IDEA StatiCa(结构设计)

　　IDEA StatiCa是一款建筑结构设计软件，可以对钢结构和混泥土结构设计，大部分结构设计功能都可以在软件找到，可以快速绘图和建模，可以快速分析结构可行性，可以执行横截面和钢筋布局的无限拓扑，可以显示所有2D具体细节，可以查看完成项目的报告，版本20.1带来了混凝土设计的新应用程序-混凝土构件BETA，在几分钟内对关键的混凝土构件进行建模，加固和代码检查，用户可以轻松设计和评估由一维元素、梁和柱组成的空间钢筋混凝土结构，将来将有可能分析任何拓扑的结构3-D成员，本软件可以独立运行，也可以基于Revit、SAP2000、ETABS、Tekla等软件运行！

软件功能

　　用于混凝土的IDEA STATICA

　　IDEA StatiCa可以帮助您设计任何桥梁，无论其复杂性如何。

　　1、任何拓扑中的混凝土梁的设计和代码检查

　　2、创建/分析钢筋混凝土和预应力混凝土横截面

　　3、1D / 2D RC和PSC成员设计以及所有ULS / SLS检查

　　4、混凝土混凝土组合截面

　　5、裂纹和挠度检查

　　6、压缩软化。拉伸刚度

　　7、前/后张紧构件，3D梁

　　8、施工阶段，时间依赖性分析

　　9、任何肌腱拓扑，预应力损失，预应力影响

　　优化预制构件设计，同时确保代码合规性和安全性。

　　1、梁，板，墙，柱的RC横截面

　　2、常规或预定义的几何（40个模板）

　　3、所有ULS / SLS检查。耐火检查

　　4、混凝土混凝土组合截面

　　5、任何拓扑结构的梁。非线性挠度

　　6、墙和梁细节的加固和代码检查

　　7、裂纹和挠度检查。压缩软化。拉伸刚度

　　8、自动检测最佳钢筋位置

新版特色

　　IDEA StatiCa的新版本就在这里！

　　无论您是将IDEA StatiCa作为独立应用程序使用，还是通过BIM链接与FEA / CAD应用程序一起使用，版本20.1均可显着加快连接设计。所有这些使我们能够使工程师全面评估国家法规的要求，并使用最适量的材料。

　　此版本的重点是：

　　1、成本估算-根据您的制造数据，在3D场景中实时了解连接的成本。

　　2、预设计-IDEA StatiCa引擎为您主动建模连接的各个部分，从而加快了将设计微调为最佳的过程。

　　3、从Tekla，Advance Steel，Revit批量选择连接-不再需要3个步骤一个接一个地选择连接。只需在Tekla中拖动10个以上的连接，IDEA StatiCa就会自动将其导出。Tekla有什么变化？只需单击“全部同步”。

　　紧接着，我们对IDEA StatiCa许可进行了一些改进，以使您灵活而舒适地进行许可管理。

安装方法

　　1、打开idea-statica.msi软件直接安装，点击next

　　2、软件的安装协议内容，接受协议点击下一步

　　3、软件安装地址是C:\Program Files\IDEA StatiCa\StatiCa 20.1\，小编将软件安装在E盘

　　4、提示安装准备，点击install开始安装

　　5、提示安装过程，等待安装结束

　　6、几秒钟就完成安装，点击finish

　　7、软件服务于多款结构设计软件，可以选择Revit，可以选择Tekla，如果你的电脑有这些软件就可以正常使用IDEA StatiCa

方法

　　1、打开patch文件夹，复制里面的补丁ShaferFilechck.dll到安装地址替换同名文件即可激活

　　2、在开始菜单找到IDEA StatiCa直接打开使用

　　3、软件是需要登录才能使用的，如果你有该软件的账号就可以输入登录，这样就可以免费使用

新版功能

　　IDEA StatiCa连接改进

　　费用估算

　　IDEA StatiCa Connection的新版本20.1带来了连接生产成本的计算。用户可以非常快速地估计所创建设计的最终价格，并优化与此相关的连接。

　　可以在“设置”中以每单位重量的成本指定各个连接组件的价格。当前可以为四个基本实体定义成本：

　　钢零件（板材和添加的钢构件，取决于等级）

　　焊缝（单和双角焊，½V和K对接焊缝，取决于焊缝大小）

　　螺栓组件（取决于等级和直径）

　　钻孔（占螺栓组装成本的百分比）

　　结果值将显示在3D场景中，并根据设计中使用的制造操作进行更新。详细的成本计算是计算报告的可选部分。

　　提供专家版和增强版。

　　预先设计

　　预设计是一项新功能，旨在提供合理的起点并缩短连接设计过程。该功能尚处于初期阶段，主要用于I形截面和以下最常见的制造操作：

　　翅片

　　拼接

　　剪切端板

　　齐平和扩展的端板

　　焊缝

　　它是如何工作的？

　　预设计从给定制造操作的属性表中读取输入数据，然后创建建议的初始设计。通常，连接构件的材料和几何数据，螺栓组件和焊接数据都将作为预设计过程的输入读取。结果（输出）将生成钢板厚度，焊接尺寸，螺栓数量和布置。

　　最终的设计大致基于所连接横截面或板的电阻。可以在设计前设置（顶部功能区）中修改此电阻的百分比。较高的百分比将产生更可靠的设计。

　　您可以在“设置”中更改其他几个首选项，包括板厚度，焊接尺寸和螺栓间距的首选尺寸增量。

　　如果支持给定的操作，则可以通过右键单击操作树中的操作名称或单击操作属性网格顶部的橙色选项卡中的按钮来调用预设计。创建新操作时也会自动调用预设计。只需右键单击树中的“操作”，也可以批量获得所有受支持操作的预设计。

　　提供专家版和增强版。

　　设置对话框

　　新版本在顶部的功能区中增加了一个新按钮，可以打开“设置”对话框。在此对话框中，可以调整20.1的两个主要新功能：成本估算计算和连接预设计。

　　“设置”对话框具有模板功能，该功能允许将输入值保存在模板中，从其他模板加载值以及为新项目选择默认模板。模板特定于不同的功能，并且还特定于代码。

　　新建连接向导

　　新版本附带对起始拓扑模板的更好排序。您会在顶部找到类似I或L形的开放部分，然后在库的末尾找到矩形空心部分拓扑，以及圆形空心部分。

　　在向导的“设计”部分中，根据连接的预期行为对建议的变体进行分组：矩连接，剪切连接和桁架连接。当然，保留以空白项目开始的选项。

　　所有这些都将帮助您加快模板选择过程并提高对连接属性的了解。

　　“设计”部分中模板的顺序取决于代码选择，例如，AISC代码的设计模板顺序不同于EN代码和其他代码。

　　提供专家版和增强版。

　　装载百分比

　　IDEA StatiCa Connection 20.1中添加了有关如何设置负载效果的新的简单选项。可以按定义的横截面容量百分比来加载构件。以横截面容量的百分比形式设置载荷主要是指简单的工具。最好使负载处于平衡状态。

　　可以在“材料”选项卡中查看截面特性。禁用扭转是因为未知的翘曲约束无法明确确定构件的扭转阻力。

相关介绍

　　理论背景

　　CBFEM与组件方法

　　标准构件法的弱点在于计算连接的内力和应力。CBFEM用通用FEA代替了对内力的特定计算。

　　用于检测特殊组件（例如螺钉或焊缝）的方法是根据标准组件方法执行的。

　　对于连接元件（螺钉和焊缝），必须开发特殊的FEM组件，以便随后能够对焊缝和螺钉的行为进行建模。一维元素的所有部分以及所有其他图纸都被建模为平板。这些元素由钢（通常是金属）制成，这种材料的行为显然是非线性的。

　　钢的实际应力/应变图已被理想的塑料材料代替，用于建筑设计。理想的塑性材料模型的优点在于，只有弹性模量和屈服点才需要描述材料曲线。结构钢的允许延展性为15％。对于正常尺寸，塑性极限应变的实际可用值为5％。

　　使用理想的弹塑性应力/应变图时，钢中的应力不得超过屈服点。

　　实际应力曲线和理想的弹塑性材料图

　　CBFEM方法旨在对实际情况进行精确建模。与对系统和建筑物进行建模不同，面板网络不会合并，也不会有交集。在每个单独的板上创建有限元网格，而与其他任何板的网格无关。

　　在网络之间添加了特殊的无质量力插值约束。它们可确保一个板的边缘与另一板的表面或边缘之间的连接。

　　这种独特的计算模型在准确性和计算速度方面都提供了非常好的结果。该方法受专利保护。

　　基板可自由定位在混凝土基础上。它是分析模型中的接触元件-混凝土和基板之间的连接仅在压力下保持。

　　混凝土砌块与底板之间接触的应力/应变图

　　使用特殊的弹塑性元素对焊接进行建模，该元素添加到板之间的插接点。该元素考虑了焊缝的颈部厚度，位置和方向。塑化状态由焊缝颈部的张力控制。焊缝中应力的塑性重新分布使应力峰值可以沿着焊缝的较长部分重新分布。

　　螺栓连接由两个或多个夹板和一个或多个螺钉组成。将板自由地彼此放置。

　　在分析模型中，仅在有压力时才在板之间插入接触元件。拉动时不会传递力。

　　推力通过存储吸收。对于它们仅在力的方向上的传递实施了特殊模型。IDEA StatiCa Connection可以验证螺钉是否可以承受拉力和推力。螺钉行为根据下图实现。

　　螺丝张力

　　符号说明：

　　K-螺钉的线性刚度，

　　K p-塑料分支处的螺钉刚度，

　　F lt-螺钉线性性能的极限力，

　　F t，Rd-螺钉的极限载荷能力，

　　u l-螺钉的极限应变。

　　螺丝-推拉互动

　　在CBFEM中，使用Winkler-Pasternak地下模型对混凝土砌块进行建模。地下的刚性取决于混凝土的弹性模量和地下的有效高度。不使用CBFEM方法测量混凝土块本身。

　　负荷

　　框架分析模型的最终力传递到单元部分的末端。在传输中要考虑由连接尺寸引起的偏心距。

　　使用CBFEM方法生成的分析模型非常精确地对应于实际连接，而切削力的计算是在非常理想的3D FEM梁模型上进行的，在该模型中，单个梁由中心线建模，连接由非实体节点建模。

　　垂直支撑和水平梁的连接

　　在3D模型中，切削力是使用1D元素计算的。下图显示了内力发展的一个例子：

　　横梁上切削力的变化过程。M和V是连接的末端力。

　　组件对连接造成的影响对于连接（连接）的尺寸确定很重要。效果如下图所示。

　　元素对连接的影响。CBFEM模型以深蓝色标记。

　　在理论上，力矩M和推力V作用。CBFEM模型中不存在理论连接点，这就是为什么无法在此处施加载荷的原因。模型必须加载M和V，它们必须以距离r转移到截面的末端。

　　M c = M - V · r

　　V c = V

　　在CBFEM模型中，端部承受力矩M c和力V c加载。

　　焊缝

　　设计能力

　　在角焊缝的圆角部的应力是根据EN确定1993-1-8第4.5.3：

　　σ W，埃德= [σ ⊥ 2 + 3（τ ⊥ 2 +τ || 2）] 0.5

　　σ瓦特中，R d = F ù /（β瓦特γ M2）

　　0.9σ W，路= F ü /γ M2

　　焊缝的利用

　　Ù吨=分钟（σ W，编/σ W，路;σ ⊥ /0.9·σ瓦特，路）

　　β瓦特-相关系数; 表4.1

　　螺丝

　　螺钉的极限拉力：F t，Rd = 0.9 f ub A s / γM2。

　　根据EN 1993-1-8：限制在螺钉头或螺母上的冲切剪切力：B p，Rd = 0.6πd m t p f u / γM2。限制每个剪切的剪切力

　　平面：F V，路=α v ˚F UB A /γ M2。

　　根据EN 1993-1-8-表3.4的板的极限孔嵌入力：F b，Rd = k 1 a b f u dt / γM2。

　　拉伸负载利用率[％]：Utt = F t，Ed / min（F t，Rd， B p，Rd）。

　　剪切载荷[％]的利用率：Uts = V / min（F v，Rd， F b，Rd）。

　　推拉作用[％]：Utts =（V / F v，Rd）+（F t，Ed / 1.4 F t，Rd）。

　　在哪里

　　A-螺钉的杆截面积或应力截面积，

　　甲小号-螺钉的应力横截面面积，

　　f ub-螺钉材料的抗张强度，

　　d m-螺丝头的直径，

　　d-螺杆直径，

　　t p-螺钉头或螺母下方的板厚，

　　f u-钢的断裂强度，

　　α v = 0.6的强度等级（4.6，5.6，8.8）

　　α v = 0.5的强度等级（4.8，5.8，6.8，10.9），

　　ķ 1个≤2.5 -根据表3.4因子，

　　一个b ≤1.0 -根据表3.4因子，

　　F t，Ed-螺钉中的设计拉力，

　　V-螺钉中的剪切力的总和。

　　预应力螺栓

　　强度等级为8.8或10.9的预紧螺钉的极限滑动力受施加的拉力F t，Ed的影响。

　　符合EN 1993-1-8的预紧力-3.9（3.7）

　　F p，C = 0.7 f ub As

　　符合EN 1993-1-8的每个螺钉的极限滑动力3.9-（3.8）

　　F s，Rd = k s n μ（F p，C - 0.8˚F吨编）/γ M3

　　利用与剪切负荷[％]：

　　Ù TS = V / F S，路 WO

　　甲小号-螺钉的应力横截面面积，

　　f ub-螺钉材料的抗张强度，

　　k s-根据EN 1993-1-8的系数-表3.6; k s = 1

　　μ-摩擦系数，

　　n-摩擦表面的数量。对每个摩擦表面分别进行校对，

　　γ M3 -安全系数，

　　V-推入螺丝，

　　F t，Ed-螺钉中的设计拉力。