《結(jié)構(gòu)分析SE》課件

結(jié)構(gòu)分析SE軟件工程（SoftwareEngineering）是一個(gè)系統(tǒng)化的、工程化的、學(xué)科化的領(lǐng)域，涵蓋了軟件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)、管理和運(yùn)行等各個(gè)方面。課程目標(biāo)11.理解結(jié)構(gòu)分析的基本概念掌握結(jié)構(gòu)分析的基本理論和方法，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。22.掌握結(jié)構(gòu)分析的常用軟件熟練運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析，提高工作效率。33.培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力能夠根據(jù)實(shí)際工程需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行驗(yàn)算和優(yōu)化。44.提高結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用能力將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中，解決實(shí)際問(wèn)題。課程大綱結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念、目標(biāo)、任務(wù)、步驟。荷載分析自重荷載、活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用。材料性質(zhì)鋼材、混凝土、木材等材料的力學(xué)性能。結(jié)構(gòu)受力分析靜力平衡、內(nèi)力圖、截面受力分析。結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析是建筑工程設(shè)計(jì)中的重要組成部分，為建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全提供理論依據(jù)。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，工程師可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在不同荷載下的行為，確保建筑物的安全性。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的概念橋梁結(jié)構(gòu)橋梁作為連接不同地形的交通設(shè)施，需要考慮承載力、穩(wěn)定性、耐久性等因素，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系來(lái)應(yīng)對(duì)各種荷載和環(huán)境條件。高層建筑結(jié)構(gòu)高層建筑需要抵抗風(fēng)荷載、地震荷載等，通常采用框架結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，以確保建筑物的安全和穩(wěn)定。體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)需要考慮大型集會(huì)的人流和荷載，并兼顧美觀和功能性，通常采用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)等多種形式。結(jié)構(gòu)分析的目標(biāo)和任務(wù)目標(biāo)分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的性能，評(píng)估其安全性，并為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。任務(wù)確定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力和變形，并計(jì)算結(jié)構(gòu)的承載能力，判斷其是否滿足安全和使用要求。結(jié)構(gòu)分析的一般步驟1第一步：結(jié)構(gòu)建模根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立數(shù)學(xué)模型，以便進(jìn)行計(jì)算分析。2第二步：荷載分析確定作用在結(jié)構(gòu)上的所有荷載，包括自重、活荷載、風(fēng)荷載、地震作用等。3第三步：受力分析分析結(jié)構(gòu)的受力情況，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)力、應(yīng)力和變形。4第四步：承載能力驗(yàn)算根據(jù)材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算結(jié)構(gòu)的承載能力，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。5第五步：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低造價(jià)，提高結(jié)構(gòu)效率。2.荷載荷載是作用在結(jié)構(gòu)上的外力，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力。常見(jiàn)的荷載類型包括自重荷載、活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載和地震作用。自重荷載定義結(jié)構(gòu)自身重量引起的荷載，也稱之為永久荷載。它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的重要因素之一。計(jì)算根據(jù)材料密度、體積和形狀計(jì)算。需要考慮結(jié)構(gòu)的材料類型、形狀和尺寸。影響因素包括結(jié)構(gòu)材料的類型、結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式等?；詈奢d定義活荷載是指在結(jié)構(gòu)上可能出現(xiàn)的可變荷載，例如人員、家具、設(shè)備和材料等?；詈奢d的大小和位置通常是可變的，需要根據(jù)使用情況進(jìn)行確定。分類活荷載可以分為集中荷載和分布荷載兩種。集中荷載是指作用在結(jié)構(gòu)上某一點(diǎn)的荷載，例如一臺(tái)設(shè)備的重量。分布荷載是指作用在結(jié)構(gòu)上的一個(gè)區(qū)域的荷載，例如人群的重量。風(fēng)荷載風(fēng)荷載的定義風(fēng)荷載是指風(fēng)對(duì)建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生的作用力，它會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成威脅。風(fēng)荷載的影響因素風(fēng)速風(fēng)向建筑物的形狀和高度周圍環(huán)境風(fēng)荷載的計(jì)算方法根據(jù)建筑物的形狀、高度、周圍環(huán)境等因素，采用相關(guān)規(guī)范和方法計(jì)算風(fēng)荷載。雪荷載積雪荷載雪覆蓋屋頂，對(duì)建筑物造成垂直壓力。風(fēng)吹雪荷載風(fēng)力將積雪吹向建筑物，形成額外的荷載。雪壓荷載積雪壓在樹(shù)木上，可能導(dǎo)致樹(shù)枝折斷。雪荷載的影響雪荷載會(huì)影響建筑物的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。地震作用地震烈度地震烈度是指地震對(duì)地表和建筑物的影響程度，用羅馬數(shù)字表示。地震波地震波分為縱波和橫波，縱波傳播速度快，破壞力小，橫波傳播速度慢，破壞力大?？拐鹪O(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)是根據(jù)地震烈度和地震波特性，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震能力。3.材料性質(zhì)材料的力學(xué)性能在結(jié)構(gòu)分析中起著至關(guān)重要的作用，例如鋼材的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和泊松比。這些參數(shù)會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)的承載能力和變形特性。鋼材性質(zhì)11.強(qiáng)度鋼材的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都較高，因此鋼材在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常被用作承受拉力的構(gòu)件。22.彈性鋼材具有良好的彈性，能夠在一定范圍內(nèi)變形，并在荷載去除后恢復(fù)原狀。33.塑性鋼材的塑性是指在屈服極限后繼續(xù)變形的能力，在工程應(yīng)用中可以使結(jié)構(gòu)在發(fā)生較大的變形后仍能保持穩(wěn)定。44.耐久性鋼材具有良好的耐腐蝕性和抗氧化性能，能抵抗長(zhǎng)期使用過(guò)程中的環(huán)境侵蝕?；炷列再|(zhì)強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度是其抵抗外力破壞的能力，用抗壓強(qiáng)度表示?？箟簭?qiáng)度越高，混凝土的強(qiáng)度越高，承載能力越強(qiáng)。耐久性混凝土的耐久性是指其抵抗各種破壞因素的能力，如凍融循環(huán)、化學(xué)侵蝕、生物腐蝕等。工作性能混凝土的工作性能是指其在施工過(guò)程中的可操作性，如流動(dòng)性、密實(shí)性、保水性等。外觀混凝土的外觀取決于其成分、配比和施工方法，可以通過(guò)添加顏料、飾面材料等來(lái)改善其外觀。4.結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)構(gòu)受力分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的受力狀態(tài)，可以確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。靜力平衡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性靜力平衡是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，其內(nèi)部各部分之間保持平衡，不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)或變形。力的平衡結(jié)構(gòu)分析中，我們需要計(jì)算作用于結(jié)構(gòu)上的各種荷載，并分析這些荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，以確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下保持靜力平衡。內(nèi)力圖的求解1平衡方程利用平衡方程求解結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力，例如截面上的剪力、彎矩和軸力。2截面法通過(guò)截取結(jié)構(gòu)的一部分，分析其受力情況，從而求解截面上的內(nèi)力。3疊加原理將復(fù)雜荷載分解為簡(jiǎn)單的荷載，分別求解內(nèi)力，然后疊加得到最終結(jié)果。4軟件分析利用有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，自動(dòng)計(jì)算內(nèi)力圖，提高效率。截面受力分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系分析截面上的應(yīng)力分布，確定截面上的最大應(yīng)力值，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度要求。內(nèi)力分析計(jì)算截面上的軸力、剪力、彎矩等內(nèi)力，評(píng)估結(jié)構(gòu)的承載能力。強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)材料性質(zhì)和截面形狀，進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下不發(fā)生破壞。5.撓度計(jì)算撓度是指結(jié)構(gòu)在荷載作用下發(fā)生的變形量。它反映了結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)的撓度過(guò)大，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用功能，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。基本公式彎曲變形彎曲變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在彎矩作用下發(fā)生的變形。使用公式描述彎曲變形，并分析其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。剪切變形剪切變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在剪力作用下發(fā)生的變形。使用公式描述剪切變形，并分析其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。拉伸變形拉伸變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在拉力作用下發(fā)生的變形。使用公式描述拉伸變形，并分析其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。壓縮變形壓縮變形是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在壓力作用下發(fā)生的變形。使用公式描述壓縮變形，并分析其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。彈性理論基本假設(shè)材料服從胡克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系。連續(xù)性材料視為連續(xù)體，忽略其微觀結(jié)構(gòu)的影響。小變形變形量遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)尺寸，可忽略變形對(duì)荷載的影響。線性疊加原理多個(gè)荷載作用下的變形等于各個(gè)荷載單獨(dú)作用下的變形之和。位移法求解步驟位移法先假設(shè)結(jié)構(gòu)的位移，然后根據(jù)平衡條件建立方程組，最后求解結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力。優(yōu)點(diǎn)位移法適用于各種結(jié)構(gòu)，特別是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，例如框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等。6.承載能力計(jì)算承載能力計(jì)算是結(jié)構(gòu)分析的重要組成部分。它評(píng)估結(jié)構(gòu)在特定荷載下的承受能力。極限承載能力11.結(jié)構(gòu)抵抗力指結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下抵抗破壞的能力。22.結(jié)構(gòu)破壞當(dāng)結(jié)構(gòu)受到的荷載超過(guò)其抵抗能力時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生破壞。33.安全系數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮安全系數(shù)，以保證結(jié)構(gòu)的可靠性。44.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。破壞模式分析彎曲破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件在彎矩作用下發(fā)生斷裂或屈服。剪切破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件在剪力作用下發(fā)生斷裂或屈服。壓碎破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件在壓力作用下發(fā)生壓碎。失穩(wěn)破壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件在軸向壓力或彎矩作用下發(fā)生失穩(wěn)?？箯?、抗剪和抗壓驗(yàn)算抗彎驗(yàn)算驗(yàn)證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在彎矩作用下是否能夠承受荷載，防止彎曲破壞。抗剪驗(yàn)算確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件在剪力作用下不會(huì)發(fā)生剪切破壞，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。抗壓驗(yàn)算驗(yàn)證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在軸向壓力作用下是否能夠承受荷載，防止壓潰破壞。7.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將結(jié)構(gòu)分析結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際工程中，確定結(jié)構(gòu)的尺寸、材料和構(gòu)造形式，以確保結(jié)構(gòu)安全可靠地滿足功能要求。荷載組合1基本荷載包括自重荷載、活荷載、風(fēng)荷載等，代表結(jié)構(gòu)在不同工況下的主要荷載類型。2組合系數(shù)根據(jù)荷載類型和作用效應(yīng)的不同，分別設(shè)置不同的組合系數(shù)，用于計(jì)算荷載的組合值。3組合公式將基本荷載乘以相應(yīng)的組合系數(shù)，并根據(jù)不同的組合情況，進(jìn)行加減運(yùn)算，得到最終的組合荷載值。4荷載工況根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用功能和荷載特性，設(shè)置不同的荷載工況，例如正常使用工況、地震工況等。部件設(shè)計(jì)橋梁設(shè)計(jì)橋梁設(shè)計(jì)需要考慮交通荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等因素。建筑物設(shè)計(jì)建筑物設(shè)計(jì)需要考慮自重荷載、活荷載、風(fēng)荷載等因素。梁的設(shè)計(jì)梁的設(shè)計(jì)需要考慮抗彎、抗剪、抗壓驗(yàn)算。柱的設(shè)計(jì)柱的設(shè)計(jì)需要考慮抗壓、抗彎、抗剪驗(yàn)算。構(gòu)件配筋鋼筋種類根據(jù)鋼筋的強(qiáng)度和用途，有不同的鋼筋種類，如熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋等。