《结构分析SE》课件

结构分析SE软件工程（SoftwareEngineering）是一个系统化的、工程化的、学科化的领域，涵盖了软件的设计、开发、维护、管理和运行等各个方面。课程目标11.理解结构分析的基本概念掌握结构分析的基本理论和方法，为后续课程奠定基础。22.掌握结构分析的常用软件熟练运用结构分析软件进行结构计算和分析，提高工作效率。33.培养结构设计能力能够根据实际工程需求进行结构设计，并进行验算和优化。44.提高结构分析的应用能力将所学知识应用到实际工程项目中，解决实际问题。课程大纲结构分析基础结构系统的概念、目标、任务、步骤。荷载分析自重荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用。材料性质钢材、混凝土、木材等材料的力学性能。结构受力分析静力平衡、内力图、截面受力分析。结构分析基础结构分析是建筑工程设计中的重要组成部分，为建筑结构的稳定性和安全提供理论依据。通过结构分析，工程师可以预测结构在不同荷载下的行为，确保建筑物的安全性。结构系统的概念桥梁结构桥梁作为连接不同地形的交通设施，需要考虑承载力、稳定性、耐久性等因素，采用复杂的结构体系来应对各种荷载和环境条件。高层建筑结构高层建筑需要抵抗风荷载、地震荷载等，通常采用框架结构、核心筒结构、剪力墙结构等，以确保建筑物的安全和稳定。体育场结构体育场需要考虑大型集会的人流和荷载，并兼顾美观和功能性，通常采用钢结构、混凝土结构、膜结构等多种形式。结构分析的目标和任务目标分析结构在荷载作用下的性能，评估其安全性，并为结构设计提供依据。任务确定结构在荷载作用下的内力和变形，并计算结构的承载能力，判断其是否满足安全和使用要求。结构分析的一般步骤1第一步：结构建模根据实际结构进行简化，建立数学模型，以便进行计算分析。2第二步：荷载分析确定作用在结构上的所有荷载，包括自重、活荷载、风荷载、地震作用等。3第三步：受力分析分析结构的受力情况，计算结构内部的内力、应力和变形。4第四步：承载能力验算根据材料强度和结构形式，计算结构的承载能力，确保结构安全可靠。5第五步：结构设计优化优化结构设计，降低造价，提高结构效率。2.荷载荷载是作用在结构上的外力，会导致结构变形和内力。常见的荷载类型包括自重荷载、活荷载、风荷载、雪荷载和地震作用。自重荷载定义结构自身重量引起的荷载，也称之为永久荷载。它是结构设计和分析的重要因素之一。计算根据材料密度、体积和形状计算。需要考虑结构的材料类型、形状和尺寸。影响因素包括结构材料的类型、结构的形状和尺寸、结构的构造方式等。活荷载定义活荷载是指在结构上可能出现的可变荷载，例如人员、家具、设备和材料等。活荷载的大小和位置通常是可变的，需要根据使用情况进行确定。分类活荷载可以分为集中荷载和分布荷载两种。集中荷载是指作用在结构上某一点的荷载，例如一台设备的重量。分布荷载是指作用在结构上的一个区域的荷载，例如人群的重量。风荷载风荷载的定义风荷载是指风对建筑物或构筑物产生的作用力，它会对结构的稳定性造成威胁。风荷载的影响因素风速风向建筑物的形状和高度周围环境风荷载的计算方法根据建筑物的形状、高度、周围环境等因素，采用相关规范和方法计算风荷载。雪荷载积雪荷载雪覆盖屋顶，对建筑物造成垂直压力。风吹雪荷载风力将积雪吹向建筑物，形成额外的荷载。雪压荷载积雪压在树木上，可能导致树枝折断。雪荷载的影响雪荷载会影响建筑物的稳定性，需要进行特殊设计。地震作用地震烈度地震烈度是指地震对地表和建筑物的影响程度，用罗马数字表示。地震波地震波分为纵波和横波，纵波传播速度快，破坏力小，横波传播速度慢，破坏力大。抗震设计抗震设计是根据地震烈度和地震波特性，设计结构的抗震能力。3.材料性质材料的力学性能在结构分析中起着至关重要的作用，例如钢材的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和泊松比。这些参数会直接影响到结构的承载能力和变形特性。钢材性质11.强度钢材的抗拉强度和抗压强度都较高，因此钢材在结构设计中常被用作承受拉力的构件。22.弹性钢材具有良好的弹性，能够在一定范围内变形，并在荷载去除后恢复原状。33.塑性钢材的塑性是指在屈服极限后继续变形的能力，在工程应用中可以使结构在发生较大的变形后仍能保持稳定。44.耐久性钢材具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，能抵抗长期使用过程中的环境侵蚀。混凝土性质强度混凝土的强度是其抵抗外力破坏的能力，用抗压强度表示。抗压强度越高，混凝土的强度越高，承载能力越强。耐久性混凝土的耐久性是指其抵抗各种破坏因素的能力，如冻融循环、化学侵蚀、生物腐蚀等。工作性能混凝土的工作性能是指其在施工过程中的可操作性，如流动性、密实性、保水性等。外观混凝土的外观取决于其成分、配比和施工方法，可以通过添加颜料、饰面材料等来改善其外观。4.结构受力分析结构受力分析是结构设计的重要环节。通过分析结构在荷载作用下的受力状态，可以确定结构的内力和变形。静力平衡结构的稳定性静力平衡是指结构在荷载作用下处于静止状态，其内部各部分之间保持平衡，不会发生运动或变形。力的平衡结构分析中，我们需要计算作用于结构上的各种荷载，并分析这些荷载产生的内力，以确保结构在荷载作用下保持静力平衡。内力图的求解1平衡方程利用平衡方程求解结构中的内力，例如截面上的剪力、弯矩和轴力。2截面法通过截取结构的一部分，分析其受力情况，从而求解截面上的内力。3叠加原理将复杂荷载分解为简单的荷载，分别求解内力，然后叠加得到最终结果。4软件分析利用有限元分析软件进行结构分析，自动计算内力图，提高效率。截面受力分析应力应变关系分析截面上的应力分布，确定截面上的最大应力值，判断结构是否满足强度要求。内力分析计算截面上的轴力、剪力、弯矩等内力，评估结构的承载能力。强度验算根据材料性质和截面形状，进行强度验算，确保结构在荷载作用下不发生破坏。5.挠度计算挠度是指结构在荷载作用下发生的变形量。它反映了结构的刚度和稳定性。结构的挠度过大，会影响结构的正常使用功能，甚至导致结构的破坏。基本公式弯曲变形弯曲变形是指结构构件在弯矩作用下发生的变形。使用公式描述弯曲变形，并分析其对结构的影响。剪切变形剪切变形是指结构构件在剪力作用下发生的变形。使用公式描述剪切变形，并分析其对结构的影响。拉伸变形拉伸变形是指结构构件在拉力作用下发生的变形。使用公式描述拉伸变形，并分析其对结构的影响。压缩变形压缩变形是指结构构件在压力作用下发生的变形。使用公式描述压缩变形，并分析其对结构的影响。弹性理论基本假设材料服从胡克定律，即应力与应变呈线性关系。连续性材料视为连续体，忽略其微观结构的影响。小变形变形量远小于结构尺寸，可忽略变形对荷载的影响。线性叠加原理多个荷载作用下的变形等于各个荷载单独作用下的变形之和。位移法求解步骤位移法先假设结构的位移，然后根据平衡条件建立方程组，最后求解结构的位移和内力。优点位移法适用于各种结构，特别是复杂的结构体系，例如框架结构、桁架结构等。6.承载能力计算承载能力计算是结构分析的重要组成部分。它评估结构在特定荷载下的承受能力。极限承载能力11.结构抵抗力指结构在各种荷载作用下抵抗破坏的能力。22.结构破坏当结构受到的荷载超过其抵抗能力时，结构就会发生破坏。33.安全系数设计时，需要考虑安全系数，以保证结构的可靠性。44.极限状态设计现代结构设计通常采用极限状态设计法。破坏模式分析弯曲破坏结构构件在弯矩作用下发生断裂或屈服。剪切破坏结构构件在剪力作用下发生断裂或屈服。压碎破坏结构构件在压力作用下发生压碎。失稳破坏结构构件在轴向压力或弯矩作用下发生失稳。抗弯、抗剪和抗压验算抗弯验算验证结构构件在弯矩作用下是否能够承受荷载，防止弯曲破坏。抗剪验算确保结构构件在剪力作用下不会发生剪切破坏，保证结构的整体稳定性。抗压验算验证结构构件在轴向压力作用下是否能够承受荷载，防止压溃破坏。7.结构设计结构设计是将结构分析结果应用到实际工程中，确定结构的尺寸、材料和构造形式，以确保结构安全可靠地满足功能要求。荷载组合1基本荷载包括自重荷载、活荷载、风荷载等，代表结构在不同工况下的主要荷载类型。2组合系数根据荷载类型和作用效应的不同，分别设置不同的组合系数，用于计算荷载的组合值。3组合公式将基本荷载乘以相应的组合系数，并根据不同的组合情况，进行加减运算，得到最终的组合荷载值。4荷载工况根据结构的使用功能和荷载特性，设置不同的荷载工况，例如正常使用工况、地震工况等。部件设计桥梁设计桥梁设计需要考虑交通荷载、风荷载、地震荷载等因素。建筑物设计建筑物设计需要考虑自重荷载、活荷载、风荷载等因素。梁的设计梁的设计需要考虑抗弯、抗剪、抗压验算。柱的设计柱的设计需要考虑抗压、抗弯、抗剪验算。构件配筋钢筋种类根据钢筋的强度和用途，有不同的钢筋种类，如热轧钢筋、冷轧钢筋、预应力钢筋等。