此功能适用于 IDEA StatiCa 预定义集中所包含的部分参数化节点模板。在 26.0 版本中,仅有有限数量的模板支持预测功能,但覆盖范围将在未来版本中逐步扩展。

对于受支持的模板,预测承载比将直接显示在场景中,为当前配置的预期承载能力提供即时反馈。所显示的值为机器学习模型生成的估算值。
预测方法
预测承载比基于一个机器学习模型,该模型在大量预先计算的节点变体数据集上进行训练。对于每个受支持的参数化模板,系统自动生成了数万个具有不同参数组合的模型。
所有这些模型均使用标准 IDEA StatiCa Connection 分析进行了完整计算。基于计算结果,训练了一个机器学习模型,用于预测模板在未经明确预先计算的新参数组合下的承载比。
该方法无需在每次参数更改后运行完整计算,即可快速估算节点承载比。
预测的评估方式
对于每个受支持的参数化模板,机器学习模型综合考虑模板的几何形状和参数,以及训练过程中施加的荷载分量。
当用户修改模板参数(例如板厚、螺栓规格或边距)时,预测承载比将立即更新。这使用户能够快速判断当前配置是否更接近或更远离预期承载能力。

预测承载比的用户价值
借助预测承载比,用户无需反复运行完整计算即可优化节点配置。预测功能在参数更改过程中提供即时反馈。
一旦用户对预测承载比感到满意,最终验证必须始终通过运行标准应力/应变计算来完成。只有计算结果才代表依据所选规范进行的实际设计规范校核。

这种方法显著加快了设计流程,因为不再需要通过计算验证每个中间设计变体。
场景中显示的预测
如果项目中定义了多个荷载效应,场景中显示的预测承载比始终对应于节点达到最高承载比的荷载效应。其他荷载效应的预测不会同时显示。
类似地,当在单个节点模型中使用两个或多个参数化模板时,场景中显示的预测承载比代表承载比最高的模板,而非整个节点的承载比,因为未考虑组合模板之间的相互作用。
各个模板的预测承载比可通过分别选择每个模板来查看。这使用户能够独立评估每个模板的估算承载比,同时需注意所显示的值并不代表整个节点模型的组合行为。
局限性
预测承载比旨在节点设计过程中提供快速估算。在解读所显示的值时,了解机器学习模型训练过程中所采用的假设及其固有局限性至关重要。
预测承载比适用以下局限性:
1 荷载考虑因素
- 荷载分量有限 – 每个模板的训练仅包含两个荷载分量(例如 Vz 和 My),锚固情况训练了三个分量。其他荷载分量不在预测考虑范围内。如果这些分量对节点行为起决定性作用,预测承载比可能与计算结果存在显著差异。
- 仅考虑被连接构件 – 预测仅考虑施加在被连接构件上的荷载,不包括作用在支承构件上的荷载。当支承构件承受较大荷载时,计算结果可能比预测结果明显不利。
2 建模假设
- 假设采用对接焊缝(CJP) – 模型训练时假设采用对接焊缝(CJP)。因此,焊缝尺寸不反映在预测承载比中。如果焊缝承载能力起决定性作用,预测结果可能与计算结果存在显著差异。项目条目右键菜单中提供了具有超强度、全强度、最小延性或承载能力估算的焊缝自动设计功能。
- 需使用默认项目设置 – 仅当项目设置与训练时所用设置一致时,预测承载比才能提供可靠结果。这意味着必须使用默认项目设置,特别是安全系数、网格设置、默认长度和分段划分。
3 适用范围
- 仅适用于 EN 和 AISC 设计规范。
- 仅在选择应力-应变分析时适用。
- 需要互联网连接。
4 模板修改
- 开发者选项卡与结构方案更改 – 如果用户在开发者选项卡中修改了模板(例如删除参数、更改参数限值)或选择了不同的支承构件,预测功能将不可用。在这种情况下,算法无法控制修改后的节点与原始训练模板的差异程度。
- 几何更改 – 部分几何更改尚未反映在预测承载比中。例如,更改被连接构件的角度或轴线偏心距不在考虑范围内,在此类情况下,预测承载比可能与计算结果存在显著差异。
- 附加操作 – 如果向模板添加了附加操作(例如加劲板),预测承载比仍将显示,但该操作的影响不包含在预测中。
5 多模板
- 当在一个节点模型中使用多个模板时,每个模板的承载比可以分别预测。但是,模板之间的相互作用不在考虑范围内。
最终说明
预测承载比应始终被理解为一种估算值。机器学习工具无法替代由工程师执行的完整结构计算。
预测功能通过允许快速比较不同参数配置,可在节点优化过程中实现显著的时间节省。
随着机器学习流程和训练数据集的进一步扩展,上述局限性将逐步减少。与此同时,支持预测功能的参数化模板数量也将持续增加。

