如何建立钢-混凝土节点模型
第一种方式是使用节点向导建立锚固模型,提供弯矩节点和剪力节点选项,以及带或不带支撑的基础选项。

建立基础模型的第二种方式是通过底板操作。该方式专门适用于底板垂直于被锚固构件的情况。使用此操作时,锚栓将自动生成。此外,底板的形状可在编辑器中进行自定义,允许进行修改,例如创建带圆角的底板以满足特定设计需求,以及为锚栓指定长圆孔。


对于底板不垂直于被锚固构件的情况,建模过程需要采用不同的方式。在这些情况下,必须使用加劲板操作来建立底板模型,并使用紧固件网格或接触操作来定义锚栓。加劲板按所需角度和位置放置,紧固件网格须调整为锚栓类型。然后将连接项数量更改为一个,并将加劲板定义为所选项。

当节点已在 CAD 软件中建模时,可以使用 BIM 链接导入锚固设计。
使用加劲板进行常规锚固的示例
观看录制视频,了解如何将阳台栏杆的自定义竖向底板设计锚固至混凝土楼板。
混凝土块
混凝土基础限于矩形形状,但其尺寸可通过各边的偏移值进行调整。输入单一值将在锚固截面轮廓周围创建均匀偏移。输入两个值将在两个方向上应用对称偏移。输入四个值将分别对各边应用偏移,从而轻松实现非对称锚固。

偏移参数允许创建矩形混凝土块、基础带、混凝土墙、梁、柱、楼板或斜向构件。

也可以通过输入负(-)偏移值来创建部分支承底板。例如,为某一边的偏移输入负值,可以创建延伸超出混凝土块的底板,或建立仅部分翼缘与混凝土块接触的钢梁搁置模型。

观看多种混凝土块与锚固配置方案的建模过程。
锚栓类型
IDEA StatiCa 中可设计多种类型的锚栓。可从直锚栓、带头锚栓(圆形或矩形锚板)和带钩锚栓中进行选择。紧固件的长度、直径和材料均可修改。
直锚栓自动默认为后锚固锚栓,带锚板和弯钩的锚栓视为现浇锚栓,这决定了所需规范校核的差异。

如需设计 Hilti 硬件的锚栓,可使用 Checkbot 中的 Hilti PROFIS 插件。该插件可通过免费的 Checkbot 将受支持的第三方有限元分析和 CAD 软件的数据传输至 Hilti PROFIS Engineering Suite。了解如何使用 Hilti PROFIS Engineering Suite 插件。

剪力传递
将剪力从被锚固构件传递至基础块有三种方式:摩擦、抗剪键或锚栓。剪力传递始终仅通过其中一种方式进行,不可组合使用。
默认方式是通过底板与灌浆层之间的摩擦传递剪力,由摩擦系数表示,可在项目设置中根据灌浆类型进行修改。摩擦系数影响设计摩擦承载力。

另一种剪力传递方式是通过抗剪键。该构件由焊接在底板底部的通用钢构件组成。抗剪键通过长度定义,钢埋件可偏心布置,也可旋转。抗剪键的规范校核通过抗剪键钢材承载力和混凝土承压承载力进行。

IDEA StatiCa Connection 中另一种剪力传递方式是通过锚栓。
最后一种方式是滑动,表示滑动铰(滚轴),仅在 IDEA StatiCa Member 的分析中实现。仅在 Connection 中建模时不应使用该选项。
离地高度
有 3 种方式可建立底板与基础块的节点模型。第一种也是默认方式是直接接触,两构件之间无间隙。另一种方式是可调厚度的砂浆层(灌浆)。在这些情况下,需注意在项目设置中正确设置底板、灌浆层与混凝土基础之间的实际摩擦系数。默认值为 0.25。最后一种方式是设置间隙,以防止底板与混凝土块直接接触,避免腐蚀。

内力通过有限单元法分析确定。带离地高度的锚栓弯矩取决于锚栓与底板的刚度比。
锚固至多个混凝土块表面
IDEA StatiCa Connection 支持锚固至多个混凝土块表面,显著扩展了复杂底板配置的建模能力。设计人员现在可以在单个混凝土块的两个平面上定义锚栓,从而准确表达实际节点构造,例如同时锚固在水平面和竖向面的构件。

这消除了涉及加劲板、手动切割或多块模拟等耗时变通方法的需求,并确保在各设计规范中锚固行为的一致性和可追溯性。
在指定表面上定义底板
在底板操作中,可以选择创建新块或选择现有块。对于现有块,新增了指定表面的选项。表面编号方式与 Detail 软件中相同。

对于紧固件网格或接触操作,已实现新的逻辑。当参考板位于混凝土块的面上,且操作设置为锚栓时,表面将被自动识别并用于创建地基模型。

当选择现有块时,锚栓属性(偏移、深度、剪力传递、离地高度)将自动复用。
在表面上定位加劲板
加劲板还新增了一个选项——其原点现在可以定义在混凝土的现有块上。选择后,加劲板将自动放置在所选混凝土块及其表面上。位置位于表面中心。

默认情况下,由于底板之间的相互作用未在 Connection 软件中进行校核,锚栓校核被标记为不满足。

可在项目设置中更改此状态,并将混凝土破坏承载力修改为无。在这种情况下,假定混凝土块中同时存在受拉和受剪钢筋,不进行混凝土校核。

钢材规范校核仍然有效,用户可以将模型导出至 Detail进行高级混凝土验算。软件根据锚栓刚度、压缩地基刚度和荷载路径自动重新分配内力,使工程师能够手动分析和验证关键荷载传递工况。
加劲板
为提供额外承载力,可在被连接构件上添加加劲板。可使用肋板操作实现,该操作适用于加劲板施加于单块板件(腹板/翼缘)的情况。或者,加宽板操作允许将加劲板指定至截面的多个部分。

锚栓规范校核
锚栓规范校核的更多详细信息见以下链接:
- 锚栓规范校核 - 欧洲规范
- 锚栓规范校核 - 澳大利亚标准
由于锚栓配置的限制,IDEA StatiCa Connection 软件中并非所有锚栓规范校核均会执行。
混凝土块规范校核
混凝土块规范校核的更多详细信息见以下链接:
- 混凝土块规范校核 - 欧洲规范
- 混凝土块规范校核 - 澳大利亚标准
规范校核——开裂混凝土或非开裂混凝土
在规范设置中,可将混凝土设置切换为非开裂,从而提高锚栓规范校核的承载力。对于 EN 标准,这影响混凝土侧向爆裂承载力参数 k5 和混凝土锥体承载力参数 k1。对于 AISC 标准,则影响混凝土破坏承载力和参数 Ψc,N。默认情况下,混凝土设置为开裂,但可在项目设置中更改为非开裂。

禁用混凝土锥体破坏(拔出)校核
将钢梁或钢柱锚固至细长混凝土块(例如靠近混凝土墙边缘)的特殊情况,主要在混凝土锥体拔出评估方面存在挑战。在这些情况下,混凝土锥体承载力不足,需采用替代方法。

在 IDEA StatiCa Connection 中,可在规范设置中禁用混凝土破坏承载力校核,并从以下选项中选择:
- 两者 - 规范校核中同时考虑拉力和剪力。
- 拉力 - 仅考虑拉力,剪力假定由钢筋承担。
- 剪力 - 仅考虑剪力,拉力假定由钢筋承担。
- 无 - 所有内力均假定由钢筋承担。
对于除两者以外的所有选项,报告中将明确说明混凝土块钢筋必须承担的内力,以实现满足要求的设计。
混凝土校核——高级方法
根据前述设置,无钢筋时混凝土块的校核可能不满足要求。在这种情况下,可选择将整个锚固导出至 Detail 软件进行进一步分析和设计调整。3D 模块可对附加钢筋和混凝土块进行精确分析。

有关 Detail 作为锚固解决方案的更多一般信息,请参阅文章 3D Detail out of Beta。
