《結(jié)構(gòu)與工具集》課件

結(jié)構(gòu)與工具集結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)與實(shí)用工具集成指南課程介紹課程目的掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心概念適用對象土木工程師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系、分析工具、設(shè)計(jì)流程結(jié)構(gòu)的基本概念結(jié)構(gòu)定義承受并傳遞荷載的構(gòu)件系統(tǒng)保證建筑安全穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)分類按材料：混凝土、鋼、木結(jié)構(gòu)按體系：框架、剪力墻、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)靜力作用恒載：自重、固定設(shè)備持續(xù)性外力緩慢變化的力動力作用地震力風(fēng)荷載振動和沖擊力學(xué)平衡條件力矩平衡水平力平衡豎向力平衡結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展簡史1古代承重墻、拱券2工業(yè)革命鋼鐵結(jié)構(gòu)興起3現(xiàn)代鋼筋混凝土、超高層4當(dāng)代智能結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)與材料混凝土高壓縮強(qiáng)度，耐久性好鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)重比高，延性好木結(jié)構(gòu)環(huán)保，抗震性能優(yōu)復(fù)合材料高性能，可定制特性建筑結(jié)構(gòu)的基本類型承重墻結(jié)構(gòu)墻體承擔(dān)主要荷載框架結(jié)構(gòu)梁柱共同承擔(dān)荷載剪力墻結(jié)構(gòu)抵抗水平力特別有效框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)靈活性強(qiáng)，空間可變應(yīng)用中低層辦公樓、商業(yè)受力主要通過梁柱節(jié)點(diǎn)傳遞剪力墻結(jié)構(gòu)體系作用抵抗水平荷載，提供剛度應(yīng)用住宅建筑，高層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整體性強(qiáng)，抗側(cè)能力好框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架提供豎向承載剪力墻提供側(cè)向剛度組合優(yōu)勢互補(bǔ)板殼與空間結(jié)構(gòu)板結(jié)構(gòu)平面受力構(gòu)件樓板、橋面板殼結(jié)構(gòu)曲面薄殼構(gòu)件穹頂、冷卻塔空間結(jié)構(gòu)三維受力網(wǎng)絡(luò)大跨度屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架概念桿件組成的三維空間桁架基本類型正交網(wǎng)架、斜交網(wǎng)架、球形網(wǎng)架應(yīng)用場合體育館、展覽館、機(jī)場航站樓拱結(jié)構(gòu)與懸索結(jié)構(gòu)拱：主要承受壓力，優(yōu)化材料性能懸索：主要承受拉力，跨度大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式條形基礎(chǔ)適用于承重墻下，承載力好筏板基礎(chǔ)整體性好，適合軟土樁基礎(chǔ)適用地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性失穩(wěn)概念結(jié)構(gòu)喪失平衡能力判斷標(biāo)準(zhǔn)臨界荷載與自由度分析方法線性與非線性分析結(jié)構(gòu)荷載分類恒載結(jié)構(gòu)自重與固定設(shè)備活載人員、家具、移動設(shè)備風(fēng)載風(fēng)壓作用與高度相關(guān)地震力水平加速度產(chǎn)生慣性力常見荷載計(jì)算方法荷載類型計(jì)算公式主要參數(shù)風(fēng)荷載w=βgzμsμzw0風(fēng)壓高度系數(shù)、體型系數(shù)雪荷載s=μscr0雪荷載分布系數(shù)地震作用FEK=αGEQ地震影響系數(shù)、重力荷載地震作用及抗震設(shè)計(jì)地震力特點(diǎn)多向隨機(jī)、短暫強(qiáng)烈抗震原則強(qiáng)柱弱梁、延性構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)確保連接可靠傳力結(jié)構(gòu)布置規(guī)則性、連續(xù)性、整體性結(jié)構(gòu)分析與模型建模原則簡化合理反映主要受力邊界條件準(zhǔn)確分析方法比較手算：簡單直觀計(jì)算機(jī)：復(fù)雜精確配合使用效果最佳手工計(jì)算工具一覽受力圖繪制：彎矩圖、剪力圖受力計(jì)算：力平衡法、虛功原理現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000通用有限元分析各類結(jié)構(gòu)均適用界面直觀操作簡便PKPM國產(chǎn)主流軟件符合中國規(guī)范全流程設(shè)計(jì)套件ETABS高層建筑專用樓層快速建模國際廣泛應(yīng)用AutoCAD在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用圖紙?jiān)O(shè)置圖層管理、線型設(shè)置、標(biāo)注樣式繪制流程基礎(chǔ)平面→立面→剖面→詳圖效率技巧常用命令：COPY、OFFSET、ARRAYBIM技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多專業(yè)協(xié)同結(jié)構(gòu)與其他專業(yè)無縫銜接信息模型包含幾何和非幾何數(shù)據(jù)全生命周期從設(shè)計(jì)到運(yùn)維全過程應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程梳理概念設(shè)計(jì)手繪草圖、簡易模型方案比選初步建模、方案評估詳細(xì)設(shè)計(jì)精確分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)施工圖詳圖制作、設(shè)計(jì)說明通用結(jié)構(gòu)分析流程演示結(jié)構(gòu)計(jì)算書編制工具Word模板標(biāo)準(zhǔn)格式，便于插入公式MathType專業(yè)公式編輯器規(guī)范引用工具條款快速查詢與引用施工圖出圖規(guī)范國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一符號、圖例要求出圖比例平面1:100、詳圖1:10標(biāo)注規(guī)范尺寸、標(biāo)高、軸線標(biāo)注構(gòu)造詳圖工具集節(jié)點(diǎn)庫：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)快速調(diào)用詳圖模板：常用構(gòu)造大樣集成結(jié)構(gòu)檢測與評估工具無損檢測設(shè)備超聲波、雷達(dá)掃描強(qiáng)度測試工具回彈儀、鉆芯取樣變形監(jiān)測系統(tǒng)精密傳感器網(wǎng)絡(luò)評估軟件PKPM-PSSAD等案例一：校園教學(xué)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5層建筑層數(shù)框架結(jié)構(gòu)8.4m最大跨度教室空間要求3個方案對比框架、剪力墻組合案例二：超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系選型風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)荷載精確獲取核心筒設(shè)計(jì)關(guān)鍵抗側(cè)力構(gòu)件案例三：大跨度橋梁結(jié)構(gòu)受力分析懸索受拉，主梁抗彎建模技術(shù)精細(xì)單元劃分動力特性自振頻率控制案例四：裝配式結(jié)構(gòu)建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模數(shù)協(xié)調(diào)與接口統(tǒng)一工廠化生產(chǎn)精密預(yù)制構(gòu)件制作裝配化施工機(jī)械化拼裝與連接信息化管理BIM全過程跟蹤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法多目標(biāo)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性、安全性平衡2算法選擇遺傳算法、粒子群算法3約束條件規(guī)范要求、建筑功能參數(shù)化設(shè)計(jì)工具Grasshopper視覺化編程幾何生成強(qiáng)大適合異形結(jié)構(gòu)DynamoRevit插件參數(shù)驅(qū)動設(shè)計(jì)BIM環(huán)境集成結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)變、加速度、位移數(shù)據(jù)采集無線傳輸，實(shí)時獲取智能分析異常識別，風(fēng)險預(yù)警云平臺與協(xié)同工具云端協(xié)同遠(yuǎn)程實(shí)時協(xié)作，多方同步版本控制修改追蹤，歷史回溯數(shù)據(jù)共享模型一體化，避免重復(fù)工作綠色與可持續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)材設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)截面高強(qiáng)材料應(yīng)用合理荷載取值節(jié)能設(shè)計(jì)保溫結(jié)構(gòu)一體化熱橋控制被動式設(shè)計(jì)評價標(biāo)準(zhǔn)綠建三星標(biāo)準(zhǔn)LEED認(rèn)證碳排放核算新型結(jié)構(gòu)體系發(fā)展3D打印建筑材料優(yōu)化，形態(tài)自由輕型裝配體系高效率，低能耗張拉整體結(jié)構(gòu)新概念受力網(wǎng)絡(luò)智能建造對結(jié)構(gòu)工程的影響機(jī)器人施工精準(zhǔn)定位，高效作業(yè)現(xiàn)場增材制造零浪費(fèi)，復(fù)雜構(gòu)件無人機(jī)監(jiān)測全方位檢查，數(shù)據(jù)采集智能控制系統(tǒng)自動糾偏，實(shí)時調(diào)整國際前沿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工具歐洲SOFISTIK精細(xì)化分析，復(fù)雜結(jié)構(gòu)北美RISA快速建模，直觀操作全球ROBOTBIM無縫集成，規(guī)范全結(jié)構(gòu)安全評估與加固現(xiàn)狀調(diào)查檢測手段與工具應(yīng)用計(jì)算分析PKPM-PSSAD專項(xiàng)評估加固設(shè)計(jì)粘貼碳纖維、增大截面工程事故與結(jié)構(gòu)失效設(shè)計(jì)錯誤施工質(zhì)量材料問題使用不當(dāng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)踐案例平安金融中心：超高層筒中筒結(jié)構(gòu)廣州塔：扭轉(zhuǎn)格構(gòu)式結(jié)構(gòu)港珠澳大橋：多種結(jié)構(gòu)體系結(jié)合未來結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨勢AI輔助設(shè)計(jì)智能優(yōu)化，方案生成新材料應(yīng)用超高性能混凝土，碳纖維自適應(yīng)結(jié)構(gòu)主動調(diào)節(jié)，智能響應(yīng)數(shù)字孿生技術(shù)全生命周期虛實(shí)映射行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范規(guī)范編號規(guī)范名稱適用范圍GB50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范各類結(jié)構(gòu)荷載取值GB50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)GB50011建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范各類建筑抗震設(shè)計(jì)GB50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范各類鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師必備結(jié)構(gòu)工具推薦分析軟件SAP2000、PKPM繪圖工具AutoCAD、天正計(jì)算小工具梁計(jì)算器、配筋表學(xué)習(xí)平臺筑龍網(wǎng)、結(jié)構(gòu)通常見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)多構(gòu)件交匯處理異形結(jié)構(gòu)