基于CBFEM的螺栓模型
IDEA StatiCa 在其求解器中采用了一种独特的方法——基于组件的有限单元法（CBFEM）。CBFEM 中使用的螺栓模型已根据多种钢结构设计规范进行了描述和验证。承载力和变形能力也与主要试验研究成果进行了对比。
在CBFEM（基于组件的有限单元法）中，螺栓在受拉、受剪和承压方面的行为由相关非线性弹簧组件来描述。受拉螺栓由弹簧描述，包含轴向初始刚度、设计值、屈服起始点和变形能力。对于屈服起始点和变形能力，假定塑性变形仅发生在螺栓杆的螺纹部分。
在我们的理论背景文档中，您可以找到关于CBFEM方法如何描述和验证螺栓的更多信息。如果您想进一步了解CBFEM的总体内容，完整的通用理论背景无疑是最佳起点。
各设计规范中的螺栓
让我们来看看CBFEM如何从各设计规范的角度处理螺栓问题。目前，IDEA StatiCa 支持八种设计规范，涵盖螺栓和预拉力螺栓的设计和/或构造要求。
按欧洲规范校核螺栓和预拉力螺栓
CBFEM中螺栓受剪的初始刚度和设计值依据EN 1993-1-8第3.6条和第6.3.2条进行建模。代表承压和受拉的弹簧具有双线性力-变形行为，其初始刚度和设计值依据EN 1993-1-8第3.6条和第6.3.2条确定。
构造要求
若在规范设置中选择相应选项，则对螺栓进行规范校核。校核螺栓中心至板边缘的距离以及螺栓间距。EN 1993-1-8表3.3中推荐边距e = 1.2，螺栓间距p = 2.2。用户可在规范设置中修改这两个值。
按AISC规范校核螺栓和预拉力螺栓
螺栓内力由有限单元分析确定。拉力包含撬力。螺栓承载力依据AISC 360第J3章进行校核。
构造要求
校核螺栓间最小间距及螺栓中心至被连接件边缘的距离。依据AISC 360-16 – J.3.3，校核螺栓中心间距不小于公称螺栓直径的2.66倍（可在规范设置中修改）。依据AISC 360-16 – J.3.4，校核螺栓中心至被连接件边缘的最小距离；相关数值见表J3.4和J3.4M。
按其他标准校核螺栓和预拉力螺栓
螺栓构造要求
如何设置距离
用于螺栓承压承载力计算的边距必须适用于一般板件几何形状，包括带开孔、切口等的板件。
算法读取给定螺栓合剪力向量的实际方向，然后计算承压校核所需的距离。
端距（e1）和边距（e2）通过将板件轮廓划分为三段来确定。端部区段由力向量方向上60°范围标识。边部区段由垂直于力向量的两个65°范围定义。螺栓至相关区段的最短距离即取为端距或边距。
螺栓孔间距（p1；p2）的确定方法为：将周围螺栓孔虚拟扩大半个直径，然后沿剪力向量方向及垂直方向各画一条线，与这两条线相交的扩大螺栓孔的距离即分别作为计算中的p1和p2。
验证算例
我们准备了若干验证算例，用于与其他计算方法的结果进行对比。
EN
AISC
面向结构工程师的专利技术
您知道我们的螺栓模型解决方案已获得美国专利吗？请点击此处了解我们的成功案例。
单螺栓节点——我们的解决方案
有时，工程师需要设计仅含一个螺栓的节点，例如铰接、支撑、拉杆或斜杆等情况。要建模和计算此类操作，需要为构件定义合适的模型类型。更多内容请点击此处阅读。
螺栓、焊缝与节点刚度
螺栓和焊缝各有其优缺点。选择节点时，一个重要考量因素是其预期刚度。一般而言，螺栓节点的刚度永远不及焊接节点。如果选择螺栓节点，建议计算该节点的刚度，并在整体结构分析中考虑所得刚度的影响。您可以点击此处了解此类计算的具体内容和注意事项，或观看此视频。
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