土木工程結構電算

劉愛榮等編著的《土木工程結構電算》的目的；

(1)瞭解有限單元法的基本原理，不同類型單元的適用性和不同計算模型的優缺點。

(2)掌握建築結構和橋樑結構常用的計算分析軟件，如PKPM、Midas/Civil軟件。

(3)熟悉建築結構和橋樑結構計算分析的流程、方法，初步具備分析和解決簡單工程實際計算問題的能力。

(4)瞭解常見建築結構和橋樑結構受力行為的特徵，初步具備判斷計算結果正確與否的能力。

劉愛榮等編著的《土木工程結構電算》根據《高等學校土木工程本科指導性專業規範》編寫，以突出工程性與應用性、擴大專業面、弱化行業規範為切入點，將重點放在基本概念、基本原理、基本方法的應用上，將理論知識與工程實例有機結合起來，汲取較為先進成熟的技術成果和典型工程實例，以使學生更好地適應“大土木”專業課程的學習。 《土木工程結構電算》分為上、下兩篇，上篇為建築結構電算，下篇為橋樑結構電算。上篇包括第1～4章，其中第1章為建築結構計算機輔助設計，第2章為建築結構整體模型創建，第3章為多層及高層建築結構三維分析與設計程序sATwE，第4章為鋼筋混凝土剪力牆設計算例；下篇包括第5～9章，其中第5章為有限元計算分析原理，第6章為橋樑有限元汁算模型，第7章為橋樑靜力計算分析，第8章為橋樑動力計算分析，第9章為連續梁橋數值分析算例。 《土木工程結構電算》可作為土木工程專業本科生的專業教材使用，也可以供土木工程結構有限元計算分析初學者參考。

上篇 建築結構電算

第1章 建築結構計算機輔助設計

1.1 計算機輔助設計在土木工程中的應用

1.2 建築結構計算機分析

1.2.1 結構計算分析基本原則

1.2.2 結構計算機分析模型

1.3 結構計算機分析軟件介紹

1.3.1 PKPM程序簡介

1.3.2 TBSA程序簡介

1.3.3 廣廈結構軟件簡介

1.3.4 ETABS軟件簡介

1.3.5 MIDAS程序簡介

1.3.6 SAP2000程序簡介

1.3.7 國內部分建築結構計算軟件比較

第2章 建築結構整體模型創建

2.1 結構整體模型的建立步驟

2.2 電算實例工程概況

2.3 框架樑、柱截面尺寸初估

2.3.1 框架樑截面尺寸初估

2.3.2 框架柱截面尺寸初估

2.4 樓板設計及荷載計算

2.4.1 板的分類

2.4.2 板厚取值

2.4.3 樓板荷載

2.5 樓梯設計及荷載計算

2.5.1 樓梯梯段斜板估算

2.5.2 荷載計算

2.6 樑上線荷載計算

2.7 模型建立與荷載輸入

2.7.1 結構標準層及荷載標準層

2.7.2 PMCAD工作界面

2.7.3 PKPM的座標輸入方式

2.7.4 PKPM常用快捷鍵

2.7.5 軸線輸入

2.7.6 網格生成

2.7.7 樓層定義

2.7.8 選擇/添加標準層

2.7.9 樓面荷載輸入

2.7.10 設計參數

2.7.1l 樓層組裝

2.7.12 保存、退出

2.8 平面荷載顯示校核

2.9 畫結構平面圖

2.9.1 繪新圖

2.9.2 計算參數

2.9.3 繪圖參數

2.9.4 樓板計算

2.9.5 預製樓板

2.9.6 樓板鋼筋

2.9.7 鋼筋表

2.9.8 樓板剖面

第3章 多層及高層建築結構三維分析與設計程序SATWE

3.1 SATwE基本功能和應用範圍

3.1.1 SATWE基本功能

3.1.2 SATWE應用範圍

3.2 參數的合理選取及數據準備

3.2.1 分析與設計參數補充定義(必須執行)

3.2.2 特殊構件定義

3.2.3 温度荷載定義

3.2.4 彈性支座/支座位移定義

3.2.5 特殊風荷載定義

3.2.6 多塔結構補充定義

3.2.7 用户指定O.2 V0調整係數

3.2.8 生成SATWE數據文件及數據檢查(必須執行)

3.2.9 修改構件計算長度係數

3.2.10 水平風荷載查詢/修改

3.2.11 查看數檢報告文件(CHECK.0UT)

3.2.12 圖形檢查

3.3 結構分析與配筋計算

3.3.1 SATwE結構內力與配筋計算

3.3.2 PM次梁內力與配筋計算

3.4 分析結果圖形和文本顯示

3.4.1 圖形文件輸出

3.4.2 文本輸出

3.5 計算結果合理性判斷及設計調整

3.5.1 自振週期

3.5.2 振型曲線

3.5.3 剪重比

3.5.4 週期比

3.5.5 層間受剪承載力比

3.5.6 剛重比

3.5.7 位移比與層間位移角

3.5.8 剛度比

3.5.9 軸壓比

3.5.10 參與振動質量比

第4章 鋼筋混凝土剪力牆設計算例

4.1 工程設計資料

4.1.1 工程概況

4.1.2 設計資料

4.1.3 結構平面佈置

4.1.4 荷載計算

4.1.5 樓梯構件截面估算和荷載計算

4.2 PMCAD建模

4.2.1 軸網布置

4.2.2 建立標準層

4.2.3 荷載輸入

4.2.4 設計參數輸人

4.2.5 樓層組裝

4.2.6 退出

4.3 SATWE部分

4.3.1 分析與設計參數補充定義

4.3.2 生成SATwE數據文件及數據檢查

4.3.3 結構內力、配筋

4.3.4 文本顯示與分析結果圖形

4.4 繪製施工圖

4.4.1 繪製梁平法施工圖

4.4.2 繪製剪力牆施工圖

下篇 橋樑結構電算

第5章 有限元計算分析原理

5.1 有限元法

5.2 節點與單元

5.3 梁單元分析

5.3.1 不考慮剪切變形的梁單元

5.3.2 考慮剪切變形的梁單元

5.4 單元整體分析

5.4.1 座標轉換矩陣

5.4.2 整體座標系下的平衡方程

5.5 荷載及邊界條件的處理

5.5.1 等效節點荷載

5.5.2 邊界條件

5.5.3 單元間鉸接節點

5.6 方程的數值求解及結果分析

5.6.1 方程的數值求解

5.6.2 結果分析

5.7 有限元分析流程

5.8 有限元計算的誤差

第6章 橋樑有限元計算模型

6.1 Midas軟件介紹

6.2 常規橋樑計算內容與流程

6.3 橋樑結構有限元模型類型

6.3.1 計算模型類型

6.3.2 計算模型比較

6.4 梁單元的離散方法

6.4.1 結構的離散化原則

6.4.2 單元建立

6.4.3 單元劃分實例

6.5 橋樑結構截面特性計算

6.5.1 截面特性的計算方法

6.5.2 組合截面

6.5.3 截面的有效分佈寬度

6.5.4 Midas/civil截面特性的定義方法

6.6 橋樑結構常用材料

6.6.1 材料特性

6.6.2 定義材料特性的方法

6.7 橋樑結構邊界條件模擬

6.7.1 一般支撐

6.7.2 一般彈性支撐

6.7.3 剛性連接

6.7.4 鉸的模擬

6.7.5 梁式橋支座邊界的模擬

6.8 定義組

第7章 橋樑靜力計算分析

7.1.恆載效應

7.1.1 自重

7.1.2 二期恆載

7.2 活載效應

7.2.1 影響線

7.2.2 汽車荷載類型

7.2.3 汽車衝擊係數

7.2.4 汽車離心力

7.2.5 荷載橫向分佈係數

7.2.6 活載內力計算

*7.3 混凝土徐變收縮效應

7.3.1 混凝土的徐變

7.3.2 混凝土的收縮

7.3.3 混凝土的徐變和收縮次內力

*7.4 預應力效應

7.4.1 預應力筋的特性值

7.4.2 預應力筋佈置

7.4.3 預應力損失計算

7.4.4 預應力損失組合

7.4.5 預應力等效荷載計算

*7.5 温度效應

7.5.1 整體温度升降作用下的温度應力

7.5.2 日照温差作用下的温度自應力

*7.6 基礎不均勻沉降效應

7.7 橋樑正常使用極限狀態驗算

7.7.1 橋樑正常使用極限狀態設計荷載組合

7.7.2 橋樑正常使用極限狀態驗算

7.7.3 驗算流程

7.8 橋樑承載能力極限狀態驗算

7.8.1 承載能力極限狀態設計荷載組合

7.8.2 持久狀況承載能力極限狀態驗算

7.8.3 驗算流程

*第8章 橋樑動力計算分析

8.1 結構動力方程

8.1.1 動力方程的建立

8.1.2 質量矩陣

8.1.3 阻尼矩陣

8.2 結構的自振特性

8.3 特徵值問題的數值解法

8.3.1 廣義雅可比法

8.3.2 逆迭代法

8.3.3 子空間迭代法

8.4 結構動力響應的求解

8.4.1 振型疊加法

8.4.2 逐步積分法

8.5 自振特性計算實例

8.5.1 Midas自振特性分析過程

8.5.2 簡支梁橋計算實例

8.5.3 連續梁橋計算實例

8.5.4 拱橋計算實例

8.5.5 斜拉橋計算實例

第9章 連續梁橋數值分析算例

9.1 工程概況

9.1.1 結構設計參數

9.1.2 結構施工過程

9.1.3 結構驗算依據

9.2 建立有限元模型

9.2.1 設定建模環境

9.2.2 定義材料和截面

9.2.3 輸入Psc截面鋼筋

9.2.4 建立結構模型及結構組羣

9.2.5 定義邊界條件及邊界組羣

9.2.6 定義荷載及荷載組羣

9.2.7 定義並建立施工階段

9.2.8 運行計算

9.2.9 PSC設計

9.3 計算結果

9.3.1 施工過程計算分析結果

9.3.2 活載效應計算分析結果

9.3.3 温度效應計算分析結果

9.3.4 不均勻沉降計算分析結果

9.3.5 荷載工況組合

9.4 結構驗算

9.4.1 承載能力極限狀態驗算

9.4.2 正常使用極限狀態驗算

參考文獻