如下图所示,1890 年建成的福斯湾铁路桥是世界第二长的多跨悬臂桥,1889 年建成的菲尔铁塔更是法国巴黎最著名的地标之一,二者都采用钢结构桁架体系。
钢结构桁架的形式和尺寸丰富多变,在众多钢结构桁架的设计与建造中,节点的数值计算一直都是令国内外工程师颇为头痛的工作难点。部分工程师们偏向于采用 ANSYS 或 ABAQUS 等传统的通用有限元软件,但无法克服“门槛高、上手难、学习成本大”的缺点。
IDEA StatiCa Connection(以下简称 Connection)是一款全新的钢结构节点设计与校核软件,在数分钟之内即可创建复杂的钢节点模型并完成加载、计算、校核及输出报告等各项工作。接下来,本文以下图所示的钢结构桁架为例,简要介绍采用 IDEA 进行钢结构节点设计与校核的操作流程。
第一步:有限元分析
如下所示,在 Autodesk Robot 中创建钢结构桁架模型,完成有限元分析和整体结构设计。之后,在 Robot 中启动 IDEA StatiCa Checkbot(以下简称 Checkbot)插件。

第二步:导出至 Checkbot
在 Robot 中选择节点和构件,导出至 Checkbot,如下所示。此时,如果 Robot 中的模型发生改变,Checkbot 也会同步更新。简言之,在 Robot 中施加外荷载计算结构内力,已选构件的内力被导入 Checkbot,用于节点的设计和校核。用户也可以在 Checkbot 中查看构件内力,如:弯矩,轴力,剪力,扭矩。
第三步:节点的设计与校核
在 Checkbot 中将两段下弦杆合并为一个连续构件,如下所示。如果实际构件之间存在偏心,用户也可以修改下图所示的偏心值,准确考虑构件之间的相对位置。
节点的设计与校核需要在 Connection 中完成,构件的设计与校核需要在 IDEA StatiCa Member(以下简称 Member)中完成。关于 Member 软件的更多内容,请参阅筑信达技术通讯文章《钢结构构件稳定设计的全新解决方案 IDEA Member》。
以下是在 Connecton 中完成的节点设计与校核。节点设计采用全焊接方案,由 Robot 导入的全部荷载组合均可通过校核。
第四步:构件的设计与校核
以下是在 Member 中完成的构件(斜撑)设计与校核。可以看出,当前的结构设计方案偏于保守且效率低下,存在一定程度的材料浪费。如果采用高级的计算手段和应用软件,应该可以大幅优化设计方案。