Detail 3D 本质上是现有 IDEA StatiCa Detail 软件的扩展。它新增了一种 3D 模型类型，并随之引入了一种用于计算三维空间中应力场的方法，称为 3D CSFM（协调应力场法）。计算和校核均针对承载能力极限状态实现。
在介绍 Detail 3D 的功能描述之前，有必要先指出理论背景文档的存在，您可以在其中阅读有关各个模型实体及计算本身的更多技术细节。
第一步，用户可以在初始界面（向导中）选择新的模型类型，其中提供了多个模板，当然也可以选择从头创建模型。
与 2D 模型一样，您可以在右侧部分编辑初始设置，例如设计规范、材料和混凝土保护层。
创建空白模型或基于模板的模型后，可使用与 2D 建模环境相似的选项。
顶部功能区中提供了处理多个项目条目的选项，以及现已标准化的撤销/重做按钮、标签视图选项、图库控件、计算设置和模板管理控件。
它还会初始化树形结构，其第一个条目默认命名为 DRM1，包含当前项目条目的默认设置。在树形结构上方，您可以找到用于操作模型的工具。
模型实体
在 Detail 软件中，模型实体类别包含以下内容：
- 构件
- 支座
- 荷载传递装置
只能输入一个 Member，可定义为矩形或多边形形状。矩形形状由三个尺寸定义，而对于多边形选项，则通过坐标将二维空间中的形状输入表格，随后可将其延伸至空间。要定义多边形的一般形状，可在表格中逐一填写坐标，也可从电子表格程序（如 Microsoft Excel）中复制粘贴。
面支座用于支撑模型。此类支座可通过两种方式指定，即两种几何类型。
- 整个面
- 折线
两种情况下，均需选择参考面并定义自由度。支座可定义为弹性支座，且可对垂直于指定面的方向使用仅受压类型。下图展示了在整个面编号 4 上的支座输入，以及关闭仅受压选项的情况。
对于折线输入的第二种选项，可使用与构件输入相同的表格。同样，可使用复制粘贴功能或手动输入坐标。输入的形状可通过 X 和 Y 坐标沿参考面移动，或通过输入角度进行旋转。
请注意，可以将折线的坐标原点设置在所需形状的重心处。位置将通过 X 和 Y 坐标相对于该重心进行参考。
基础支座的刚度
在建模过程中，可考虑两种情况。若对结构进行锚固建模，可假设支座为无限刚性。
若锚固至基础块，则必须正确定义刚度。此外，支座必须定义为仅受压类型。
z 方向的值（刚度 Kz）根据相应土类型参照文献取值。具体示例可参见教程。
各值取决于相关地区文献的建议，或由岩土工程师提供。
在水平方向（Kx 和 Ky），情况较为复杂。我们的一般建议是结合工程判断，取约 Kz 的 1/10。
更精确的方法是采用迭代程序，我们的建议即源于此。
首先，将 Kx 和 Ky 设置为非常小的值（出于计算原因，不建议直接设为零），例如取 0.1，然后检查钢筋应力。
由于这些较小的值会导致不切实际的位移，应逐步增大刚度以更好地反映实际情况。目标是在保持底部边缘钢筋拉应力与原始值偏差不超过 5% 的前提下，获得更为合理的位移值。
荷载传递装置包含两个实体：底板和单锚栓。首先介绍底板。要指定位置，需选择参考面和参考边。这些定义了坐标原点，X 和 Y 距离均从该原点量取。形状定义有两种选项：矩形和多边形。
底板通过接触面与混凝土构件相连，该接触面传递压应力，用户也可选择同时传递剪应力。可选择以下三种剪力传递机制：
- 摩擦传递
- 锚栓传递
- 抗剪键传递
软件不允许组合使用上述剪力传递机制。
对于摩擦传递选项，需输入摩擦系数的设计值。对于抗剪键传递选项，需输入钢型材的截面形式、几何尺寸及位置。
底板的所有可能配置详见文章：底板选项。
底板可传递集中荷载或力组。对于集中荷载，模型可在底板上任意位置施加六个内力分量（Fx、Fy、Fz、Mx、My 和 Mz）。对于力组，用户可在表格中输入各力的位置、大小和方向，从而实现在底板上的任意布置。需要指出的是，底板承受集中荷载，其上表面未焊接任何加劲板或构件。因此，为使荷载分布正确，底板应具有足够的刚度，即采用相对较大的厚度。另一种方案是使用 树根段，以解决底板刚度不足的问题。
第二种荷载传递装置——单锚栓，可与底板相互连接，例如构成由四根锚栓锚固的柱底板（见下图）。也可以在没有底板的情况下单独建模锚栓。
有关与底板互连的更多信息，请参阅理论背景。
在位置和几何方面，锚栓参照混凝土块的表面和边缘进行定位，包括与底板相同的相对位置确定方式。当然，也可以指定锚栓在混凝土中的埋置长度以及混凝土表面以上的外露长度。
锚栓有两种类型：
- 现浇锚栓
- 粘结型锚栓
对于现浇钢筋，粘结强度依据 EN 1992-1-1 第 8.4.2 条采用。此外，可与普通钢筋相同，为此类锚栓指定锚固类型。
对于粘结型锚栓，可直接输入粘结强度，该值可从所用粘结砂浆的技术数据表中获取。请注意，必须输入粘结强度的设计值。以下文章将帮助您确定该值。
所有锚栓选项详见文章：单锚栓选项
锚栓与底板互连行为的详细描述见理论背景。
荷载
荷载工况的定义方式与二维钢筋混凝土构件相同。即每个荷载工况可指定为永久荷载或可变荷载类型。永久荷载工况首先施加到模型上，计算成功后再施加可变荷载工况。
荷载施加类型
每个荷载工况最多可添加 4 种荷载施加类型。
面荷载的定义方式与面支撑的定义方式相同，即可通过两种方式指定：整个面和折线。对于面荷载，荷载强度当然需在三个整体方向上输入。
集中力组是一种荷载实体，允许通过表格在模型任意位置指定三个方向的力。可参考底板或混凝土块的表面。对于表格输入，同样可以使用电子表格程序的复制粘贴功能。
自重应包含在每个模型中。例如，承受弯矩的混凝土基础将不会轻易发生倾覆。
点荷载可在一般位置直接施加到底板上，包含六个内力分量 Fx、Fy、Fz、Mx、My 和 Mz。
当使用底板时，将此力直接施加到真实的、可变形的底板上可能导致板、锚栓和混凝土之间出现不真实的应力重分布。因此，更适合使用第二种选项——树根段。
树根段
树根段由底板上方柱的短截段表示，以壳单元结构建模，作为内力与底板之间物理准确的传力界面。采用标准截面数据库。
6 分量内力组（力和弯矩）施加在树根段底面的单个点上，即柱脚处。
约束将力传递至树根段顶面，再由此自然地通过树根段重新分布至底板、锚栓和混凝土中。
该方法保留了柱与底板之间真实的刚度相互作用，无需进行任何手动重分布或人为假设。
树根段已在 IDEA StatiCa 25.1 版本中发布。
组合
由于 IDEA StatiCa Detail 中的分析是非线性的，因此采用所谓的非线性组合。这意味着各荷载工况不单独计算后再叠加结果，而是在计算前将相同荷载类型的荷载工况按组合中定义的相应系数叠加，然后对各组合分别进行计算。因此，至少存在一个组合是启动计算的前提条件。
仅可定义承载能力极限状态的组合。
该模型可以通过三维钢筋组进行配筋。此钢筋类型包含多种选项，我们将在以下文本中逐一介绍。因此，可以指定4种钢筋形状定义类型：
- 通过两点
- 在表面边缘
- 在多条边缘的表面边缘
- 在折线上
对于这些元素中的每一个，您当然可以指定直径和材料，包括钢筋起始端和末端的锚固类型。
钢筋形状定义通过两点不言自明。您需要输入两组笛卡尔坐标 X、Y、Z。
定义在表面边缘提供了大量控制选项，可将钢筋定位到所需位置。您可以在多个层中输入钢筋，每层可有多根钢筋，并指定层内和层间的钢筋间距。当然，还需要指定参考面和边缘。接下来，您必须指定表面保护层，它定义了距参考面（下图中面[1]）的距离；以及边缘保护层，它定义了插入件距侧面（下图中面[4]、[5]和[2]）的距离，可指定为"从设置"或"用户输入"。活动项目条目的默认保护层值（从设置）可在树形结构的第一个条目（默认称为DRM1）中找到。这在本文开头已定义。边缘保护层可为每个钢筋组设置为唯一值。
最后，对于此类输入，可以编辑边缘上的位置。例如，如下图所示，可以指定钢筋，使用户自定义的边缘保护层仅应用于底面[5]。侧面由起始端和末端的延伸量控制。
另一种定义类型是在多条边缘的表面边缘。在此可以指定钢筋将放置的边缘或表面列表，以及如下图所示的每个表面的保护层列表。
保护层也可以使用"从设置"选项指定，与前一种方式相同。同样，可以使用表面保护层将钢筋从参考面偏移，并指定层数和层间距。还可以从第一条边和最后一条边延长或缩短端部。
最后一种定义钢筋的方式是在折线上。与上述模型实体一样，可以使用从电子表格程序复制的坐标列表来指定钢筋。在这种情况下，还额外提供了一个显示钢筋的三维场景，以便更好地定向，允许绕两个轴旋转。
素混凝土块中的锚固可以在 IDEA StatiCa Connection 中进行建模和规范校核。对于某些情况，例如靠近边缘的锚固，由于可能存在的破坏模式，设计可能不满足要求，需要附加钢筋。尽管 Connection 软件本身不具备此功能，但可以直接继续使用 Detail 软件进行分析。
3D Detail 专注于解决混凝土块中的锚固问题，并对锚固元件和混凝土块本身进行分析。此外，Connection 与 Detail 软件之间已实现直接链接，以简化操作流程。按照欧洲规范或 AISC 设计锚固的 Connection 用户，可以通过单击一个按钮将模型从 Connection 导入到高级 3D Detail 中。
- 仅允许导入锚固内容。如果 Connection 模型中没有混凝土块，则导出到 Detail 的功能将被禁用（"RC check"）。
- Connection 中的模型必须已完成计算。如果计算结果不可用，导出图标（"RC check"）将被禁用。此外，导出功能还需要具有混凝土应用的有效许可证，否则导出选项同样会被禁用。
- 导入/导出仅允许一个混凝土块。
- 某些锚栓类型不支持导入，我们也不建议导出所谓的边缘锚固。详细的限制说明请参阅以下文章： 3D Detail 已知限制
导入的节点包括
- 混凝土块
- 锚栓
- 底板
- 荷载
根据 Connection 中相应设置自动设定的附加信息和参数：
- 剪力传递方式（通过锚栓、抗剪键和摩擦力）
- 材料
- 锚固类型
- 端部锚固类型
- 摩擦系数
可导出的锚栓配置和类型详见以下文章：
从 Connection 导出到 Detail 的分步说明
首先，在 Connection 中按照欧洲规范/AISC 创建锚固模型，然后点击"计算"按钮。
当计算结果存在时，基础导出功能将被启用。点击功能区中的"RC Check"按钮后，将弹出一个对话框，要求指定新建 Detail 文件的保存位置和文件名。
导出成功后，Detail 中的项目即被创建。混凝土块和底板的几何形状、锚栓的位置和属性以及荷载将自动传递到 Detail 中。混凝土块底面的面支撑将自动创建。
注意：仅需检查 Z 方向的设置。（对于基础底板，我们使用仅受压模式并设置土体刚度；对于上部结构，也可以启用受拉支撑。）
此过程中最复杂的部分是荷载的导入。对于 Connection 中每个已计算的荷载效应，Detail 中将自动创建相应的荷载工况和承载能力极限状态组合。
- 底板由焊缝中的力加载，这些力被建模为力组。对于底板本身的加载，导入的荷载以力组的形式表示，对应 Connection 模型中底板与钢构件之间焊缝的应力分布。
- 锚栓独立于底板进行建模和加载，并由集中荷载沿轴向加载。锚栓的荷载在场景中以两个方向相反的箭头表示。一个箭头表示仅作用于锚栓顶部的拉力，另一个箭头表示作用于底板的压力。
"轴力传递"复选框默认不勾选，因为锚栓直接由力加载。
注意：以下图示不适用于现浇板，对于现浇板，导出后轴力传递将被正确勾选。原因详见理论背景。
- 剪力根据 Connection 中的设置，通过以下方式之一传递：锚栓、抗剪键或摩擦力。如果剪力通过锚栓传递，可以通过取消勾选"剪力传递"复选框来关闭特定锚栓的剪力传递。
- 如果设置了摩擦力或抗剪键，则模型中锚栓的剪力将不予考虑。（即使勾选了复选框也是如此。）
然后，使用上述工具添加所需的钢筋并计算模型。请勿忘记根据制造商参数为粘结型（后锚固锚栓）设置设计粘结强度。
此外，建议检查指定荷载是否会导致混凝土块倾覆。倾覆可通过自重或足够的压向法向力来防止。如果合力竖向力为正值（混凝土块将被抬离支撑），计算也将失败。
由于混凝土不承受拉力，底部钢筋与支撑之间的保护层将会剥离。
关于作用在底板或锚栓上的导入力的详细说明（如下图所示），请参阅理论背景。
从 Connection 到 Detail 的单向同步
Connection 软件提供"更新现有"功能，可将 Detail 项目与最新的 Connection 数据同步，无需从头重建模型。
更新过程将同步以下数据：
- 混凝土块：几何形状和材料
- 底板/现浇板：几何形状和材料
- 锚栓/紧固件：几何形状和材料
- 荷载数据：荷载工况、荷载脉冲和组合
设置不会被导入/同步，因此必须始终正确设置规范。
在更新过程中，原本从 Connection 创建的实体将按以下方式处理：现有实体将以新数据更新，Connection 中已不存在的实体将被删除，Connection 中的新实体将被添加到 Detail 项目中。直接在 Detail 中创建的实体保持不变，包括负体积、切割、布尔运算、钢筋、板、锚栓和荷载工况。
更新前，系统将提示创建备份，备份文件将自动保存在同一文件夹中，以确保可以恢复到之前的状态。
该工作流程支持 Connection 和 Detail 中的多个项目条目。可以复制一个 Connection 项目条目以创建变体，然后将其与相应的 Detail 项目同步。更新功能同样支持包含多个项目条目的 Detail 项目，确保所有相关数据保持一致。
注意：该功能于 IDEA StatiCa 24.1 版本中针对欧洲规范发布，随后逐步通过实施 AISC、添加锚固元件选项及完善限制条件进行改进。本文所述的完整功能适用于 26.0 及以上版本。各版本的具体变更详见版本说明。
结果显示方式与 2D Detail 非常相似。但存在一些主要差异，尤其是在混凝土结果和锚栓结果方面。以下章节将逐一介绍所有可用结果，重点说明上述差异。在校核选项卡中，您可以查看共 4 类结果：
- 汇总
- 基于规范的强度与锚栓校核
- 钢筋锚固
- 其他附加结果
汇总结果中的应力流显示混凝土中压缩主应力的矢量以及钢筋和锚栓的承载比，以提供基本概览。
混凝土、钢筋和锚栓的强度校核
在强度校核中，您可以显示混凝土的应力和应变重分布。在结果工具栏顶部功能区中，您可以控制显示内容。还可以显示比值 σc,eq/σlim 和 ε/εlim，以及塑性应变、三轴度水平 σc3/σlim 和混凝土主应力方向。强度中的所有结果均与承载能力极限状态相关。
注意：您可能会注意到，在受压底板正下方，等效主应力 σc,eq 为零。请阅读理论背景，其中对 σc,eq 进行了定义。或者您可以阅读以下验证文章，该文章通过著名的三轴试验对这一现象进行了解释和验证：三轴应力——主动约束效应
材料可在属性中切换。
钢筋校核以非常相似的方式进行，同样将极限值与计算所得应力/应变进行比较——σs/σlim 和 εs/εlim。
对于锚栓，我们有两项校核。其中一项与钢筋相同——比较极限值 σs/σlim 和 εs/εlim。
注意：您可能会注意到，每根锚栓在多个位置进行验算，这些位置均作为极端情况自动计算得出。
依据设计规范对锚栓进行规范校核
此外，我们还提供基于设计规范的校核（EN、ACI/AISC、AUS），这些校核依据标准以经验方式进行。所采用的具体标准可在设置中查看，也可根据所用锚固类型（底板与混凝土直接接触、灌浆底板和带间隙底板）以及基于地区实践所要求的标准选择不同选项。
已实现规范： EN 1992-4、EN 1993-1-8、EN 1994-1-1、ACI318-19、AISC 360-16、AS3600、AS 5216、AS 4100
标准设置可在项目设置中更改，章节将根据创建项目时所选标准显示。从 Connection 导入时，建议检查所设置的标准是否一致。
在理论背景章节——承载能力极限状态校核中，每项校核均有详细说明，包括所用的全部公式。
钢筋锚固
锚固校核提供钢筋和锚栓的粘结应力及总力信息。
面支座反力
反力与荷载部分包含显示面支座反力的选项。反力可以两种模式查看：
- 强度——面反力以等色带形式显示在混凝土块的支承面上，以说明支承区域内的分布情况。
- 合力——每个支座的合力反力以箭头形式显示在支座重心处，指示大小和方向。
两种模式下，反力均可在支座的整体坐标系（GCS）或局部坐标系（LCS）中显示。
属性网格中的新表格列出各支座的汇总反力，同样可在整体坐标系或局部坐标系中查看。
此外，反力分布可在用户创建的截面视图中可视化显示。
其他高级结果
最后但同样重要的是，您可以在应用程序中查看辅助结果——变形、钢筋配筋率和混凝土张量值。第一类"变形"可显示承载能力极限状态非线性模型的缩放变形。
钢筋配筋率显示用于计算拉力刚化效应的数值。
混凝土张量值允许您显示混凝土中主应力的强度及其方向。
结果截面同样可以使用。
截面结果可深入了解混凝土构件内部的应力。可以创建任意数量的截面，且可在任意平面内创建。
对于三维模型，有一个显示混凝土结果的选项——截面结果。要定义或修改截面，需要使用场景右上角视图控制中的截面按钮。
然后，只需打开截面按钮，结果将通过指定截面显示。
或者，可以选择将视图从三维切换到二维，以便更清晰地以二维方式显示所选截面。
应力校核
为了更好地理解三维 Detail 中实现的结果和理论，图标体系已得到显著改进。在"强度"部分的混凝土应力评估下，您将看到新图标，最重要的是，还有解释基本理论的工具提示。这些工具提示与理论背景相对应。
发布于 IDEA StatiCa 24.0.2 版本
与我们所有应用程序的标准做法一致，所有结果均可打印至自动生成的报告中，内容包括理论背景、用户段落等。
