結(jié)構(gòu)概念分析與SAP 2000應(yīng)用

前言

　　《結(jié)構(gòu)概念分析與SAP 2000應(yīng)用》是土木工程本科生“結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅲ”和研究生“高等結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)方法”課程所用的系列教材之一，是在本科“結(jié)構(gòu)力學(xué)I、Ⅱ”與“結(jié)構(gòu)分析程序設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)上對內(nèi)容進(jìn)行的總結(jié)與深化，并將狹義結(jié)構(gòu)力學(xué)層面向廣義結(jié)構(gòu)力學(xué)和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學(xué)層面進(jìn)行拓展?！　∷^結(jié)構(gòu)概念分析，是在對基礎(chǔ)力學(xué)課程中所學(xué)內(nèi)容的共同特點(diǎn)進(jìn)行抽象、概括與總結(jié)的基礎(chǔ)上，著重從概念上分析各類結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和受力特點(diǎn)，而后借助計(jì)算機(jī)對各種類型結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形、內(nèi)力的計(jì)算，通過這些計(jì)算結(jié)果的分析與展現(xiàn)，使讀者真正了解各類結(jié)構(gòu)的特性，最后將其應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，這正是本書寫作的目的之一?！　「拍罘治隹蓭椭藗兎智逯鞔?，抓住關(guān)鍵。例如本書中對高層建筑結(jié)構(gòu)的分析，就是通過從受力特點(diǎn)和概念上將這類結(jié)構(gòu)等效為一根傳遞豎向荷載到地面的柱，又是一個傳遞水平荷載的懸臂梁來理解。因此，平面布置形式(即該懸臂梁的截面選擇)和豎向剛度的變化，其實(shí)質(zhì)就是如何提高這類結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力的剛度和豎向承載能力的問題。這種形象的類比，很自然地將P-4效應(yīng)引入到高層建筑結(jié)構(gòu)中，因此對這類結(jié)構(gòu)的分析不僅僅只需彈性分析，還需進(jìn)行幾何非線性的分析?！　∮直热鐚蛄航Y(jié)構(gòu)的分析，從概念和橋梁結(jié)構(gòu)的定義來看，橋梁是一種跨越障礙具有承載能力的架空建筑物。因此，簡支梁是各類橋梁的原型。橋梁設(shè)計(jì)的第一步就是為滿足功能、強(qiáng)度和剛度的要求，采用了各種理想的斷面形式，這一點(diǎn)與高層建筑平面布置的目的相同。進(jìn)而為了跨越更大的河流、山谷，在簡支梁的基礎(chǔ)上又向連續(xù)梁發(fā)展，再將連續(xù)梁的中間橋墩換成了吊索，最終產(chǎn)生了懸吊結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)簡支梁彎矩與跨度的平方成正比的原理，為了減短跨度和利用組合結(jié)構(gòu)的概念，于是就形成了懸索橋和斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系。斜拉橋與高層建筑結(jié)構(gòu)，都類似于一根同時受橫向荷載和軸向壓力的懸臂梁的受力特點(diǎn)。如果在高層建筑結(jié)構(gòu)中能夠巧妙地應(yīng)用斜拉索的作用，那么高層建筑結(jié)構(gòu)的高度也可和斜拉橋的跨度比美?！　「拍罘治龈鼮橹匾氖?，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和處理工程實(shí)際問題時，需要設(shè)計(jì)人員對結(jié)構(gòu)的合理形式以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力等具有總體的概念和定性分析的能力，還需具有對工程中發(fā)生的現(xiàn)象、所得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果能夠做出迅速、科學(xué)判斷的能力，這就是所謂的概念設(shè)計(jì)和概念分析理念?！　《ㄐ院投渴窍噍o相成的兩個方面，許多解題方法和簡化算法就是以反映結(jié)構(gòu)性態(tài)本質(zhì)的定性知識為基礎(chǔ)的。許多定性概念往往是在多次定量計(jì)算中重復(fù)出現(xiàn)后才被總結(jié)發(fā)現(xiàn)出來，這就要借助計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的功能來完成，也就是說，概念分析(也稱定性分析)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用，是“理論一實(shí)踐一而后形成規(guī)律”的過程，是從假說或猜想中產(chǎn)生再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)或理論推演以證明其正確與否的過程。

內(nèi)容概要

　　《結(jié)構(gòu)概念分析與SAP2000應(yīng)用》是一本將結(jié)構(gòu)概念分忻與計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用相結(jié)合的復(fù)合型教材。全書共分四個部分：第一部分為結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法的基本理論--矩陣位移法；第二部分為通用結(jié)構(gòu)分析軟件--SAP 2000程序使用；第三部分為專業(yè)技術(shù)--結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程中各類結(jié)構(gòu)分析模型和算例；第四部分為如何選取實(shí)際工程的計(jì)算模型的討論?！　　督Y(jié)構(gòu)概念分析與SAP2000應(yīng)用》特點(diǎn)在于：一是將結(jié)構(gòu)的受力分析方法提高到了一個新的層面--概念分析，它可以幫助人們分清主次，抓住關(guān)鍵；二是將結(jié)構(gòu)概念分析與計(jì)算機(jī)實(shí)踐相結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)對各種類型結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形、內(nèi)力的計(jì)算，通過這些計(jì)算結(jié)果的分析與展現(xiàn)，使讀者真正了解各類結(jié)構(gòu)的特性，而后將其應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。筆者希望通過《結(jié)構(gòu)概念分析與SAP2000應(yīng)用》的學(xué)習(xí)，在培養(yǎng)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師時起到應(yīng)有的作用。　　《結(jié)構(gòu)概念分析與SAP2000應(yīng)用》適合土木、水利、機(jī)械工程專業(yè)高年級學(xué)生和研究生學(xué)習(xí)以及結(jié)構(gòu)工程師們使用。

書籍目錄

1 結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)方法1.1 結(jié)構(gòu)分析與任務(wù)1.2 矩陣位移法與有限單元法1.3 有限單元法的基本過程1.4 有限單元方法示例1.5 結(jié)構(gòu)類型和結(jié)點(diǎn)自由度2 桿系結(jié)構(gòu)的矩陣位移法2.1 整體坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系2.2 平面剛架的單元剛度矩陣2.3 單元桿端自由度釋放2.4 空間剛架單元剛度方程2.5 坐標(biāo)變換2.6 整體分析2.7 荷載列陣的形成2.8 約束處理2.9 單元桿端力計(jì)算2.10 矩陣位移法計(jì)算步驟2.11 算例2.12 結(jié)點(diǎn)自由度與定位向量在sAP 2000中的應(yīng)用3 SAP 2000的功能及單元庫3.1 概述3.2 SAP 2000坐標(biāo)系3.3 對象與單元3.4 框架單元3.5 板殼單元3.6 平面單元3.7 軸對稱實(shí)體單元3.8 實(shí)體單元3.9 彈簧單元3.10 連接/支座單元4 SAP 2000結(jié)構(gòu)分析模型4.1 結(jié)構(gòu)分析類型4.2 計(jì)算模型的單位4.3 屬性與組的概念4.4 荷載工況與荷載組合4.5 SAP 2000前處理——模板的使用4.6 二維桿系結(jié)構(gòu)模型的建立4.7 三維桿系結(jié)構(gòu)模型的建立4.8 殼體結(jié)構(gòu)的模型建立4.9 樓梯結(jié)構(gòu)的模型建立4.10 橋梁結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)模型的建立5 SAP 2000 圖形用戶界面5.1 概述5.2 菜單介紹5.3 鍵盤命令和特殊功能5.4 框架截面數(shù)據(jù)庫文件使用6 梁式結(jié)構(gòu)的靜力分析6.1 靜力分析簡介6.2 SAP 2000結(jié)構(gòu)靜力分析的步驟6.3 梁式結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)6.4 梁式結(jié)構(gòu)操作示例6.5 計(jì)算結(jié)果的校核6.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對自內(nèi)力的處理方法6.7 變截面梁的算例7 框架結(jié)構(gòu)的靜力分析7.1 框架結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)7.2 單跨剛架的算例7.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算中剛度屬性的修改7.4 壁式框架的計(jì)算7.5 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的分析7.6 不同斜撐框架的計(jì)算8 桁架結(jié)構(gòu)的靜力分析8.1 桁架結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)8.2 靜定桁架的內(nèi)力分析8.3 超靜定桁架的內(nèi)力分析8.4 拉力與壓力的限制8.5 組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算9 拱式結(jié)構(gòu)的靜力分析10 高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的靜力分析11 移動荷載作用下的結(jié)構(gòu)分析12 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的分析13 橋梁結(jié)構(gòu)的靜力分析14 結(jié)構(gòu)的塑性與結(jié)構(gòu)破壞過程的分析15 計(jì)算模型及構(gòu)造性能16 結(jié)構(gòu)分析課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

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