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技术支持中心博客自信地设计您的结构混凝土细部
自信地设计您的结构混凝土细部
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自信地设计您的结构混凝土细部

2020年9月3日
本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

IDEA StatiCa 混凝土求解器所采用的协调应力场法(CSFM(协调应力场法))为结构混凝土设计与规范校核带来了创新方法。它有别于传统的拉压杆方法,让我们深入了解其原理,以理解它如何实现安全、精确的设计。

B 区、D 区与拉压杆法的局限性

混凝土构件的设计与评估通常在截面(一维单元)或点(二维单元)层面进行。该方法在所有结构设计规范中均有描述,例如 EN 1992-1-1,并广泛应用于日常结构工程实践。 

然而,并非所有人都了解或遵守这样一个事实:该方法仅适用于满足 Bernoulli-Navier 平截面假定的区域(即所谓的 B 区)。不满足该假定的区域称为不连续区或扰动区(D 区),例如支承区、集中荷载作用区、截面突变处、开洞处等。在混凝土结构设计中,还会遇到大量其他 D 区,如墙体、桥梁横隔板、牛腿等。 

尽管计算工具在过去几十年中不断发展,拉压杆法在手算中仍被广泛使用。将其应用于实际工程结构时,由于需要多次迭代并考虑多种荷载工况,耗时较长。此外,该方法不适用于验证正常使用极限状态指标(变形、裂缝宽度等)。

结构工程师对可靠、高效的 D 区设计工具的需求,推动了一种全新方法的开发——该方法能够自动完成承受平面内荷载的结构混凝土构件的设计与评估,并集成于一款用户友好的软件中。 

我们与苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)密切合作,开发并经过严格测试,创建了一种名为 协调应力场法(CSFM(协调应力场法)) 的方法,用于不连续区的设计,并将其集成到 IDEA StatiCa 混凝土软件中。该方法基于有限单元法,仅使用标准结构混凝土设计中采用的基本材料参数。CSFM(协调应力场法)克服了传统设计工具的局限性,同时保留了应力场法和拉压杆模型的优点。 

阅读更多关于拉压杆法与 CSFM(协调应力场法)的比较。

观看 ETH Zurich 的 Kaufmann 教授讲解 CSFM(协调应力场法) 

CSFM(协调应力场法)经过多年验证

为了推动 CSFM(协调应力场法)在保守的结构工程师群体中的应用,该方法已经过多年严格测试,其中与 ETH Zurich 的合作发挥了关键作用。已执行数百项分析测试,以验证各类规范所要求的所有承载能力极限状态和正常使用极限状态校核的准确性。 

这些测试结果与大量解析解、设计规范及试验结果进行了对比,均表现出良好的一致性。极限荷载(强度)结果吻合良好,且略偏于安全侧。变形结果同样令人满意,误差主要偏于安全侧。

所有主要测试和验证算例均已发表于新版 CSFM(协调应力场法)验证手册。您可以 在 Payhip.com 上在线购买。

除与 ETH Zurich 的合作外,我们还与布尔诺理工大学共同开展了大量验证与确认测试。 

理论背景——阐明基本假定

为了更好地理解 CSFM(协调应力场法)的原理、假定及局限性,建议您花时间阅读混凝土应用的 理论背景文档。该文档以更为简明的方式呈现了验证手册的核心内容。 

您将了解该方法如何处理钢筋设计,以及如何实现有限单元法。在理论背景文档中,您可以找到结构构件在承载能力极限状态和正常使用极限状态分析中的所有重要验证内容。因此,如果您希望了解 CSFM(协调应力场法)如何处理裂缝宽度、挠度校核或安全系数格式,理论背景文档是最佳起点。 

验证文章——展示卓越的一致性

两所大学的团队与 IDEA StatiCa 专家合作,共同撰写并发表了多篇论文和科学文章,呈现了各自的试验与测试成果,并在多个国际学术活动中进行了展示。 

您可以浏览我们支持中心中的 验证算例和研究论文,亲自查阅相关内容。 

面向所有混凝土设计工程师的 IDEA StatiCa

对 CSFM(协调应力场法)的全面验证结果证明,该方法安全、准确、可靠。测试结果与理论模型高度吻合。CSFM(协调应力场法)使结构工程师能够比其他设计方法更可靠、更高效地设计和评估任何可建模为二维单元的混凝土结构。 

验证内容、设计假定及相关文章均已公开发布,供工程界参考。我们鼓励您查阅所有验证文档,咨询我们的用户,并且——亲自试用软件。 

此外,我们诚邀所有用户对我们的软件发起挑战——将我们的计算结果与您的手算或其他软件分析结果进行对比,并与我们分享您的比较、结果与发现。IDEA StatiCa 将使您的设计流程更快速、更精确,并始终将安全放在首位!

Ondrej Fridrich

Ondrej Fridrich

营销工程师 IDEA StatiCa 美国

具有 15 年以上软件与施工行业经验的资深市场营销负责人;精通数字化营销活动与网站管理。

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