结构软件学且思STAAD二次开发和应用心得汇报by大亮

命令流建模举例-2
改“器”举例——读取STAAD模型文件，自动计算柱KZ/LZ
程序内部函数关系图
验证算例
改“刀”——软件整容软件
D:\SProV8i\STAAD\Language\Chinese\USEnglish_chs.dll 里都有啥？
鉴“器”法门——软件测试的重要性
• 选择的烦恼——软件越来越多，眼花缭乱，如何选择 • 选择靠谱的“器”
– –力学为本，软件为用 – –勿在浮砂筑高台
14
这年头，靠谱的软件是搞成靠谱的房子的必要条件之一而非充要条件
软件不是万能的，没有软件是万万不能的。
拥有好相机 ≠ 能拍出好照片
劣质相机拍出照片影响形象； 劣质软件给出的结果会害人。
15
第二部分 概念设计与软件实证
• 练拳不练功，到老一场空 • 练功不练拳，犹如无舵船
• • It focuses too excessively on “publish-orperish” for faculty members.
• • As a result, teaching suffers. The traditional forced feeding students known as “stuffed duck” approach to teaching continues. Students are not happy with their education experiences because:
学的统一 • 光弹实验的本质及应用
– 肉眼可看到的剪力滞后现象 – 用身边的物件做实验理解建筑物的受力、变形
• 一个简单实验：书和燕尾夹 • 尺子的弯与拉
• 向没学过力学但是靠卖力吃饭的人学习力学
30
底框结构与高跟鞋
事故分析
例五：30余米桁架事故分析 • 多研究一下别人怎么摔倒的，避免自己也摔得那么幼稚 • 平面计算的功与过
– – 施工时无异常气候条件，桁架主体已安装、系杆拉杆已安 装，倾覆倒塌
32
关于结构优化
体系的优化只能靠工程师，而非计算机
“The idea that an expert-system computer program， with artificial intelligence， will replace a creative human is an insult to all structural engineers. ”
D
Mxmax 0.0479q0Len2 0.862kN
STAAD Result
0.245mm
0.881kN m/m
error
(0.245-0.239)/0.239=2.5%
(0.881-0.862)/0.862= 2.2%
23
冤情澄清算例二：三跨连续板的挠度与内力 STAAD结果
Ec= 3.0 x 104N/mm2 , v=0.3 Len=3m Thickness: t= 0.1m Load: q0=2kN/m2(Neglect the self weight)
STAAD Result
0.685 kN m/m
0.581 kN m/m
-0.643 kN m/m
error
(0.6850.675)/0.675=1.48%
(0.581-0.571)/0.571=1.75% 25
(-0.643+0.686)/(-0.686)= 6.3%
洗冤算例三：主从节点求算挠度和应力
结构软件学且思
——以STAAD为例
STAAD二次开发、应用心得汇报 大亮
2013May 于北京 STAAD用户年会
1
习武的三个境界
• 霍元甲在90多年前曾 经提出学武有三种境 界：
– 一种是手中有刀，心中有刀； – 一种是手中无刀，心中有刀； – 一种是手中、心中都没有刀。
其实还有一种，是手中有刀，心 中无刀。
– – 跨度38.5米（13分段），桁架高度2米，柱距8米（共5 榀），敞开结构，一端支座为混凝土框架厂房上的牛 腿，另一端为独立的混凝土柱（400X400）。恒载30 公斤、活载50公斤，无其它特殊荷载。
– – 上弦TM244X300、下弦TN250X200、斜杆146X8圆管、 竖杆89X6圆管材质均为Q235B。
2
第一部分 选“刀”
• 工欲善其事，必先利其器
3
业界名人看软件
钱令希——JIGFEX
• 后来有了电子计算机，结构力学确实从计算困难中走了出来，但是 依靠现成的程序软件，学生独立思考的空间却更少了。同时，应对千变
万化的实际所需要的基本理论可能也模糊了。
Wilson——SAP2000
• – Don't use a structural analysis program unless you fully understand the
– 1900, Maurice Lévy,single trigonometric series
• 软件
– 196Leabharlann Baidu,University of California at Berkeley , Edward L. Wilson,SAP
– 1970, Georgia Institute of Technology, Leroy.Z.Emkin,GT STRUDL
• 伽利略是如何掀翻亚里士多德 的？
• 让我们山寨伽利略的智慧，指 出高工的错误所在
• STAAD算例
19
例三：坊间传闻——STAAD算杆还行，算板不靠谱
• 谣言止于智者 • 板的理论解 • STAAD算例
20
板的理论解以及相关软件简史
• 理论
– Marie-Sophie Germain ( 1776 – 1831), French mathematician, physicist, and philosopher
• • The education does not encourage creativity. • • The professors only teach knowledge, not
critical thinking.
37
• Some old professors are still using their outdated notes.
Mario Salvadori、Prof.Bruno Thurlimann、林同炎、容柏生 等
前辈工程师语录
• 容柏生
– 作为结构设计人员，纵使不参与程序的编制，也应该对计算机程 序有深入的了解，掌握其适用范围、编制依据、力学模型和计算 方法、构造处理原则等，这是必需的知识也是提高概念设计能力 的一个重要部分，不能忽视。
“那种认为计算机专家系统，所谓的人工智能将要取代具有 创造力的人的观点是对结构工程师的侮辱”。
——Edward L.Wilson
33
向王叔和、李时珍学习——诉诸直觉，用身 体感知建筑
34
振型的物理意义和估算？
• 国内教材的讲法 • 洋人的讲法——从希尔伯特谈起 • 两种数学书——顺带谈谈国产的线性代数教材 • 从简支梁的振型谈起 • 估算振型——把自己想成小人国里的格列佛 • 疾风知劲草 • 李时珍的研究成果 • 麻衣神相与MIT的特征脸 • 无处不在的动力学——声、光......
• 单建
“电脑只会逐个分析和解决具体问题，而不像‘人脑’那样会综合、 归纳和提炼，会举一反三，针对一类问题得出带有规律性的、概念清 晰的结论。这是‘电脑’的明显缺陷之一。”
“与人脑相比，电脑的最大缺陷是它只会定量计算而缺乏定性分析 能力。它的‘笨’也正在于此。”
从“器”入手——命令流建模举例-1
STAAD SPACE unit m kN JOINT COORDINATES 1 0. 0. 0. 6 6. 0. 0. repeat 1 0 0 1.5 ELEMENT INCIDENCES 200 1 2 8 7 TO 204 1 1 SUPPORTS 1 6 7 12 PINNED
– Joseph-Louis Lagrange (1736 – 1813), born Giuseppe Lodovico (Luigi) Lagrangia, was a mathematician and astronomer born in Turin, Piedmont
– 1820, Claude-Louis Navier ,double trigonometric series,French Academy
闲聊杂谈
陈惠发谈大陆教育Bean-Counting Curriculum 填鴨式課程
• • Since the centrally-planned economic thinking is applied to
• higher education development, it leads to a curriculum that focuses on numbers.
– 扛枪上战场，先把准星校
– –帮助文件、测试例题的完备性，是否裸奔或穿开裆裤
• 尺有所短，寸有所长
“器”是如何炼成的——结构软件开发全过 程
• 规划、构思 • 模块划分 • 代码组织 • 写代码 • 编译 • 测试 • 发布 • 技术服务
13
君子性非异，善假于物也？ ——“器”的副作用
• 少乘电梯多走路，防止肌萎缩——本立道生
Ect3
D 12 1 v2
22
STAAD结果与理论解对比
Deflection in the middle point
Mx through the middle line
《Theory of Plates and Shells》Table
8
q0Len4
Deflection 0.00406
0.239mm
– 1970, John A. Swanson , University of Pittsburgh ,ANSYS
– 1981,STAAD
冤情澄清算例一：单块矩形板的内力及挠度 STAAD
Ec= 3.0 x 104N/mm2 , v=0.3 Len=3m Thickness: t= 0.1m Load: q0=2kN/m2(Neglect the self weight)
三种建模方式的挠度计算结果对比
三种建模方式的腹板应力计算结果对比
例四：门式刚架侧向刚度主要靠谁
• ——斜撑还是刚接柱脚？
– 前因后果 – 单层单跨，简化 – 多层单跨带斜撑 – 多层单跨不带斜撑 – 重新学习材料力学
• 哪个结构的侧向刚度大？ • STAAD算例
29
例五：用类比学力学
• STAAD算例 • 蚂蚁和大象眼中的建筑物——结构力学与材料力
• Many courses have no relationship to the real world.
16
人非圣贤，孰能无过
• 胸中元自有丘壑 盏里何惧对总工 • 总工也会犯错误 • 从错误和失误中学习，印象比较深
17
例一：某高工错误观点：板的平面外刚度为零
• 梁与板
– 梁的挠度公式 – 矩形梁的惯性矩公式 – 板与梁的关系 – 有限元的板单元的平面外刚度表达式 – STAAD算例
18
例二：某高工错误观点：设备的质量对结构周期无影响
theory and approximations used within the program
Leroy.Z.Emkin——GT STRUDL
• – Computers are not， and will never be the source of solutions to engineering problems.
24
STAAD结果与理论解比较
Mx through o
My through o
Mx through v
《Theory of Plates and Shells》 Chapter7
Mox 0.0375q0Len2 0.675kN Moy 0.0317q0Len2 0.571kN Mt t 0.0381q0Len2 0.686kN
• – The computer is not， and never will be an acceptable substitute for human knowledge， experience， insight， intuition， creativity， independent thinking， and good old fashioned hard work.