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结构建模、分析和设计平台 Frame

发表 admin at 2025年10月27日
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Frame:全能结构建模与设计平台,攻克复杂结构设计难题

在建筑、桥梁、工业设备等领域的结构设计中,工程师常面临 “几何复杂难建模”“分析类型单一”“材料设计与规范脱节” 等痛点 —— 传统工具要么无法高效处理非线性效应、复杂载荷条件,要么难以衔接 BIM 模型与设计规范,导致设计周期拉长、合规风险升高。Norria Frame 作为一款全能型结构建模、分析与设计平台,彻底打破这些限制:无论结构的几何复杂性、材料类型、载荷条件如何,都能通过自动化建模、多维度分析及集成化材料设计工具,实现从模型构建到规范合规、报告生成的全流程高效作业,助力工程师轻松应对钢、混凝土等不同材料结构的设计需求,确保项目兼具安全性、经济性与合规性。

一、Norria Frame 的核心定位:结构设计全流程的 “全能解决方案”

Norria Frame 并非单一的建模或分析工具,而是覆盖 “模型构建 - 结构分析 - 材料设计 - 规范验证 - 报告生成” 的全流程平台,其核心价值聚焦三大维度,重塑结构设计模式:
  • 复杂场景全覆盖:可应对任意几何复杂度的结构(如异形桁架、大跨度空间结构)、多样材料类型(钢、混凝土、复合材料)及复杂载荷条件(移动荷载、分阶段施工荷载、非线性动态荷载),同时支持非线性效应(如 P-delta 效应、材料非线性滞后)的精准分析,解决传统工具 “场景受限” 的难题。例如,某桥梁工程团队通过 Frame 成功建模并分析了含复杂曲线梁的斜拉桥结构,精准捕捉了移动荷载下的非线性应力分布;
  • 设计与规范深度融合:内置集成钢设计(S-Steel)与综合混凝土设计(ICD)模块,直接对接全球主流区域设计规范(如中国 GB、美国 AISC、欧洲 EC),在设计过程中实时验证合规性,避免 “设计完成后才发现不符合规范” 的返工。某建筑企业使用 Frame 设计混凝土框架结构时,通过 ICD 模块实时检查构件利用率,将规范合规性问题解决率提升至 95% 以上;
  • 多工具协同无壁垒:支持 BIM 模型、DXF 文件的直接导入,同时可与 Norria 旗下 S-Steel 等工具无缝联动,实现 “模型数据 - 分析结果 - 设计方案” 的双向流转,减少人工数据转换误差。某工业厂房项目通过 Frame 导入 BIM 模型后,直接开展结构分析与钢构件设计,数据传递效率提升 80%,错误率从 12% 降至 1%。

二、高效的模型管理:快速构建精准模型,节省设计前期时间

建模是结构设计的基础,Norria Frame 通过自动化工具与多格式导入功能,大幅降低建模难度,提升模型精度与效率:

(一)自动化建模,应对多样结构类型

Frame 提供丰富的建模自动化工具,无需手动绘制复杂结构,快速生成符合设计需求的模型:
  • 常规与自定义结构生成:内置自动化框架生成器,可快速构建常规框架结构(如多层钢框架、混凝土框架);支持创建标准或自定义桁架(如三角形桁架、梯形桁架),工程师仅需输入关键参数(如跨度、节间距离、杆件截面),即可自动生成完整桁架模型。例如,某展厅项目需设计大跨度空间桁架,通过 Frame 自定义参数后,10 分钟内完成模型构建,而传统手动建模需 2 小时以上;
  • 克隆工具提升复用效率:支持复制全部或部分模型(如重复的框架单元、标准构件组),并可根据需求调整参数,避免重复建模。例如,住宅项目中相同户型的梁、柱构件,通过克隆工具仅需创建一组模型,后续批量调整即可,建模时间减少 60%;
  • 多区域网格细化:内置高级网格工具,可根据工程师需求,在结构关键区域(如应力集中的节点、复杂连接部位)生成精细有限元网格,同时在非关键区域采用粗网格,兼顾分析精度与计算效率。例如,在工业设备基础设计中,对设备与基础连接部位进行网格细化,精准捕捉局部应力,其他区域采用粗网格,计算时间缩短 40%。

(二)多格式导入,衔接现有设计流程

Frame 支持主流模型格式导入,无需重构现有设计流程,直接复用已有模型数据:
  • BIM 与 DXF 模型导入:可直接导入 BIM 模型(如 Revit 模型)与 DXF 文件,保留原有几何信息与构件属性(如材料、截面尺寸),避免手动重新输入数据。例如,某商业综合体项目从 BIM 模型导入 Frame 后,仅需补充载荷与约束条件,即可开展分析,节省 2 天模型重建时间;
  • 构件类型灵活转换:支持将梁、柱等构件转换为多壳模型,并自动分配等效壳载荷,便于对特定区域(如薄壁构件、复杂连接部位)进行更细致的分析。例如,将钢框架中的关键节点构件转换为壳模型后,可更精准地分析节点处的应力分布,为节点设计提供依据。

三、综合分析能力:多维度精准分析,覆盖全场景结构需求

结构分析是确保安全性的核心,Norria Frame 提供全面的分析类型与有限元库,可应对从线性静态到非线性动态的各类分析需求:

(一)全类型分析,应对复杂工况

Frame 支持多种分析类型,可模拟结构在不同工况下的受力状态,确保设计覆盖所有潜在风险:
  • 基础与常规分析:可执行线性静态分析(如重力荷载下的应力计算)、应力 / 无应力振动分析、随机振动分析(RSA),满足建筑、桥梁等常规结构的分析需求;支持 ESFP/ELFP(等效静态 / 侧向力程序)分析,用于地震、风荷载等侧向荷载下的结构响应计算;
  • 复杂与非线性分析:可开展时间历程分析(如地震波作用下的动态响应)、P-delta 效应分析(考虑结构变形对内力的影响)、屈曲分析(预防结构失稳)、分阶段施工分析(模拟施工过程中结构受力变化,如桥梁逐段浇筑)、移动荷载分析(如车辆荷载在桥梁上的移动效应);支持非线性静态、准静态与非线性时间历程分析,可模拟材料非线性(如混凝土开裂、钢材屈服)、几何非线性(如大变形)等复杂效应。例如,某水电站厂房设计中,通过 Frame 开展非线性时间历程分析,精准模拟地震作用下混凝土结构的开裂过程,为抗裂设计提供依据。

(二)丰富有限元库,精准建模结构组件

Frame 内置全面的有限元类型库,可对任意结构组件进行精准建模,确保分析结果可靠:
  • 基础与常用组件:涵盖桁架、电缆、梁、膜、板、壳、实体等基础有限元类型,可建模从简单杆件到复杂实体结构的各类组件;支持线性与非线性弹簧建模,用于模拟支座、连接部位的弹性或非线性变形;
  • 特殊与非线性组件:提供具有非线性滞后材料行为的连接梁单元(模拟构件连接的能量耗散特性)、仅拉伸 / 压缩构件(如拉杆、压杆),可精准模拟特殊结构的受力特点。例如,在悬索桥设计中,通过仅拉伸构件模拟主缆,结合非线性弹簧模拟支座,精准捕捉悬索桥在荷载下的受力响应;
  • 详细报告生成:分析完成后,可自动生成包含详细结果的报告,涵盖应力、应变、位移、内力等关键数据,并以图表(如应力云图、位移曲线)形式直观展示,便于工程师快速判断结构安全性。

四、采用 Norria S‑STEEL 的集成钢设计:高效合规,优化钢构件性能

钢结构设计需兼顾强度、耐用性与规范合规性,Norria Frame 与 S-Steel 深度集成,提供从设计到优化、报告的全流程钢设计功能:

(一)灵活设计与优化,满足多样需求

Frame 与 S-Steel 协同,支持手动或自动设计钢构件,同时可根据规范与约束进行优化:
  • 手动与自动设计结合:工程师可手动指定钢构件截面,或由系统自动根据受力需求推荐最优截面,兼顾设计灵活性与效率;支持根据优化标准(如重量最轻、成本最低)、设计规范(如 AISC 360、GB 50017)与约束条件(如截面尺寸限制、变形限值)优化钢构件,确保钢结构兼具经济性与安全性。例如,某厂房钢框架设计中,通过自动优化功能,在满足强度要求的前提下,钢构件总重量减少 15%;
  • 复合梁专项设计:支持复合梁(钢 - 混凝土组合梁)设计,可执行自动有效宽度指定(根据规范确定混凝土翼缘有效宽度)、拱度计算(补偿施工后挠度)、剪力钉布局(确保钢与混凝土协同工作)、悬挑和开口支撑设计,同时可在同一模型中开展重力与横向荷载分析,全面验证复合梁性能。

(二)规范合规与透明报告,降低风险

Frame 与 S-Steel 确保钢设计符合区域规范,同时提供透明化报告,便于追溯与审核:
  • 区域规范全覆盖:支持全球主流钢结构设计规范(如中国 GB 50017、美国 AISC LRFD/ASD、欧洲 EC 3),设计过程中实时检查构件是否符合规范要求,避免合规风险;
  • 透明化结果与报告:可导出包含所有钢构件设计表达式、规范条款参考的结果,确保设计过程可追溯;支持生成自定义钢设计报告,以图形(如截面尺寸图、应力分布示意图)和表格形式展示设计结果、交互式公式与图形,可选择显示部分或全部构件结果,满足不同审核需求(如内部自查、第三方审核)。

五、综合混凝土设计(ICD):高效规范,覆盖全类型混凝土构件

混凝土结构设计需严格遵循规范,确保构件强度与耐久性,Norria Frame 的 ICD 模块提供全面的混凝土设计与规范检查功能:

(一)全构件设计与细化,提升效率

ICD 模块支持从单个构件到整体结构的混凝土设计,流程高效且精准:
  • 多构件类型覆盖:可对混凝土梁、柱、墙、连续梁等常见构件进行规范检查与设计,涵盖抗弯、抗剪、抗压等关键设计内容;
  • 单构件与整体设计结合:工程师可在一个步骤中设计和细化单个构件(如调整梁的配筋),或对整个混凝土结构(如多层混凝土框架)进行批量设计,大幅提升设计效率。例如,某住宅混凝土框架项目中,通过整体设计功能,2 小时内完成所有梁、柱的配筋设计,而传统手动设计需 1 天以上。

(二)专业报告与合规检查,确保安全

ICD 模块生成专业报告,明确构件合规状态,便于工程师快速定位问题:
  • 详细合规信息:报告包含所有混凝土构件的合格 / 不合格状态、控制荷载工况(如最不利荷载组合)、利用率(实际受力与设计承载力的比值),以及不合格构件的综合信息(如不符合的规范条款、整改建议);
  • 条款参考与追溯:对每个构件的设计结果,标注对应的规范条款(如 GB 50010 中的配筋计算条款),便于工程师追溯设计依据,同时为审核提供清晰支撑。

Frame 是结构设计的 “全能核心工具”

在结构设计向 “复杂化、高效化、合规化” 发展的趋势下,Norria Frame 以 “高效建模、全面分析、集成材料设计” 为核心优势,解决了传统结构设计的诸多痛点。无论是建筑领域的混凝土框架、工业领域的钢厂房,还是桥梁领域的大跨度结构,Frame 都能提供从模型构建到规范验证的全流程支持,帮助工程师提升设计效率、降低合规风险、优化结构性能,成为结构设计领域不可或缺的全能型平台。
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