高等钢结构课程 同济大学 张其林教授讲义
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2:《电工与电子技术A(上)》课程教学大纲大纲执笔人:郭湘德大纲审核人:李泽文课程编号:0808000055英文名称:Electric &Electronic Technique A(1)学分:2。
5总学时:40。
其中,讲授32学时,实验8学时。
适用专业:工一类各非电专业。
先修课程:高等数学和普通物理学。
一、课程性质与教学目的本课程适用于工一类各非电专业本科学生学习,属于专业基础课、必修课程.通过本大纲所规定的全部内容的学习,使学生获得应获得电工电子技术的基本理论和基本技能,了解电工电子事业的概况,为学习后续课程和专业知识打下基础。
学生在学习完本课程后,初步具有读懂电子设备的电气原理图,并对主要环节进行定性和定量的分析和估算的能力。
同时也了解一些常用的电工电子设备。
二、基本要求(1)理解电路模型和理想电路元件的概念,理解电压、电流参考方向的意义和,理解电位概念和计算。
(2)掌握欧姆定律和基尔霍夫定律的应用.(3)掌握电阻的等效变换,掌握实际电源的两种模型及其等效变换。
(4)掌握支路电流法和结点电压法。
(5)掌握用叠加原理和戴维宁定理分析电路的方法.(6)理解电路的暂态和稳态,掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的分析方法,理解时间常数的物理意义。
(7)理解正弦交流电的三要素以及对应的相量形式.(8)理解电路基本定律的相量形式、复阻抗概念和相量图,掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法。
(9)理解正弦交流电路瞬时功率的概念,理解有功功率、无功功率和功率因数的概念,并掌握其计算。
了解视在功率的概念以及提高功率因数的方法及其经济意义.(10)了解正弦交流电路中串、并联谐振的条件和特征。
(11)掌握三相四线制电路中单相及三相负载的正确连接,掌握对称三相交流电路电压、电流和功率的计算,了解中线的作用和不对称三相交流电路电压和电流的计算.(12)理解安全用电的常用措施。
(13)了解单相变压器的基本结构、工作原理、额定值的意义,了解三相电压的变换.(14)理解异步电动机的基本结构、工作原理、机械特性和经济运行,了解铭牌和技术数据的意义,了解起动和反转的方法。
《民事诉讼法》课程教学大纲大纲执笔人:王红艳大纲审核人:戴谋富课程编号:03010038英文名称:The civil litigation Law学分: 4总学时:64。
其中,讲授60学时,实验 0学时,上机0 学时,实训4学时。
适用专业: 法学专业本科学生先修课程:法理学,民法。
一、课程性质与教学目的本课程是法学专业的专业课程,属专业基础课,必修。
开设本课程的目的在于让学生系统掌握了解民诉法的基本理论,基本知识和基本技能;提高程序法意识,增强法制观念,树立公正的法律意识;熟悉各种民事诉讼规,正确理解各种民事诉讼程序规定,提高运用民事诉讼法进行诉讼,处理各种民事纠纷的能力。
二、基本要求通过本课程的教学,使学生在掌握民事诉讼法学的基本原理的基础上,较为完整、准确地理解本学科的基本概念、基础知识,熟练地掌握现行民事诉讼法律和法规的规定,了解各类程序的规定和运行,能运用民事诉讼法学的基本原理、民事诉讼法律和法规的规定,在民事诉讼实践中解决具体的问题。
三、重点与难点重点:基本原则和制度,当事人,证据规则以及通常程序,特殊程序和执行程序的诉讼原理,各程序的具体法律法规及司法解释的规定。
难点:民事诉讼法学的基本理论问题,诉讼基本原理的理解,当事人的确定,证据规则的运用,通常程序与特殊程序的运用,执行程序的运行。
四、教学方法课堂讲授、案例教学(本课程将安排4学时案例教学与讨论)。
五、课程知识单元、知识点及学时分配见表1。
表1 课程的知识单元、知识点及学时分配六、实验、上机与实训教学条件及容无实验、上机。
该课程的实训教学由后续课程“模拟法庭课程”来完成。
七、作业要求要求学生自购国家司法资格考试民事诉讼法练习册。
八、考核方式与要求1.知识考核占总成绩的80%,主要采用期末书面闭卷考试的方式评定。
2.能力考核占总成绩的20%,主要根据作业、质疑、课堂讨论、课堂答问以及考勤等情况进行评定。
九、教材与主要参考书1.推荐教材:[1]江伟.民事诉讼法(第四版)[M].中国人民大学,20082.主要参考书:[1] 立新,汤维建.民事诉讼法教学参考书[M].:中国人民大学,2002[2] 汤维建.民事诉讼法案例分析[M].:中国人民大学,2002[3] 民事诉讼法及其配套规定[M].:中国法制,2000[4] 梁书文.民事诉讼法适用意见新释[M].:中国法制,2001[5] 王敬藩.民事诉讼法教学案例[M].:中国政法大学[6] 国光.最高人民法院〈关于民事诉讼证据的若干规定〉的理解与适用[M].:中国法制,2002。
第39卷增刊(II)2009年11月东南大学学报(自然科学版)J OURNAL OF SOUTHEA ST UN I VERS I TY (Natural S ci en ce E d iti on) V o.l 39Sup(II)No v .2009高层钢结构BI M 软件研发及在上海中心工程中的应用季 俊1,2 张其林1 杨晖柱1 常治国1(1同济大学土木工程学院,上海200092)(2华东建筑设计研究院,上海200002)摘要:为研发我国具有自主知识产权的高层钢结构建筑信息模型(B I M )软件并全面应用B I M ,选用Ob j e ct A RX 技术在A utoCAD 平台上进行二次开发.建立高层钢结构B I M 软件,实现了B I M 与高层钢结构结构工程各个阶段的数据接口,并在上海中心项目中应用该软件系统.软件实现高层钢结构有限元计算、规范校核等功能,并可以读入相关有限元软件的计算模型,基于设计结果完成B I M 的三维实体的数字拼装技术;组织节点数据结构,完成复杂钢节点的参数化造型和编辑技术;实现基于B I M 的结构材料信息等的建筑工程数据管理,以及B I M 与施工图、加工图的实时、一致性关联.上海中心项目应用说明,该B I M 软件实现了建筑信息模型的理念,将对我国建筑业信息化进程起到推动作用.关键词:建筑信息模型;高层钢结构;上海中心;计算机辅助设计中图分类号:TU 391 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2009)增刊(II)-0205-07Research and devel op m ent of high -rise steel struct uralBI Msoft ware and its applicati on i n Shanghai Center ProjectJi Jun 1,2 Zhang Q ilin 1 Y ang Huizhu 1 C hang Zh iguo1(1C o ll ege of C i v il Engineeri ng ,Tong jiUn iversity ,Sh angh ai 200092,C h i na)(2E astC h i na A rch itectural Design and Research In stitute C o .,L t d.,Shan gha i200002,C hina)Abst ract :To dev elop high -rise stee l struc tura l bu il d ing info r m ati o n m odeli n g (B I M )soft w are w ith Ch i n ese independent inte llectua l property right and full y apply t h e B I M concep,t technical characteristics o f B I M are put for w ar d.A h i g h-rise stee l structure so ft w are sy ste m based on t h e B I M concep t is deve l o ped w ith O bject A RX techno l o gy and A utoCAD g raph ics p l a tfo r m .D ata interface bet w een three -di m ensi o nal so li d da taba se and each stage o f bu il d i n g lifecy cle period are rea lized.The so ft w are sy ste m is t h en applied in Shanghai C enter Pro jec.t The design functi o ns o f a h i g h -rise structure such as finite ele m ent ca lculati o n ,code c hecking and so on are accom p lished and structural m ode ls fro m som e genera l fi n ite e le m ent so ft w are can be read in .A sse m b l y o f t h e t h ree -di m ensi o nal so li d m odel is then perfo r m ed based on t h e design results .D a ta structures o f j o i n ts are o rgan ized,and the para m e ter sculpts and ed it techno l o g y o f com p licated stee l j o i n ts are ach ieved .C onstr uction data m anage m ent i n clud i n g m aterial i n for m a ti o n and co st info r m ati o n can be d isp l a yed and queri e d to tally based on three -d i m ensiona l m ode.l The rea -l ti m e a ssoc i a ti o n and consistency a m ong construction dra w i n g ,processi n g draw ing and t h ree -di m ensi o nal m ode l is fulfilled .A pplica ti o n o f ShanghaiC en ter Pro ject show s t h at the B I M soft w are sy ste m can rea lize t h e concep t o f B I M and help the deve l o pm ent of info r m ation process i n C hinese constructi o n industry .K ey w ords :buildi n g i n fo r m ation m ode li n g ;high -rise steel structure ;Shanghai C enter ;co m putera i d ed desi g n收稿日期:2009-11-20. 作者简介:季俊(1985)),男,博士生;张其林(联系人),男,博士,教授,博士生导师,zq l yqk@on li ne .s . 基金项目:上海市科学技术委员会资助项目(08dz 0580303).高层钢结构是建筑工程中重要的结构形式.高层钢结构信息化进程中主要存在的问题为大量的项目信息存储在高层钢结构生命周期各个阶段的信息产生与提供者自己的信息系统中[1];由于各个阶段分别使用各自的/模型0而导致的/信息孤岛0现象已经成为高层钢结构生产效率提升的障碍[2].目前,建筑业针对上述问题提出的解决方案是建筑信息模型(buil d i n g i n for m a ti o n m ode ling,B I M)[3].B I M的思想是基于三维实体数据库,实现建筑生命周期各种相关信息的集成[4].由于信息量庞大,一个包含所有建筑、结构、水暖电行业统一的建筑信息模型暂时不可能实现[5].本文依托B I M思想,建立高层钢结构结构工程领域B I M解决方案的系统模型,研究钢结构B I M三维可视化信息、分析信息、施工图与加工图信息等工程信息的集成技术,研发实现集成上述工程信息的高层钢结构B I M软件.目前,建筑信息模型(B I M)方面的文献绝大部分为对B I M的综述性文章.对于B I M软件技术与架构,文献[6]介绍了B I M概念以及B I M软件应具有的共性;文献[7]从结构工程领域的视角讨论了B I M 的现状,提出了结构B I M应具有的一些重要特点.国际上B I M软件主要有Rev it及B ente ly等[8],这些软件处于刚刚起步阶段.B I M在建筑专业中的应用相对较多,而在结构工程领域的研发与应用非常有限,结构B I M作为建筑全寿命周期的一个阶段,对建筑工程信息化的影响极其重要[9].文献[5]介绍了R ev it系列的B I M软件R ev it S truc ture对结构B I M流程的架构与部分关键技术,认为结构B I M理念与传统的结构专业领域设计的本质区别为是否应用惟一的信息模型.国内对B I M软件的研究均为B I M综述以及概念性文章,讨论的热点在于B I M软件应具有的共性与特点[2,4],以及B I M对建筑工程信息化具有的影响[10,11].选用Ob j e ct A RX技术在A utoCAD平台上进行二次开发,建立高层钢结构结构工程领域的B I M软件,即高层钢结构设计信息模型软件,实现了B I M与高层钢结构结构工程各个阶段的数据接口,并在上海中心项目中应用该软件系统.软件实现高层钢结构有限元计算和规范校核等功能,并可读入相关的有限元软件计算模型,基于设计结果完成B I M实体模型的数字拼装技术;组织节点数据结构,完成复杂钢节点的参数化造型和编辑技术;实现基于B I M的结构材料信息等建筑工程数据管理,以及B I M与施工图、加工图的实时、一致性关联.1高层钢结构B I M软件特点由于信息量巨大以及需要多专业共同合作,在建筑、结构、水暖、电等专业领域使用单一的完整的B I M暂时还难以实现[7].结构工程作为高层钢结构全寿命管理的重要领域,需要开发结构B I M软件,提高高层钢结构的全寿命管理信息化程度.结构B I M软件即设计信息模型软件具有B I M解决方案的全部特征,其核心理念在于创建可以记录工程实施过程中几乎所有的数据建筑信息模型.数据一旦与工程信息模型构件相关联,创建以后就可以被实时调用、统计分析、管理与共享.高层钢结构工程的各阶段主要包括结构有限元建模和计算、规范校核、三维可视化模型、工程造价信息、施工图(加工图)、其他相关信息明细表(见图1)[12].图1结构工程各个阶段与B I M的数据交换206东南大学学报(自然科学版)第39卷2 高层钢结构设计信息模型软件系统的技术与架构2.1 结构B I M 的工程数据核心B I M 技术核心是一个由计算机三维模型所形成的数据库[13].高层钢结构设计信息模型的三维实体的数字拼装技术包括3D 建模技术以及3D 实体计算技术,首先B I M 的数据应是可运算的系统,能像人脑一样知晓各构件之间空间关系;其次要用大规模布尔算法.从面向对象的思想出发,所有的结构部件都以对象的方法来表达.实体模型由杆件与连接节点这2类对象组成.由可以进行三维布尔运算的Ob ject A RX 提供的A c Db3dSo li d 类派生出抽象的杆件类B ar ,再以该类作为基类,派生出具有不同功能的结构对象)))梁、柱、支撑等,如图2(a)所示.每一种连接节点可以拆分成多个基本连接,如当H 形钢梁与H 形钢柱连接时,可以拆分为梁的上翼缘、腹板和下翼缘3个基本连接.基本连接的派生关系如图2(b)所示.每个基本连接由若干个零件组成,以抽象对象作为基类派生出各种连接件对象)))板件、螺栓、锚栓和焊缝等,如图2(c)所示.图2 派生关系2.2 结构有限元计算、结构设计与B I M 接口2.2.1 软件的结构分析以及规范校核功能高层钢结构B I M 软件提供高层钢结构完整的建模、计算和设计功能,包括线性与非线性有限元分析以及结构的地震周期振型分析,满足结构全寿命周期的有限元建模及计算需求.图3为上海中心有限元模型.软件系统嵌套了与钢结构相关的国家规范以及部分地方规程,实现了构件的验算、校核和优选等功能,并将最终结果信息保存并提供给建筑信息模型.图3 上海中心有限元模型2.2.2 与有限元软件的数据接口该结构B I M 软件支持通过文本操作进行结构的建模、分析、校核等一系列功能,图4为文本编辑操作应遵循的文件格式.软件可以读入Sap ,E tabs 等数据文件,实现与这些通用有限元软件的接口,图5为上海中心的E tabs 有限元模型,该B I M 软件读取E tabs 数据文件,然后转为自身的格式,然后即可建立该B I M 的有限元模型,从而实现建模过程中资源的共享,使项目管理共享协同能力得到提高.与E tabs 接口的主要功能函数及流程如下.207增刊(I I)季俊,等:高层钢结构B I M 软件研发及在上海中心工程中的应用图4 软件系统的文件格式图5 上海中心的Etabs 有限元模型C l a ss ReadE tabsD a ta{Public :M 获得E tabs 有限元的单元、节点、约束等数据I nt ReadE tabsStructura lD ata();M 获得E tabs 荷载数据I nt ReadE tabs Lo adD ata();M E tabs 有限元数据转为该B I M 软件系统的有限元数据数据I nt S tructure H andler();M E tabs 荷载数据转为该B I M 软件系统的荷载数据I nt L oadH and ler();M 将转化而来的数据按照该软件格式写至文本文档I ntW RTTh isSo ft w are F il e ();}图6 B I M 的三维实体模型2.3 B I M 实体模型的数字建造结构B I M 软件系统的三维实体信息核心采用参数化描述建筑单元,以梁、柱等建筑构件为基本对象,而不再是CAD 中的点、线、面等几何元素.如图6所示,通过数字建造技术模拟建筑物的真实信息,信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息,还包含大量的非几何信息如物理信息以及分析信息等.对一个工程各部位很容易从各个角度查看,交互效率极高,不易发生普通二维CAD 软件的理解错误;实现/所见即所得0的B I M 核心理念[14].B I M 软件三维实体模型的数字建造关键技术包括3D建模技术与3D 实体计算技术.在结构分析与设计完成后,由计算结果读取绘制B I M 实体模型所需要的构件信息,包括截面信息和方位信息,通过构件实体类的create()函数绘制结构B I M 三维实体模型.对于有限元模型与实际建筑物构件位置不一致现象,软件系统对计算模型中的有限单元进行了连通和位置调整等处理,包括同一根构件连通为一体;主梁和柱顶连接处,梁的上翼缘和柱顶平齐;次梁的上翼缘和主梁上翼缘平齐等.三维实体模型在结构构件的布置上与实际结构完全一致,实现了建筑信息模型是对工程项目结构真实构件实际空间方位的数字表达的核心和基本要求[15].通过上述算法,分析设计信息完整得存储到建筑信息模型中,完成B I M 的三维实体模型的数字建造关键技术.2.4 B I M 钢节点实体模型的参数化造型与编辑技术建筑信息模型的核心技术是参数化建模.由于使用参数化技术的实体模型,复杂的钢结构节点具有在真实世界的行为和属性,则参数化模型/知道0所有构件的特征及其之间的相互作用规则,因此对模型操作时会保持构件在真实世界的相互关系[16].208 东南大学学报(自然科学版) 第39卷结构B I M 解决方案软件系统采用分解、分层、组合的方法来组织节点的三维实体数据结构.节点是钢结构中构造最复杂的部分.基于B I M 理念的高层钢结构参数化软件系统,能够完全反应钢结构节点零件的空间位置,为建筑施工提供数字化的真实节点,方便了施工前的预观察.同时,还具有全自动交互式的设计、校核以及编辑的特点,图7为上海中心某梁柱节点参数化编辑图.软件系统节点三维模型的造型与装配流程如图8所示.图7上海中心某梁柱节点的参数化编辑图8 钢结构节点三维模型造型与装配算法流程图2.5 设计信息模型软件根据与B I M 的关联关系,可将建设工程项目中的信息分为建设工程模型的核心信息、技术信息、经济和资源信息、管理及其他相关信息等[4].设计过程所产生的设计文件和数据将构成信息模型的核心信息,而技术经济、管理及其他信息构成核心信息的附属数据,但亦为结构全寿命管理过程的重要方面.高层钢结构设计信息模型软件三维实体模型中的构件、节点等具有真实世界的行为和属性,包含真实构件的各种图9 构件材料信息的显示、查询对话框相关信息,包括结构构件以及整体结构2个层次的相关附属信息.2.5.1 构件层次相关附属信息软件系统通过B ar ,Jo int 类存储构件、节点、材料信息、截面信息、方位信息,几何信息等,通过对话框或者文本文档进行显示和查询,图9显示了材料信息的显示查询对话框;软件系统在节点设计时可以自动判断建筑逻辑结构的非图形数据,即存储构件的逻辑信息,包括梁柱的定义、梁柱的空间方位以及梁柱截面尺寸的基本要求等.软件系统可以自动识别梁、柱等构件连接类型并配上对应的节点,实现了三维实体信息核心的参数化和智能化.2.5.2 结构层次相关附属信息完整的三维实体信息模型提供基于虚拟现实的可视化信息,将对高层钢结构的施工提供指导,对施工中可能遇到的构件碰撞进行预检测.图10为软件提供的结构用料信息的显示与查询.209增刊(I I)季俊,等:高层钢结构B I M 软件研发及在上海中心工程中的应用图10 高层钢结构用料信息2.6 B I M 的实时、一致性关联B I M 的核心之一就是在工程数据间创建实时的、一致性的关联[14].对B I M 数据库中数据的任何更改,都可以在其他相关联的地方反映出来,包括提供给施工方的施工图以及钢结构工厂的加工图,这是与传统二维CAD 结构软件的本质区别.建筑信息模型集成的高层钢结构施工阶段主要信息为基于三维实体模型的施工图的自动生成;提供给钢结构加工工厂的信息为钢结构构件加工图纸.设计信息模型软件系统基于B I M 的3D 模型上提取所需的几何信息并加工整理,自动完成节点、构件和板件的归并,编号,再绘制成二维平面详图.对结构的同一部位通常需要多个详图来表达,模型的惟一性和正确性保证了各个详图内容的一致性和正确性,对模型的任何更改,都将在平面施工图和加工图中实时、一致地反映出来.数据的提取整理、三维实体的消隐与投影以及图形标注是图形绘制的主要内容.利用模型中实体的点线面属性以及记录的关键特征几何点,采用空间消隐算法生成二维图形,最后绘制引注和尺寸标注.详图绘制的主要流程如图11所示.图11 基于B I M 的施工图、加工图的自动生成图12为施工图、加工图绘制对话框,图13为基于B I M 自动生成的某层结构平面布置图.图12 基于B I M 的施工图和加工图的绘图对话框图13 基于B I M 自动生成的平面布置图3 结论1)高层钢结构设计信息模型软件与E tabs 的数据接口实现了分析信息的数据共享,减少了重新建模的巨大工作量;同时,设计的所有剖视图、施工图、大样图都出自同一个建筑信息模型,与传统的人工绘图相比,极大地提高了工作效率,减少了出错的可能性,模型上的修改可以实时反映在图纸中,保证了设计的高质量.2)上海中心结构工程信息的数字化深化了项目参与各方的信息交流和沟通方式,与传统的文件、图210 东南大学学报(自然科学版) 第39卷纸交流相比,通过集成各种相关信息的建筑信息模型沟通和数据传输,大大提高了高层钢结构项目参与各方的信息共享程度,在一定程度上解决了BLM 所要求的信息整体性问题.3)上海中心工程为结构形式非常典型高层钢结构,采用巨型框架、外伸刚臂和核心筒体系.上海中心工程在设计信息模型软件系统中的应用表明,该结构B I M 软件能够应用于典型的框架、框架-剪力墙、框架-支撑体系等高层钢结构结构体系中,具有重要的推广应用价值.参考文献(References)[1]丁士昭.建筑工程信息化导论[M ].北京:中国建筑工业出版社,2006.[2]M ag dy M ah m oud .A n XM L i n iti a ti ve o f transferri ng archit ec tura l i n fo r m a tion to the construc tion site ba s ed on the B I Mob j ect concept [D ].Ch i 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《钢结构基本原理》课程教学大纲课程编号:031126 学分:2.5 总学时:43大纲执笔人:罗烈大纲审核人:陈以一一、课程性质与目的《钢结构基本原理》是土木工程、港口航道与海岸工程专业的专业基础课程,属必修课。
钢结构是现代土木工程的基本结构形式之一。
设置本课程的目的,是使学生全面掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识,理解钢结构分析的基本原理,为进一步学习各类钢结构与金属结构的设计、制作和建造提供基础。
本课程开设双语教学班。
二、课程基本要求1.了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景;2.掌握钢结构材料的基本性能;3.了解钢结构的典型破坏模式、破坏原因和力学分析的基本方法;4.掌握钢结构基本构件及连接的性能、受力分析与设计计算;5.了解钢结构体系的组成原理和典型结构形式的设计要点。
三、课程基本内容1.绪论钢结构的特点及应用;钢结构发展的历史、现状和趋势;钢结构的构件组成和主要结构形式。
2.钢结构材料钢材在单向均匀受拉时的工作性能;钢材在单轴反复应力作用下的工作性能;钢材在复杂应力作用下的工作性能;钢材抗冲击性能及冷弯性能;影响钢材性能的一般因素;钢材的脆性破坏和延性破坏、疲劳破坏和损伤累积破坏;钢结构防护;钢结构用钢材的分类。
3.钢结构的主要破坏形式整体失稳破坏;板件局部失稳与屈曲后强度;强度破坏与塑性重分布;疲劳;脆性断裂及其机理。
4.钢结构的连接连接的主要类型;对接焊缝构造和计算;角焊缝构造和计算;普通螺栓连接构造和计算;高强螺栓连接构造和计算。
5.受拉构件及索受拉构件的强度,净截面概念;截面效率;拉弯构件的截面强度及强度计算准则;轴力和弯矩的相关关系;索的基本力学性质。
6. 轴心受压构件轴心受压构件的强度;轴心受压构件整体稳定的平衡方程及其理论解,长细比概念;影响整体稳定承载力的因素,整体稳定的工程计算方法;实腹式构件与格构式构件;轴心受压构件的局部稳定;防止局部失稳的设计原则和利用屈曲后强度的设计原则;宽厚比概念。