工作流程：例1

　　本视频通过两跨钢筋混凝土板结构设计，介绍SOFiSTiK软件的基本入门操作方法，可以通过本视频快速掌握软件的使用。适用于初级入门学者。

基本信息

　　SOFiSTiK利用Autocad、Revit或 Rhino 建立结构模型。

　　SOFiSTiK的实际分析在SSD（SOFiSTiK结构化界面）中进行。

　　在任何情况下SOFiSTiK都有两个平行运行的应用程序。

　　因此有两个输入文件：

　　① Autocad的*.dwg 文件（或者 Revit的*.rvt文件 ）

　　② SSD的*.sofistik 输入数据。

　　有一个共同的数据库（称为* .cdb）。两个应用程序的读取和写入都通过该数据库进行。

　　本教程基于下述考虑

　　SOFiSTiK提供智能的网格划分。用户在AutoCAD里定义的“结构对象”可以进行有限元划分。Autocad建立的模型可以自动导入SOFiSTiK并完成网格划分。

　　纯粹的AutoCAD制图不包含结构信息。为了使*.dwg 文件可以被SOFiSTiK使用，要为AutoCAD对象添加结构信息。

　　结构信息可以是：横截面、板厚度、材料属性、荷载、支撑条件、耦合/连接/节点等。

　　软件提供特殊的菜单完成上述内容。这个AutoCAD插件菜单叫做SOFiPLUS 。

　　SOFiPLUS可以定义3种结构单元：结构点、结构线、结构面。

　　除了这些结构单元，软件还定义荷载和荷载组合（荷载管理器）。

　　对于横截面，软件提供了快速的建模助手（建立标准形状）或者用户通过AutoCAD界面（截面编辑器）自定义形状。

　　此外，所有AutoCAD操作（复制、粘贴、拉伸、移动、镜像等）同样适用于SOFiSTiK对象。

案例参数

　　2跨板长24米。

　　跨1：12 × 6米，厚0.4米。

　　跨2：12 × 6米，厚0.4米。

　　两端点支撑，中间线支撑。

　　荷载工况1：自重

　　荷载工况2：工作荷载作用在跨1板上

　　创建新项目并设置系统信息

　　打开SSD，创建 “新项目”。

　　定义工作空间、工程名称、 设计规范（GB50010）、分析系统定义 （3D 有限元）。

SSD操作界面简介

　　打开SSD，显示左边项目树，主菜单用于常规指引，二级菜单用于系统视图（目前没有系统）

　　更多细节请查看安装文件夹中的手册“sofistik_1.pdf”。

　　模块树显示包括三部分：

一、系统章节：

　　系统信息：此处可对刚设定的系统信息进行局部修改。

　　材料属性：根据所选规范，系统默认提供了3种材料。双击对应材料可以查看和修改材料参数。

　　横截面：在这里可以利用建模助手创建标准截面。一般情况下，用户可在AutoCAD / SOFiPLUS中定义截面。在“横截面”模块上单击右键可查看相关选项。

　　SOFiPLUS：双击打开AutoCAD / SOFiPLUS来创建模型。

　　定义组合：在SOFiSPLUS 荷载管理器中定义荷载后，即可采用预定义的荷载组合规则（依据规范）或自定义组合规则进行荷载组合。

二、线性分析章节：

　　线性分析：可以计算SOFiPLUS中已定义好的模型。还可以生成包含数值和图形的结果文件（计算书）。

　　叠加：基于上述定义的荷载组合规则创建最大/最小包络线。根据规范和工程需要，一个组合规则可以创建多个最大/最小包络线（最大/最小的作用力，最大/最小位移，最大/最小应力等）。

根据相关规范，针对承载能力极限状态设计（ULS）和正常使用极限状态设计（SLS）将采用不同的包络线。用于ULS的包络线不能用于SLS，反之亦然。

三、面单元设计章节：

　　面单元设计参数：可以依据最大/最小包络线，来定义壳单元内钢筋的位置和方向（SOFiSTIK使用四边形单元，因此我们将壳单元称为QUADS）。

　　承载能力极限状态设计 – 面单元：首先采用承载能力极限状态对应的荷载组合进行设计和验算。这个结果将存储为“结果1”。

　　正常使用极限状态设计 – 面单元：然后采用“结果1”中配筋进行正常使用极限状态设计（例如，裂缝宽度验算）。正常使用极限状态下的结果存储为“结果2”。

　　“结果2”总是大于等于“结果1”，因此，“结果2”总是最不利的结果。

建模

创建结构面

　　双击SOFiPLUS模块，打开带 SOFiPLUS 插件的Autocad ：

　　SOFiPLUS 插件位于界面左边，其中包含 SSD部分功能菜单。 插件的几个菜单分别为：系统、结构单元、荷载、预应力、筛选、工具、信息。

　　现在SSD和AutoCAD正同时运行。

　　在平面视图中绘制两个12m ×6m的 矩形板。

　　切换到“结构单元”菜单。

　　可以定义三种结构类型： 结构点、结构线、结构面。

　　首先定义结构面（点击）：

　　在弹出的窗口中，有四个菜单来完善结构面属性的定义，这里只使用第一个菜单并定义面厚度（0.400米）。材料保持不变（也可以修改）。本案例中不使用组功能，因此保持默认值“1”即可。

为了把面单元属性定义到两个矩形上，移动鼠标箭头到AutoCAD作图区域，单击鼠标右键。如下：

　　点选“区域内的点（Point in area）”：

　　鼠标在左右矩形中各点击一次，按“Esc”退出当前操作。面区域变蓝色即表明结构面创建成功：

结构面网格划分

　　现在，已经定义好的结构面可以通过下面的操作（SSD和AutoCAD之间的接口）来对其进行有限元划分。

　　点击下图中的第二个按钮，弹出SOFiSTiK导出参数设置对话框：

　　上图中第一个按钮用于查看项目基本设置信息，第三个按钮用于打开系统视图窗口，第四个按钮用于打开图形后处理系统，第五个按钮用于打开数据后处理系统，第六个按钮用于打开报告浏览器，第七个按钮用于打开SSD（当前已打开）。

　　保持导出（网格划分）对话框中的默认设置，按ok确认。然后切换到SSD界面检查有限元模型创建结果。

　　网格划分设置很难创建非常规则的网格，但是网格划分质量依然很高（都是四边形单元）。

　　如果要创建规则网格，返回SOFiPLUS，点击下图中的按钮，修改结构面属性：

　　同时选择这两个面（点击面中间的名字），按空格键打开属性菜单：

　　在网格划分菜单中勾选“创建规则网格（如有可能）”，点击“ok”。然后和上述操作一样，默认设置，再次导出（网格划分）。

　　现在，系统显示如下（规则网格）：  

定义支撑

　　返回 SOFiPLUS，在“结构单元”菜单中选择“点”并打开对话框：

　　横向设置PYY支撑 ，纵向设置PZZ支撑： 

　　移动鼠标箭头到AutoCAD作图区域，在角落边缘附近单击鼠标左键。添加好四个点支撑后，按“Esc”结束。

　　新视图：

　　接下来，利用“结构线”创建线支撑。

　　进入AutoCAD 作图区域，点选两个点来创建线支撑，按 “Esc” 结束输入，如下：

　　支撑的设置实际上是和网格的划分同时进行的，当网格划分参数确定后，软件将根据设定自动划分网格并添加支撑。网格重新划分，并在 SSD界面中检查结果。

　　虽然定义的点支撑使得网格化分结果不规则，但是支撑点附近的网格质量仍然是非常好的。

荷载定义

　　回到SOFiPLUS，在荷载菜单中选择“荷载管理器”，双击打开：

　　创建“荷载组合”中涉及到的“作用”，依据不同的规范，每个“作用”后面有相应的分项系数（γ-u,γ-f等）。

　　作用菜单里，重要的是“分类”和“叠加”。

　　“分类”包括：永久作用、可变作用、偶然作用、地震作用等。

　　“叠加”最重要的三个选项是“永久”、“条件”和“单个”。

　　“永久”：该荷载作用始终存在，存在于所有组合中。

　　“条件”：该荷载作用只在不利时才考虑，存在于多种组合中，例如工作荷载。

　　“单个”：该荷载作用只在不利时才考虑，但总是单独存在，例如货车荷载。

　　切换到“荷载工况”菜单（见下图），创建3个荷载工况，自重（LC1）和工作荷载（LC2和LC3）。仅对LC1设置恒荷载分项系数1。

　　点OK确定。

　　 LC2 和LC 3 中的荷载定义如下：

　　根据定义方式，软件中的荷载分为两类：3D自由荷载和单元荷载。这里我们使用自由面荷载。

　　通过点选跨1板的4个角，确定荷载作用区域，按 “Esc” 结束输入。

　　直观的3 D视图显示如下：

　　同理，为 LC3设置荷载：

　　提示：所有的SOFiPLUS对象可以像AutoCAD对象一样进行修改。

网格重新划分

　　重新网格划分并导出到SSD（具体操作同上）

　　至此，SOFiPLUS中的操作已经完成，从现在开始仅在SSD中操作。

定义组合

　　在SSD中，首先查看和管理推荐的默认组合规则（“定义组合 ”）。

　　依据相应的作用和选择的设计规范，软件默认创建了几条规则。

　　例如：组合规则“100”代表的是正常使用极限状态下永久作用和可变作用的组合。

　　在右边框中我们可以看到：

　　我们正在设置一个正常使用状态下的“标准组合”，相应的分项系数已根据规范做了设置。

“结果荷载（=结果）类型”为“正常使用”。意思是：由这个组合规则计算出的包络线不能用于承载能力极限状态设计，只用于正常使用极限状态设计。

　　荷载工况编号的偏移是1100，指和此荷载组合规则“100”相关的计算结果或包络线按如下规则编号：

　　maxMxx 存于荷载工况1101

　　minMxx 存于荷载工况1102

　　maxMyy 存于荷载工况1103

　　minMyy 存于荷载工况1104等

　　当选中左框中的单个子菜单（G或Q）时，可以看到组合中使用的真实分项系数值。

　　不改变任何参数，点ok键确认。

线性分析

线性分析

　　双击打开“线性分析”对话框：

　　对话框中包含五个菜单，其中：“荷载工况”有3个，“组”（控制结构局部的激活与冻结）不需要进行设置，“控制参数”（选择求解器），“文本输出”（计算书中的内容 – 数值结果），“图形输出”（计算书中的内容 – 图形结果）。

　　点击ok开始计算，此时系统视图窗口被计算窗口覆盖。

　　在左下角，我们可以在系统视图窗口（“动画”）和计算窗口之间切换：

　　查看结构的变形和受力情况：

叠加

　　运用3个荷载工况及相应的组合规则，进行“叠加”可以计算得到最大/最小包络线。

　　同样的，无需做任何更改，我们只是查看依据规范配置的默认设置。

　　可以看到，组合“100”中我们得到4条不同的最大/最小包络线（10001，10002，10004，10005）。

　　点OK，开始计算。完成上述步骤。

面单元设计

设计参数

　　查看并顺便设置钢筋层数，指定正常使用极限状态设计下的裂缝控制（验算）条件。点击OK。

承载能力极限状态设计

　　接下来，首先进行承载能力极限状态设计，利用最大/最小包络线和钢筋参数来计算实际配筋。

　　上图中可以看到，软件对所有的最大和最小包络线都进行设计，然后从所有设计结果中选出各个截面和各个方向需要的最大配筋率。

其他菜单（抗剪钢筋等）不需要更改。

查看报告

　　最后，查看计算书（报告）。我们首先查看该设计任务输出了哪些结果文件。选择任务模块，点击鼠标右键：

　　在SOFiSTiK报告浏览器中我们可以查看完整报告或者只查看图形报告，一份报告由各个章节所产生的所有相关结论组成。

　　任何SSD任务模块都可以生成这样的报告。

正常使用极限状态设计 

　　和承载能力极限状态设计一样，保持默认设置，完成正常使用极限状态的设计。可以看到，对于正常使用极限状态，默认勾选的最大/最小包络线和承载能力极限状态不同。

因为前面没有为裂缝宽度控制设置任何数值，所以这里出现了一个错误消息。打开该任务模块的报告文件，通过点击 X找到错误消息。

　　为了解决该问题，返回面单元设计参数窗口，添加最大裂缝宽度限值。

　　再次进行正常使用极限状态设计。

新增图形交互模块 

　　为了更直观的显示结果，可以手动添加图形。进入SSD界面左侧的模块树，点击鼠标右键，在弹出菜单中选择“插入任务”。

　　在弹出的对话框中我们可以看到所有可用的功能模块。选择“图形交互”，点击OK确定。

　　“图形交互”任务应该会自动添加到树的末尾，如果没有，可以拖拽到末尾。

　　双击打开“图形交互”任务界面。该任务模块中的重要菜单已在下图中用红框标记出来，可以尝试使用不同的功能并查看右侧图形的变化，例如：选择某一结果，再选择不同的荷载工况（LC）。

　　选定所需的图片，关闭窗口，然后两次点击确认“保存变更”和“接受变更”。

　　最后在模块树里单击鼠标右键，选择“计算全部”来重新计算，所有任务模块的计算状态信息将会更新。

　　接下来，从主菜单窗口选择报告浏览器，打开“全部报告”，生成一个文档。

　　案例完成。