《结构分析SE》课件

结构分析SE软件工程（）是一个系统化的、工程化的、学科化Software Engineering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理解结构分析的基本概念掌握结构分析的常用软件

1.

2.12掌握结构分析的基本理论和方法，为后续课程奠定基础熟练运用结构分析软件进行结构计算和分析，提高工作效率培养结构设计能力提高结构分析的应用能力

3.

4.34能够根据实际工程需求进行结构设计，并进行验算和优化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荷载分析结构系统的概念、目标、任务、步骤自重荷载、活荷载、风荷载、雪荷载、地震作用材料性质结构受力分析钢材、混凝土、木材等材料的力学性能静力平衡、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高层建筑结构体育场结构桥梁作为连接不同地形的交通设施，需高层建筑需要抵抗风荷载、地震荷载等体育场需要考虑大型集会的人流和荷载要考虑承载力、稳定性、耐久性等因素，通常采用框架结构、核心筒结构、剪，并兼顾美观和功能性，通常采用钢结，采用复杂的结构体系来应对各种荷载力墙结构等，以确保建筑物的安全和稳构、混凝土结构、膜结构等多种形式和环境条件定结构分析的目标和任务目标任务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提供依据，判断其是否满足安全和使用要求结构分析的一般步骤第一步结构建模1根据实际结构进行简化，建立数学模型，以便进行计算分析第二步荷载分析2确定作用在结构上的所有荷载，包括自重、活荷载、风荷载、地震作用等第三步受力分析3分析结构的受力情况，计算结构内部的内力、应力和变形第四步承载能力验算4根据材料强度和结构形式，计算结构的承载能力，确保结构安全可靠第五步结构设计优化5优化结构设计，降低造价，提高结构效率荷载

2.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计算结构自身重量引起的荷载，也根据材料密度、体积和形状计称之为永久荷载它是结构设算需要考虑结构的材料类型计和分析的重要因素之

一、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分类活荷载是指在结构上可能出现的可变荷载，例如人员、家具、活荷载可以分为集中荷载和分布荷载两种设备和材料等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量定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的影响因素风荷载是指风对建筑物或构筑风速•物产生的作用力，它会对结构风向•的稳定性造成威胁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风吹雪荷载雪压荷载雪荷载的影响雪覆盖屋顶，对建筑物造成风力将积雪吹向建筑物，形积雪压在树木上，可能导致雪荷载会影响建筑物的稳定垂直压力成额外的荷载树枝折断性，需要进行特殊设计地震作用地震烈度地震波抗震设计地震烈度是指地震对地表和建筑物的影地震波分为纵波和横波，纵波传播速度抗震设计是根据地震烈度和地震波特性响程度，用罗马数字表示快，破坏力小，横波传播速度慢，破坏，设计结构的抗震能力力大材料性质

3.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强度弹性

1.

2.12钢材的抗拉强度和抗压强度钢材具有良好的弹性，能够都较高，因此钢材在结构设在一定范围内变形，并在荷计中常被用作承受拉力的构载去除后恢复原状件塑性耐久性

3.

4.34钢材的塑性是指在屈服极限钢材具有良好的耐腐蚀性和后继续变形的能力，在工程抗氧化性能，能抵抗长期使应用中可以使结构在发生较用过程中的环境侵蚀大的变形后仍能保持稳定混凝土性质强度耐久性工作性能外观混凝土的强度是其抵抗外力混凝土的耐久性是指其抵抗混凝土的工作性能是指其在混凝土的外观取决于其成分破坏的能力，用抗压强度表各种破坏因素的能力，如冻施工过程中的可操作性，如、配比和施工方法，可以通示抗压强度越高，混凝土融循环、化学侵蚀、生物腐流动性、密实性、保水性等过添加颜料、饰面材料等来的强度越高，承载能力越强蚀等改善其外观结构受力分析

4.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力的平衡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，并分析之间保持平衡，不会发生运动或变形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平衡方程截面法12利用平衡方程求解结构中的内力，例如截面上的剪力、弯矩通过截取结构的一部分，分析其受力情况，从而求解截面上和轴力的内力叠加原理软件分析34将复杂荷载分解为简单的荷载，分别求解内力，然后叠加得利用有限元分析软件进行结构分析，自动计算内力图，提高到最终结果效率截面受力分析应力应变关系内力分析分析截面上的应力分布，确定计算截面上的轴力、剪力、弯截面上的最大应力值，判断结矩等内力，评估结构的承载能构是否满足强度要求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挠度计算

5.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剪切变形弯曲变形是指结构构件在弯矩作用下发生的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弯曲变形，并分析其对变形使用公式描述剪切变形，并分析其对结构的影响结构的影响拉伸变形压缩变形拉伸变形是指结构构件在拉力作用下发生的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拉伸变形，并分析其对变形使用公式描述压缩变形，并分析其对结构的影响结构的影响弹性理论基本假设连续性材料服从胡克定律，即应力与材料视为连续体，忽略其微观应变呈线性关系结构的影响小变形线性叠加原理变形量远小于结构尺寸，可忽多个荷载作用下的变形等于各略变形对荷载的影响个荷载单独作用下的变形之和位移法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承载能力计算

6.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结构抵抗力结构破坏

1.

2.12指结构在各种荷载作用下抵抗破坏的能力当结构受到的荷载超过其抵抗能力时，结构就会发生破坏安全系数极限状态设计

3.

4.34设计时，需要考虑安全系数，以保证结构的可靠性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剪切破坏结构构件在弯矩作用下发生断裂或屈服结构构件在剪力作用下发生断裂或屈服压碎破坏失稳破坏结构构件在压力作用下发生压碎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抗剪验算抗压验算验证结构构件在弯矩作用下是否能够承确保结构构件在剪力作用下不会发生剪验证结构构件在轴向压力作用下是否能受荷载，防止弯曲破坏切破坏，保证结构的整体稳定性够承受荷载，防止压溃破坏结构设计

7.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基本荷载组合系数12包括自重荷载、活荷载、风荷载等，根据荷载类型和作用效应的不同，分代表结构在不同工况下的主要荷载类别设置不同的组合系数，用于计算荷型载的组合值组合公式荷载工况34将基本荷载乘以相应的组合系数，并根据结构的使用功能和荷载特性，设根据不同的组合情况，进行加减运算置不同的荷载工况，例如正常使用工，得到最终的组合荷载值况、地震工况等部件设计桥梁设计建筑物设计桥梁设计需要考虑交通荷载、风荷载、地震建筑物设计需要考虑自重荷载、活荷载、风荷载等因素荷载等因素梁的设计柱的设计梁的设计需要考虑抗弯、抗剪、抗压验算柱的设计需要考虑抗压、抗弯、抗剪验算构件配筋钢筋种类配筋方式根据钢筋的强度和用途，有不同的钢筋根据结构的受力特点，可采用不同的配种类，如热轧钢筋、冷轧钢筋、预应力筋方式，如纵向配筋、横向配筋、箍筋钢筋等不同钢筋的力学性能和应用范等不同的配筋方式对构件的承载能力围有所不同和变形性能影响很大总结与展望本课程深入讲解了结构分析的原理和方法，为学生学习后续结构设计课程奠定了基础结构分析是土木工程的基础，应用范围广泛，未来将继续发展，例如人工智能和数字孪生等新技术将不断融入结构分析领域，推动结构设计更加高效和智能化。