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技术支持中心教程混凝土墙的结构设计(EN)
混凝土墙的结构设计(EN)
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混凝土墙的结构设计(EN)

本文也提供以下语言版本
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AI从英语翻译

通过逐步学习本教程,您将了解如何使用 IDEA StatiCa Detail,以及如何在几分钟内按照规范完成钢筋混凝土墙的设计与规范校核。

1 新建项目

启动 IDEA StatiCa Detail 软件(下载最新版本)。在 IDEA StatiCa 主窗口中,打开 Detail 软件以定义新项目。 

在非连续区域向导中,选择 2D 模型类型,然后选择 Wall 模板。选择非连续区域的拓扑形式——带窗洞和门洞的墙体 openings。最后,按图示设置属性(混凝土 - C25/30,保护层 - 30mm)。 

2 几何形状

开始定义几何形状。模板已创建六个项目:墙体 W1、两个洞口 O1 和 O2,以及三个线支座 LS1-3。

选择洞口 O1,将窗洞宽度增加至 2m。 

通过修改 X 坐标将洞口 O2 向右移动。

在本示例中,墙体由两个线支座支承。在实体树中单击第三个支座 LS3,或在三维场景中选中中间支座,然后单击删除图标将其删除。 

此时墙体的几何形状如下所示:

无需担心支座重叠的问题。在项目中选择其他项目后,支座将自动调整以适应几何形状。

  • 在 Detail 中的几何类型中了解更多关于几何定义的内容

3 荷载效应

现在,转到实体树中的荷载与组合部分。可以看到,模板已创建两个荷载工况和三个组合。

荷载工况 LC1(永久荷载)在荷载输入中包含两个线荷载:顶部边 3 上的均布竖向荷载 LL1 和左侧边 4 上的线性水平荷载 LL2。 

修改竖向荷载 LL1 的值,保持线性水平荷载 LL2 的默认值。

对于 LC2,增大均布线荷载 LL3 的值。

在 LC2(可变荷载工况)的荷载输入中,删除荷载工况 LC4。

已定义三个非线性组合:C1 用于承载能力极限状态校核;C2 为准永久组合,C3 为标准组合,均用于正常使用极限状态规范校核(参见荷载工况与组合部分)。组合规则的分项系数也可进行调整。

计算仅针对已勾选的项目(组合 C1、C2 和 C3)执行。

  • 在 Detail 软件中荷载输入的一般说明中了解更多关于内力的内容

4 钢筋

在开始定义钢筋之前,有两个设计工具可帮助您了解结构的受力行为。 

线性分析

通过导航至工具功能区,然后单击顶部功能区中的线性分析按钮来运行线性分析。为了更清晰地查看压力最大的区域,可在顶部功能区将压力过滤器设置为 -1.0 MPa。

拓扑优化

或者,您可以使用更高级的 拓扑优化工具,查看最优钢筋布置方案。 

对于有效体积为 40% 的情况,结构如下所示(红线表示压力,蓝线表示拉力):

切换至钢筋布置的输入/编辑模式。设计工具的结果将以较浅的颜色保留在背景中,以便查看钢筋是否与受拉区域吻合。如果不希望显示这些结果,只需单击设计工具图标将其关闭。

您将使用模板创建的 6 个预定义项目。

从拓扑优化结果可以看出,门洞上方存在受拉区域。因此,建议修改该区域的钢筋配置。 

选择钢筋组 GB2,修改直径和锚固长度。场景中的小橙色箭头表示钢筋的方向。

切换回设计选项卡后,可在顶部功能区显示真实三维视图。但需先关闭预计算结果的显示。

  • 通过阅读 Detail 软件中的钢筋定义提升您的钢筋配置技能

5 计算与校核

继续进行项目计算。在导航栏中转至校核,然后按顶部功能区中的计算按钮。分析模型将自动生成,计算完成后即可查看结果。

右侧属性栏中可查看所有详细结果。当前显示的是承载能力极限状态组合(C1)下混凝土的汇总校核结果。

可以注意到永久荷载和可变荷载的施加比例(P100%,V100%)。 

通过切换行,可以显示所有规范校核结果。在汇总中,呈现了承载能力极限状态/正常使用极限状态的主要结果。从图中可以看出,正常使用极限状态校核未通过——应力限值不满足要求。 

转至应力选项卡。显然,不满足要求的应力出现在窗洞处。该处存在应力峰值,可使用功能区中的限制校核按钮将其忽略。

使用忽略区域按钮可显示该区域。此图将添加至报告中,以证明被忽略校核区域的大小。

使用此功能后,您将看到一条警告,提示该区域已按规范被忽略,该警告也将包含在报告中。 

要逐项查看各组件的详细校核结果,请单击强度选项卡。这将打开混凝土承载能力极限状态校核内容,包括应力承载比、主方向应力、应变以及折减系数 kc 的分布图。如上表所述,C1 组合用于承载能力极限状态校核。

如需深入了解,请阅读:IDEA StatiCa Detail 中基于 Kc2 系数的混凝土强度折减

如需查看钢筋的相关结果,请单击钢筋标题所在行。这将更改功能区选项,并展开结果表格。您可以显示每根钢筋的应变、应力及其承载比。

在锚固选项卡中,可以显示粘结模型和钢筋锚固的结果,包括锚固力、沿钢筋的总力图、粘结力和滑移量。您可以查看所选钢筋组所承担的总力。

  • 关于承载能力极限状态结果的更多信息,请参阅 Detail 软件中承载能力极限状态结果的一般说明

正常使用极限状态校核结果可在应力、裂缝、和挠度选项卡中查看。对于应力限值状态,C2 组合控制混凝土校核,C3 组合控制钢筋校核。

计算所得裂缝宽度可在裂缝选项卡中显示(组合 C2)。计算值与限值 wlim 进行比较,本例中限值为 0.30 mm。

您还可以查看墙体的变形图(位于挠度选项卡内的顶部功能区)。

  • 关于正常使用极限状态结果的更多信息,请参阅 Detail 软件中正常使用极限状态结果的一般说明

6 报告

最后,转至报告预览/打印。IDEA StatiCa 提供完全可自定义的报告,可打印输出或以可编辑格式保存。通过在实体树中拖动各行,可以重新组织报告的结构。 

您已完成带洞口墙体的设计、优化与规范校核。

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