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技术支持中心博客简单底板节点设计
简单底板节点设计
Connection designSteelFeaturesConnectionOverall check

简单底板节点设计

2021年11月11日
本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

底板形式多样,尺寸各异。它们需要承受多种荷载及日益增多的荷载组合。底板可能是任何项目中最重要的节点类型,然而往往也是最后才完成设计的。本文探讨底板节点的构成要素。

继我关于简单拼接节点的第一篇文章之后,本文将探讨简单底板。这类节点是我设计的第一个节点,在那个年代,它确实非常简单直接。顺便提一下,拼接节点紧随其后排名第二!

同样,多年来变化颇多——尤其是规范。建筑变得越来越复杂——无论是外观还是成功设计所需的专业数量。随着建筑及其结构体系日趋复杂,工程师们在复杂节点上花费的时间也越来越多。IDEA StatiCa 通过易于理解的界面,帮助简化这些复杂性,从而创建高效、精确且经过规范校核的节点。

简单底板很可能是最后才完成设计的节点之一,但它实际上是项目中第一个需要的钢构件。某些设计会有建筑方面的考量,大多数则纯粹基于功能,形式居次。IDEA StatiCa 拥有完整的工具集,可对几乎任何可以想象的配置进行建模、分析和校核。

在我们的支持中心快速搜索,可以找到多个项目,供客户深入了解 IDEA StatiCa:

所有这些示例均附有项目文件,也可在在线 Viewer 中查看——还在等什么?您可以在我们的支持中心找到这些项目。

IDEA StatiCa 不仅能够设计这些相对简单的底板,还被世界上一些顶尖的工程师和制造商用于设计非常复杂的节点:

在这两种情况下,IDEA StatiCa 都使工程师能够优雅而自信地设计复杂的底板节点。

底板节点包含哪些内容?

显然,首先是底板本身。但厚度是多少?材料是什么?

然后是需要支承的一个或多个构件。

涉及哪些力?它们作用在哪里?

最后,还需要考虑基础和锚固系统。厚度是多少?强度等级是什么?锚栓类型和直径是什么?

IDEA StatiCa 可以通过以下几种方式处理:

  • 在 IDEA StatiCa 软件中逐步建立节点
  • 使用来自分析软件的 BIM 链接
  • 使用来自建模软件的 BIM 链接(含或不含计算结果)
  • 使用新的 Checkbot 功能,将几何模型与分析结果相结合

毫无疑问,我们提供了适合所有人的方法,具体取决于他们希望将整体设计集成到何种程度。

逐步设计节点

逐步方法从底板向下和向上建立节点。用户添加构件、定位构件,并创建作用于这些构件的荷载效应。进一步的操作定义底板(以及混凝土基础)和许多其他特殊操作,例如节点板等。这是最耗时(但往往也最令人满意)的方法。这种方法在将来自一个或多个来源的输入转录到 IDEA StatiCa 时,也存在更大的风险。

来自分析软件的 BIM 链接

使用来自分析软件的 BIM 链接,可以通过新的 Checkbot 软件(或旧版规范校核管理器)将构件和荷载效应传输到 IDEA StatiCa。这种方法仍需要在 IDEA StatiCa 中手动建模附加组件,但风险较低。

来自建模软件的 BIM 链接

如果首选路径来自建模软件,例如 Revit、Advance Steel 或 Tekla Structures,则节点组件将通过新的 Checkbot 软件(或旧版规范校核管理器)在 IDEA StatiCa 中复制。这种方法确实意味着需要提供荷载效应,可以手动输入,也可以在建模软件允许且能够访问嵌入或链接结果时自动导入。

如果您希望利用上述概念,但没有能够相互通信的软件,而它们都能与 IDEA StatiCa 通信,该怎么办?这正是我们 Checkbot 软件中新功能发挥作用的地方,它允许您通过从两个 Checkbot 项目导入荷载效应,将几何模型与分析模型相结合。

实际设计考量有哪些?

底板应具有足够的尺寸、刚度和强度,以便通过垫层材料将柱的轴向压力传递至基础,同时不超过基础的局部承压承载力。

简单的方形或矩形底板最为常见。这种形式既易于获取,又可以少量废料完成加工。与从方形板材切割而成的圆形底板相比,情况确实如此。但对于圆形空心截面柱,哪种形式在视觉上更具吸引力呢?

锚固系统必须将力安全地传递至基础。如果普通螺栓设计不够,则可以考虑抗剪键。这些如何与地脚螺栓以及基础中可能存在的钢筋相互作用?这正是 BIM 的优势所在——能够将多个专业整合协调在一起。

如果您阅读实用指南,会发现它们建议在柱边界外各留出额外的 100 mm(4英寸)。它们还建议将尺寸向上取整至最近的 50 mm(2英寸)。这听起来效率不高——一定有更好的方法!确实有:IDEA StatiCa Connection。

简单的设计方法包括:

  • 所需面积校核
  • 有效面积校核
  • 板厚校核
  • 焊缝校核

这适用于承受轴向压力和剪力的简单施工柱。如果柱上有支撑构件接入或承受弯矩,则这些校核将变得更加复杂,耗时也更长。这是 80/20 法则的典型示例,即80% 的节点占用 20% 的时间,而 20% 的节点占用 80% 的时间。

如果在设计中兼顾优雅与效率,那么简单底板就不再那么简单了。一个很好的例子是 Wade Design Engineers 如何使用 IDEA StatiCa 对迪拜一座张拉膜结构中由建筑造型驱动的复杂底板进行校核。

从草图到建模,再到分析和规范校核:

采用了利用 Tekla Structures BIM 链接的流线型工作流程。正是这些工作流程帮助工程师完成日常工作。能够以多种格式导入模型并将其整合到 IDEA StatiCa 中,既节省了时间,又降低了风险。这使工程师能够专注于所需工作,同时也有更多时间深入研究节点,探索各种变体及相关成本。在当前形势下,我们都必须迎接挑战!

您可以在此处阅读更多关于 Marshall Building 项目的内容,以及迪拜项目的案例研究。

您可以在此处下载 IDEA StatiCa 试用版,并使用这些教程快速入门。如果您希望深入了解,这里有一个关于 CBFEM(基于组件的有限元模型)和 IDEA StatiCa 理论背景的链接。 

祝一帆风顺!

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Ralph Pullinger

Ralph Pullinger

产品工程师 IDEA StatiCa

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