土木工程结构设计意义?

海潮机械 2023-08-18 20:12 编辑:admin 88阅读

一、土木工程结构设计意义?

土木工程结构设计就是通过相应力学模型设计,对结构所受荷载、内力进行分析,从而完成结构构件设计的过程!

二、土木工程结构设计软件有哪些?

结构专业的软件是工程设计人员利用计算机进行辅助设计的发展成果。随着信息技术的进步以及行业的进步,结构专业软件也不断更新换代。结构专业的软件大致可分为绘图软件、结构分析软件和结构设计软件。下面分别阐述这三种软件的适用范围以及软件使用时的注意问题。

(1) 绘图软件

从 20 世纪 80 年代起,结构工程师们开始使用 AutoCAD 进行设计图纸的绘制,其二维绘图使用被广泛认可,功能也随着版本的升级不断更新和提高,如外部引用和纸样空间等。随后,天正、理正、探索者等公司都相继在此平台上开发出了更为适合结构专业使用的绘图软件和工具箱软件,进一步提高了结构工程师的构件计算和图纸绘制的工作效率。

到了 21 世纪,二维图纸绘图已经不能满足日益丰富的空间建筑表现,且设计、施工一体化需求也愈演愈烈,随着 BIM 技术的产生,REVIT 等三维空间绘图软件逐渐也成为了结构工程师的绘图工具。

常用绘图软件包括:AutoCAD、REVIT、探索者 TSSD 和探索者 TSPT 等。

(2) 结构分析软件

结构分析软件按照应用范围不同可分为大型通用分析软件和行业分析软件。

由于有限元分析理论与技术的发展及其在工程应用中突显的优势,目前结构分析软件大多是建立在有限元方法的基础上的。有限元分析方法与计算机技术的结合,成为结构专业不可或缺的研究与设计手段。

通用有限元软件基本涵盖了力学理论成熟的材料模型和单元种类,其功能强大和分析精度高的优点深得国内外结构设计者的喜爱。设计者可以利用其进行各种工程实际问题分析。结构工程常用的大型通用有限元软件有 ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、ADINA 和 OPENSEES 等。

行业分析软件为行业内涉及的问题设有专门的分析模块,以便于结构工程师较快速的完成结构建模和分析工作。行业分析软件的适用范围相对大型通用有限元软件要小,但对于解专门问题拥有很高的效率。目前高层建筑通常采用的计算软件有 SATWE(PKPM 系列),ETABS,MIDAS BUILDING,3D3S 和 PERFORM-3D 等。大跨空间结构的常用计算软件有 3D3S,SAP2000,MIDAS GEN 等。表 3.1-4 对通用有限元软件和专业软件从三个模块进行了对比。

目前,结构专业软件的种类较多。结构工程师在进行结构分析与设计时,应根据结构及其问题的特点选择合适的分析软件及分析方法。结构工程师应有能力判断分析模型的正确性和分析结果的可靠性。

在使用大型分析软件进行结构建模分析时应注意选取合适的单元及划分方法、对线性及非线性方程求解方法的高效性和准确性的判断以及对分析结果输出的有效整理。在使用大型有限元分析软件时,采用命令流的方式对软件进行操作一般会比界面操作有更高的效率。

在使用行业分析软件进行建模分析时应充分了解软件的特点,尤其是计算模型简化和分析假定的问题,在了解结构软件的这些特点之后才能对其分析结果的可靠性进行有效的判断。很多行业分析软件为了工程设计方便对结构计算分析的有限元模型进行简化处理,例如增大单元划分网格,减少有限单元种类。结构工程师应了解所使用软件中的单元种类以及单元属性(例如单元自由度个数、刚度和质量信息等),以便于选择合适的单元。例如,楼板单元反映的是楼板在结构计算模型中的主要力学特征,其类型包括以下几种:楼板在其面内刚度无穷大、面外有限刚度(板模型),楼板在其面内有限刚度、面外刚度为零(平面应力模型),楼板在其面内、外均为有限刚度(平面売元模型)。另外,结构计算分析模型中为减少计算量会设置一些分析假定,例如刚性楼板假定,不考虑 P-δ 效应的小变形假定以及材料的和几何的线性假定等。结构工程师应根据工程实际合理选择计算分析假定。例如对于比较规则的高层建筑结构,楼板刚度无穷大假定是符合实际情况的。

基于软件的建模和计算机理的不同,不同软件对同一模型的计算结果会有些许差异,例如 ABAQUS 作为有限元软件可采用塑性单元模拟构件弹塑性行为,而 ETABS 和 MIDAS 均采用塑性模型模拟构件弹塑性行为。实际设计中,对比软件的差异,才能对分析结果的准确度做出合理判断。

(3) 结构设计软件

目前,很多结构软件兼顾结构分析与设计两个功能模块,给结构工程师带来很大的方便。结构设计功能包括结构各项性能指标的判定,构件截面设计等,并在设计中融入规范等设计标准。

结构设计软件或者结构设计模块应关注其设计标准或规范的差异。国外常用的软件往往适用于美国、欧洲规范或国际上通用的规范,对于符合我国国情的中国规范不一定包括在内。国内外规范对于材料强度的划分、场地类型的划分、地震波的选择等都存在差异,在使用国外软件时应注意相应调整。

对于结构设计软件给出的设计成果,结构工程师应根据经验和理论知识判断其正确性、合理性以及可靠性。结构工程师在判断其可靠的情况下,可以参考结构软件的设计结果进行设计,并进行合理的归并和优化。目前构造设计还是结构设计的重要手段,以弥补计算分析的缺陷。结构工程师应在计算分析设计的基础上,进行有效的构造设计。

综上所述,选择设计软件时应充分认识结构的特殊性和软件的局限性,设计人员应以结构概念为主、设计软件为辅,通过软件的分析结果来验证对结构设计的预测,总结工程经验。


以上摘自《职业结构工程师业务指南》一书的“结构专业软件”小节 。

前面黄卓驹的高票回答非常好,尤其观点部分,我很赞同,会用软件不牛逼。就像司机会开车、军人会开枪,都只是工具而已,几十年无事故、射击百发百中才牛逼。这里只是介绍了一下有多少种车和枪而已。

我个人的使用情况。首当其冲当然是 AutoCAD,最广泛应用的绘图软件,搭配天正结构完成出图——PKPM 的绘图模块我是从来不用的。计算分析主要是 PKPM、STS。由于较少接触超限工程,通用有限元分析软件几乎没用过,只用过少数几次 SAP2000 和 3D3S。做过一段时间钢结构详图,使用英国出的 StruCAD,类似 X-steel,整体建模后全自动出全部详图,很不错。

上面提到的都是大型软件,说说我用过的小软件。

  • Morgain结构快速设计软件。是我认为最好的国产软件——包括大型软件在内。国产软件的缺点主要是UI设计比较差,错误拦截相当弱,如果不按它规定好的计算步骤、输入格式,缺少数据等等,动不动就死给你看!对初学者非常不友好。这些方面Morgain都相当优秀。与PKPM的数据接口、详细完整的计算书、长期坚持不懈的升级更新都是其优点。福建颜工出品,由于长期不断增加模块,现在规模并不小,应该算中型软件了。
  • Detail 钢结构细部设计。钢结构方面的小软件较少,这是比较优秀的一个。尤其是其中的截面特性查询模块,是钢结构设计、详图设计必不可少的工具。剪刀徐开发。可惜的是已经很久不更新了。
  • 飞图板王。CAD画板的插件,画出的板钢筋图很漂亮。现在好像改叫飞图结构了,扩充了功能,可以画梁、柱等其它钢筋图了。
  • 梁板钢筋面积查询表。PKPM 给出的配筋方案往往不尽如人意。经常需要根据其计算钢筋面积重新选配。这时它就很好用,其小巧灵活,可置于桌面最前,随时查询。好像也很久不更新,适用的是老规范了。

还有其他很多小软件,用的不多,就不提了。


对,说了这么多,其实就是想介绍我自己开发的建筑、结构软件。

因为很喜欢 Morgain,但其主要以砼结构为主,我就想开发一款类似的钢结构快速设计软件。基础工作做的差不多,软件框架也快成型,可当时微软有点混乱,win8推出,又要兼容手机,又.net又全平台什么的,搞得我很无所适从,加上那一段时间工作比较忙,就放下了。

等我再想捡起的时候,智能手机开始大行其道,而我已经使用了苹果全家桶。

是的,我转向了移动结构软件开发这个几乎是空白的领域。

目前我共有 11 个App上线,其中9个是建筑、结构专业App,2个是普通App。

  1. 钢结构设计工具箱 App:钢结构快速设计。基本构件、连接计算,常用工具、数据查询。支持多种热轧、冷弯标准型钢及自定义截面。适用新钢标。

2. 型钢截面特性 App:国标及自定义型钢数据速查,包括截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性等,可即时计算重量及长细比。

3. 钢材清单 App:钢结构工程材料统计。选择型号并输入构件(零件)的长度及数量,自动分类、归并、计算构件的总重及数量。

4. 结构设计工具箱 App:常用结构构件配筋、承载力计算及结构设计数据的查询。随手算,随时查,方便快捷。

5. 实用结构静力计算 App:根据“静力计算手册”编制。可进行各种平板、单跨梁、连续梁、连续深梁、井字梁及桁架等构件的静力计算。

6. 钢筋选用表 App:梁、板构件配筋方案查询及钢筋锚固、搭接长度计算。

7. 桁架设计 App:从“实用结构静力计算”App中提取的独立模块,供只需要设计桁架的用户使用。

8. 找规范-结构设计 App:结构设计常用规范搜索(查阅)。字体、排版与纸质规范相同;有目录索引、可调节字号;随时随地翻查规范条文。

9. 找规范-建筑设计 App:建筑设计常用规范搜索(查阅)。字体、排版与纸质规范相同;有目录索引、可调节字号;随时随地翻查规范条文。

10. 找法律 App:借用找规范 App 的框架,做了一个常用法律的版本。

11. 事记 App:这个月做了几次?费用共计多少?都是哪天做的?——极简记录需重复做的事情。

最后两个是自己有需要又没有找到好用的App,就顺手做了。看社会新闻或自己想了解一下,随时查一下法条,比上网查方便多了;孩子上幼儿园、补课天数、次数什么的脑子记不住,记事本太麻烦。

移动软件的优点是随时随地、方便快捷,缺点是输入、输出受限。所以利用触摸屏优势尽量简化输入,也没有提供详细的计算书,只提供计算结果和重要的中间计算数据以简化输出。

以上 App 均为 iOS 版,大部分同时支持 iPhone 和 iPad,只能在苹果设备的 App Store 下载。只有“型钢截面特性”同时有安卓版本。可在豌豆荚应用市场、PP助手下载。百度网盘 提取码: syz5

顺便说一下,我的 App 大部分是收费的,有付费下载,也有免费下载试用、软件内购。因为我付出了艰辛的脑力和体力劳动,如果您觉得不值,大可一笑置之。

三、土木工程结构设计方法有哪几种

四种结构设计理论简述

1、容许应力法

容许应力法将材料视为理想弹性体,用线弹性理论方法,算出结构在标准荷载下的应力,要求任一点的应力,不超过材料的容许应力。材料的容许应力,是由材料的屈服强度,或极限强度除以安全系数而得。

容许应力法的特点是:简洁实用,K值逐步减小;对具有塑性性质的材料,无法考虑其塑性阶段继续承载的能力,设计偏于保守;

用K使构件强度有一定的安全储备,但K的取值是经验性的,且对不同材料,K值大并不一定说明安全度就高;单一K可能还包含了对其它因素(如荷载)的考虑,但其形式不便于对不同的情况分别处理(如恒载、活载)。

2、破坏阶段法

设计原则是:结构构件达到破坏阶段时的设计承载力不低于标准荷载产生的构件内力乘以安全系数K。

破坏阶段法的特点是:

以截面内力(而不是应力)为考察对象,考虑了材料的塑性性质及其极限强度;

内力计算多数仍采用线弹性方法,少数采用弹性方法;

仍采用单一的、经验的安全系数。

3、极限状态法

极限状态法中将单一的安全系数转化成多个(一般为3个)系数,分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定性影响,还在设计参数的取值上引入概率和统计数学的方法(半概率方法)。

极限状态法的特点是:在可靠度问题的处理上有质的变化。这表现在用多系数取代单一系数,从而避免了单一系数笼统含混的缺点。

继承了容许应力法和破坏阶段法的优点;

在结构分析方面,承载能力状态以塑性理论为基础;正常使用状态以弹性理论为基础;

对于结构可靠度的定义和计算方法还没法给予明确回答。

4、概率(极限状态)设计法

该方法的设计准则是:对于规定的极限状态,荷载引起的荷载效应(结构内力)大于抗力(结构承载力)的概率(失效概率)不应超过规定的限值。

概率(极限状态)设计法的特点是:

继承了极限状态设计的概念和方法,但进一步明确提出了结构的功能函数和极限状态方程式,及一套计算可靠指标和推导分项系数的理论和方法;

设计表达式仍可继续采用分项安全系数的形式,以便与以往的设计方法衔接,但其中的系数是以一类结构为对象,根据规定的可靠指标,经概率分析和优化确定的。

四、土木工程结构设计院饱和了吗?

基本已饱和,现在大部分公司都在裁员,更别说毕业的找工作问题了。市场需求已经远远低于现有工作人员了。

五、土木工程专业从事结构设计需要会什么软件?

土木工程专业需要学习的绘图软件有:

1.autocad

2.?pkpm和tssd

可以按兴趣增加学习的有:

1.?sap2000(结构分析)

2.ansys(结构分析)

3.3d3s(钢结构设计),曙光启明星(地下结构设计),桥梁博士(道桥设计)等等。

六、土木工程结构设计是否可转型机械制图?

土木工程结构设计是个专业,要学习十几门课才能毕业,而机械制图是机械工程中的一个绘图手段而已,只是专业的一门课。 如果你的意思是“土木工程结构设计专业是否可转型机械专业”,我觉得二者的专业课有着很大的不同,也没什么不可以的,要看自己的爱好了。

七、土木工程建筑设计和结构设计的区别?

建筑设计大概指的是建筑物的外观及内部空间的设计,要求满足美观,功能性,安全性和经济性的原则;而结构设计指的是在建筑设计的基础上来考虑建筑物的受力情况,墙柱梁板的构造及内部配筋,和抗震性等要求。总结:建筑设计好比是一个想法,而结构设计就是把这个想法实践出来。

八、纸片用途?

纸片,作为我们生活中离不开的物品,从它诞生的那一天起,就使我们的生活发生了天翻地覆的变化。目前,已经有着长久历史的纸片,在我们的生活中扮演着各式各样的角色,种类和用途。其用途主要包括包装用纸、印刷用纸、工业用纸、办公,文化用纸、生活用纸和特种纸等。

九、纸片分类?

1、凸版印刷纸:简称凸版纸,产品包装形式有卷筒与平版之分。凸版纸定量为每平方米50克重至80克重。品号分为特号、一号、二号三种。特号、一号凸版纸供印刷高级书籍使用,二号凸版纸主要用于印刷一般书籍、教科书、期刊。

2、新闻纸:又称白报纸,包装形式亦有卷筒与平版之分。新闻纸定量为51克左右,主要供印刷报纸、期刊使用。

3、胶版印刷纸:简称胶版纸,定量为60—180克,有双面胶版纸和单面胶版纸之分。其中双面胶版纸70—120克使用最广。双、单面胶版纸品号都有特号、一号、二号三种。特号、一号双面胶版纸供印刷高级彩色胶印产品使用;二号双面胶版纸克供印制一般彩色印件;单面胶版纸主要用于印刷张贴的宣传画、年画。

4、铜版纸:铜版纸系在原纸上涂布一层涂料液,经超级压光制成。定量为90—250克,有双面铜版与单面铜版纸之分。品号有特号、一号、二号三种。

5、书皮纸:定量为80—120克,主要供书刊作封面使用。书皮纸有多种颜色,以便适应印刷各种不同封面的需要。

6、字典纸:分为一号、二号两种,定量为25—50克,主要供印刷字典,手册使用。字典纸吸湿性强,稍微受潮就会起皱。

7、拷贝纸:拷贝是英文copy的音译,意思是复写。拷贝纸主要用于印刷多联单,适合于复写、打字。由于拷贝纸呈半透明状,在书刊印刷中,主要用于装帧有画像页的护页使用。

8、板纸:定量在250克/平方米以上的纸称为板纸,或叫纸板。板纸种类很多,书刊印刷所使用的板纸,主要是用于制作精装书壳面的封面压榨纸板,和制作精装书、画册封套用的封套压榨纸板。纸板均为平版纸。

十、土木工程建筑设计和结构设计流程是什么?

结构设计:PMCAD建模-----设计参数------用SATWE或者TAT进行计算------出结构施工图-------CAD后期改图-------手算楼梯-------------手算基础建筑设计:前期规划-------具体的建筑设计方案----------建筑施工图(用软件),具体包括平立剖、楼梯卫生间大样以及一些详图。

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