《结构设计》课件.ppt

*******************《结构设计》课程介绍本课程将深入探讨结构设计领域，涵盖结构分析、设计方法和工程应用等方面。课程目标培养专业技能掌握结构设计的基本理论、方法和规范，具备独立分析、计算和设计各种类型结构的能力。提升工程实践能力通过课程案例分析和实践项目，锻炼学生运用所学知识解决实际工程问题的能力。强化工程素养培养学生严谨的科学思维、严谨的工程态度、团队合作精神和工程伦理意识。课程大纲11.结构设计基本概念介绍结构设计的定义、作用、分类和发展趋势。22.荷载与结构分析学习各种荷载的分类、作用方式和组合方法，并掌握结构分析的基本方法。33.材料特性与结构性能重点介绍常用的建筑材料的力学性能，以及它们对结构性能的影响。44.结构设计原则与规范讲解结构设计的基本原则，并熟悉相关规范和标准。结构设计的基本概念结构设计是建筑设计的重要组成部分，它涉及建筑物的受力分析、材料选择、结构形式设计、施工方案制定等。结构设计需要满足安全、经济、美观等方面的要求，并需要考虑建筑物的使用功能、场地条件、环境因素等。结构设计的基本原则安全第一安全是结构设计首要原则，确保结构在正常使用和意外情况下，能抵抗各种荷载和环境影响。经济合理结构设计应考虑经济效益，在满足安全性能的前提下，选择最合理的结构形式和材料，降低造价，提高使用价值。质量可靠结构设计应遵循规范和标准，选用优质材料，严格施工，保证工程质量，提高结构耐久性和使用寿命。美观协调结构设计应考虑建筑整体的风格和环境，注重结构的造型和美观，使其与建筑环境和谐统一。荷载分类和荷载组合死荷载建筑物本身的重量，例如墙体、楼板、屋顶、门窗等。活荷载使用过程中产生的可变荷载，如人员、家具、设备等。风荷载风力对建筑物产生的作用力，风荷载的计算需要根据建筑物的形状、高度和周围环境等因素进行。地震荷载地震时产生的水平和垂直方向的惯性力，地震荷载的计算需要根据地震烈度、建筑物的地质条件等因素进行。材料特性强度材料承受外力而不发生破坏的能力。具体指标如抗压强度、抗拉强度等。刚度材料抵抗变形的能力。反映材料的硬度和弹性。塑性材料在断裂前发生永久变形的程度。反映材料的韧性和延展性。耐久性材料在一定环境条件下抵抗破坏的能力。反映材料的耐腐蚀性和耐候性。结构截面的基本性能结构截面是结构的组成部分，对结构的承载能力起着至关重要的作用。结构截面的基本性能主要包括：截面面积、形心位置、惯性矩、抗弯截面系数、抗扭截面系数和剪切中心位置等。这些性能参数决定了结构的强度、刚度和稳定性，在结构设计中发挥着重要作用。材料力学基础应力与应变材料在受力时产生的内部抵抗力称为应力，而材料的变形程度称为应变。应力和应变是材料力学的基础概念，是分析结构力学行为的关键。材料的力学性能材料力学性能是指材料抵抗外力作用的能力，包括强度、刚度、韧性、塑性等，不同材料具有不同的力学性能。结构的受力分析结构的受力分析是指确定结构各部分的受力情况，包括外力、内力和应力，是进行结构设计和计算的基础。结构的强度计算强度计算是指根据结构的受力情况和材料的力学性能，计算结构各部分是否能够承受外力作用，避免结构破坏。梁的变形计算1梁的变形概念梁在荷载作用下发生的形状改变，称为变形。梁的变形主要包括挠度和转角。2变形计算方法梁的变形计算通常采用叠加法，将梁的荷载分解成一系列基本荷载，分别求解每个基本荷载下的变形，然后叠加起来得到总变形。3影响因素梁的变形受材料的弹性模量、截面形状和尺寸、荷载大小和分布以及支座条件的影响。梁的强度计算梁的强度计算是结构设计中的重要环节，用于评估梁在承受荷载时的安全性。1确定荷载包括永久荷载和活荷载。2计算弯矩和剪力确定梁在不同位置的受力情况。3选择材料和截面根据强度要求选择合适的材料和截面尺寸。4验算强度检查梁是否能够安全承受计算得到的弯矩和剪力。强度计算结果将决定梁的承载能力和安全裕度，确保梁能够安全可靠地使用。梁的稳定性验算稳定性概念梁的稳定性是指梁在荷载作用下保持其初始平衡状态的能力。当荷载超过临界值时，梁会发生失稳，失去平衡，最终导致破坏。影响因素梁的稳定性受多种因素影响，包括梁的长度、截面形状、材料特性、支撑条件和荷载形式等。验算方法梁的稳定性验算通常采用欧拉公式或其他相关方法进行计算，以确定梁的临界荷载和失稳形式。安全系数为了保证梁的稳定性，设计中一般采用一定的安全系数，以确保梁的实际承载能力大于其计算临界荷载。柱的变形计算1确定边界条件考虑柱子两端固定方式，例如固定、铰支、自由