土木工程概论电子教案（中文版）第十五章 土木工程师设计方法.pdf

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1、土木工程概论土木工程概论第十五章第十五章土木工程师设计方法土木工程师设计方法 本章内容本章内容 15.1 15.1 设计的基本理念设计的基本理念 15.2 15.2 荷载、应力、应变和弹性荷载、应力、应变和弹性15.3 15.3 结构设计的一般理论与方法结构设计的一般理论与方法15.4 15.4 结构安全、极限设计和设计过程结构安全、极限设计和设计过程土木工程结构基本功能土木工程结构基本功能 提供良好地为人类生活和生产服务以满足人类使用要求、审美要求。 是承受和抵御结构服役过程中可能出现 的各种环境作用(环境是广义的，包括结构所承受的各种作用)。15.1 15.1 设计的基本理念设计的基本理念

2、一、好的设计的基本特征一、好的设计的基本特征: :(1)首先要能够完全满足客户的使用需求；(2)其次要有很好的经济效益，不论是在建设资金和今后的保养费用都比较省钱；(3)最后当然要符合审美要求。15.2 15.2 荷载、应力、应变和弹性荷载、应力、应变和弹性 能使土木工程结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变和裂缝等）的各种原因的总称，成为结构上的荷载。 荷载在结构上产生的内力（弯矩、扭矩、剪力、压力和拉力等）和变形（挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩和裂缝等）成为荷载效应。15.2.1 15.2.1 荷载荷载15.2.1 15.2.1 荷载荷载 集中荷载P 均匀分布荷载 均匀分布变化荷载

3、15.2.1 15.2.1 荷载荷载15.2.2 15.2.2 应力、应变和弹性应力、应变和弹性作用于单位面积上的内力强度称之为应力 一、应力一、应力应力示例二、应变二、应变是应变，单位长度的伸长量15.2.2 15.2.2 应力、应变和弹性应力、应变和弹性应变示例三、弹性三、弹性 当有力作用一物体时，物体有变形。当这个力移去后，物体又恢复原来的形状。物体所具有的这种特性，称之为弹性 。15.2.2 15.2.2 应力、应变和弹性应力、应变和弹性15.3 15.3 结构设计的一般理论与方法结构设计的一般理论与方法(1)能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；(2)在正常使用时具有良好的

4、工作性能；(3)在正常维护下具有足够的耐久性能；(4)在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。 我国目前的规范对结构设计制订了明确规定，即建筑结构必须满足下列各项功能要求：15.3.115.3.1结构设计的基本理论结构设计的基本理论 15.3.2 15.3.2 结构设计的方法结构设计的方法(1)建筑结构模型的建立；(2)结构荷载的计算；(3)构件内力计算和构件选择；(4)施工图纸绘制。建筑工程的结构设计步骤：建筑工程的结构设计步骤：结构模型建立动画一结构模型建立动画一结构模型建立动画二结构模型建立动画二一、结构模型的建立一、结构模型的建立(1)整体结构的简化：为简化计算，可取出其中

5、的一榀框架，将其简化为平面框架进行计算。(2)构件的简化：梁和柱的截面尺寸相对于整个框架来说较小，将其简化为杆件，梁和柱的连接节点可简化为刚性连接。15.3.2 15.3.2 结构设计的方法结构设计的方法框架结构简化后的平面结构模型二、结构荷载计算二、结构荷载计算 (1)结构荷载计算即计算该模型上的受力。(2)计算受力必须清楚该结构所受的荷载的种类和传力路线。15.3.2 15.3.2 结构设计的方法结构设计的方法计算模型上的荷载三、计算构件内力计算和构件选择三、计算构件内力计算和构件选择 (1)先依据经验估计梁柱的截面尺寸，然后即可进行该模型的受力计算。(2)计算出构件的内力后，再依据内力，

6、进行梁柱配筋的计算和梁柱的强度、稳定、变形的计算。(3)这个阶段有一个反复的过程，即当选定的梁柱截面尺寸无法满足要求时，需重新选择截面，重新计算，直至满足要求。15.3.2 15.3.2 结构设计的方法结构设计的方法四、施工图纸的绘制四、施工图纸的绘制 构件的截面尺寸和配筋确定后，下一步即是将其反映至施工图纸这个阶段。15.3.2 15.3.2 结构设计的方法结构设计的方法施工图纸15.4 15.4 结构安全、极限设计和设计过程结构安全、极限设计和设计过程 设计的结构必须是安全的。那么怎样算达到安全了呢？ 15.4.1 15.4.1 结构安全结构安全课外检索课外检索(1)土木工程的设计、施工和管理三者的和谐关系应是怎样的？(2)谈对结构安全与合理造价的认识。