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土木建筑結(jié)構(gòu)工程作為最早期的工程學(xué)科之一，涵蓋著相當(dāng)廣泛的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。從土木建筑、橋梁結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)，到公路、隧道、地下工程等方面都離不開結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算分析。土木工程是有限元分析應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。土木工程設(shè)備的強(qiáng)度、壽命和可靠性分析以及鉆探、挖掘、采礦、施工等過(guò)程的力學(xué)仿真是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中很深入、復(fù)雜并極具挑戰(zhàn)性的課題，需要多門學(xué)科的理論和方法的綜合應(yīng)用。
目前，數(shù)值模擬在建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展得相當(dāng)成熟，不僅有大量的通用模擬軟件、而且還有眾多的針對(duì)某個(gè)專業(yè)需求的數(shù)值模擬軟件可供選擇。但目前結(jié)構(gòu)工程數(shù)值模擬方面主要的困難表現(xiàn)在熱舒適環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)與火災(zāi)熱影響分析、車輛橋梁耦合分析、風(fēng)橋耦合非線性分析、海洋結(jié)構(gòu)海浪沖擊-海水腐蝕共同作用分析等。
土木建筑結(jié)構(gòu)工程分析中最關(guān)鍵的問(wèn)題仍然是巖土、建筑材料等的本構(gòu)模型，以及相應(yīng)的材料非線性和幾何非線性分析。巖土在荷載作用下的位移與其幾何尺度相比很小，因而在求出位移場(chǎng)后，可以用某單元原來(lái)的尺寸計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)。采用非線性有限元軟件在土木建筑結(jié)構(gòu)工程分析中具有可用于非均質(zhì)問(wèn)題，多層土、多種建筑材料、多區(qū)域；可用于非線性材料，各向異性材料、塑性材料等；可適應(yīng)復(fù)雜邊界條件；可用于各種類型的問(wèn)題：應(yīng)力變形、滲流、固結(jié)、流變、濕化變形、動(dòng)力和溫度問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在單元形態(tài)對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較大；計(jì)算比較復(fù)雜、麻煩；非連續(xù)性問(wèn)題等困難。
有限元在土木建筑領(lǐng)域中的分析問(wèn)題包括土木行業(yè)、建筑工程、巖土工程、橋梁工程以及水工等有限元分析。
1、建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)的有限元分析
利用有限元分析軟件實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、高層建筑結(jié)構(gòu)陣型分析、高層剪力墻彈塑性動(dòng)力學(xué)分析、框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析、瀝青混凝土開裂分析、建筑結(jié)構(gòu)聲場(chǎng)分析等。
2、巖土工程行業(yè)的有限元分析
巖土工程是將土力學(xué)及基礎(chǔ)工程、工程地質(zhì)力學(xué)、巖體力學(xué)三者逐漸結(jié)合為一體并應(yīng)用與土木工程實(shí)際而形成的新學(xué)科，其設(shè)計(jì)土木工程建設(shè)中巖石和土的利用、整治或改造。其基本問(wèn)題是巖體或土體的穩(wěn)定、變形和滲流問(wèn)題，有限元數(shù)值方法成為巖土工程和結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)有力工具。
3、橋梁工程行業(yè)的有限元分析
現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)向大跨徑、輕型化和柔性化方向發(fā)展，需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的各種力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算與分析，如靜力特性：強(qiáng)度、剛度與變形等；動(dòng)力特性：固有頻率及振型，動(dòng)剛度及動(dòng)位移等。
4、水利工程中的有限元分析
有限元法應(yīng)力分析中存在著壩踵、壩趾的應(yīng)力集中效應(yīng)，這對(duì)應(yīng)力評(píng)價(jià)及確定控制應(yīng)力帶來(lái)困難，因此，有限元分析中應(yīng)力取值一直是壩工界長(zhǎng)期關(guān)注且尚未得到很好解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。壩踵、壩趾等角緣應(yīng)力集中部位往往是最受關(guān)注的應(yīng)力控制部位。結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)是建立在一定的應(yīng)力取值方法基礎(chǔ)上的，兩者必須配套，這也是建立有限元應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)的難點(diǎn)所在。