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

创建一个新项目,输入名称并选择保存文件夹。然后选择设计规范、初始材料属性以及拓扑类型。添加结构详图的节点坐标,并在这些节点之间添加构件。最后,点击创建项目,开始对结构详图进行建模。

2 分析构件
在此处可以查看和修改已添加的用于分析的构件参数。将柱 AM1 的截面修改为 HEB260。

3 关联构件
要添加作为支座和荷载传递部分的关联构件(针对结构详图),点击 3D 场景中的节点方块,或在树列表中选择 CON#。在此处,您可以根据整体坐标系,通过点击 X、Y、Z 轴方向,添加端部关联构件或连续关联构件。在 Y 方向添加 2 个端部构件。

然后在 3D 场景或树列表中选择关联构件 RM4,并修改其截面、长度、方向以及自由端支座等属性。


并相应地修改关联构件 RM5。
4 荷载
在“荷载”菜单中,您可以添加和修改荷载效应。荷载效应代表一个组,您可以向其中添加一个或多个作用在任意分析构件或关联构件上的分布荷载。此外,在一个荷载效应内,您还可以在构件端部输入节点内力。
系统已自动为所有构件生成一个包含一组线荷载的荷载效应。通过在选项卡中点击每一行并选择删除,或点击功能区中的图标,删除其中的 2 个。

然后为构件 AM2 分配一个分布荷载,并将其大小修改为 -300 kN/m,宽度修改为 300mm 以匹配梁的尺寸。

5 节点
接下来,您可以设计各节点。在 3D 场景中选择一个节点方块,或在树列表中选择一个 CON#,然后点击编辑节点。
首先处理左侧柱脚处的节点 CON1。IDEA StatiCa Connection 应用模块将打开,您可以通过选择预定义模板之一来设计节点。

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。

之后,按照下图配置参数,然后关闭并保存 CON1。

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

根据下方截图定义该节点。首先添加切割操作。

然后选择端板。

定义角钢。

添加加宽件。

定义加劲板。


最终,您的节点应如下图所示。

继续编辑节点 CON3。

此处只需添加一个切割操作,并将切割方式设置为斜切,以形成刚性节点。

最后,编辑节点 CON4。尽管软件提供了直接复制 CON1 设计方案的选项,我们仍将对该节点进行编辑,以创建一个不同的设计。

添加底板操作,并按照下图修改各项参数。

为所有部件添加加宽件。

6 校核
接下来,转到校核选项卡并进行分析。在 IDEA StatiCa Member 中,分析通过 CBFEM 技术分三个步骤进行计算。首先分析 MNA(材料非线性分析)以校核结构承载力,然后计算 LBA(线性屈曲分析)以研究结构稳定性,最后按照相应的屈曲模态输入初始缺陷,并计算 GMNIA(几何与材料双重非线性分析)。
首先,针对这个特定的复杂项目,您需要在规范设置中将分析迭代次数提高到 40,并将发散迭代次数提高到 10,以便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 分析结果将会显示,您可以在 3D 窗口中查看各结构部件的状态以及计算结果,例如所分析结构部分的应变分布。

接下来,切换到 LBA 分析,并重复计算操作。
您可以在选项卡中查看屈曲模态系数,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,浏览其可视化效果,例如屈曲模态 6。

由于至少有一个屈曲模态系数小于 15,需切换到 GMNIA 进行结构稳定性的非线性分析。根据 EN 1993-1-1,选择最不利的屈曲模态或多个屈曲模态的组合,并输入临界梁的初始缺陷。在本例中,选择第一个屈曲模态 1作为最不利模态。切换到右侧面板中的 GMNIA 选项卡,确定缺陷值为 9 mm(0.5xL/300 = 0.5*5400/300 = 9 mm),并将其作为幅值输入到第 1 列中。

然后再次点击计算按钮。在本例中,分析可能需要几分钟时间。
在浏览结果时,您会注意到 GMNIA 所施加的荷载未能达到 100%,这意味着在给定荷载下,结构会失去稳定性。为通过稳定性校核,您需要对框架进行加固。

7 操作
返回设计选项卡,在树形菜单中找到操作,右键点击 AM2,并添加横向加劲板,以加固受力最大的框架角部,并减小屈曲效应。

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

然后修改加劲板参数,在同一根梁 AM2 上再添加一块横向加劲板,并在柱 AM3 上添加另一块,将它们设置在正确的位置。
复制 STIFF T1 操作,并根据下图设置新的属性。

为 AM3 创建一个新的加劲操作,并按照下图设置相关属性。

现在返回校核选项卡,分三个步骤重复计算——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,也可保存为可编辑格式。

您已根据欧洲规范(EN),完成了一个钢框架结构详图的设计、优化与规范校核。


