5.1                       一般准则

可验算实体主要有三种类型：梁、板（混凝土）和实体截面。这些实体的 属性分为以下几类：

梁和板属性: 与梁单元和板单元相关。该概念对应于 ANSYS 的实常数和截面。包含模型计算以及随后使用 CivilFEM进行后处理所需的单元全部属性。

实体截面: 与 三维有限元模型的单元相关。包含使用 CivilFEM 对横截面进行后处理所需的全部属性。可将 验算功能扩展至二维和三维实体模型。

因此，梁和板属性 与梁单元相关的属性包括：

-          后端横截面 (I)

-          前端横截面 (J)

-          构件级属性

-          其他参数（偏移量，等）

当梁或板 属性与板单元相关时，所包含的信息 如下：

-          节点 I 处的板顶点

-          节点 J 处的板顶点

-          节点 K 处的板顶点

-          节点 L 处的板顶点

-          构件级属性

-          其他参数（EFS、等）

至于实体截面 从有限元模型提取的实体截面将由以下部分组成：

-          横截面

-          构件级属性

下面简要介绍这些概念：

A.1 横截面：此概念指单个横截面，即工程中通常所理解的横截面。

A.2 板顶点：指板顶点的数据。它是与横截面相对应的概念，用于表示板单元某一特定顶点处的属性。

B.    构件属性：包括与横截面无关的规范参数。它指构件本身，而不是构件端部。

 以下各节将详细说明这些概念，以及在 CivilFEM 中定义截面所需的不同属性组。

5.2                       横截面

如上一节所述，CivilFEM 中的横截面指单个横截面。因此，这一概念不同于 ANSYS 中的实常数集；后者包含梁单元两端截面（I、J）的数据，因为每个单元由分别对应于两端的 2 个横截面组成。

5.2.1                      常规属性

常规属性是所有横截面共有的属性。这些属性的标签和值说明如下：

Rf16	横截面标识（最多 16 个字符）。对于轧制型钢，该标识包含库引用；对于其他截面，则是依赖于 STP 的标签： STP=0: Rf16 = 通用 STP=1: Rf16 = 结构钢 STP=2: Rf16 = 钢筋混凝土 STP=3: Rf16 = 混凝土+钢材
Name	为横截面指定的名称（最多 32 个字符）。
Stp	横截面类型 0 通用 1 钢材 2 钢筋 混凝土 3 混凝土+钢材
Shp	截面 类型 0 通用 1 双T形 2 U形槽钢 3 圆形管 4 L形角钢 5 Cuadrangular/Rectangular 6 矩形管 7 圆形 8 简单 T形
Csys	截面坐标系的编号。截面定义后，局部坐标系的编号予以保留，但不会更新与新坐标相关的数据。
Coor	截面坐标系原点相对于全局坐标系的 X、Y、Z 坐标。
Angl	截面坐标系相对于全局坐标系的旋转角 THXY、THYZ、THZX。
Mcos	构成截面的材料按单位长度计的费用。
Scos	按单位面积计的附加费用。
Lcos	按单位长度计的附加费用。
Perm	受 SCOS 作用的截面周长。
Tcos	Coste total por unidad de longitud. El valor almacenado es la suma de (MCOS+SCOS*PERM+LCOS).

 

5.2.2                      尺寸

仅适用于通过尺寸定义或从库中调用的截面。每个数据的含义取决于具体截面。与焊接和轧制金属截面相关的标签（参见命令~SSECDMS y ~SSECLIB）如下：

 

H	总高度。
Tw	腹板厚度。
B	翼缘宽度。
Tf	翼缘厚度。
Hi	翼缘间距。
A/r1	焊缝的焊喉 （适用于焊接截面）/翼缘与腹板连接处的圆角半径 （适用于轧制截面）
R2	标准化圆角半径。
D	腹板净距。

 

每种混凝土截面都有其特定的几何特性。下面给出了双T形截面的几何特性：

 

混凝土截面的几何特性

其中：

Depth	总高度。
Tw	腹板厚度。
BfTop	上翼缘宽度。
TfTop	上翼缘厚度。
BfBot	下翼缘宽度。
TfBot	下翼缘厚度。

可使用 CivilFEM 定义的混凝土截面几何特性可在命令中查看 ~CSECDMS.

5.2.3                      点和网格单元

CivilFEM 中的截面由点和网格单元组成。点用于描述几何形状，网格单元用于描述截面的抗力几何特性。 除库截面外，所有抗力特性均仅根据网格单元结构计算；库截面的数值则直接取自轧制型钢手册。

点和网格单元没有用户编号。CivilFEM 在内部对其进行连续编号。 可通过命令控制网格密度 ~TREFINE. 每次应用此命令时，划分数加倍，因此线网格单元数乘以二，面网格单元数乘以四。

组成网格单元的点是网格单元之间的连接元素。因此，当相邻网格单元由同一种材料构成时，这些点为相邻网格单元所共有。但是，当相邻网格单元的材料不同时，点会重复，因为每个点所关联的材料不同。

点对应的标签和值如下：

Mat	与网格单元关联的材料编号。
Mtp	与网格单元关联的材料 类型： 0 通用 1 结构钢 2 混凝土 3 钢筋 4 预应力钢材
Nod	与点关联的节点 编号. 如果没有关联节点，其值为 0。

截面中的几何形状和应力插值以及内力积分通过网格单元的形函数进行，形函数取决于网格单元的类型和点数。 网格单元共有七种类型，其特性如下表所述：

 

 

面片对应的标签和值如下：

Mat	与面片关联的材料编号。
Mtp	与面片关联的材料 类型： 0 通用 1 结构钢 2 混凝土 3 钢筋 4 预应力钢筋
Typ	按照上表所示的面片类型。
Tpt	组成面片的 点。
Elm	与面片关联的 单元编号。如果没有关联单元，其 值为 0。
Efn	与面片关联的截面或节点 面编号。其值为 0，表示面片未与任何面或节点关联。
Rnf	与面片关联的弯曲钢筋 组编号。其值为 0（如果该单元片未与任何组关联）。
Plt	与该单元片关联的板件 编号。其值为 0（如果该单元片未 与任何板件关联）。
Geo	该单元片的附加几何数据。 可能的取值取决于单元片类型。 对于点单元片 （类型 1）：表示单元片的面积。 对于线单元片 （类型 2 和 3）：表示单元片在 i 和 j 端部的厚度。

 

5.2.4                      板件

CivilFEM 中的所有钢截面（轧制截面或组合截面）均由板件结构组成，其属性由程序自动定义；由板件定义的截面除外（参见命令 ~SSECPLT) 对于此类截面，用户必须定义构成截面的每个板件的属性。

板件结构将截面描述为一组独立板件（翼缘或腹板），从而可以依据不同规范的条文对构件进行验算。对于每个板件，定义以下数据：

Mat	与板件关联的材料编号。
Mtp	与板件关联的材料 类型： 0 通用 1 结构钢
Pty	My 弯矩作用下弯曲的板类型： 0 未定义 1 Ala 2 腹板
Ptz	Mz 弯矩作用下弯曲的板类型： 0 未定义 1 Ala 2 腹板
Cp1	板端点 1 的 约束条件。 0 自由 1 有支撑
Cp2	板端点 2 的 约束条件。 0 自由 1 有支撑
Esp	板厚。
Yp1	板端点 1 的 Y 坐标。
Zp1	板端点 1 的 Z 坐标。
Yp2	板端点 2 的 Y 坐标。
Zp2	板端点 2 的 Z 坐标。

如需修改这些数据，请参见命令 ~SECMDF o ~SSECPLT.

5.2.5                      面

这些面用于定义弯曲钢筋。每个面由一系列支承在截面各点上的 线段组成。为便于自由布置弯曲钢筋组，面可以定义在截面的任意位置。编号 按照以下规则确定钢筋所在的一侧：

 

 

与面有关的属性 如下：

Npt	属于该面的 点数。
Upt	组成该面的 点的编号。

如需删除、定义或修改截面的 面，请参见命令 ~SECMDF.

5.2.6                      钢筋定义

CivilFEM 支持定义弯曲、 剪切和扭转钢筋（参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF）。以下将介绍与这三种 钢筋相对应的数据。

 

5.2.6.1                      弯曲钢筋

混凝土截面的弯曲钢筋按组组织，钢筋组的数量不受限制。

钢筋组只能布置在截面中定义的 面上。CivilFEM 提供的弯曲钢筋组定义方式如下：

Ast	输入钢筋组的钢筋总面积
Asl	输入钢筋组单位长度的 钢筋总面积
N-Fi	输入钢筋组的 钢筋根数及其直径
NL-Fi	输入钢筋组单位长度的 钢筋根数及其直径
S-Fi	输入钢筋组的 钢筋间距及钢筋直径

通过这五种方式中的任一种输入弯曲钢筋后，其余数据将 自动计算。对于按钢筋定义的钢筋，即非均匀分布的钢筋，如果钢筋根数 不是整数，CivilFEM 将该数值四舍五入为最接近的整数，并重新计算相应的 钢筋间距。

此外，还可以通过参数 RKEY 定义初始配筋率和 配筋分布（由程序自动定义）。对于 CivilFEM 中可以定义的每种混凝土 截面类型，都有不同的 RKEY（参见命令 ~CSECDMS).

该组的相关数据如下：

Rkey	初始配筋 标签（参见命令 ~CSECDMS，其中根据截面类型取不同的 RKEY 值）。
Rmat	通过初始配筋定义的钢筋组的 材料编号（RKEY>0）。
Urf	弯曲钢筋组的用户编号。
Mat	与钢筋组关联的材料编号（RKEY=0 时使用）。
Cls	钢筋组类别。 0 可调整钢筋 （在设计阶段，CivilFEM 可以增加或减少配筋率）。 1 固定钢筋 （在设计阶段，CivilFEM 不会修改配筋率）。
Fi	钢筋组中钢筋的直径。
Ufc	与钢筋组关联的 面编号。
End	钢筋组中钢筋在面端部的 布置情况： 0 在面的两个端部均布置钢筋。

 

 

钢筋间距按以下 公式计算：

S = L / (N -1)

 

1	在面的端部 1 布置钢筋。

 

 

钢筋间距按以下 公式计算：

S = 2*L / (2*N -1)

 

2	在面的端部 2 布置钢筋。

 

 

钢筋间距按以下 公式计算：

S = 2*L / (2*N -1)

 

3	面端部不布置钢筋。 对于圆形截面，应使用此值，以避免钢筋在端部重叠。

 

 

钢筋间距按以下 公式计算：

S = L/ N

 

4	在面的两个端部布置钢筋， 钢筋距端部的距离等于机械保护层厚度 （Mc）。

 

 

钢筋间距按以下 公式计算：

S = (L-2*Mc)/(N-1)

 

Mc	钢筋组的 机械保护层厚度。
Gc	钢筋组的几何保护层。
Ast	钢筋组的钢筋总面积。
Asl	钢筋组单位长度的钢筋总面积。
N	钢筋组的钢筋根数。
Nl	钢筋组单位长度的钢筋根数。
S	钢筋组钢筋之间的间距。

 

5.2.6.2                      剪力钢筋

通过输入用于定义钢筋的相应参数，可以定义截面的剪力钢筋。CivilFEM提供的剪力钢筋定义方式包括：

Ass	输入单位长度的钢筋总面积。
As-S	输入箍筋总面积和箍筋间距。
N-S-Fi	输入箍筋肢数和箍筋间距。

 该组数据如下：

MAT	与剪力钢筋关联的材料编号。
ALPY	按 Y 方向剪力计算时，箍筋与构件纵轴的夹角（六十进制度）。
ALPZ	按 Z 方向剪力计算时，箍筋与构件纵轴的夹角（六十进制度）。
ASSY	按 Y 方向剪力计算的单位长度面积。
ASSZ	按 Z 方向剪力计算的单位长度面积。
ASY	按 Y 方向剪力计算的箍筋总面积。
ASZ	按 Z 方向剪力计算的箍筋总面积。
S	箍筋间距。
FI	箍筋钢筋直径（单位：mm）。
NY	按 Y 方向剪力计算的箍筋肢数。
NZ	按 Z 方向剪力计算的箍筋肢数。

 

5.2.6.3                      扭转钢筋

CivilFEM提供的扭转钢筋定义方式包括：

扭转横向钢筋：
AssT	输入单位长度的横向钢筋总面积。
AsT-s	输入一个闭合箍筋的总面积和箍筋间距。
s-FiT	输入一个闭合箍筋的直径和箍筋间距。
扭转纵向钢筋：
Asl	扭转纵向钢筋总面积输入。
N-FiL	钢筋数量和直径。

 

MAT	与扭转钢筋关联的材料编号。
ASST	横向钢筋单位长度面积。
AST	横向箍筋单肢面积。
S	箍筋纵向间距。
FIT	横向钢筋直径。
ASL	纵向钢筋总面积。
FIL	纵向钢筋直径。
N	纵向钢筋数量。

5.2.7                      力学性能

CivilFEM 使用横截面的力学性能计算截面内的应力，并根据规范进行验算。所有性能均以分别通过相应截面重心且平行于截面轴的轴为基准。

力学性能有八种可能的版本，取决于截面类型及其组成材料，具体内容将在后文详细说明，现介绍如下：

1	一般 毛截面
2	钢 毛截面
3	钢 净截面
4	（未使用）
5	混凝土 毛截面
6	混凝土 净截面
7	混凝土 换算截面
8	等效组合截面

不同版本包含以下类型材料分块的换算贡献。

 

钢和混凝土净截面的截面特性 与毛截面相同，但面积除外（混凝土需扣除钢筋对应的面积，钢材则根据所采用的规范扣除 孔洞的面积）。

对于混凝土换算截面的截面特性， 采用与净截面相同的方法（扣除钢筋面积），但此外还需将钢筋面积乘以弹性模量之比 （n）进行换算。

对于等效组合截面的截面特性， 采用与换算截面相同的方法，将组成截面的不同材料面积乘以弹性模量之比 （n）进行换算。

 

关于换算特性， 有效标签如下：

HMAT	用于换算截面特性的材料 （默认为截面中编号最小的材料）。
KHOM	机械特性换算 关键字。允许的值为： 0 不进行换算 1 按弹性模量进行 换算

对每个截面定义以下 特性：

A	截面面积。
IXX	扭转惯性矩。
IYY	绕Y轴的弯曲惯性矩。
IZZ	绕Z轴的弯曲惯性矩。
WY	绕Y轴的弹性截面模量。
WZ	绕Z轴的弹性截面模量。
WPY	绕Y轴的塑性截面模量。
WPZ	绕Z轴的塑性截面模量。
IY	相对于Y轴的回转半径。
IZ	相对于Z轴的回转半径。
YG	重心的Y坐标。
ZG	重心的Z坐标。
YMN	截面轮廓的最小Y坐标。
YMX	截面轮廓的最大Y坐标。
ZMN	截面轮廓的最小 Z 坐标。
ZMX	截面轮廓的最大 Z 坐标。
YS	截面重心到 Y 上侧纤维的距离。
ZS	截面重心到 Z 上侧纤维的距离。
YM	重心到沿 Y 方向的剪切中心 M 的距离。
ZM	重心到沿 Z 方向的剪切中心 M 的距离。
IW	扭转翘曲模量。
IYZ	惯性积。
YWS	沿 Y 方向的抗剪面积。
ZWS	沿 Z 方向的抗剪面积。
XWT	抗扭截面模量。
IUU	绕 U 轴的弯曲惯性矩。
IVV	绕 V 轴的弯曲惯性矩。
IU	相对于 U 轴的回转半径。
IV	相对于 V 轴的回转半径。
ALP	惯性主轴与截面轴之间的角度 （六十进制度）。
V1	从 U 到极限纤维的距离（对于 L 形截面）。
V2	从 U 到极限纤维的距离（对于 L 形截面）。
U1	从 V 到极限纤维的距离（对于 L 形截面）。
U2	从 V 到极限纤维的距离（对于 L 形截面）。
U3	从 V 到极限纤维的距离（对于 L 形截面）。

 

角钢截面的轴（L）

5.2.7.1                      一般截面的扭转惯性矩、翘曲模量和剪切中心的 计算

CivilFEM 仅计算扭转惯性矩（IXX）、 翘曲模量（IW）以及剪切中心（YM, ZM） 对于由单一材料（均质）组成且属于以下类型的一般截面：

·         实体：使用类型 4 至 7 的网格单元进行离散化。

·         薄壁开口截面：使用类型 2 的网格单元进行离散化。在 这种情况下，不计算IW, YM y ZM，并将其赋值为 零。

·         小厚度单胞闭口截面：采用2型面片离散。在此情况下不计算IW, YM y ZM，并将其赋值为零。

对于以下截面类型，不进行计算，并将其赋值为零：IXX, IW, YM y ZM:

·         组合截面，其中2型面片与4-7型面片组合使用。

·         组合截面，其中同一面片类型中使用不同材料，面片类型为2、4至7型。

·         通用截面或带钢板的钢截面。

目前，CivilFEM无法检测以下截面类型：

·         小厚度多胞闭口截面，

·         同时包含开口和闭口类型的小厚度截面。

因此，在这些情况下，计算得到的IXX, IW, YM y ZM不正确。

定义截面的最通用方法是使用实体截面，因为这样可以避免前述关于小厚度截面的部分限制。对于实体截面，IXX, IW, YM y ZM的计算基于以下参考文献：

M. Schulz, F.C. Filippou，《广义翘曲扭转公式》，Journal of Engineering Mechanics，第339-347页（1998）。

下面列出有关实体截面离散化的一些注意事项：

-        线性面片（4型和6型）可以与二次面片（5型和7型）组合使用，但是，使用相同逼近阶次的面片时结果更精确。

-        截面网格应尽可能协调一致，以提高截面特性计算的精度。对于通过命令创建的组合截面，这一点尤其重要~SEC2DIN，因为可能生成不协调一致的网格；在这种情况下，用户应进行修正，以改善网格的连通性。

-        所有部分至少应通过一个节点连接，否则待求解边值问题的系数矩阵将为奇异矩阵。在这种情况下，将IXX, IW, YM y ZM.

5.2.8                      结构特性

这些是结构分析中使用的横截面特性，因此会作为实常数传递给 ANSYS，用于模型计算。其值取决于计算时所使用的截面类型（ASEC），该类型从上一节所述的不同版本（命令~SECMDF).

不同的结构特性由以下数据描述：

ASEC	用于计算结构特性的截面类型。 1 通用毛截面。 2 钢毛截面。 金属截面的默认值。 3 钢净截面。 4 （未使用）。 5 混凝土毛截面。 混凝土截面的默认值。 6 混凝土净截面。 7 混凝土换算截面。 8 等效组合截面。 混合截面的默认值。
YMN	截面轮廓的最小 Y 坐标。
YMX	截面轮廓的最大 Y 坐标。
ZMN	截面轮廓的最小 Z 坐标。
ZMX	截面轮廓的最大 Z 坐标。
TKY	沿 Y 方向的宽度。
TKZ	沿 Z 方向的宽度。
ARE	面积。
IXX	扭转惯性矩。
IYY	绕 Y 轴的弯曲惯性矩。
IZZ	绕 Z 轴的弯曲惯性矩。
YCG	截面重心到 Y 上侧纤维的距离。
ZCG	截面重心到 Z 上侧纤维的距离。
YMS	重心到沿 Y 方向的 M 剪切力中心的距离。
ZMS	重心到沿 Z 方向的 M 剪切力中心的距离。
YWS	沿 Y 方向的抗剪面积。
ZWS	沿 Z 方向的抗剪面积。
XWT	抗扭截面模量。

ANSYS 模型中与每个单元关联的材料必须与截面的材料相同：当采用毛截面或净截面属性时，应使用截面材料；当结构计算所选属性为换算属性时，应使用换算材料（混凝土换算截面和等效组合截面）。

使用 CivilFEM 定义截面时，结构计算所采用的力学属性默认对应于毛截面（钢截面和混凝土截面）；对于组合截面，则对应于换算截面。

5.2.9                      规范属性

这些是规范规定的特定横截面属性。有关规范属性的修改，请参见命令 ~SECMDF.

这些属性在《理论手册》中与规范验算相关的章节中有详细说明。

5.2.10                  金属截面数据

这些数据仅针对轧制金属截面定义（通过轧制型钢库定义）。

IDX1	该系列的 CivilFEM 索引。
IDX2	型钢在其系列中的索引。

5.2.11                  混凝土截面数据

对于钢筋混凝土截面，除前述章节中详述的横截面数据外，CivilFEM 还将计算并存储以下数据：

ROG	弯曲钢筋的 几何配筋率。
ROM	受弯钢筋的质量配筋率。

5.3                       梁横截面中的坐标轴方向

CivilFEM 在梁横截面中使用两套坐标系，即 CivilFEM 坐标轴系（X_CF, Y_CF, Z_CF）和截面坐标轴系（X_S, Y_S, Z_S).

CivilFEM 坐标轴系与 ANSYS 单元的局部坐标系一致，并遵循相同的规则：

1.   CivilFEM 的 X 轴_CF沿单元从 I 节点指向 J 节点的轴线方向。

2.    CivilFEM 的 Y 轴_CF可通过三种不同方式定义：

a.    其默认方向平行于全局 XY 平面。当单元轴线平行于 Z 轴时，CivilFEM 的 Y 轴_CF 将平行于全局 Y 轴。

b.    如果使用 I、J 和 K 三个节点定义单元，则 CivilFEM 的局部 XY 平面将包含 K 节点。

c.    除规则 b 外，还可以通过一个实常数定义 CivilFEM 的 YCF 轴方向，该常数指定轴线相对于第 1 点所述默认位置的旋转角度q。

3.   CivilFEM 的 Z 轴_CF 局部轴与 X_CF y el Y_CF.

关于型材横截面在 CivilFEM 坐标轴系中的方向，其始终按以下方式布置：截面重心与该坐标轴系原点重合，且型材腹板平行于 CivilFEM 的 Y 轴。

另一方面，截面坐标轴系（X_S, Y_S, Z_S）位于截面几何形状的某个特征点上，与 CivilFEM 坐标轴平行；截面重心和截面各点的坐标，以及钢结构截面中板件结构的坐标，均在该坐标系中表示。该截面坐标轴系的位置是约定的，取决于所考虑的截面类型。

此外，对于钢结构截面，每种规范还有一个坐标系，用户可在其中指定所需的结果，并以该坐标系表示这些结果。这些坐标系不必与前述坐标系一致，其位置将在本手册的相应章节中说明。

下图表示不同横截面中 CivilFEM 坐标轴系和截面坐标轴系的位置与方向，定义如下：

            - X_CF    CivilFEM 坐标轴系的 X 轴

            - Y_CF    CivilFEM 坐标轴系的 Y 轴

            - X_S     截面坐标轴系的 X 轴

            - Y_S     截面坐标轴系的 Y 轴

 

混凝土横截面

 

钢结构横截面（轧制或焊接）

5.4                       板顶点

板顶点包含板单元某个节点处的数据和属性。

有关板顶点属性的定义和修改，请参见命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF.

该组的属性如下：

STP	板角类型。 0 通用。 1 钢筋混凝土。
THK	板角厚度。
MAT	板角材料编号。
MTP	板角材料类型。 0 通用。 1 混凝土。

关于板角配筋， 数据如下：

MAT	板角 钢筋的材料。
MC	钢筋的 机械保护层厚度（所有钢筋的通用值）。
MCXT	X方向上表面钢筋的 机械保护层厚度。
MCXB	X方向下表面钢筋的 机械保护层厚度。
MCYT	Y方向上表面钢筋的 机械保护层厚度。
MCYB	Y方向下表面钢筋的 机械保护层厚度。
ASSXT	X方向上表面钢筋的 单位长度面积。
ASSXB	X方向下表面钢筋的 单位长度面积。
ASSYT	Y方向上表面钢筋的 单位长度面积。
ASSYB	Y方向下表面钢筋的 单位长度面积。
SXT	X方向上表面钢筋的 钢筋间距
SXB	X方向下表面钢筋的 钢筋间距
SYT	Y方向上表面钢筋的 钢筋间距
SYB	Y方向下表面钢筋的 钢筋间距
PHIXT	X方向上表面钢筋的 钢筋直径
PHIXB	X方向下表面钢筋的 钢筋直径
PHIYT	Y方向上表面钢筋的 钢筋直径
PHIYB	Y方向下表面钢筋的 钢筋直径
KRNF	钢筋状态： 0 无支撑钢筋。 1 支撑杆。
ALP	桁架在 Y 方向与构件局部 Y 轴的夹角（Wood 方法）。

5.5                       构件属性

构件级属性包含用于验算和设计计算 依据规范所需的附加数据。这些数据包括与 横截面不直接相关，而是与其作为构件或模型内构件集合的工作性能相关的属性（参见命令~MEMBPRO，用于 定义）。

5.5.1                      欧标 3

根据欧标 No.3 对构件进行验算所需的构件级数据如下：

L	侧向约束之间的长度。
K	侧向屈曲系数 k（附录 F.1.2）。
KW	侧向屈曲系数 kw（附录 F.1.2）。
C1	侧向屈曲系数 C1（附录 F.1.2）。
C2	侧向屈曲系数 C2（附录 F.1.2）。
C3	侧向屈曲系数 C3（附录 F.1.2）。
BETAMY	等效均匀弯矩系数（第 5.5.4 条）。
BETAMZ	等效均匀弯矩系数（第 5.5.4 条）。
BETAMLT	等效均匀弯矩系数（第 5.5.4 条）。
PSIVEC	矢量效应折减系数（第 5.5.3 条）。
LATBUCK	构件是否可能发生侧向屈曲？0:Si,1:No (Art. 5.5.4)
CFBUCKXY	xy 平面内的屈曲系数（CivilFEM 轴中的 Mz）。
CFBUCKXZ	xz 平面内的屈曲系数（CivilFEM 轴中的 My）。
CHCKAXIS	作为欧标 No.3 “Y”轴的 CivilFEM 轴。 0 未定义 1 CivilFEM 的“-Z” 2 CivilFEM 的“+Y” 3 CivilFEM 的“+Z” 4 CivilFEM 的“-Y”

5.5.2                      EA

根据 EA 对构件进行验算所需的构件级数据如下：

MEMBTYPE	构件类型： 1 梁 2 柱
L	构件无支撑长度。
BETAXY	XY平面内的屈曲系数（Mz）。
BETAXZ	XZ平面内的屈曲系数（My）。

5.5.3                      LRFD

根据LRFD进行构件验算所需的构件级数据如下：

L	构件无支撑长度 (B3).
KY	Y轴屈曲系数 (B7).
KZ	Z轴屈曲系数 (B7).
KTOR	扭转屈曲系数 (App. E3).
CB	弯曲计算参数 (F1.2a).
LB	弯曲无支撑长度 (F1.2).

5.5.4                      英国标准5950-1985

根据英国标准5950-1985进行构件验算所需的构件级数据如下：

L	侧向约束之间的长度。
KLtx	X轴侧向扭转屈曲K系数（第4.3.5条，表 9）。
KLty	Y轴侧向扭转屈曲K系数（第4.3.5条， 表9）。
KCx	X轴受压屈曲约束 系数（第4.7.2条，表25）。
KCy	Y轴受压屈曲约束 系数（第4.7.2条，表25）。
CteRob	Robertson常数（附录C.2）。
n	长细比修正系数（第4.3.7.6条）。
m	等效均匀弯矩系数（第4.3.7.6条）。
DL	翼缘加劲肋高度（附录B.2.5）。
CHCKAXIS	CivilFEM轴，即BS5950（1985）的“X”轴。 0 未定义 1 CivilFEM的“-Z” 2 CivilFEM的“+Y” 3 CivilFEM的“+Z” 4 CivilFEM的“-Y”

5.5.5                      英国标准5950-2001

根据 British Standard 5950-2001 对构件进行验算所需的构件级数据如下：

L	侧向约束间长度。
KLtx	X 轴侧向扭转屈曲 K 因子（第 4.3.5 条， 表 13）。
KLty	Y 轴侧向扭转屈曲 K 因子（第 4.3.5 条， 表 13）。
KCx	X 轴受压屈曲约束系数（第 4.7.3 条，表 22）。
KCy	Y 轴受压屈曲约束系数（第 4.7.3 条，表 22）。
CteRob	Robertson 常数（附录 C.2）。
DL	翼缘加劲肋高度（第 4.3.6.7 条）。
CHCKAXIS	CivilFEM 轴，即 BS5950-2001 的“X”轴。 0 未定义 1 CivilFEM 的“-Z” 2 CivilFEM 的“+Y” 3 CivilFEM 的“+Z” 4 CivilFEM 的“-Y”
D/a	腹板屈曲加劲肋间距 d- canto de la viga a- distancia entre rigidizadores
mx	xz 平面内弯曲屈曲的均匀弯矩系数（第 4.8.3.4 条，表 26）。
my	yz 平面内弯曲屈曲的均匀弯矩系数（第 4.8.3.4 条，表 26）。
mlt	侧向扭转屈曲的均匀弯矩系数（第 4.3.6.6 条和第 4.8.3.4 条，表 18）。

5.5.6                      中国混凝土规范 GB50010

根据 GB50010 对构件进行验算所需的构件级数据如下：

MEMBTYPE	构件类型： 1 梁 2 柱 3 框架结构中的支撑 4 墙 5 墙间连接梁
MEMBLOAD	所承受的荷载类型： 1 FORCE. 在独立梁中，集中荷载效应超过 75%。 2 FRAME. 该构件来自框架结构。 0 OTHER. 既不是“Frame”，也不是“Force”。

5.5.7                      构件行为

为控制构件按线性或非线性行为进行计算的计算过程，必须定义下面所示的参数。需要特别指出的是，只有具备桥梁与土木非线性模块时，构件才可以采用非线性计算；该模块的计算过程在相关文档中有所说明。

KEYNL

构件行为： 0 线性。默认值。在此情况下，将按照线性弹性过程计算构件。 1 非线性。

 

5.6                       梁和板属性

梁和板属性包含梁类单元或板单元的所有属性，但不包括由其类型、材料或节点位置所确定的属性。定义截面（对于梁单元）或板顶点（对于板单元）后，通过定义梁和板属性，可以将其与单元端部以及相应的构件级属性关联。

这一概念对应于 ANSYS 的实常数和截面，因为它包含梁单元两个截面的数据以及板单元所有板顶点的数据。定义梁和板属性时，ANSYS 会自动定义具有相同编号的相应实常数集或 ANSYS 截面。在定义梁和板属性时，必须指明该属性所关联的单元类型，以便正确地定义实常数（见第 5.6.3 节）。

5.6.1                      梁

对于梁单元，梁和板属性将包含以下内容：

P梁和板属性 = 横截面 (I) + 横截面 (J) + 构件级属性 + OFFSETS

5.6.2                      板

对于板单元，梁和板属性将包含以下内容：

P梁和板属性 = 板顶点 (I) + 板顶点 (J) + 板顶点 (K) + 板顶点 (L) + 构件级属性 + EFS

5.6.3                      属性

梁和板属性相关的标签如下：

RF16	梁和板属性的引用标识（最多 16 个字符）。
NAME	分配给梁和板属性的名称（最多 32 个字符）。
TYP	梁和板属性的类型： 1 梁 2 板
NSEC	构成梁和板属性的横截面数量（TYP=1 时）或板顶点数量（TYP=2 时）。
USEC	构成梁和板属性顶点 (I, J, K, L) 的截面或板顶点编号。
KEYOFF	截面的 OFFSET： 0 节点位于重心处。 1 节点位于截面坐标系原点处。 2 用户定义的节点位置。 3 节点位于剪切中心处。
ROUT	在 ANSYS 中定义实常数的单元类型。
UMPR	关联的构件级属性编号。

有关梁和板属性集的定义，请参见命令 ~BMSHPRO.

5.6.4                      实常数和 CivilFEM 中的梁和板属性

CivilFEM 中的梁和板属性与 ANSYS 的实常数集或截面相关联，因此 CivilFEM 中梁和板属性的标识编号与 ANSYS 的实常数集或截面编号相同（对于 BEAM188 和 BEAM189 单元）。

Nº PROPIEDAD DE VIGA Y PLACA CivilFEM = Nº CONSTANTE REAL ANSYS

CivilFEM 梁和板属性编号 = ANSYS 截面编号

在 CivilFEM 中定义梁和板属性时，将根据需要自动定义实常数集或截面（对于 BEAM188 和 BEAM189 单元）。为确保正确定义，必须指定梁和板属性所针对的单元类型，以便 CivilFEM 将准确的数据放置在单元的相应位置。

CivilFEM 根据所使用的单元类型定义或更新以下实常数。

 

其余实常数对应于不直接取决于梁和板属性定义的用户可选数据，这些实常数保持不变；重新定义属性时，或创建属性时已存在具有相同标识编号的实常数集时，均予以保留。

除了 ANSYS 求解模型所需的数据外，CivilFEM 数据库还存储了使用 CivilFEM 进行后处理所需的全部截面数据。所有这些数据均可使用 CivilFEM 为此提供的各种命令进行列出或修改（参见命令 ~SLDLST, ~SECMDF, ~SHLLST, ~CSLST). 直接在实常数集或 ANSYS 截面中修改横截面数据，只会反映在 ANSYS 执行的模型计算中，而不会更新 CivilFEM 数据库中存储的梁和板属性数据。

与横截面有关的规范数据（参见命令 ~SECMDF) 以及混凝土截面中的钢筋数据（参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF) 与截面相关联，因此，类型相同且几何属性相同但规范属性或配筋属性不同的截面必须定义为不同的截面。重新定义截面不会修改原有的规范数据或配筋数据值（只要重新定义的截面类型和形状相同）。

规范属性取决于当前规范，因此必须针对将要进行后处理所采用的同一规范进行定义。但是，在某一规范处于活动状态时定义规范属性，并不会删除在其他规范下定义的这些属性；因此，每个规范均保留一组规范属性，而仅使用与当前规范对应的数据。

截面的所有输入和输出数据均采用用户单位。

5.6.5                      ANSYS 截面与 CivilFEM 梁和板属性

为 BEAM188 和 BEAM189 单元定义 CivilFEM 梁和板属性时，必须区分不同的截面类型：

矩形、实心圆形、圆管和矩形管截面通过使用命令（SECNUM, SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET) 定义，将 CivilFEM 梁和板属性的定义数据与定义 ANSYS 截面所需的数据相对应。

U 形槽钢、双 T 形、单 T 形和 L 形角钢截面通过使用命令（SECNUM, SECTYPE, SECREAD, SECOFFSET) 定义。这些截面的 ANSYS 截面子类型在命令 SECTYPE 中描述为 MESH。ANSYS 截面数据根据为定义 CivilFEM 梁和板属性而输入的数据生成，这意味着相应 ANSYS 截面的节点和单元格将按照下图所示自动编号：

 

U 形槽钢截面

双 T 形截面

L 形角钢截面

 

单 T 形截面

为正确地定义 CivilFEM 的梁和板属性及相应的 ANSYS 截面，必须使用按库或按尺寸定义截面的功能来定义横截面。使用板件定义截面以及横截面导入/导出实用程序不适用于 BEAM188 和 BEAM189 单元。

ANSYS 截面的单元格和节点的布置与编号，独立于 CivilFEM 中定义横截面的面片和点的布置与编号。

5.6.6                      从 CivilFEM 修改梁单元中的节点位置

 

在 CivilFEM 中，可以通过命令修改梁类型单元每个端节点（I、J）的位置。~BMSHOFF. 默认情况下，假定节点位于截面的重心处（KEYOFF = 0），但也可以将其更改为截面的坐标原点（KEYOFF = 1）、剪切中心（KEYOFF = 3）或用户指定的其他位置（KEYOFF = 2）。

 

5.7                       实体截面

实体截面是与二维和三维有限元模型单元关联的截面。用于将程序的校核功能扩展到采用 LINK、BEAM、SHELL 和 SOLID 单元的通用二维/三维模型。

要在 2D 或 3D 模型中定义实体截面，必须选择用于确定截面位置的节点平面，以及为该截面提供其特性的单元。定义实体截面时，将自动定义相应的横截面。该横截面由点和面片组成，其中点与模型中选定的节点相关联，面片对应于模型中选定且共享这些节点的单元。面片将继承相应单元所分配的属性（材料、类型……）。这样，横截面中的点和面片将与实体模型中的节点和单元建立关联，该关联将用于后续获取应力和进行内力积分。

定义实体截面时，除选择节点平面外，还必须定义一个局部笛卡尔坐标系，使节点平面包含在其 Y-Z 平面内。该坐标系将确定截面轴系在关联横截面中的位置。

必须正确选择节点平面一侧的单元，使其面作为面片，从而避免横截面内出现重复面片。捕获的面片属于实体单元的面或梁单元的顶点；被节点平面包含或截切的单元将不予考虑。

需要注意的是，由于单元位于截面的两侧，结果可能存在不连续性。建议检查所得结果，以考虑截面每一侧的单元。

实体截面将包含：

实体截面 = 横截面 + 构件级属性

5.7.1                      2D 模型

CivilFEM 可根据由以下二维单元构建的 2D 模型定义实体截面： LINK1、PLANE2、BEAM3、PLANE42、BEAM54、PLANE82、PLANE182、PLANE183。

2D 模型被切割后形成一条节点线；捕获这些节点后，将其转换为由 4 点方形网格片或点状网格片组成的截面（线转换为面状网格片，点转换为点状网格片）。

对于 PLANE（2、42、82、182、183）单元，可以使用 KEYOPT (3) 定义相应横截面的所需宽度。如果定义了平面应力或平面应变，捕获的横截面宽度将为单位宽度；如果定义了厚度，则采用相应的厚度。

生成点状网格片的单元（LINK 和 BEAM 单元）必须定义相应的 AREA 实常数。

5.7.2                      3D 模型

CivilFEM 可根据由以下三维单元构建的 3D 模型定义实体截面：BEAM4、LINK8、LINK10、PIPE16、PIPE20、BEAM23、BEAM24、 SHELL41、SHELL43、BEAM44、SOLID45、SHELL63、SOLID64、SOLID65、SOLID72、SOLID73、 SOLID92、SHELL93、SOLID95、SHELL143、LINK180、SOLID185、SOLID186、SOLID187。

在 3D 模型中，生成点状网格片的单元（BEAM、LINK）必须定义相应的 AREA 实常数；板单元必须定义与厚度相关的实常数。如果未定义需要实常数的单元所对应的实常数（BEAM 和 LINK 单元中的面积，以及 SHELL 单元中的厚度），则在捕获截面时会忽略这些单元。当板单元为多层板时，将实常数中为第 1 层定义的厚度作为网格片厚度。

下表详细列出了与不同拼片形状相关的各种元素类型（捕获截面时，不同类型的元素由不同类型的拼片替代），以及程序如何利用这些拼片识别构成所捕获截面的各种元素。有关实体截面定义的更多详细信息，请参见 命令 ~SLDSEC.

 

Tipo=1	点	相关 元素
	用于： -      表示由杆件定义的钢筋（Fi>0）。 -       关联 LINK 和 BEAM 元素的端点（I 或J）。	LINK 1, 8, 10 y 180 BEAM 3, 4, 16, 20, 23, 24, 44, 54
Tipo=2	两点 线	相关 元素
	用于： -       表示板件。 -       关联 SHELL 元素的面。 -       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por rectas.	SHELL 41, 43, 63 y 143
Tipo=3	三点 线	相关 元素
	用于： -       将 SHELL 元素的面与边节点关联。 -       Representar armaduras distribuidas uniformemente (Fi=0) por curvas.	SHELL 93
Tipo=4	三点 三角形	相关 元素
	用于： -       关联 SOLID 元素的面。	SOLID 45, 64, 65, 72, 73 y 185
Tipo=5	六点 三角形	相关 元素
	用于： -       将 SOLID 元素的面与边节点关联。	SOLID 95 y 186
Tipo=6	四点 四边形	相关 元素
	用于： -       关联 SOLID 元素的面。	SOLID 45, 64, 65, 73 y 185
Tipo=7	八点 四边形	相关 元素
	用于： -       将 SOLID 单元的面与边节点关联。	SOLID 95 y 186