《結(jié)構(gòu)分析SE》課件

結(jié)構(gòu)分析SE軟件工程（SoftwareEngineering）是一個系統(tǒng)化的、工程化的、學科化的領(lǐng)域，涵蓋了軟件的設(shè)計、開發(fā)、維護、管理和運行等各個方面。課程目標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用結(jié)構(gòu)分析軟件進行結(jié)構(gòu)計算和分析，提高工作效率。33.培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計能力能夠根據(jù)實際工程需求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進行驗算和優(yōu)化。44.提高結(jié)構(gòu)分析的應用能力將所學知識應用到實際工程項目中，解決實際問題。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、任務(wù)、步驟。荷載分析自重荷載、活荷載、風荷載、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)。通過結(jié)構(gòu)分析，工程師可以預測結(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，采用復雜的結(jié)構(gòu)體系來應對各種荷載和環(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。體育場結(jié)構(gòu)體育場需要考慮大型集會的人流和荷載，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)分析的目標和任務(wù)目標分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的性能，評估其安全性，并為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(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)實際結(jié)構(gòu)進行簡化，建立數(shù)學模型，以便進行計算分析。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，計算結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)力、應力和變形。4第四步：承載能力驗算根據(jù)材料強度和結(jié)構(gòu)形式，計算結(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)計優(yōu)化優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低造價，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，會導致結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力。常見的荷載類型包括自重荷載、活荷載、風荷載、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)計和分析的重要因素之一。計算根據(jù)材料密度、體積和形狀計算。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)上某一點的荷載，例如一臺設(shè)備的重量。分布荷載是指作用在結(jié)構(gòu)上的一個區(qū)域的荷載，例如人群的重量。風荷載風荷載的定義風荷載是指風對建筑物或構(gòu)筑物產(chǎn)生的作用力，它會對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成威脅。風荷載的影響因素風速風向建筑物的形狀和高度周圍環(huán)境風荷載的計算方法根據(jù)建筑物的形狀、高度、周圍環(huán)境等因素，采用相關(guān)規(guī)范和方法計算風荷載。雪荷載積雪荷載雪覆蓋屋頂，對建筑物造成垂直壓力。風吹雪荷載風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木上，可能導致樹枝折斷。雪荷載的影響雪荷載會影響建筑物的穩(wěn)定性，需要進行特殊設(shè)計。地震作用地震烈度地震烈度是指地震對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)計抗震設(shè)計是根據(jù)地震烈度和地震波特性，設(shè)計結(jié)構(gòu)的抗震能力。3.材料性質(zhì)材料的力學性能在結(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、屈服強度、抗拉強度和泊松比。這些參數(shù)會直接影響到結(jié)構(gòu)的承載能力和變形特性。鋼材性質(zhì)11.強度鋼材的抗拉強度和抗壓強度都較高，因此鋼材在結(jié)構(gòu)設(shè)計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，能抵抗長期使用過程中的環(huán)境侵蝕?；炷列再|(zhì)強度混凝土的強度是其抵抗外力破壞的能力，用抗壓強度表示。抗壓強度越高，混凝土的強度越高，承載能力越強。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程中的可操作性，如流動性、密實性、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，可以通過添加顏料、飾面材料等來改善其外觀。4.結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)構(gòu)受力分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。通過分析結(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狀態(tài)，其內(nèi)部各部分之間保持平衡，不會發(fā)生運動或變形。力的平衡結(jié)構(gòu)分析中，我們需要計算作用于結(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疊加原理將復雜荷載分解為簡單的荷載，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行結(jié)構(gòu)分析，自動計算內(nèi)力圖，提高效率。截面受力分析應力應變關(guān)系分析截面上的應力分布，確定截面上的最大應力值，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強度要求。內(nèi)力分析計算截面上的軸力、剪力、彎矩等內(nèi)力，評估結(jié)構(gòu)的承載能力。強度驗算根據(jù)材料性質(zhì)和截面形狀，進行強度驗算，確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下不發(fā)生破壞。5.撓度計算撓度是指結(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)的撓度過大，會影響結(jié)構(gòu)的正常使用功能，甚至導致結(jié)構(gòu)的破壞?；竟綇澢冃螐澢冃问侵附Y(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，即應力與應變呈線性關(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。小變形變形量遠小于結(jié)構(gòu)尺寸，可忽略變形對荷載的影響。線性疊加原理多個荷載作用下的變形等于各個荷載單獨作用下的變形之和。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)點位移法適用于各種結(jié)構(gòu)，特別是復雜的結(jié)構(gòu)體系，例如框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等。6.承載能力計算承載能力計算是結(jié)構(gòu)分析的重要組成部分。它評估結(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)破壞當結(jié)構(gòu)受到的荷載超過其抵抗能力時，結(jié)構(gòu)就會發(fā)生破壞。33.安全系數(shù)設(shè)計時，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)計現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計通常采用極限狀態(tài)設(shè)計法。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?、抗剪和抗壓驗算抗彎驗算驗證結(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?？辜趄炈愦_保結(jié)構(gòu)構(gòu)件在剪力作用下不會發(fā)生剪切破壞，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性?？箟候炈泸炞C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)計結(jié)構(gòu)設(shè)計是將結(jié)構(gòu)分析結(jié)果應用到實際工程中，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的不同，分別設(shè)置不同的組合系數(shù)，用于計算荷載的組合值。3組合公式將基本荷載乘以相應的組合系數(shù)，并根據(jù)不同的組合情況，進行加減運算，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)計橋梁設(shè)計橋梁設(shè)計需要考慮交通荷載、風荷載、地震荷載等因素。建筑物設(shè)計建筑物設(shè)計需要考慮自重荷載、活荷載、風荷載等因素。梁的設(shè)計梁的設(shè)計需要考慮抗彎、抗剪、抗壓驗算。柱的設(shè)計柱的設(shè)計需要考慮抗壓、抗彎、抗剪驗算。構(gòu)件配筋鋼筋種類根據(jù)鋼筋的強度和用途，有不同的鋼筋種類，如熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、預應力鋼筋等。