使用 IDEA StatiCa Connection 中的刚度分析功能,可以确定节点是铰接、半刚性还是刚性。刚度分析的结果将给出弯矩-转角曲线图以及包含重要数值的表格。根据该曲线及所选国家标准,节点将被分类为:
- 铰接
- 刚性
- 半刚性
正确的荷载定义
为了从刚度分析中获得正确的结果,您可以分别计算每个转角方向的刚度,为 My、Mz(或者 N 和 Mx)分别输入独立的荷载工况。
或者,您也可以施加作用在被分析构件上的一整套内力,因为所有其他内力也会同时影响每个刚度分量(转角方向)的结果。有关详细说明,请阅读文章剪力和轴力对转动刚度的影响。
所施加的荷载必须大于 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft
节点刚度分类所需的信息
- 构件的理论长度
- 区分有支撑和无支撑结构体系(针对 EN 方法)
My 和 Mz 的理论长度 [m] 定义为被分析构件的节点间距离,仅用于分类(不用于计算实际刚度值)。

有支撑体系(支撑框架)选项适用于按照 EN 1993-1-8 的欧洲规范项目,因为有支撑体系和无支撑体系的分类条件不同。

刚度分析获得的结果
可获得两类结果:数值表格和刚度曲线图,两者均可导出为 CSV 或 DXF格式。
对于每个用于评估转动刚度的内力分量,表格中每一行列出了与各个设计荷载组合相对应的数值。根据所选中的行,刚度曲线图将显示相应的分量。


- MEd:荷载组合中引入的设计弯矩,仅与割线刚度相关
- Mj,Rd:节点的抗弯承载力,用于判定节点的屈服
- Sj,ini:初始转动刚度,描述线性刚度行为,其考虑范围为直至 2/3 Mj,Rd 的数值
- Sjs:割线转动刚度,定义为设计弯矩 MEd 与节点刚度曲线 Sj 的交点,当 MEd > 2/3 Mj,Rd 时适用
- :根据设计弯矩获得的转动变形
- c:节点的转动能力,其极限由螺栓破坏、焊缝破坏或板件 15% 塑性应变确定
- Sj,R:刚性与半刚性边界的刚度值
- Sj,P:半刚性与铰接边界的刚度值
注意:如果初始刚度 Sj,ini 和割线刚度 Sj,s 显示为无穷大刚度,这意味着刚度曲线非常陡峭,在图中实际上呈现 90°,因此切线结果为无穷大。这始终意味着该节点是远离半刚性等级边界的刚性节点,因此精确数值没有实际意义。换句话说,该节点是绝对刚性的。

在有限元整体结构模型中应使用什么?
您的整体模型所需的主要信息是分类结果,用于将构件之间的边界条件设置为铰接(理想铰)、刚性(理想刚性)或半刚性(具有一定刚度)。
对于半刚性类别,您需要找到代表构件之间节点转动刚度的数值。该数值由刚度分析结果标签页中的 Sj,ini 值表示。
但是,您始终需要运用工程判断,为您的整体结构模型确定合适的刚度值。
Sj,ini 取决于节点的 Mj,Rd 值和刚度曲线的形状。此外,用于刚度分析的 CBFEM 模型与用于 EPS 分析的模型不同,这可能导致节点的 Mj,Rd 不同,并需要进一步调整节点模型以适配刚度分析。
有关更多详细信息,请阅读文章节点刚度及其在整体分析中的应用。
在哪里可以找到关于刚度分析的更多信息
有多种信息来源可供了解此类分析。我们建议阅读理论背景的通用部分、博客文章为什么要关注节点刚度,和/或观看我们关于该主题的网络研讨会(见下文)。
要将刚度分析结果与您的整体有限元模型相结合,请观看如何将转动刚度纳入您的有限元模型视频。
在本文末尾,您可以找到多个分步教程。
用于刚度评估的模型
为了评估节点本身的转动刚度 kjoint 及相应的转角 θ2,我们从整体变形 θtot 中减去分配给构件变形的部分刚度 θ1。

构件的转角 θ1 是在所有构件之间理想刚性连接的模型上评估得出的。整体转角 θtot 是在具有实际加工操作的模型上评估得出的。
刚度分析所获得的结果对应于 kjoint 和 θ2。
理论背景
请在我们的理论背景中阅读关于刚度分析的基本信息。上述设置在其通用部分中有所描述。

关于刚度分析及其结果的理论背景通用部分:
针对每个支持的国家标准的理论背景具体部分:
关于节点刚度与验证的其他文章
您可以在以下文章中找到更详细的信息以及一些验证研究。其中一些内容出自 Wald 教授及其团队所著的《钢结构节点高级设计的基准案例》一书。

- 为什么要关注节点刚度(博客文章)
网络研讨会与视频
我们过去曾就节点刚度这一主题举办过多场网络研讨会。此外,还有一些其他视频介绍了如何在软件中操作。您可以从实际项目案例中获得灵感,也可以获取正确设置计算模型的提示。
Connection Wednesdays - 刚度分类
在本次网络研讨会中,我们简要回顾了与刚度分类相关的规范要求。随后,我们尝试为一个实际框架设计节点,该框架最初被设计为抗弯节点。我们采用半刚性配置,并将预测的行为应用于整体分析结构中。在此过程中,我们探讨了常见问题,并评估了它们对设计的影响。
Connection Wednesdays - 颠覆性的节点刚度分析
在本次网络研讨会中,您将看到一个有趣钢结构节点的建模、加载和规范校核的完整工作流程。
Connection Wednesdays - Ružomberok 住宅节点
平台节点通常应为铰接,但如果实际情况并非如此简单该怎么办?如何正确输入节点刚度分析?请查看框架节点刚度分析以及刚度对有限元模型的影响。
如何将转动刚度纳入您的有限元模型
对于半刚性节点,节点刚度是整体结构设计中一个重要且不可或缺的因素。问题在于,我应该在哪里计算节点的刚度,以及我的设计应该使用什么样的刚度值?

雅加达自行车馆节点的设计与规范校核
以下网络研讨会录像介绍了刚度分析曲线图的构建方式、相关设置以及您将获得的结果。
版本更新
以下功能属于我们 IDEA StatiCa 发布说明的一部分,可能与刚度分析相关。请通过链接阅读相关文章,了解更多关于这些功能的信息。
受螺栓和焊缝破坏限制的转动能力(刚度分析)(21.0 版本)

将弯矩-转角曲线导出为 CSV 和 DXF (22.0 版本)

教程
我们创建了分步教程,指导您设置模型并运行分析。以下是相关链接:




