参数设置
假设：内力臂 z ≈ 0.85·d，拉杆设计屈服强度 f_yd = 500 MPa，压杆有效厚度 b = 300 mm。
牛腿的压杆-拉杆模型
蓝色实线 = 拉杆（受拉）／红色实线 = 压杆（受压）／黑色节点／向下箭头 = 荷载 P
理论与主要公式
对受集中荷载 P 作用的牛腿，使用顶面的拉杆 T 和斜向下方的压杆 C 组成的简单桁架表示力的流动。
内力臂 z（简化式，d 为有效高度）：
$$z \approx 0.85\,d$$
压杆角度 θ（a 为悬臂长度）：
$$\theta = \arctan\!\left(\frac{z}{a}\right)$$
由节点平衡可得拉杆拉力 T 与压杆压力 C：
$$T = \frac{P\,a}{z} = P\cot\theta, \qquad C = \frac{P}{\sin\theta}$$
所需拉杆钢筋面积 A_s 与所需压杆宽度 b_strut（厚度 b 一定，f_yd、f_cd 为设计强度）：
$$A_s = \frac{T}{f_{yd}}, \qquad b_\text{strut} = \frac{C}{f_{cd}\,b}$$
压杆-拉杆模型模拟器是什么
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RC设计书上写"D区域应使用压杆-拉杆模型设计"，那D区域到底指什么？
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D是Discontinuity（不连续）的D。简单来说就是梁理论的"平截面假设"不再成立的区域，比如集中荷载点、支座、牛腿、梁柱节点、孔洞周围等。经验上扰动范围约等于一个截面高度h。其他比较"听话"的部分就是B区域（伯努利区域）。
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对，像 $M = \sigma\cdot Z$ 这种式子在这里不能用。取而代之的就是上面模拟器里画的压杆-拉杆模型（STM）。在荷载和支座之间假想一个"合理的桁架"，把杆件区分为压杆（红色）和拉杆（蓝色），在节点处使力平衡。混凝土担任压杆，钢筋担任拉杆，这样的分工。
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悬臂长度 a 一变，压杆角度 θ 变化很明显。a 越大，角度越平。
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这正是牛腿设计的关键。a 大（悬臂长）则 θ 小。而 $T = P\cot\theta$，所以拉杆拉力会急剧增大——同样的荷载，需要的钢筋越来越多。反过来，深而短的牛腿 θ 陡，T 就小。实务中"牛腿要做得深些，悬臂尽量短"的经验，正是从这个公式来的。
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$C = P/\sin\theta$，所以 θ 小时它也会急剧增加。拉杆可以靠加钢筋解决，但压杆受限于"混凝土的局部抗压强度"，这是个硬上限。所以STM设计中必须同时核算"拉杆钢筋量"和"压杆宽度（节点抗压）"。在模拟器里降低 f_cd 并加大 a，所需压杆宽度会超过截面厚度——这就是设计不通过的信号。
常见问题
由于STM基于下界定理，只要满足平衡条件，"任何桁架"都能给出安全侧的解。但实务上建议选择沿弹性应力主流线分布的桁架，这样使用阶段的开裂宽度等性能更好。牛腿的标准形式是"拉杆沿顶面布置，压杆直接连接荷载与支座"。复杂情况（如孔洞周围）应比较多种方案，选择杆件内力较小者。
穿过压杆的拉杆钢筋会引起横向受拉应变，从而导致"开裂混凝土软化"，使抗压强度降低。ACI 318中使用压杆效率系数β_s = 0.4～1.0；Eurocode 2中存在横向受拉时使用ν′系数（约0.6）进行折减。此外节点类型（CCC = 三面受压、CCT = 两面压一面拉、CTT）不同，许用压应力也不同。
拉杆钢筋必须在两端节点之外完整保证锚固长度。牛腿外端通常需要水平弯钩、焊接锚板或U形钩等措施。锚固不足是STM设计中最常见的实务问题——计算上即使合格，现场也会出现开裂与拔出破坏。
深梁（a/d ≤ 2）的主要荷载通过压杆直接传递，因此抗剪钢筋（箍筋）的贡献有限。但规范仍要求最小抗剪钢筋，以及用于裂缝控制的"分布钢筋（水平和竖向的网格状钢筋）"。其作用是将脆性的压杆压溃破坏转变为延性行为，并控制使用阶段的开裂宽度。
实际应用
牛腿与托架设计：支承预制梁的柱上牛腿、起重机轨道托架、桥梁支座垫块等典型含D区域的构件均采用STM设计。荷载下方的局部承压、拉杆的受拉、斜向压杆向柱体传递剪力——STM可在一个统一的桁架模型中综合处理这些问题，这是它的最大优势。
深梁与转换梁：建筑物低层中用于偏移上层柱位的转换梁、地下结构的基础梁、桥梁桥墩顶部的壁梁等剪跨比小的深梁，STM 是必不可少的设计方法。可用从集中荷载直接通向支座的压杆与底部主筋拉杆组成简单桁架进行设计。
梁柱节点与开洞：地震时承受巨大剪力的梁柱节点，在ACI 318和日本RC规范中都有STM的详细应用规定。当梁中部设置孔洞时，洞口周围成为D区域，需用桁架模型表达绕过孔洞的压、拉力流。
预应力混凝土锚固区：PC钢材锚固端有巨大集中压力局部作用，其后方还会产生横向膨胀力（劈裂力）。这是典型的D区域，STM被用于设计承压板后方的劈裂钢筋（拉杆）。Eurocode 2 对此有详细规定。
常见误解与注意事项
最常见的误解是认为"只要满足STM计算的杆件内力就安全"。STM是基于下界定理的刚塑性分析，可以保证强度（极限承载力），但使用性（开裂、挠度）需另行验算。特别是当所选桁架与弹性应力主流线偏离较大时，虽然极限承载力没问题，但使用阶段会出现较大裂缝。实务中的铁律是"选择沿弹性应力流的桁架"。
其次常见的是用素混凝土强度 f_c 直接评价压杆强度。实际上，由于横穿压杆的拉杆钢筋引起的横向拉应变，混凝土抗压强度最多会降低40～60%。ACI 318的β_s系数和Eurocode 2的ν′系数都是考虑这一软化效应的。在模拟器中降低 f_cd 并加大 a 时，所需压杆宽度会急剧上升——这正是压杆软化效应的反映。
最后请注意不要以为"只要布置了拉杆钢筋，牛腿就不会在屈服前破坏"。实际上，拉杆钢筋锚固不足会使牛腿外端在计算抗拉承载力达到之前就发生"拔出破坏"。STM设计不只是计算杆件内力，必须将两端节点的锚固长度、节点内应力检查、节点抗压强度验算这三项作为一套完整工作。本模拟器给出杆件内力和所需钢筋量，实际设计中务必同时完成锚固与节点设计。