CYPE 3D

 

钢，木材， 铝 和混凝土结构的功率，效率和生产率

CYPE 3D是一种灵活高效的程序，可以在钢筋，木材，铝，混凝土或任何其他材料制成的三维钢筋中进行结构计算，包括带有垫脚，桩和带和梁的基础。如果结构由木材，钢或铝条组成，程序可以重新设计它们，从而获得最大的优化。

 

一般数据

CYPE 3D的开发旨在为用户提供一个软件程序，在钢，铝和木结构设计（连接设计，系带，支撑等）方面提供更多帮助。

 

CYPE 3D可作为独立程序运行，并作为集成的3D结构在CYPECAD内运行 。

 

CYPE 3D分析由钢，铝或木条组成的任何类型的结构，并执行所选代码中所述的所有检查。它已经适应了 CTE 以及 钢，木材，铝和混凝土（基础）结构的其他国家和国际法规。该计划 对所有木材部分进行 耐火分析，设计和检查。对于钢型材，检查耐火性并设计保护涂层。还根据国家和国际规范进行地震分析（ 模态光谱分析 ）。风和地震荷载考虑了二阶效应（P-delta） 。  

    

  

限制状态

 

可以为每种材料配置不同的限制状态。

 

 

该程序还允许使用项目属性可视化和打印具有和不具有地震负载的报告，其中显示了每种类型的负载（性质）的部分安全系数（负载增量）和组合系数ψ。

 

 

荷载和荷载组合

CYPE 3D自动生成所引入的钢筋的自重 ，创建恒荷情况。可以添加无限多相同或不同性质的附加荷载情况（恒载，活载，风，地震或雪）。

 

 

用户可以定义简单的荷载情况及其组合（兼容，不兼容和同时）。 程序根据前面指示的条件自动生成这些荷载情况的组合 。

 

 

例如，程序自动生成对应于由一般活荷载和作用在各个位置的荷载小车组成的荷载情况的荷载情况组合。小车的位置彼此不兼容，但每一个位置都与一般的活荷载和任何其他不同性质的荷载情况兼容 。

 

可以查看所生成 的相同性质的荷载情况的组合。 这样，用户就可以检查条件是否正确。

 

多种荷载类型

 

该程序允许多种荷载类型，例如点，线，高度变化线，表面，高度变化表面，温度增量和梯度，力矩等。可以在节点和钢筋上引入荷载。

 

 

通过闭合多边形，在用户几何定义的面板上引入表面荷载。载荷可施加在面板的所有表面或面板内包含的多边形表面上。用户还指示面板上引入的单向跨距载荷的方向，该方向应与面板的一侧平行。

 

施加在面板上的所有荷载的分布与简单支撑构件的分布相似，并在面板中不平行于分布方向的钢筋上进行。在面板表面上定义的荷载情况下，分布将只影响最接近定义表面的钢筋。

 

在CYPECAD的集成3D结构中，还可以以与CYPE 3D相同的方式来定义表面荷载。

 

 

可以定义固定件和支架中规定的位移，以及固定件中规定的旋转。这些位移和旋转将导致钢筋上产生力，因此，当它们被定义时，它们的影响必须分配给荷载情况。

 

节点类型

 

节点类型的选择是非常完整。 可以定义节点的内部固定和外部限制。 外部限制允许节点被定义为固定，固定或部分固定，弹性支撑（弹簧），在平面或限定方向上自由位移的支撑等。

 

可以在节点之间定义关系。 这些关系用于指示两个或更多节点对所有 负载箱 具有相同的位移 。 可以根据X，Y和Z全局轴在一个，两个或三个方向上建立该位移匹配。 在屏幕上显示应用于其位移被绑定的每组节点的参考号。

 

用户应该考虑到，对于两个或更多个节点具有相同的位移，结构中应该存在元素或构造布置，这将能够实现该位移相等。

 

当绑定位移在支撑矩形的平面上投影时，不能将绑定分配给构成支撑矩形边缘的节点。

 

CYPE 3D中的条形结构类型

 

CYPE 3D 允许用户引入 由混凝土，钢，复合钢和混凝土， 铝 ，木材或任何其他材料 制成的钢筋 。

 

该程序设计了截面， 并提供了由钢， 铝 ，木材或混凝土（如果它们被定义为柱或梁型结构元件） 组成的钢筋的最佳尺寸 。

 

如果复合钢筋和混凝土钢筋作为柱型结构元件引入，即使它们不是自动设计的，也可以通过程序检查它们的属性，这些属性由用户指示。

 

从2016.a版本开始，用户需要定义元素在CYPE 3D中执行的结构功能。有4种不同的结构类型可供选择：

 

 

通用型结构元素

 

以这种方式定义的元素在程序中没有特定的结构角色。 它们可以定义为由钢（轧制，焊接或冷成型）， 铝 ，木材，混凝土或任何其他用户定义的材料（弹性模量，Poisson比，热膨胀系数和单位重量）制成。

 

如果钢筋被定义为轧制，焊接或冷成型钢，则该程序可以自动设计钢筋; 铝 或木材。

 

如果它们被定义为由用户定义的通用材料制成的钢筋混凝土条或钢筋，程序将计算它们所暴露的力，并显示每个简单 载荷 ，组合或包络的结果; 但他们的部分既没有检查也没有设计。 要在CYPE 3D中检查和设计钢筋混凝土杆，必须将它们定义为柱型或者梁型结构元素。

 

 

领带式结构元件

 

该元件构成支撑系统的一部分，仅在张力下工作。可以分配这种类型的横截面包括扁钢，角钢，实心圆形或方形钢筋。

 

 

柱型结构元件

 

元素是一列，必须是垂直的。 它接受以下部分定义：

• 矩形或圆形钢筋混凝土截面

• 钢型材 
     可以是轧钢，冷成型钢或焊接钢。

• 复合钢和混凝土截面 

  
       

  

梁式结构元件

 

元素是一个梁。 它不能垂直，不能绕其纵轴旋转。 可以分配的部分有：

• 矩形，L形截面，T形截面......，格子或 预应力 混凝土梁

• 钢型材 
      可以是轧钢，冷成型钢或焊接钢。 
    当一个元素被定义为梁时，该梁由单个元素组成。但是，该程序允许用户定义由多个梁组成的连续梁。

 

 

CYPE 3D中钢筋的其他特性

 

屈曲和侧向屈曲

 

CYPE 3D允许用户引入 ß 屈曲系数 或 屈曲长度 ， 每根钢筋的横向屈曲临界力矩公式（如果所选的代码定义它） 的 力矩系数 或C1系数。一般而言，每个代码提供与不同弯矩分布相关联的这些系数的值。

 

该程序还根据常用的公式，根据近似方法自动计算钢筋的屈曲长度 ，这要求用户将结构分类为摇摆框架或非摇摆框架。 用户还可以激活任何钢筋的横向屈曲检查。

 

 

偏转限制

该程序允许用户限制钢筋的偏转，以便在设计钢筋截面时，考虑到施加的限制（以及应力，长细比，屈曲等 ）。 用户可以限制变形形状两端和拐点之间长度的绝对值和相对值的最大和相对偏差。偏转可以定义为与一端正割或相切。也可以定义一个由不同对齐的条组成的元素，程序会像检查单个条一样检查其偏转。限制条偏转的对话框有可用的帮助标题，可完美定义用户可能限制的不同偏转类型和用作相对偏转参考的长度。

 

 

调整，位移和旋转

当引入钢筋时，可以对其引入轴进行调节，位移和旋转 。 在分析中考虑由这些调整和位移产生的偏心率 ，因此程序允许用户考虑钢筋之间的真实相对位置。

 

 

固定系数和旋转刚度

 

xy和xz固定系数的程序合金或这些平面上钢筋端部的旋转刚度（构成一个元件的钢筋或一组对齐钢筋）。定义旋转刚度的选项允许对接头进行建模，其中旋转刚度是一个基本考虑因素，螺栓连接也是如此。

 

 

对于每个设计的螺栓连接，程序还分析（对于所有作用力组合）固定在连接件上的每个元件的旋转刚度，并为每个元件端部选择旋转刚度值，这将是用户为结构重新分析而提出的值。  

 

一旦分析结束，程序就会警告用户为固定在螺栓连接上的元件引入的旋转刚度是否超过程序建议的20％，或者是否未定义。

 

 

CYPE 3D允许用户自动分配程序提出的旋转刚度，并检查他或她希望检查的任何旋转刚度，以决定在哪种情况下采用哪种旋转刚度。

 

CYPE3D中的壳

CYPE 3D允许用户定义外壳。壳是平面二维元素，厚度恒定，没有开口，其周长由多边形定义。

 

采用由六节点（二次）三角形扁壳组成的三维有限元模型，将壳引入结构整体刚度矩阵中。所使用的元件类型基于两个局部解耦元件的重叠：一个提供轴向刚度（膜力），另一个提供弯曲刚度（面板力）。 

 

可以为每个shell定义以下属性：

• 厚度和路基模量 
      在局部Z轴方向

• 材料 
      混凝土，轧制钢，冷成型钢，铝和通用材料（通过指定弹性模量和泊松比）。

• 位置 
      关于引进平面

• 离散 
      可以通过定义局部x和y轴中三角形的最大尺寸来控制网格的密度。

• 轴的方向

• 内部固定性 
      边缘与结构的其他元素之间的内部固定。

• 外部固定 
      也可以定义边的外部固定，但在这种情况下，固定性将应用于共享该边的所有shell。 可能的外部固定配置与可用于CYPE 3D节点的配置相同。

• 整合钢筋 
      壳中的整合钢筋定义了线，对于给定的钢筋宽度，对应于壳的力被集成以获得钢筋形力。

 

 

为了能够在CYPE 3D中使用壳，用户必须具有使用CYPE 3D所需的许可。

 

下面是在CYPE 3D中使用壳创建的结构的一些示例：

 

 

 

防火检查

使用新的防火检查模块，CYPE 3D进行耐火检查并设计包含符合欧洲规范结构的钢制部分的保护涂层（EN 1992-1-2：2004和EN 1993-1-2：2005）和CTE代码。

 

CYPE 3D中的木材部分的耐火性检查 在以前的版本中已经可以实现，并且由不同的模块执行：木材部分模块（CYPE 3D和CYPECAD的集成3D部分通用）。该模块设计用于火灾暴露中的木材部分，因此它们符合所选的设计规范（CTE DB SE-M -Spain-，NBR 7190或Eurocode 5）。

 

 

焊接和螺栓连接

 

CYPE设计的接头模块可用于 CYPECAD 和 CYPE3D （包括 CYPECAD 的集成3D结构）。

 

由接头I、接头II和接头V模块解决的接头类型更适用于CYPE 3D设计的仓库和CYPECAD的集成3D结构，而接头III和接头IV模块设计的接头更适用于由CYPECAD设计的框架组成的建筑结构。尽管如此，由任何指定模块设计的每个接头均以相同的方式解决，无论使用的程序如何，此外，接头I、接头II、接头III和接头IV模块包含两个模块共用的几种类型的接头。 

 

底板

CYPE 3D包含几个计算和设计基板的模块：JointsI, Joints II, Joints III 和 Joints IV 模块以及基板模块。 使用“关节”模块设计并使用“基板”模块设计的基板的属性如下所述。

 

底板尺寸使用Joints I, Joints II, Joints III 和 Joints IV模块

 

Joints I, Joints II, Joints III 和 Joints IV 模块设计焊接具有以下属性加基：

• 底板类型 ：轧制和焊接钢的焊接基板I部分设计。

• 焊缝 ：包括板，加强筋，柱和螺栓之间焊缝的分析和设计。

• 自动匹配 ：自动匹配作业的所有基板（记住截面类型，力和外部固定）。 这样，并且在用户不必干预的情况下，减少了不同类型的基板的数量，从而获得更均匀的结果。

• 带有突出显示的元素和焊缝 的3D视图：可以在屏幕上获得3D视图，其中底板，柱，加强筋，螺栓，工厂焊缝和原位焊缝以不同的颜色显示，其方式类似于如何在两者之间显示关节I的部分。 这已被合并以帮助用户理解如何组装支撑件。

• 底板布局 ：生成底板的布局图，其中显示设计的焊缝和加强筋的详细信息。 此布局图可以包含在作业图纸中。

• 起飞和代码检查报告 ：生成已解决的基板的起飞和代码检查报告。 它们与已设计的其他关节集成在一起。

  

 

底板模块分析和设计底板具有以下属性：

• 底板类型 ：为任何钢柱排列（简单部分和组合）解决基板。

• 焊缝 ：不包括板，加强筋， 柱和螺栓 之间焊缝的分析和设计 。

• 手动匹配 ：可以通过将基板相互复制来手动匹配基板。 复制后，程序会对指定的板进行代码检查。

• 底板 编辑 ：用户可以编辑底板，手动修改它们，并使用程序检查每个板的几何形状，螺栓和加强筋布局，以及柱相对于板（角落或边缘居中）的位置。

• 底板布局和3D视图： 用户可以在屏幕上获得3D视图和底板布局图。 还可以在作业的所有图纸中生成布局图。

• 起飞和代码检查报告 ：生成已解决的基板的起飞和代码检查报告。

 

 

 

底板设计选项

底板设计选项在“选项”对话框（“基板”>“选项”）中配置。 这里建立的值会影响设计它们的模块的底板设计（Joints I, Joints II, Joints III, Joints IV和底板），而不仅仅是干预底板模块进行分析的螺栓固定类型。

 

 

底板代码检查

Joints I, Joints II, Joints III, JointsIV和 底板 的模块进行以下的代码检查（假设刚性板理论）：

• 在支撑混凝土上：

  • 压缩应力 ：底板 - 混凝土界面上的压缩应力必须小于混凝土的允许应力，这取决于每种组合的性质。

• 在螺栓上：

  • 螺栓的材料阻力 ：作用在板上的力被分解为螺栓中的轴向力和剪切力。确保这两种力在 单独作用和相互作用时（Von Mises应力）产生的应力小于螺栓材料的极限应力。

  • 螺栓 的锚固：检查混凝土中 螺栓 的锚固，以便不会发生拉拔，剥离，锥形破裂或剪切破坏（破碎）。

  • 破碎 ：程序检查是否会破坏将导致螺栓挤压的剪切力。

• 在底板上：

  • 全局应力：对于具有悬伸的基板，在截面的周边分析四个截面，并确保每个截面中的Von mises应力小于代码极限应力。

  • 相对全局偏转：检查对于基板的所有悬垂部分，偏转不超过悬伸的1/250。

  • 局部应力：在所有局部板中检查Von Mises应力，其中截面和加强筋将板分开。每个子板中的力是从与混凝土的接触应力和螺栓上的轴向力获得的。生成的模型通过有限差分求解。

 

地基

 

CYPE 3D分析和设计 基础 和 桩帽 。 两个地基元素可以是 隔离的 或 组合的 ，即它们可以支持任意数量的列。

 

 

基脚可由增强的或大体积混凝土制成，具有恒定的或可变的深度。程序可以将它们设计为方形，矩形，偏心，角落或边缘居中。基脚的分析和设计构成了CYPE3D模块的一部分。

 

桩帽 允许几 堆 。有多种类型可供选择。它们可以容纳1,2,3和4个桩;任意数量桩的线性和矩形桩帽（每侧3至30个）;5个和6个桩的五角形桩帽，6个和7个桩的六角形桩。桩帽的分析和设计是CYPE 3D模块的一部分。

 

用于基脚和桩帽的是 带子和系带梁 。 带子和系杆梁的分析和设计包括在基础和桩帽模块中。

 

该程序提供了选择带梁端部平衡类型的选项，通过根据土壤选择作用在基脚下方的支承压力分布，以计算带梁上的力和土壤压力。 

 

 

• 基脚下方的矩形压力分布

 

如果选择此选项，则梁的平衡是完美的，因此在土壤中获得矩形压力分布。

• 基脚下方的梯形压力分布：

 

 

梁的平衡不是完美的，即，基脚的一定量的旋转发生，导致梯形压力分布并因此减小作用在梁上的力。 如果在基础下方存在梯形压力分布，则其结果朝向柱移位，这在梁上产生大约10％的力矩减小。

 

数据介绍助手

 

在CYPE 3D中创建新作业时，会有助手出现来帮助用户介绍作业中的常规数据：

• 代码（基础混凝土，轧制和焊接钢，冷弯型钢，木材和挤压铝）和激活地震代码（光谱动态分析）。

• 额外的荷载

• 限制状态（荷载组合）

• 钢铁数据（轧制或焊接和冷成型）

• 木材数据

• 挤压铝数据

• 基础数据

 

助手中引入的材料数据是将分配给引入的每个元素的默认数据。 使用选项 栏>描述材料 ，可以将除默认材料之外的材料指定给任何栏。

 

助手关闭后，可以修改助手中引入的所有数据。可以在“ 结构”选项卡的“ 作业”菜单中以及 “ 基础”选项卡的“作业”>“常规数据”菜单中 执行这些更改。“拉伸铝型材”选项已添加到“作业”菜单，因此可以修改此材质的默认数据。

 

IFC文件导入

 

CYPE 3D允许通过IFC文件导入结构分析模型。 IFC文件只包含物理模型而不是结构分析模型，不包含CYPE 3D可以读取的任何信息。

 

在IFC文件中，结构分析模型由结构类型实体组成，例如节点，杆件，载荷等。节点和杆件之间的连接关系也通过固定条件来定义。 它类似于用户在CYPE 3D中定义的内容。

 

从IFC文件导入的实体CYPE 3D如下：

• 节点（IFCStructuralPointConnection），具有外部固定条件

• 条形图（IFCStructuralCurveMember）及其最终固定条件及其描述。

 

结构钢筋介绍

 

 

CYPE 3D 使用包含二维和三维数据的DWG和DXF格式导入CAD程序中生成的文件 。 使用这些文件，可以自动生成结构的几何图形（包括选择按图层，实体，颜色或线型分类的要导入的元素）。

 

也可以导入DXF和DWG图形文件以用作模板。 这样，用户可以通过捕捉到程序的2D窗口中的这些文件的实体和元素来引入结构的节点和钢筋 。 DXF和DWG文件的导入过程和使用方法与CYPECAD中的相同。 用户在工具栏中有三个按钮，可以管理这些文件：

•  导入DXF或DWG，并允许管理其图层。

•  激活或取消激活活动窗口中导入的DXF或DWG的视图。

•  管理对象捕捉设置，以捕捉到在作业的2D窗口中可视化的DXF或DWG的实体和元素。

 

 

其他工具也可用于促进数据引入： 缩放，重绘，正交，撤消，重做，重复最后一个元素选择等。 可以使用对象捕捉 （结束，中点，垂直，最近和交叉）以及 跟踪 （扩展），垂直，正交）在结构的元素上。

 

使用视图生成，可以以 完全交互的方式 使用完全连接的 2D和3D窗口 。 另外，在3D视图中，可视化的2D平面被标记在屏幕上。

 

 

CYPE 3D还为用户提供了自动生成元素的选项，例如由四面体组成的节点，条形和 空间网格 。 它还能够基于一个创建无限数量的并行帧。

 

 

 

元素的尺寸标注不需要引入坐标或刚性网格。当引入一个节点或条时，程序将为其指定一组坐标，这些坐标取决于光标在捕捉的参考线上的位置。之后，用户可以对节点进行尺寸标注或保留指定的坐标。

 

使用多处理器进行分析

  

 

CYPECAD 和 CYPE3D 在分析过程中提供多处理器的使用。

 

为了获得这些工具，CYPECAD和CYPE 3D有两个新的通用模块，可以在分析过程中节省大量时间：

• 两个处理器的并行分析

• 最多八个处理器的并行分析

 

结果，图纸和报告

 

 

力和位移图和包络线可在屏幕上以图形或分析方式查阅。

 

屏幕上的条形检查工具（ 应力，凹陷，屈曲，偏转...... ）允许进行手动或自动校正以获得其最终尺寸。

 

提供结构的任何视图 的图纸 ，包括所有必需的信息，包括具有该部分的实际尺寸的高程。 图纸可以以DXF和DWG格式导出，也可以使用打印机或绘图仪打印。

 

使用圆锥形或等轴测投影生成3D视图， 显示具有实际大小的部分。 这些3D视图可以DXF，DWG，EMF，BMP和JPG格式打印和导出。这些3D视图可以打印和导出为DXF，DWG，EMF，BMP和JPG格式。 可以显示具有类似于其材料的真实颜色的纹理的元素。 用户可以使用或不使用材料来表示3D视图：

• 没有材料。 显示区分3D视图元素的颜色，即使它由相同的材质组成。

• 有材料。 使用类似于其真实颜色的纹理显示3D视图的元素。

  

 

锥形透视允许在结构内自由移动。

 

提供节点，钢筋和荷载数据报告 ： 报告包含结构的位移，反力，力，应力，挠度，基脚，底板等结果的报告。 起飞报告也包括在内。 这些报告可以以 TXT，HTML，PDF和RTF 格式导出。 还可以获得这些报告的初步视图。

 

详细的最终限制状态检查报告

 

CYPECAD，CYPE 3D和CYPECAD的集成3D结构可生成有关钢和铝截面极限状态检查的详细报告。

 

 

这些报告包含程序为设计结构而执行的所有检查，并构成一个重要文档，用户可以使用该文档：

• 验证部分的设计

• 优化各部分的设计

 

这些报告的详细程度也可作为详细指南，以便用户可以了解该部分提交的所有检查。

 

导出到Tekla Structures

CYPECAD ， CYPECAD 和 CYPE3D 的 集成3D结构 可以将分析和设计的结构导出到 Tekla Structures 。

 

 

为Graitec Advance Steel以CIS / 2格式出口

 

CIS / 2（CIMsteel集成标准）是一个 标准的交换文件， 用于促进IT应用程序之间的数据流动，干预 钢结构 的分析，设计和制造过程 。

 

CYPECAD，CYPE 3D 和 CYPECAD 的集成3D结构 允许引入和设计的结构的节点和条形以 CIS/2格式 导出 ; NIST （国家标准与技术研究院） 认可 。

 

 

Graitec的Advance Steel是一个软件应用程序，用于建模3D钢结构， 正确导入CYPE 3D生成的CIS/2格式和CYPECAD的集成3D结构。