1 新建项目
启动 IDEA StatiCa(下载最新版本)并打开源项目文件。节点设计已完成,并已准备好进行标准的应力/应变分析。
2 计算与校核
点击功能区中的计算按钮,启动应力/应变分析。分析模型将自动生成,计算完成后,可在场景左上角查看整体校核结果。

可以看到,根据应力/应变分析,该节点设计合理,通过了所有校核。
为保留这些结果,请在左上角"项目条目"下复制该项目条目。

3 承载力校核
在新项目条目(CON2)中,更改以下输入以启用 AISC 358 预资质限值校核:
- 分析类型:承载力设计
- 预资质节点:激活
- 体系:特殊弯矩框架
- 节点类型:削弱梁截面(RBS)

必须选择耗能构件。应将预期出现塑性铰的构件或板件选为耗能构件,材料超强系数和应变硬化系数将应用于所选构件。在本示例中,选择构件 W16x31 作为耗能构件。可通过顶部功能区中的命令添加,并按空格键/回车键/右键确认选择。

在构件属性中,必须调整 W16x31 的参数:将模型类型设置为 N-Vz-My,因为该节点仅在竖向平面内承受弯矩,绕梁弱轴的弯曲必须受到约束。
选定耗能构件后,预资质限值将显示在屏幕左上方的模型区域中:

第一条警告与 AISC 341-16 第 D.1.1b 条及表 D1.1 中的宽厚比限值有关。要消除第一条警告,请右键单击柱,然后点击加号图标,将柱截面更改为 W14X68:

选择宽翼缘截面,向下滚动找到 W(AISC 15.0),使用搜索框,点击 W14X68,然后点击确定。

点击名称 W12X65 并按 F2 键,或右键单击并选择重命名,将构件名称更改为 Column:

下一条需要修复的警告与梁腹板与柱翼缘的焊缝有关:

可在 CUT1 操作中修改焊缝,将焊缝类型从双面角焊缝更改为对接焊缝:

下一条警告涉及 AISC 358 第 5.6(2) 条中针对特殊弯矩框架的抗剪板要求。
点击"新建操作",选择翅板操作,并按图示输入详细信息:

最后一条警告涉及 AISC 358 第 5.5(2) 条中的焊接孔要求。为满足该构造校核要求,请添加开孔操作,选择相应输入,并对切口使用预设计选项:

完成该操作后,该节点满足 AISC 358 和 341 标准的预资质限值要求。

将力的作用位置参数切换为位置,以便精确定义实际作用力的位置。塑性铰的位置与作用力位置相近:X = 17 英寸。

如何确定塑性铰的正确位置?结构工程师需要判断塑性铰将在何处出现。通常,塑性铰在梁中确定。在本示例中,塑性铰将出现在狗骨操作的中部。建议从软件中读取位置(线框视图)。

下一步,需要定义荷载效应。抗震分析的荷载与规范相关(材料超强系数、应变硬化系数),同时也受屈服强度、截面几何特性等因素影响。
本示例的荷载按以下步骤计算:
My = Cpr .Ry .Fy .Zpl,y(RBS),对应剪力 Vz = –2 My / Lh,其中:
- Ry – 概率屈服强度与最小屈服强度之比 – AISC 341-16 – 表 A3.1;对于 A992 – Ry = 1.1
- \( C_{pr}=\frac{F_y+F_u}{2\cdot F_y} \le 1.2 \) – 应变硬化系数;对于 A992 – Cpr = 1.15
- Fy – 特征屈服强度;对于 A992 – Fy = 50.0 ksi
- Fu – 特征极限强度;对于 A992 – Fu = 65.0 ksi
- Zpl,y(RBS) – 塑性截面模量;削弱梁截面的值 – Zpl,y,(RBS) = 44.80 in3
- Lh – 梁上两塑性铰之间的距离;Lh = 250 - (2 . 17) = 216 in
My = 1.15 x 1.1 x 50 x 44.80 = 2834 kip.in = 236.17 kip-ft


\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{y}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{2834}{216} = 26,2 \, \textrm{kip} \]
将计算所得的剪力和弯矩作为新荷载效应(LE)输入。

剪力和弯矩必须以正确的符号输入,使弯矩沿梁在远离节点方向上递减。
现在可以通过计算命令启动承载力分析。


从结果和塑性应变视图可以看出,柱存在极大的塑性应变。承载力设计与 AISC 358 预资质节点设计流程的主要目标是设计强柱弱梁体系。因此,屈服和塑性铰的形成应发生在耗能构件(所选梁)中;对于削弱梁截面类型的节点,目标是使最大塑性应变出现在梁削弱截面的中部。
设计思路是将破坏推向梁。以下步骤旨在提高柱节点域的承载力。
首先,可在柱中与梁翼缘对齐处添加四块加劲板,将加劲板厚度设置为 5/8"。

为提高柱的承载力,在腹板两侧各添加一块补强板(添加加劲板制造操作)。

柱腹板处的加劲板需通过板件切割制造操作进行切割,并与补强板焊接。

重复板件切割操作四次,将其余前/后加劲板与补强板连接。
*提示:右键单击第一个切割操作,根据需要进行复制,并将鼠标悬停在板件上以查看待切割板件的名称。
所有设计修改现已完成,在校核选项卡中运行计算。可以看到所有组件(如焊缝和螺栓)均通过了规范校核。耗能构件板件的塑性应变不影响整体结果。

可在塑性应变分析窗口中查看塑性铰的出现情况。

塑性铰出现在预期位置,该节点通过了承载力设计所要求的各项校核。
如需更好地理解结果,请参阅理论背景。
4 报告
最后,您可以查看报告。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。
在详细报告末尾,列有预资质节点构造校核的清单,包含参考依据和状态:

您已根据 AISC 358 和 AISC 341 完成了预资质结构节点的承载力设计校核。
抗力系数
由于满足"预资质"节点的设计要求,且可用强度按 AISC 358-16 计算,抗力系数 ϕ 应取如下值:
延性极限状态 ϕd = 1.00
非延性极限状态 ϕn = 0.90
这些系数可在 IDEA StatiCa Connection 的"规范设置"中编辑:

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