土木工程師設(shè)計(jì)方法PPT課件

1、本章內(nèi)容 15.1 15.1 設(shè)計(jì)的基本理念 15.2 15.2 荷載、應(yīng)力、應(yīng)變和彈性15.3 15.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般理論與方法15.4 15.4 結(jié)構(gòu)安全、極限設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程第1頁(yè)/共22頁(yè)土木工程結(jié)構(gòu)基本功能 提供良好地為人類生活和生產(chǎn)服務(wù)以滿足人類使用要求、審美要求。 是承受和抵御結(jié)構(gòu)服役過程中可能出現(xiàn) 的各種環(huán)境作用(環(huán)境是廣義的，包括結(jié)構(gòu)所承受的各種作用)。第2頁(yè)/共22頁(yè)15.1 15.1 設(shè)計(jì)的基本理念一、好的設(shè)計(jì)的基本特征: :(1)首先要能夠完全滿足客戶的使用需求；(2)其次要有很好的經(jīng)濟(jì)效益，不論是在建設(shè)資金和今后的保養(yǎng)費(fèi)用都比較省錢；(3)最后當(dāng)然要符合審美要求。第3

2、頁(yè)/共22頁(yè)15.2 15.2 荷載、應(yīng)力、應(yīng)變和彈性 能使土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)（結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變和裂縫等）的各種原因的總稱，成為結(jié)構(gòu)上的荷載。 荷載在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力（彎矩、扭矩、剪力、壓力和拉力等）和變形（撓度、扭轉(zhuǎn)、彎曲、拉伸、壓縮和裂縫等）成為荷載效應(yīng)。15.2.1 15.2.1 荷載第4頁(yè)/共22頁(yè)15.2.1 15.2.1 荷載 集中荷載P 均勻分布荷載 第5頁(yè)/共22頁(yè)均勻分布變化荷載大壩15.2.1 15.2.1 荷載第6頁(yè)/共22頁(yè)15.2.2 15.2.2 應(yīng)力、應(yīng)變和彈性作用于單位面積上的內(nèi)力強(qiáng)度稱之為應(yīng)力 一、應(yīng)力應(yīng)力示例第7頁(yè)/共22頁(yè)二、應(yīng)變LL是

3、應(yīng)變，單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量15.2.2 15.2.2 應(yīng)力、應(yīng)變和彈性應(yīng)變示例第8頁(yè)/共22頁(yè)三、彈性 當(dāng)有力作用一物體時(shí)，物體有變形。當(dāng)這個(gè)力移去后，物體又恢復(fù)原來的形狀。物體所具有的這種特性，稱之為彈性 。15.2.2 15.2.2 應(yīng)力、應(yīng)變和彈性第9頁(yè)/共22頁(yè)15.3 15.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般理論與方法(1)能承受在正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種作用；(2)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；(3)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能；(4)在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。 我國(guó)目前的規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制訂了明確規(guī)定，即建筑結(jié)構(gòu)必須滿足下列各項(xiàng)功能要求：15.3.115.3.1

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論 第10頁(yè)/共22頁(yè)15.3.2 15.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法(1)建筑結(jié)構(gòu)模型的建立；(2)結(jié)構(gòu)荷載的計(jì)算；(3)構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)件選擇；(4)施工圖紙繪制。建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟：結(jié)構(gòu)模型建立動(dòng)畫一結(jié)構(gòu)模型建立動(dòng)畫一結(jié)構(gòu)模型建立動(dòng)畫二結(jié)構(gòu)模型建立動(dòng)畫二第11頁(yè)/共22頁(yè)一、結(jié)構(gòu)模型的建立(1)整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可取出其中的一榀框架，將其簡(jiǎn)化為平面框架進(jìn)行計(jì)算。(2)構(gòu)件的簡(jiǎn)化：梁和柱的截面尺寸相對(duì)于整個(gè)框架來說較小，將其簡(jiǎn)化為桿件，梁和柱的連接節(jié)點(diǎn)可簡(jiǎn)化為剛性連接。15.3.2 15.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的平面結(jié)構(gòu)模型第1

5、2頁(yè)/共22頁(yè)二、結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算 (1)結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算即計(jì)算該模型上的受力。(2)計(jì)算受力必須清楚該結(jié)構(gòu)所受的荷載的種類和傳力路線。15.3.2 15.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法計(jì)算模型上的荷載第13頁(yè)/共22頁(yè)三、計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)件選擇 (1)先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)梁柱的截面尺寸，然后即可進(jìn)行該模型的受力計(jì)算。(2)計(jì)算出構(gòu)件的內(nèi)力后，再依據(jù)內(nèi)力，進(jìn)行梁柱配筋的計(jì)算和梁柱的強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形的計(jì)算。(3)這個(gè)階段有一個(gè)反復(fù)的過程，即當(dāng)選定的梁柱截面尺寸無法滿足要求時(shí)，需重新選擇截面，重新計(jì)算，直至滿足要求。15.3.2 15.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法第14頁(yè)/共22頁(yè)四、施工圖紙的繪制 構(gòu)件的截面尺寸和配筋

6、確定后，下一步即是將其反映至施工圖紙這個(gè)階段。15.3.2 15.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法施工圖紙第15頁(yè)/共22頁(yè)15.4 15.4 結(jié)構(gòu)安全、極限設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程 設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)必須是安全的。那么怎樣算達(dá)到安全了呢？ 15.4.1 15.4.1 結(jié)構(gòu)安全平衡點(diǎn)：既是安全的，又是最經(jīng)濟(jì)的。第16頁(yè)/共22頁(yè)15.4 15.4 結(jié)構(gòu)安全、極限設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程 四個(gè)發(fā)展階段：容許應(yīng)力法、破損階段法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。 我國(guó)目前采用：分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，分為承載能力極限狀態(tài)法和正常使用極限狀態(tài)法兩種計(jì)算方法。15.4.2 15.4.2 極限設(shè)計(jì)方法第17頁(yè)/共22頁(yè)15.4 15.4 結(jié)構(gòu)安全、極限設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程規(guī)劃階段初步設(shè)計(jì)階段方案設(shè)計(jì)階段詳細(xì)設(shè)計(jì)階段建設(shè)信息階段建設(shè)階段后合同階段 15.4.3 15.4.3 設(shè)計(jì)過程第18頁(yè)/共22頁(yè)15.4 15.4 結(jié)構(gòu)安全、極限設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過程功能失效服務(wù)失效非連接失效傳遞失效彈性不穩(wěn)定失效材料超應(yīng)力失效 15.4.4 15.4.4 結(jié)構(gòu)失效形式第19頁(yè)/共22頁(yè)