然后按照下图配置参数 ,并关闭节点应用程序。

接下来,选择节点 CON2,并在 IDEA StatiCa Connection 模块中点击"编辑节点"。

根据以下截图定义节点。首先,添加切割操作。

然后选择端板。

定义角钢。

添加加宽板。

定义加劲板。


完成后,您的节点应如下图所示。

继续编辑节点 CON3。

在此处,仅添加一个切割操作,并将切割方式设置为斜切,以创建刚性节点。

最后,编辑节点 CON4。尽管软件提供了直接复制 CON1 设计的选项,我们仍将对该节点进行编辑,以创建不同的设计。

添加操作底板,并根据下图修改参数。

为所有部件添加加宽板。

6 校核
接下来进入校核选项卡并执行分析。IDEA StatiCa Member 中的分析采用 CBFEM(基于组件的有限元模型) 技术,分三步进行计算。首先进行 MNA(材料非线性分析)以校核结构承载力,然后进行 LBA(线性分岔分析)以研究结构稳定性,最后对相应的屈曲模态输入初始缺陷,并进行 GMNIA(几何和材料非线性分析)计算。
首先,对于本复杂项目,需要在规范设置中将分析迭代次数提高至 40,将发散迭代次数提高至 10,以为计算提供足够的计算能力。

然后选择 MNA 分析并点击计算。

MNA 分析结果将显示出来,您可以在三维窗口中查看各结构部件的状态及结果,例如结构分析部分的应变分布。

接下来,切换至 LBA 分析并重复计算。
您可以在选项卡中读取屈曲模态系数,并查看第一个屈曲模态 1。

您可以在选项卡中选择其他屈曲模态以浏览其可视化结果,例如屈曲模态 6。

由于至少有一个屈曲模态系数小于 15,请切换至 GMNIA 以对结构稳定性进行非线性分析。根据 EN 1993-1-1,选择最不利的屈曲模态或屈曲模态组合,并输入关键梁的初始缺陷。本例中,选择第一个屈曲模态 1 作为最不利模态。切换至右侧面板中的 GMNIA 选项卡,确定缺陷值为 9 mm(0.5×L/300 = 0.5×5400/300 = 9 mm),并在第 1 列的幅值中输入该值。

然后再次点击计算按钮。本例中,分析可能需要数分钟。
浏览结果时,您会注意到 GMNIA 施加荷载未达到 100%,这意味着在给定荷载下,结构丧失稳定性。为通过稳定性校核,需要对框架进行加强。

7 操作
返回设计选项卡,在树形菜单中导航至操作,右键点击 AM2,添加横向加劲板,以加强受力最大的框架角部并降低屈曲效应。

在操作 STIFF T1 中,将厚度设置为 20mm,将 X 位置设置为 5200 mm,如下图所示。

然后修改加劲板参数,并在同一梁 AM2 上再添加一个横向加劲板,在柱 AM3 上再添加一个,并将其设置在正确位置。
复制 STIFF T1 操作,并根据下图设置新属性。

为 AM3 创建新的加劲操作,并按下图所示设置属性。

现在返回校核选项卡,按三步重复计算——MNA、LBA、GMNIA。所设计的框架在施加初始缺陷后通过了稳定性规范校核,您可以浏览应变分布和内力图等结果。

8 报告
最后,进入报告选项卡。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。

您已按照欧洲规范(EN)完成了钢框架作为结构细部的设计、优化与规范校核。
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