土建程序设计教学课件

土建程序设计1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。——塞·约翰逊2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。——伯克3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。——塞·约翰逊4、权力会奴化一切。——塔西佗5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。——莎士比土建程序设计土建程序设计1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。——塞·约翰逊2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。——伯克3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。——塞·约翰逊4、权力会奴化一切。——塔西佗5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。——莎士比土建程序设计主讲：赵冰zhaobing371南阳理工学院建筑工程系学习方式课堂讲解、演示20学时上机实习、辅导10学时考核方式程序设计结构理论、结构试验、结构计算三足鼎立的学科结构计算结构力学，借助计算机进行结构分析数值计算方法空前发展结构工程学科是一门应用型的基础性学科个别构件分析，转化为结构的整体及其耦联系统的综合分析与控制专业概念的拓宽单纯的工程结构问题转为对工程大系统问题的研究1.2结构工程学科的发展趋势

第一章:计算机在结构工程中的应用结构按照较精确的模型进行分析大型结构的整体分析解放了设计人员，设计效率提高结构的可靠性保证，材料的合理利用CAD在土木工程中的应用与发展用于工程建造全过程的仿真分析，保证结构建造全过程的可靠性，指导选用合理的施工方案1.3计算机在结构工程中的应用

第一章:计算机在结构工程中的应用与时间有关的结构动力分析用于结构优化，自动控制和人工智能（专家系统）计算力学方法的适应性、互通性强，利于对多介质组成的结构大系统进行分析工程结构的试验仿真基于计算力学、数值模型和计算机图形技术的计算机仿真技术1.3计算机在结构工程中的应用

第一章:计算机在结构工程中的应用1.PKPM系列，TBSA6.02.广厦CAD8.53.天正系列：天正建筑6.0、天正结构、天正给排水、暖通等4.理正系列：理正工具箱、理正建筑、理正结构、理正电器等5.预算类软件：韦达2003版、广联达、神机妙算等常用建筑设计软件2.1结构分析计算的特点

第二章:结构计算程序设计基础微机的日益普及为结构分析计算电算化奠定了基础微机运算能力的不足，需要设计者在计算方法、程序结构、数据管理及资源利用等方面精心研究微机用结构分析软件开发须采用合理的程序结构，程序设计应当结构化、模块化、层次化2.2程序设计

第二章:结构计算程序设计基础正确性可靠性简明性易维护性结构化设计方法规范化软件是程序、方法、规划及相关文档在计算机上运行所必须是数据。工程化软件的要求第二章:结构计算程序设计基础问题分析规划设计程序编制调试维护程序说明2.2程序设计

软件开发过程包含的主要内容程序结构的组成:（1）解决问题本身的结构（2）计算结构2.3结构化程序设计

第二章:结构计算程序设计基础2.3.1程序结构化（1）均由顺序、选择和循环三类基本结构组成（2）单入口、单出口（3）不含无限循环（4）没有死语句2.3结构化程序设计

第二章:结构计算程序设计基础2.3.2程序模块化模块式结构程序，程序化整为零，每个模块具有独立功能。数据输入计算单元刚度形成总体刚度数据输出主控程序解方程组2.4数据管理

第二章:结构计算程序设计基础2.4.1数据准备建立结构分析模型计算模型数字化数据格式化检查和校正数据2.4数据管理

第二章:结构计算程序设计基础2.4.2数据输入原始数据数据文件输出文件程序大型结构分析程序具有数据的预处理模块，通过图形系统交互式建立数据文件。如PKPM2.4.3数据处理与存储以节约资源为目的对称、稀疏矩阵存储，半带宽的方法2.4数据管理

第二章:结构计算程序设计基础2.4.3数据交换程序：主控程序与各个功能模块（子程序），程序模块彼此之间计算机：内存空间与外存空间2.4.4结果分析中间结果分析最终结果分析第二篇平面杆系结构静力分析

位移法的复习矩阵位移法一般线性方程组的解法大型稀疏线性方程组的解法第三章位移法与矩阵位移法§1位移法复习1.位移法基本思想根据位移和内力之间的关系确定结构的某些位移求出内力2.位移法解题过程原结构基本结构附加约束典型方程平衡关系求解结点位移求出内力基本结构：加约束“无位移”,能拆成已知杆端力-杆端位移关系“单跨梁”的超静定结构。基本体系：受外因和未知位移的基本结构。①②③④⑤基本方程：

外因和未知位移共同作用时,附加约束没有反力——实质为平衡方程。外因附加反力为零未知位移3.典型方程法步骤确定独立位移未知量数目（隐含建立基本体系，支杆只限制线位移，限制转动的约束不能阻止线位移）作基本未知量分别等于单位时的单位弯矩图作外因（主要是荷载）下的弯矩图由上述弯矩图取结点、隔离体求反力系数3.典型方程法步骤建立位移法典型方程并且求解：按迭加法作最终弯矩图取任意部分用平衡条件进行校核§2矩阵位移法主要内容：（1）单元分析，将杆系结构中的一根（或一段）杆件作为一个单元，建立单元内力和位移的关系；（2）整体分析，在整体结构中分析各单元应满足的几何条件和平衡条件，建立整体刚度方程，解方程求原结构的位移和内力。一般线性方程组的解法:大型线性代数方程组Ax=b求解;实际问题数学问题提供计算方法程序设计上机计算结果分析一1.Gauss消去法设有线代：方法不好时工作量非常大，工作量小的方法是Gauss消去法。消元：一般线性方程组的解法二列主元素消去法---计算结果可靠到此原方程组化为

到此原方程组化为（3.3)是回代过程。(上三角方程组)（3.2)(n)回代求解公式

(n-1)原方程组化为以上为消元过程。--（3.3)三、Gauss全主元消去法：优点------计算结果更可靠；缺点------挑主元花机时更多，次序有变动，程序复杂。说明：(1)也可采用无回代的列主元消去法(叫Gauss---Jordan消去法)，但比有回代的列主元消去法的乘除运算次数多。(2)有回代的列主元消去法所进行的乘除运算次数为，量很小。记，则（三角因子分解）Gauss消元，初等行变换，化原方程组为上三角型。四．矩阵三角分解法定义3.1

叫的三角（因子）分解，其中是是上三角。下三角,为单位下三角阵（对角元全为1），为上三角阵，则称为Doolittle分解;若是下三角，是单位上三角，则称定理3.1n阶阵有唯一Doolittle分解(Crout）的前n-1个顺序主子式不为0.（证略）三角分解不唯一,为此引入定义3.2若为Crout分解。为什么要讨论三角分解？若在消元法进行前能实现三角分解，则容易回代求解回代求解很容易，如

计算方法1．直接三角分解法（以Doolittle分解为例）设

＝由矩阵乘法………(k)例3．1选主元的三角分解法（略）Ch4连续梁的内力计算及程序设计连续梁建筑、桥梁、港口等土木结构形式之一计算方法矩阵位移法4.1确定基本结构结点编号，根据位移情况施加约束力臂，固定杆端位移，形成基本结构3M1M2M312①②M2M3IJ②M1M2IJ①3124.2单元分析建立杆端力和杆端位移的关系式M2M1IJeX建立直角坐标系单元刚度方程4.2单元分析建立杆端力和杆端位移的关系式4.3结构整体分析形成刚度方程 单元刚度方程，结合结点平衡条件和几何条件形成整体刚度方程。1M12M23M34.3结构整体分析整体刚度方程4.4求解结构刚度方程结构整体刚度方程，求解结点位移，根据结点位移求出结构内力。小结：矩阵位移法思想单元刚度矩阵，单元荷载矩阵形成结构整体刚度方程，求解基本未知量，进而求出结构内力。基本步骤：1.确定基本体系 2.结构杆件单元分析 3.结构整体分析 4.求解谢谢