建筑工程造价软件课件

,*,建筑工程计量与计价,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,建筑工程计量与计价,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,*,*,建筑工程计量与计价,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,建筑工程计量与计价,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,*,计算机、网络技术的迅速发展，为造价信息的采集、计算和共享创造了条件，而且以网络为平台的工程招标投标和工程造价管理的工作模式，也都在发生着日新月异的变化。,在,20,世纪,60,年代，一些经济发达国家开始使用计算机完成部分造价工作。在我国，,1973,年华罗庚教授的应用数学小分队在沈阳进行了应用计算机编制工程预算的试点，随后，华罗庚教授向当时的国家建设委员会建议在北京设立一台中心计算机负责全国的建筑概预算工作的构想，揭开了中国计算机辅助概预算的序幕。,第,8,章 建筑工程造价软件,1,计算机、网络技术的迅速发展，为造价信息的采集、计算和共享创,20,世纪,80,年代，部分省市造价管理机构开始编制当地的概预算软件，一些大型的建筑公司也开始开发一些成本管理系统；,90,年代开始，一些专业从事造价软件开发的公司相继成立，大大促进了造价软件的发展，如上海神机软件公司、北京广联达软件股份有限公司、上海鲁班软件有限公司等，相继研发的工程概预算软件、工程量自动计算软件、钢筋抽样计算软件等，基本上解决了定额及清单计价模式下工程量计算及工程概预算编制的问题，并在工程造价实践中得到了广泛应用。,20,世纪末，我国传统的定额计价模式的造价软件发展达到了相当高的水平。,2,20世纪80年代，部分省市造价管理机构开始编制当地的概预算软,从,21,世纪初开始，随着新的计价模式与管理体制的逐步建立，迫切需要工程造价管理信息化新思维和新观念的出现，也使工程计价与管理软件出现了新的需求。面对这一历史机遇，许多专业化的造价软件公司为适应我国工程造价改革的需要，开发出中国新计价模式下的工程造价管理信息化系统。随着建设工程全过程的造价管理信息化理念的提出，软件系统化成为工程造价软件发展的重要方向。,3,从21世纪初开始，随着新的计价模式与管理体制的逐步建立，迫切,一个工程建设项目，从投资估算、网上招标到最后的竣工决算，以及如何把各个环节的应用软件系统、有机地结合，通过无缝接口技术集成于一个项目投资与成本控制体系，再度深化集成项目质量、进度、安全与合同管理控制系统，网上工程信息和材料、设备交易系统，最终形成工程项目综合管理的集成系统，将成为未来研究的一个主要课题。本章内容将给大家介绍目前比较成熟的,3,种工程造价软件：建筑工程计价软件、建筑工程工程量计算软件和钢筋工程工程量计算软件。,4,一个工程建设项目，从投资估算、网上招标到最后的竣工决算，以及,8.1,建筑工程计价软件,目前市场上建筑工程计价软件种类繁多，一般都能够满足清单计价和定额计价两种模式的应用。在全国市场针对不同地区进行开发的计价软件，主要有上海神机软件有限公司、北京广联达软件股份有限公司、深圳市斯维尔科技有限公司等开发的计价软件，各种软件开发的着力点虽然有所差异，但其原理和操作方法大同小异。同一公司开发出来的计价软件基本上都能同时满足清单计价模式与定额计价模式，而且操作基本类似，下面仅以“神机妙算清单计价软件”为例讲述计价软件的基本操作方法。大家可以在该公司网站下载学习版进行练习。安装本软件后，通过下面,9,个步骤的操作，达到快速入门的目的。,5,8.1建筑工程计价软件目前市场上建筑工程计价软件种类繁多，一,6,6,7,7,2),输入定额库序列号,在图,8.2,所示界面的右下角空白处，单击右键，选择最后一行“序列号设置（定额库）对应编号”。在出现的对话框中，根据“软件狗”的编号输入软件公司提供的定额库的序列号。,单击“确定”按钮及提示“,个定额库的软件狗编号设置,OK”,，定额库序列号输入完毕。,8,2)输入定额库序列号8,9,9,3,）清单组价,在“清单定额措施”选项卡（见图,8.3,）中，可以对该单位工程的实体项目、措施项目进行定额套用。,与清单定额措施窗口关联的窗口有“项目指引”“清单指引”“人材机含量”“项目特征”“费率设置”等窗口，根据上级节点的不同类型，可见的关联窗口自动调整。其中“项目指引”“清单指引”为清单指引功能，可以通过“选择发送”功能，将清单或定额项目直接发送到清单组价窗口中。,10,3）清单组价10,第一次安装软件后，如果“项目指引”窗口为空，则表示需要从网上下载清单与消耗量定额数据库，单击,按钮自动完成。下载后，单击 按钮设置数据库与软件锁对应编号，此后即可正常使用（购买正版软件后有解密锁）。,11,第一次安装软件后，如果“项目指引”窗口为空，则表示需要从网,在“费率设置”窗口设置各项费用的计算公式与费率，这个窗口分,3,块，分别是“专用”“通用”与“规费、税金”，前两块用于计算清单项目（组价定额）的“管理费”“利润”“风险”及“让利下浮”，第,3,块用于计算清单项目的规费与税金，通过软件提供的丰富的宏变量定义费用计算公式及费率选项，设置定额项目的费用计算规则，其中“专用”模块可用于指定特殊规则的计算项目（指定后，在序号栏会显示“专”字样）。,清单组价完成，可以单击 进行计算，也可不计算，到工程项目级组价计算。,12,在“费率设置”窗口设置各项费用的计算公式与费率，这个窗口分,13,13,4,）组织措施费计算,组织措施费计算界面如图,8.4,所示。,组织措施费的计算，支持调用不同的计算模板，可通过右键菜单“打开”计算程序；窗口中的“规定费率”为标准费率（用于参考），“报出费率”为软件计算用费率。,同样支持节点管理，分项的计算数据自动汇总到合计项；在工程造价取费表中，各项费用可通过“类型”号用宏变量调取。,14,4）组织措施费计算14,5,）单位工程造价,单位工程报价汇总界面如图,8.5,所示。,报价汇总即单位工程造价取费表，支持右键打开调用预定义的取费计算模块。,本窗口的费用支持节点管理，下级节点数据自动汇总到上级。,每个单位工程的报价汇总窗口数据自动汇总到上级的单项工程节点，横向排列并合计。,15,5）单位工程造价15,16,16,6,）各项费用计算,（,1,）人材机汇总，用市场价组价计算人材机汇总界面如图,8.6,所示。,人材机汇总窗口，处于“工程项目”节点上，在所有的单位工程编制完成后，转到本窗口中，“提取工程项目人材机”可以汇总分析整个工程的人工、材料与机械台班。分析时可选择是否分解配合比与机械台班。,汇总分析的人材机数据，软件自动按类型分节点列表，市场价自动取“价格信息”窗口数据，提取后也可以手工调整材料市场价格，或通过系数调整。,提取人材机数据并调整材料市场价后，单击完成各级各项工程费用的汇总计算。,17,6）各项费用计算17,18,18,19,19,在本窗口内可以重新合成配合比与机械台班的市场单价，输入配合比与机械台班分解材料的市场价格（注意该类材料在第一个节点“分解配合比与机械台班”下），然后单击对配合比与机械台班重新组价，可用于单价分析报表。,在人材机汇总窗口，可以设置“暂估价”“甲供材料”“主要材料”，在对应人材机项目的右侧标志项中打勾后，到“规定项目”页面，可以自动提取以上分类项目。,在“人材机汇总”窗口，可对大材进行分类定义，将大材名称设置到“大材名称”栏，软件将在“大材项目”中自动分类汇总。,20,在本窗口内可以重新合成配合比与机械台班的市场单价，输入配合,(2),暂估价材料计算,在“暂估价材料”选项卡下，单击右键，在下拉菜单中选择“（手工）选择价差（项目）”，通过人工选择出确定为暂估价的材料，如图,8.7,所示。,在“人材机汇总”窗口定义完成后，规定项目计算窗口只需自动提取即可，比如，暂估项目的选定在“人材机汇总”窗口设置完成。,21,(2)暂估价材料计算21,22,22,23,23,(3),发包人材料,(,甲供材,),在“发包人材料”选项卡下，单击右键，在下拉菜单中选择“（手工）选择价差（项目）”，出现如图,8.8,所示界面，通过人工选择出确定为发包人材料。然后输入发包人材料的单价，单击“计算”即可。,确定发包人材料以便在汇总造价后的税后扣还给发包人。但是要注意承包方的保管费用按规定计取。,（,4,）其他项目费计算其他项目费计算界面如图,8.9,所示。,“其他项目”选项卡用于计算暂列金额、暂估价、计日工、总承包服务费等费用项目，也是按整体工程项目考虑计算。,24,(3)发包人材料(甲供材)24,25,25,（,5,）计日工项目计算,计日工项目计算界面如图,8.10,所示。,（,6,）整体报价费用汇总,整体报价费用汇总界面如图,8.11,所示。,26,（5）计日工项目计算26,27,27,7,）报表打印输出,清单专家的报表功能基于,FastReport,，清单及费用原始数据与宏变量完全开放，可设置灵活多样的工程量清单报价表格，软件已默认设置了,2008,版,建设工程工程量清单计价规范,全套报表。报表打印输出界面如图,8.12,所示。,28,7）报表打印输出28,29,29,8,）保存文件,单击菜单项“工程造价,/,保存”将操作的项目数据保存。,9,）退出软件,将系统所有的编辑窗口关闭，否则会出现错误提示窗口，如图,8.13,所示。,如图,8.14,所示，单击菜单项“工程造价,/,退出（工程造价软件）”。,30,8）保存文件30,计算机、网络技术的迅速发展，为造价信息的采集、计算和共享创造了条件，而且以网络为平台的工程招标投标和工程造价管理的工作模式，也都在发生着日新月异的变化。,在,20,世纪,60,年代，一些经济发达国家开始使用计算机完成部分造价工作。在我国，,1973,年华罗庚教授的应用数学小分队在沈阳进行了应用计算机编制工程预算的试点，随后，华罗庚教授向当时的国家建设委员会建议在北京设立一台中心计算机负责全国的建筑概预算工作的构想，揭开了中国计算机辅助概预算的序幕。,第,8,章 建筑工程造价软件,31,计算机、网络技术的迅速发展，为造价信息的采集、计算和共享创,5,）单位工程造价,单位工程报价汇总界面如图,8.5,所示。,报价汇总即单位工程造价取费表，支持右键打开调用预定义的取费计算模块。,本窗口的费用支持节点管理，下级节点数据自动汇总到上级。,每个单位工程的报价汇总窗口数据自动汇总到上级的单项工程节点，横向排列并合计。,32,5）单位工程造价32,33,33,6,）各项费用计算,（,1,）人材机汇总，用市场价组价计算人材机汇总界面如图,8.6,所示。,人材机汇总窗口，处于“工程项目”节点上，在所有的单位工程编制完成后，转到本窗口中，“提取工程项目人材机”可以汇总分析整个工程的人工、材料与机械台班。分析时可选择是否分解配合比与机械台班。,汇总分析的人材机数据，软件自动按类型分节点列表，市场价自动取“价格信息”窗口数据，提取后也可以手工调整材料市场价格，或通过系数调整。,提取人材机数据并调整材料市场价后，单击完成各级各项工程费用的汇总计算。,34,6）各项费用计算34,35,35,36,36,在本窗口内可以重新合成配合比与机械台班的市场单价，输入配合比与机械台班分解材料的市场价格（注意该类材料在第一个节点“分解配合比与机械台班”下），然后单击对配合比与机械台班重新组价，可用于单价分析报表。,在人材机汇总窗口，可以设置“暂估价”“甲供材料”“主要材料”，在对应人材机项目的右侧标志项中打勾后，到“规定项目”页面，可以自动提取以上分类项目。,在“人材机汇总”窗口，可对大材进行分类定义，将大材名称设置到“大材名称”栏，软件将在“大材项目”中自动分类汇总。,37,在本窗口内可以重新合成配合比与机械台班的市场单价，输入配合,(2),暂估价材料计算,在“暂估价材料”选项卡下，单击右键，在下拉菜单中选择“（手工）选择价差（项目）”，通过人工选择出确定为暂估价的材料，如图,8.7,所示。,在“人材机汇总”窗口定义完成后，规定项目计算窗口只需自动提取即可，比如，暂估项目的选定在“人材机汇总”窗口设置完成。,38,(2)暂估价材料计算38,39,39,40,40,(3),发包人材料,(,甲供材,),在“发包人材料”选项卡下，单击右键，在下拉菜单中选择“（手工）选择价差（项目）”，出现如图,8.8,所示界面，通过人工选择出确定为发包人材料。然后输入发包人材料的单价，单击“计算”即可。,确定发包人材料以便在汇总造价后的税后扣还给发包人。但是要注意承包方的保管费用按规定计取。,（,4,）其他项目费计算其他项目费计算界面如图,8.9,所示。,“其他项目”选项卡用于计算暂列金额、暂估价、计日工、总承包服务费等费用项目，也是按整体工程项目考虑计算。,41,(3)发包人材料(甲供材)41,42,42,（,5,）计日工项目计算,计日工项目计算界面如图,8.10,所示。,（,6,）整体报价费用汇总,整体报价费用汇总界面如图,8.11,所示。,43,（5）计日工项目计算43,44,44,选择工程模板。单击构件工具栏上的“系统选择模板”按钮，在弹出的“模板选择”对话框中，选择本工程所用的算量模板文件，单击“打开”按钮确认，如图,8.19,所示。,45,选择工程模板。单击构件工具栏上的“系统选择模板”按钮，在,3,）定义楼层信息,新建工程后，系统自动创建一个初始楼层，确定该初始楼层为工程的哪一个楼层（如首层），定义它的楼层信息，从楼层管理窗口选择快捷功能“定义楼层信息”，输入相应信息，单击“确认”按钮，如图,8.20,所示。,46,3）定义楼层信息46,4,）建立轴网,单击构件工具栏“轴线轴线管理”按钮。,在弹出的“轴线管理”对话框中单击“新建直线轴网”按钮。,在窗口右侧的尺寸常用值列表中选择“,3 000”,，个数选择“,3”,，光标定位在下轴表上，单击“添加”按钮。,同样在左轴表上添加,3,条轴线，间距,3 600,。轴线定义好后，单击“确认”按钮，返回到绘图窗口，如图,8.21,所示。,在绘图区中，我们将看到定义好的轴网，如图,8,22,所示。,47,4）建立轴网47,48,48,49,49,5,）定义构件属性,在绘图之前，必须先定义构件属性。以墙构件为例，单击构件工具栏的“墙定义构件属性”按钮，进入“属性管理”窗口。,选择“新建砖石墙”，默认墙编号,=nq-1,，墙厚,=240,，内,/,外墙,=,内，如图,8.23,所示。,在“构件做法定义”窗口，双击“项目编号”，在弹出的“项目指引”窗口选择“定额”选项卡，选择砖墙定额子目,3,5,4,，确认后退出。所选定额返回到“构件做法定义”窗口中，同时，双击“换算”栏可以对该项子目进行换算。,重复,步，定义“外墙”属性,qi-3,，墙厚,=370,，内,/,外墙,=,外。,50,5）定义构件属性50,51,51,单击“属性管理”窗口中的“确认”按钮，退出“属性管理”窗口，这样就完成了对墙构件的属性定义。,其他构件的属性定义方法同上，一种构件有多个属性项目时，在“属性管理”窗口中一次性定义完成。比如柱构件，有不同截面尺寸的柱，则可定义多个柱属性：,zu,2,，,zu,3,，,zu,4,，,6,）绘制构件属性定义好之后，就是画图了，利用软件提供的画图工具，将构件图元绘制到轴网上。对于不同类型的构件，软件提供了不同的画法及智能布置方法。如墙，可以通过画线的方式绘制，也可以选择按轴线自动生成，以下分别说明。,52,单击“属性管理”窗口中的“确认”按钮，退出“属性管理”窗口,（,1,）画墙,画外墙，单击墙构件工具栏右侧的属性下拉列表框， 选择“,qi-3,外墙”，再单击“墙画”，光标定位到轴线上的（,A,，,1,）点，单击左键，这时墙的第一个端点确定；移动光标到（,A,，,3,）坐标点，再次单击左键，墙第二点确定，同时一堵墙也显示在绘图区中。其他墙依此继续画出。外墙画完转换到内墙时，从构件工具栏的属性列表中选择“内墙”，当前墙属性为内墙，按照刚才的方法，画出全部内墙。,53,（1）画墙53,（,2,）智能布置墙,智能布置是为了提高画图效率而提供的一种快速画墙的方法，系统提供了可按轴线生成、按梁线生成、按墙线生成,3,种方式，由于当前只有轴线，所以我们选择按轴线生成（见图,8.24,），选择“内墙”，单击构件工具栏“墙布”按钮，鼠标框选需要布置墙的轴线，确认后轴线上自动生成墙。,54,（2）智能布置墙54,55,55,56,56,1,）新建工程,单击欢迎界面上的“新建工程”，进入新建工程界面，如图,8,26,所示。,57,1）新建工程57,输入“工程名称”及工程的相关工程概况，如图,8,27,所示。,58,输入“工程名称”及工程的相关工程概况，如图827所示。5,单击图,8.27,中的“下一步”按钮，进入“计算规则”设定，如图,8.28,所示。,59,单击图8.27中的“下一步”按钮，进入“计算规则”设定，如,单击图,8.28,中的“下一步”按钮，进入“楼层设置”设定，如图,8.29,所示。,60,单击图8.28中的“下一步”按钮，进入“楼层设置”设定，如,单击图,8.29,中的“下一步”按钮，进入“锚固设置”设定，如图,8.30,所示。,61,单击图8.29中的“下一步”按钮，进入“锚固设置”设定，如,单击图,8.30,中的“下一步”按钮，进入“计算设置”设定，如图,8.31,所示。,62,单击图8.30中的“下一步”按钮，进入“计算设置”设定，如,单击图,8.31,中的“下一步”按钮，进入“搭接设置”设定，如图,8.32,所示。,63,单击图8.31中的“下一步”按钮，进入“搭接设置”设定，如,单击图,8.32,中的“下一步”按钮，进入“标高设置”设定，如图,8.33,所示。,64,单击图8.32中的“下一步”按钮，进入“标高设置”设定，如,a,jk,=,1,有向支路,k,背离,j,节点。,-,1,有向支路,k,指向,j,节点。,0,有向支路,k,与,j,节点,无关。,1.,关联矩阵：,A,a,=,a,jk,n,b,节点数,支路数,6,4,3,5,2,1,A,a,=,1,2,3,4,1 2 3 4 5 6,支,节,1 0 0,-,1 0 1,-,1,-,1 1 0 0 0,0 1 0 0,-,1,-,1,0 0,-,1 1,1 0,设为参考节点，划去,第,4,行。,-,1,-,1 1 0 0 0,A,=,1,2,3,1 2 3 4 5 6,支,节,1 0 0,-,1 0 1,0 1 0 0,-,1,-,1,称,A,为降阶关联矩阵,(,n,-1),b,，,表征独立节点与支路的关联,性质。也,称关联矩阵。,各行不独立。,一、关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵的定义,ajk = 1 有向支路 k 背离 j 节点。,2.,割集矩阵,支路,k,与割集,j,方向一致。,-,1,支路,k,与割集,j,方向相反。,0,支路,k,不在割集,j,中。,q,jk,=,1,2,3,4,5,6,7,8,(a),Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,Q,= ,q,jk,n-,1,b,基本割集数,支路数,(1,2,3),，,(1,4,5),，,(2,6,8),，,(5,7,8),是该图的一组,独立割集，,流出,闭合面方向为割,集方向。,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,1,4,2,8,3,5,7,6,-,-,-,-,-,=,1,1,0,1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,Q,支路,割集,2. 割集矩阵支路k与割集j方向一致。 -1 支路,(2),支路排列顺序为先树支后连支。,约定,: (,1),割集方向与树支方向相同。,1,2,3,4,5,6,7,8,(b),Q,1,Q,2,Q,4,Q,3,基本割集矩阵,Q,f,选,2,、,4,、,5,、,8,为树支，连支为,1,、,3,、,6,、,7,。,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,2,8,4,7,5,1,6,3,支路,割集,= 1,Q,l,E,t,Q,l,(2)支路排列顺序为先树支后连支。 约定: (1)割,3.,回路矩阵,B,= ,b,jk,l,b,基本回路数,支路数,1,支路,k,与回路,j,关联，方向一致。,-,1,支路,k,与回路,j,关联，方向相反。,0,支路,k,不在回路,j,中。,b,jk,=,(a),1,2,3,4,5,6,7,8,l,2,l,3,l,4,l,1,1,4,2,8,3,5,7,6,l,1,l,2,l,3,l,4,支路,回路,3. 回路矩阵B = bjk l b基本回路数,1,2,3,4,5,6,7,8,(2),支路排列顺序为先连支后树支。,约定,: (,1),回路电流的参考方向取连支电流方向。,基本回路矩阵,B,f,选,2,、,4,、,5,、,8,为树支，连支为,1,、,3,、,6,、,7,。,1,7,3,8,6,2,5,4,b,1,b,3,b,6,b,7,支路,回路,= 1,B,t,E,l,B,t,12345678 (2) 支路排列顺序为先连支后树支。,1.,用矩阵,A,描述的基尔霍夫定律的矩阵形式,(1)KCL,的矩阵形式,以节点为参考节点,Ai,b,=,1 1 1 0 0 0 0,0 0,-,1 1 1 0 0,0 0 0 0,-,1,-,1 1,n,-1,个独立方程,矩阵形式的,KCL:,Ai,b,= 0,二、用矩阵,A,、,Q,、,B,表示的基尔霍夫定律的矩阵形式,1,2,3,4,5,6,7,1.用矩阵A描述的基尔霍夫定律的矩阵形式(1)KCL的矩阵形,(2) KVL,的矩阵形式,矩阵形式,=,-,-,-,=,n3,n3,n3,n2,n2,n2,n1,n2,n1,u,u,u,u,u,u,u,u,u,(2) KVL的矩阵形式矩阵形式 =,矩阵形式的,KCL,：,矩阵形式的,KCL,：,Q,f,i,b,=0,(1)KCL,的矩阵形式,取（,2,，,3,，,6,）为树，,1,2,3,4,5,6,7,Q,2,Q,1,Q,3,2.,用,矩阵,Q,f,描述的基尔霍夫定律的矩阵形式,矩阵形式的KCL：矩阵形式的KCL：Qf ib =0 (1),电路中的（,n,-1,）个树支电压可用（,n,-1,）阶列向量,表示，即,(2),KVL,的,矩阵形式,，,，,，,，,电路中的（n-1）个树支电压可用（n-1）阶列向,l,个独立,KVL,方程,矩阵形式的,KVL：,B,f,u,b,= 0,3.,用矩阵,B,f,表示的基尔霍夫定律的矩阵形式,1,2,3,4,5,6,7,(1),KVL,的,矩阵形式,l个独立KVL方程矩阵形式的KVL：Bf ub= 03. 用,(2),KCL,的,矩阵形式,独立回路电流,1,2,3,4,5,6,7,矩阵形式的,KCL,：,i,b,=B,f,T,i,l,(2)KCL的矩阵形式独立回路电流1234567矩阵形式的K,Q,Qi,=,0,Q,T,u,t,=,u,小结：,u,l,=,-,B,t,u,t,A,B,Ai,=,0,B,T,i,l,=,i,KCL,KVL,A,T,u,n,=,u,Bu,=,0,Q Qi = 0 QTut = u 小结： ul = -,13-1,电路的有向图如图所示，,(1),节点为参考写出,其关联矩阵,A,，,(2),以实线为树枝，虚线为连支，写,出其单连支回路矩阵,B,f,(3),写出单树支割集矩阵,Q,f,。,例：,解：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(1),以节点为参考节点，,其余,4,个节点为独立节点,的关联矩阵,A,为,应用举例,13-1电路的有向图如图所示，(1)节点为参考写出例：解：,(2),以实线,(1,2,3,4),为树枝，虚线,(5,6,7,8,9),为连支，其,单连支回路矩阵,B,f,为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(2)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,(3),以实线,(1,2,3,4),为树枝，虚线,(5,6,7,8,9),为连支，其,单树支割集矩阵,Q,f,为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,(3)以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线(5,6,7,8,1.,对于一个含有,n,个节点,b,条支路的电路，关联矩阵反映了什么关联性质？,2.,对于一个含有,n,个节点,b,条支路的电路，回路矩阵反映了什么关联性质？,检验学习结果,3.,对于一个含有,n,个节点,b,条支路的电路，割集矩阵反映了什么关联性质,？,4.,对于一个含有,n,个节点,b,条支路的电路，用矩阵,A,、,Q,f,、,B,f,表示的基尔霍夫定律的矩阵形式分别是什么？,1.对于一个含有n个节点b条支路的电路，关联矩阵反映了什么关,13.3,回路电流方程的矩阵形式,Z,k,一、复合支路,第,k,条支路,第,k,条支路的阻抗，只能是单一的电阻、电感,或电容，不允许是它们的组合。,阻抗上电压、,电流的参考方向与支路方向相同,。,独立电压源，其,参考方向和支路方向相反,。,独立电流源，其,参考方向和支路方向相反,。,支路电压、支路电流，取关联参考方向。,13.3 回路电流方程的矩阵形式 Zk一、复合支路,1.,电路中不含互感和受控源的情况,(,相量法,),按定义写开,Z,k,二、支路方程的矩阵形式,1.电路中不含互感和受控源的情况(相量法) 按定义写,2.,电路中含有互感的情况,设第,k,条、,j,条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一起（设两个电流都为,流入同名端,）：,其余支路电压、电流的关系为：,2.电路中含有互感的情况 设第k条、j条支,故回路电流方程不变，只是阻抗阵,Z,不再为对角阵， 其非对角线元素的,第,k,行、第,j,列,和,第,j,行、第,k,列,的两个元 素是两条支路的互阻抗。互阻抗前的“” ，,电流流入同名 端的对应取“ ”,，反之取“”。,仍可统一写为,故回路电流方程不变，只是阻抗阵Z不再为对角阵,3.,电路中含有受控源的情况,而,这时含有受控源的支路阻抗,Z,为非对角阵，非对角线上的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方程的右端加上受控电压源，故支路阻抗阵变为：,Z,k,+,+,k,j,3.电路中含有受控源的情况 而 这时含,取回路电流（连支电流）为未知变量。,回路方程矩阵形式,支路电压与支路电流的关系,代入上面方程，整理后得,Z,k,+,-,+,-,回路矩阵方程,（回路电压源相量）,Z,l,（回路阻抗阵）,三、回路电流方程的矩阵形式,取回路电流（连支电流）为未知变量。 回路方程矩阵形式,例：,解：,13.2,列出图示电路矩阵形式回路电流方程的频域表达式。,1,2,4,3,5,6,+,-,U,2,Z,3,Z,6,I,S6,+,-,Z,2,Z,5,Z,1,+,-,U,2,U,S1, 画出有向图，给支路编号，选树,(1,4,6),。,应用举例,例：解：13.2列出图示电路矩阵形式回路电流方程的频域表达式,计算,Z,l,和,。,矩阵形式回路电流方程的频域表达式为,计算Zl 和 。矩阵形式回路电流方程的频域表达式为,13-3,列出图示电路矩阵形式回路电流方程的复频域,表达式。,例：,解：,R,1,C,2,L,3,L,5,u,S4,u,S5,*,*,M,1,2,4,3,5,画出有向图，给支路编号，选树,(1,4),。,应用举例,13-3列出图示电路矩阵形式回路电流方程的复频域例：解：R1, 计算,Z,(,s,),U,l,S,(,s,),。,矩阵形式回路电流方程的复频域表达式为, 计算Z(s)UlS(s)。矩阵形式回路电流方程的复频域表,。,小结,列写回路电流方程矩阵形式的步骤如下：,(1),画有向图，给支路编号，选树。,(2),写出支路阻抗矩阵,Z,(,s,),和回路矩阵,B,f,。按标准,复合支路的规定写出支路电压列向量,(4),写出矩阵形式回路电流方程的复频域表达式,或,(3),求出回路阻抗矩阵,。,。小结列写回路电流方程矩阵形式的步骤如下：(1)画有向图，给,思考 回答,1.,什么是复合支路？,2.,矩阵形式回路电流方程的列写中，若电路中含有无伴电流源，将会有何问题？,思考 回答 1.什么是复合支路？ 2.矩阵形式回路电,13.4,节,点电压方程的矩阵形式,一、复合支路,元件电流,支路电流,受控电流,支路的复导纳（阻抗）,支路电压,独立电压源,独立电流源,按复合支路的规定，电路中不允许有受控电压源，也不允许存在“纯电压源支路”。,复合支路规定了一条支路可以最多包含的元件数，可以缺少某些元件，但不能缺少阻抗。,Z,k,(,Y,k,),+,-,+,-,13.4 节点电压方程的矩阵形式一、复合支路 元件电流,二、支路方程的矩阵形式,分三种不同情况进行分析。,1.,电路中,不含互感和受控源,Z,k,(,Y,k,),+,-,+,-,二、支路方程的矩阵形式 1.电路中不含互感和受控源,支路阻抗阵、支路导纳阵为,b,b,矩阵：,按定义列写,支路阻抗阵、支路导纳阵为 bb 矩阵： 按定义列,2.,具有互感情况下的节点电压分析,设第,k,条、,j,条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的,编在一起（设两个电流都为,流入同名端,）。,则,2.具有互感情况下的节点电压分析 设第k条、,3.,具有受控电流源的节点分析,+,对第,k,条支路有,(1)VCCS,时 ：,(2)CCCS,时 ：,考虑,b,条支路,3.具有受控电流源的节点分析 +对第k条支路,3,1,2,4,5,U,t1,(,s,),U,t2,(,s,),U,t3,(,s,),i,S2,R,2,R,1,L,4,L,3,C,5,i,S1,则割集电压方程的矩阵形式为：,31 245Ut1(s) Ut2(s) Ut3(s),由此可得：,(1),两个割集互电导中的公共支路若同时与两个割集同,(,或反,),方向，该支路电导取正号，反之取负号。,因为每一树支只能出现在本割集中，所以割集互导不可能包含树支，全部由连支构成。任一连支若是某两单树支割集的共有支路，则该两树支必包含在这个连支的单连支回路中，则：,当沿着树绕行，两个树支方向相同时其割集互导为正，反之为负,。,(2),当电压源正极性对着该割集方向时取正号，反之取负号。,由此可得： (1)两个割集互电导中的公共支,检验学习结果,1.,列写割集电压方程的矩阵形式的步骤是什么？,2.,节点电压方程和割集电压方程有何区别和联系？,检验学习结果 1.列写割集电压方程的矩阵形式的步骤是什么？,13.6,状态方程,一、状态和状态变量,1.,状态,:,电路在任何时刻所必需的最少信息,它们和自该,时刻以后的输入,(,激励,),足以确定该电路的性状。,2.,状态变量,:,描述电路的一组最少数目独立变量,如果某,一时刻这组变量已知，且自此时刻以后电路的输入亦,已知，则可以确定此时刻以后任何时刻电路的响应。,选定系统中一组,最少数量,的变量,X,=,x,1,，,x,2,，,，,x,n,T,如果当,t,=,t,0,时这组变量,X,(,t,0,),和,t,t,0,后的输入,e,(,t,),为已知,就可以确定,t,0,及,t,0,以后任何时刻系统的响应。,13.6 状态方程一、状态和状态变量1.状态:电路在任何时刻,二、状态方程,用状态变量和激励所描述的电路的一阶微分方程组。,特点：,1.,联立一阶微分方程组；,2.,左端为状态变量的一阶导数；,3.,右端仅含状态变量和输入量；,x,=,x,1,x,2,x,n,T,式中,:,一般形式,:,n,n,n,m,n,1,m,1,二、状态方程 用状态变量和激励所描述的电路的一阶微分方程组。,R,u,L,C,u,S,(,t,),+,-,u,C,i,L,i,C,u,R,+,-,+,-,+,-,L,i,R,选,u,C,i,L,为状态变量，,列微分方程。,整理得,状态方程,三、状态方程的列写,1,.直观法,13-6,电路图如图所示，选,u,C,，,i,L,为状态变量，列写状态方程。,解：,例：,应用举例,RuLCuS(t)+-uCiLiCuR+-+-+-LiR选u,矩阵形式,R,u,L,C,u,S,(,t,),+,-,u,C,i,L,i,C,u,R,+,-,+,-,+,-,L,i,R,(4),把状态方程整理成标准形式。,对于简单的网络，用直观法比较容易，列写状态方程的步骤为：,(1),选择独立的电容电压和电感电流作为状态变量；,(2),对只接有一个电容的节点列写,KCL,方程；对只包含一个电感,的回路列,KVL,方程；,(3),列写其他必要的方程，消去方程中的非状态变量；,直观编写法的缺点：,1,)编写方程不系统，不利于计算机计算。,2,)对复杂网络的非状态变量的消除很麻烦。,矩阵形式RuLCuS(t)+-uCiLiCuR+-+-+-L,步骤：,(1)选择一个树，也称为特有树，它包含电容和电压源，,而不包含电容和电流源。,(,2,),对包含电容的单树支割集列写KCL方程。,(,3,),对包含电感的单连支割集列写KVL方程。,(,4,),列写其他必要的方程，消去非状态变量。,(,5,),整理并写出矩阵形式。,2.,系统法：对于比较复杂的电路，仅靠观察法列写状态,方程有时是很困难的，有必要寻求一种系统的编写,方法。简单的说，系统编写法就是寻求一个适当的树，,使其包含全部电容而不包含电感。对含电容的单树支割,集用KCL可列写一组含有,的方程。对于含电感的,用,KVL,可列写出一组含有,的方程。,这些方程中含有一个导数项，若再加上其他约束方程，,便可求得标准状态方程。,单连支回路运,步骤：2.系统法：对于比较复杂的电路，仅靠观察法列写状态的方,13.7,列写如下图所示电路的状态方程。,解：,例：,+,_,1F,+,_,+,_,_,u,S,i,S,u,i,L,i,C,1,1,对图示的两个树支，按基本割集列写,KCL,方程,对图示的两个连支，按基本回路列,KVL,方程,应用举例,13.7 列写如下图所示电路的状态方程。解：例：+_1F+_,整理得,矩阵形式状态方程为,整理得矩阵形式状态方程为,检验学习结果,1.,状态方程系统列写法的步骤是什么？,2.,如何选取特有树？,检验学习结果 1.状态方程系统列写法的步骤是什么？ 2,13.7,应用实例,计算机辅助电路分析,电路的矩阵表示,用计算机程序分析电路时，应根据电路图写出这些电路数据，,在程序运行时，从键盘将这些数据输入计算机，或者将这些数据,先存入到某个数据文件,(,例如,D.DAT,),中，让计算机从这个文件中,自动读入这些数据。,13.7 应用实例计算机辅助电路分析 电路的矩阵表示,单击图,8.33,中的“下一步”按钮，进入“箍筋设置”设定，如图,8.34,所示。,110,单击图8.33中的“下一步”按钮，进入“箍筋设置”设定，如,2,）建立轴网,单击左侧的构件布置栏中，弹出如图,8,35,所示的直线轴网设置界面。,111,2）建立轴网111,选择图,8.35,中的分别输入轴距、跨数、起始轴号、终止轴号数据。,3,）点构件绘制点构件的分类如图,8.36,所示。,（,1,）绘制柱,单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧的“属性定义栏”中，对构件的类型和名称进行选择，如图,8.37,所示。,按照图纸，在轴网上点击柱，即可绘制柱，如图,8.38,所示，三维图形如图,8.39,所示。,112,选择图8.35中的分别输入轴距、跨数、起始轴号、终止轴号数,墙洞布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形，将鼠标移动至墙体上，单击鼠标左键即可完成墙洞的布置，如图,8.47,所示，钢筋三维图形如图,8.48,所示。,113,墙洞布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形,114,114,115,115,暗梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在图形截面变成“口”形，然后鼠标移至已经布置好的剪力墙上，单击墙体将高亮显示，然后鼠标右键单击确定完成暗梁的布置，如图,8.49,所示，三维图形如图,8.50,所示。,116,暗梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在图形截面变成“口”,117,117,118,118,连梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形，然后鼠标左键分别单击连梁的起止点，完成连梁的布置，如图,8.51,所示，三维图形如图,8.52,所示。,119,连梁布置：单击左侧构件布置栏中的，鼠标在该界面变成“十”形,120,120,（,2,）绘制梁类构件,梁构件的绘制：,a.,单击左侧构件布置栏中的，然后在左侧“属性定义栏”中，对构件的类型和名称进行选择，如图,8.53,所示。,b.,鼠标在该界面变成“十”形，然后分别单击连梁的起止点，完成连梁的布置，如图,8.54,所示。三维图形如图,8.55,所示，钢筋节点三维图形如图,8.56,所示。,梁的平法标注：单击上侧工具栏中的（平法标注），鼠标变成“口”形，单击未识别的梁构件，即可完成梁的支座识别和对梁进行平法标注，如图,8.57,所示。,121,（2）绘制梁类构件121,122,122,123,123,124,124,b.,单击“自动成板选项”中的“确定”按钮，完成板的生成。,125,b.单击“自动成板选项”中的“确定”按钮，完成板的生成。12,多坡屋面形成：,a.,单击左侧构件布置栏中的，鼠标在绘图区域内变成“口”形，然后框选需要形成坡屋面的区域，鼠标右键单击确认弹出“向外偏移值”对话框，如图,8.60,所示。,b.,在“向外偏移值”对话框输入相应的数值，单击“确定”按钮即可形成轮廓线。,c.,单击左侧构件布置栏中的，鼠标在绘图区域变成“口”形，然后单击已经形成的轮廓线，即可弹出“坡屋面板线设置”对话框，如图,8.61,所示。,d.,分别设置各边线的坡度或坡度角，设置完成后单击“确定”按钮即可完成坡屋面的绘制，如图,8.62,所示，三维图形如图,8.63,所示。,126,多坡屋面形成：126,127,127,128,128,a,jk,=,1,有向支路,k,背离,j,节点。,-,1,有向支路,k,指向,j,节点。,0,有向支路,k,与,j,节点,无关。,1.,关联矩阵：,A,a,=,a,jk,n,b,节点数,支路数,6,4,3,5,2,1,A,a,=,1,2,3,4,1 2 3 4 5 6,支,节,1 0 0,-,1 0 1,-,1,-,1 1 0 0 0,0 1 0 0,-,1,-,1,0 0,-,1 1,1 0,设为参考节点，划去,第,4,行。,-,1,-,1 1 0 0 0,A,=,1,2,3,1 2 3 4 5 6,支,节,1 0 0,-,1 0 1,0 1 0 0,-,1,-,1,称,A,为降阶关联矩阵,(,n,-1),b,，,表征独立节点与支路的关联,性质。也,称关联矩阵。,各行不独立。,一、关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵的定义,ajk = 1 有向支路 k 背离 j 节点。,2.,割集矩阵,支路,k,与割集,j,方向一致。,-,1,支路,k,与割集,j,方向相反。,0,支路,k,不在割集,j,中。,q,jk,=,1,2,3,4,5,6,7,8,(a),Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,Q,= ,q,jk,n-,1,b,基本割集数,支路数,(1,2,3),，,(1,4,5),，,(2,6,8),，,(5,7,8),是该图的一组,独立割集，,流出,闭合面方向为割,集方向。,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,1,4,2,8,3,5,7,6,-,-,-,-,-,=,1,1,0,1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,1,Q,支路,割集,2. 割集矩阵支路k与割集j方向一致。 -1 支路,(2),支路排列顺序为先树支后连支。,约定,: (,1),割集方向与树支方向相同。,1,2,3,4,5,6,7,8,(b),Q,1,Q,2,Q,4,Q,3,基本割集矩阵,Q,f,选,2,、,4,、,5,、,8,为树支，连支为,1,、,3,、,6,、,7,。,Q,1,Q,2,Q,3,Q,4,2,8,4,7,5,1,6,3,支路,割集,= 1,Q,l,E,t,Q,l,(2)支路排列顺序为先树支后连支。 约定: (1)割,3.,回路矩阵,B,= ,b,jk,l,b,基本回路数,支路数,1,支路,k,与回路,j,关联，方向一致。,-,1,支路,k,与回路,j,关联，方向相反。,0,支路,k,不在回路,j,中。,b,jk,=,(a),1,2,3,4,5,6,7,8,l,2,l,3,l,4,l,1,1,4,2,8,3,5,7,6,l,1,l,2,l,3,l,4,支路,回路,3. 回路矩阵B = bjk l b基本回路数,1,2,3,4,5,6,7,8,(2),支路排列顺序为先连支后树支。,约定,: (,1),回路电流的参考方向取连支电流方向。,基本回路矩阵,B,f,选,2,、,4,、,5,、,8,为树支，连支为,1,、,3,、,6,、,7,。,1,7,3,8,6,2,5,4,b,1,b,3,b,6,b,7,支路,回路,= 1,B,t,E,l,B,t,12345678 (2) 支路排列顺序为先连支后树支。,1.,用矩阵,A,描述的基尔霍夫定律的矩阵形式,(1)KCL,的矩阵形式,以节点为参考节点,Ai,b,=,1 1 1 0 0 0 0,0 0,-,1 1 1 0 0,0 0 0 0,-,1,-,1 1,n,-1,个独立方程,矩阵形式的,KCL:,Ai,b,= 0,二、用矩阵,A,、,Q,、,B,表示的基尔霍夫定律的矩阵形式,1,2,3,4,5,6,7,1.用矩阵A描述的基尔霍夫定律的矩阵形式(1)KCL的矩阵形,(2) KVL,的矩阵形式,矩阵形式,=,-,-,-,=,n3,n3,n3,n2,n2,n2,n1,n2,n1,u,u,u,u,u,u,u,u,u,(2) KVL的矩阵形式矩阵形式 =,矩阵形式的,KCL,：,矩阵形式的,KCL,：,Q,f,i,b,=0,(1)KCL,的矩阵形式,取（,2,，,3,，,6,）为树，,1,2,3,4,5,6,7,Q,2,Q,1,Q,3,2.,用,矩阵,Q,f,描述的基尔霍夫定律的矩阵形式,矩阵形式的KCL：矩阵形式的KCL：Qf ib =0 (1),电路中的（,n,-1,）个树支电压可用（,n,-1,）阶列向量,表示，即,(2),KVL,的,矩阵形式,，,，,，,，,电路中的（n-1）个树支电压可用（n-1）阶列向,l,个独立,KVL,方程,矩阵形式的,KVL：,B,f,u,b,= 0,3.,用矩阵,B,f,表示的基尔霍夫定律的矩阵形式,1,2,3,4,5,6,7,(1),KVL,的,矩阵形式,l个独立KVL方程矩阵形式的KVL：Bf ub= 03. 用,(2),KCL,的,矩阵形式,独立回路电流,1,2,3,4,5,6,7,矩阵形式的,KCL,：,i,b,=B,f,T,i,l,(2)KCL的矩阵形式独立回路电流1234567矩阵形式的K,Q,Qi,=,0,Q,T,u,t,=,u,小结：,u,l,=,-,B,t,u,t,A,B,Ai,=,0,B,T,i,l,=,i,KCL,KVL,A,T,u,n,=,u,Bu,=,0,Q Qi = 0 QTut = u 小结： ul = -,13-1,电路的有向图如图所示，,(1),节点为参考写出,其关联矩阵,A,，,(2),以实线为树枝，虚线为连支，写,出其单连支回路矩阵,B,f,(3),写出单树支割集矩阵,Q,f,。,例：,解：,1,2,