混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 課件 第6章-受壓

第6章受壓構(gòu)件本章主要介紹受壓構(gòu)件的設(shè)計原理。受壓構(gòu)件是指承受軸向壓力或偏心壓力作用的構(gòu)件，例如柱、墻、梁的壓彎部分等。dsbydrfthgfthsdfgvd6.1受壓構(gòu)件的特點受壓構(gòu)件是指承受軸向壓力為主的構(gòu)件。混凝土結(jié)構(gòu)中常見的受壓構(gòu)件有柱、墻、梁的壓彎段等。這些構(gòu)件在設(shè)計時需要考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度、鋼筋的抗拉強(qiáng)度以及構(gòu)件的穩(wěn)定性。受壓構(gòu)件的失效形式主要有壓碎破壞和失穩(wěn)破壞兩種。1抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度是主要指標(biāo)2鋼筋強(qiáng)度鋼筋的抗拉強(qiáng)度不可忽略3穩(wěn)定性構(gòu)件的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要受壓構(gòu)件的特點決定了其在混凝土結(jié)構(gòu)中的重要地位，合理的分析和設(shè)計是確保結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。6.2受壓構(gòu)件的極限承載能力1概念受壓構(gòu)件的極限承載能力是指構(gòu)件能夠承受的最大壓力的極限值。這個值決定了構(gòu)件的強(qiáng)度和安全性。2影響因素受壓構(gòu)件的極限承載能力受多種因素影響，包括材料強(qiáng)度、截面形狀、加載方式、邊界條件等。設(shè)計時需要綜合考慮這些因素。3計算方法受壓構(gòu)件的極限承載能力可以通過實驗或理論計算方法確定。理論計算方法通?；诓牧狭W(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)原理。6.2.1受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度1混凝土強(qiáng)度是指混凝土抵抗破壞的極限應(yīng)力2抗壓強(qiáng)度是指混凝土在受壓破壞時所能承受的最大應(yīng)力3影響因素水泥強(qiáng)度、砂石骨料性能、水灰比等受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度是重要的性能指標(biāo)，直接影響其承載能力?；炷翉?qiáng)度可以通過標(biāo)準(zhǔn)試驗測定，通常以立方體抗壓強(qiáng)度表示。抗壓強(qiáng)度受多種因素影響，因此在設(shè)計時要綜合考慮這些因素，確保受壓構(gòu)件的安全性。6.2.2受壓構(gòu)件的承載能力材料強(qiáng)度混凝土和鋼筋的強(qiáng)度是決定構(gòu)件承載能力的關(guān)鍵因素。截面尺寸構(gòu)件的截面尺寸，包括寬度和高度，直接影響其抗彎和抗剪能力。配筋方式鋼筋的種類、數(shù)量和布置方式直接影響構(gòu)件的承載力和變形能力。荷載類型荷載的類型和大小會影響構(gòu)件的應(yīng)力分布，進(jìn)而影響其承載能力。邊界條件構(gòu)件的約束條件，例如固定端、鉸接端等，會影響其變形和穩(wěn)定性。6.3混凝土柱的設(shè)計1極限承載能力首先，需要計算混凝土柱的極限承載能力，即柱子能夠承受的最大荷載。這涉及到考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度、鋼筋的抗拉強(qiáng)度以及柱子的幾何形狀。2配筋設(shè)計根據(jù)計算的極限承載能力，設(shè)計合適的鋼筋配置。這包括確定鋼筋的截面面積、間距以及布置方式，確保柱子能夠安全地承受荷載。3構(gòu)造要求最后，需要根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求，確定混凝土柱的構(gòu)造細(xì)節(jié)，例如鋼筋的綁扎方式、混凝土的澆筑方法以及柱子的尺寸和形狀。6.3.1混凝土柱的極限承載能力軸心受壓混凝土柱在軸向荷載作用下，其極限承載能力主要由混凝土的抗壓強(qiáng)度決定。配筋影響鋼筋的加入可以提高混凝土柱的承載能力，因為鋼筋可以承受拉力和剪力，并與混凝土共同工作。截面形狀混凝土柱的截面形狀也會影響其極限承載能力，例如圓形截面比方形截面更能抵抗彎曲。荷載類型荷載類型也會影響混凝土柱的極限承載能力，例如靜荷載比動荷載更容易被承受。6.3.2混凝土柱的配筋混凝土柱的配筋是保證柱子強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要措施。合理的配筋設(shè)計可以有效提高混凝土柱的承載能力，防止柱子因受壓而發(fā)生破壞。1縱向鋼筋承受主要受壓荷載2箍筋約束縱向鋼筋3彎起鋼筋增強(qiáng)抗剪能力混凝土柱的配筋類型主要包括縱向鋼筋、箍筋和彎起鋼筋。縱向鋼筋主要承受主要受壓荷載，箍筋的作用是約束縱向鋼筋，防止其發(fā)生屈服或斷裂，彎起鋼筋主要用來增強(qiáng)柱子的抗剪能力，防止因剪力過大而發(fā)生破壞。6.3.3混凝土柱的構(gòu)造要求1縱向鋼筋確保鋼筋位置準(zhǔn)確，并按照要求進(jìn)行綁扎。2箍筋箍筋間距應(yīng)符合規(guī)范要求，并均勻分布。3保護(hù)層確保混凝土保護(hù)層厚度，防止鋼筋銹蝕。4柱頂柱頂應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，方便后期施工。混凝土柱的構(gòu)造要求是保證結(jié)構(gòu)安全和耐久性的重要因素。在實際施工中，要嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行施工，確?；炷林馁|(zhì)量。6.4受壓構(gòu)件的偏心受壓偏心受壓的概念偏心受壓是指荷載作用點不在構(gòu)件截面形心上的受壓狀態(tài)。偏心受壓會造成構(gòu)件截面內(nèi)應(yīng)力分布不均勻，產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，影響構(gòu)件的承載能力。偏心距的影響偏心距越大，構(gòu)件的彎曲應(yīng)力越大，承載能力越低。偏心距的大小會影響構(gòu)件的承載能力和破壞形式。計算方法偏心受壓構(gòu)件的計算方法較為復(fù)雜，需要考慮荷載作用位置、構(gòu)件的尺寸和材料性能等因素?？梢岳昧W(xué)原理進(jìn)行分析計算，或使用軟件進(jìn)行模擬分析。6.4.1偏心受壓的極限承載能力偏心受壓構(gòu)件的極限承載能力是指構(gòu)件在偏心荷載作用下所能承受的最大荷載。偏心荷載是指荷載作用點不在構(gòu)件截面的形心，導(dǎo)致構(gòu)件在彎曲和軸向力共同作用下發(fā)生破壞。1屈服階段構(gòu)件主要發(fā)生彈性變形，應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度。2屈服后階段構(gòu)件開始發(fā)生塑性變形，應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度。3極限階段構(gòu)件達(dá)到極限承載能力，發(fā)生破壞。偏心受壓構(gòu)件的極限承載能力受多種因素的影響，包括構(gòu)件的材料強(qiáng)度、幾何尺寸、荷載大小和作用方向等。6.4.2偏心受壓構(gòu)件的配筋1計算配筋根據(jù)承載能力計算確定鋼筋面積2配置鋼筋根據(jù)配筋要求選擇鋼筋種類和布置方式3驗算配筋確保配筋滿足承載能力和穩(wěn)定性要求偏心受壓構(gòu)件的配筋設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，需要考慮多個因素，包括材料強(qiáng)度、截面尺寸、荷載類型、偏心距等。合理的配筋可以提高構(gòu)件的承載能力，并保證其結(jié)構(gòu)安全。為了確保配筋設(shè)計合理，需要進(jìn)行一系列的計算和驗算。首先，需要根據(jù)承載能力計算確定鋼筋面積，然后根據(jù)配筋要求選擇鋼筋種類和布置方式，最后進(jìn)行驗算，確保配筋滿足承載能力和穩(wěn)定性要求。6.5受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性1穩(wěn)定性概念穩(wěn)定性是指受壓構(gòu)件在荷載作用下保持其平衡和不發(fā)生失穩(wěn)的能力。對于受壓構(gòu)件而言，穩(wěn)定性是其安全性和功能的重要指標(biāo)。2影響因素影響受壓構(gòu)件穩(wěn)定性的因素包括構(gòu)件的形狀、尺寸、材料性質(zhì)、荷載條件、支承條件以及周圍環(huán)境等。3穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析是指對受壓構(gòu)件在荷載作用下的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，判斷構(gòu)件是否能夠承受荷載而不發(fā)生失穩(wěn)。6.5.1受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性分析1整體失穩(wěn)構(gòu)件整體傾覆2局部失穩(wěn)構(gòu)件局部屈曲3材料破壞混凝土或鋼筋受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性分析主要考慮三種情況：整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)和材料破壞。整體失穩(wěn)是指構(gòu)件整體失去平衡而傾覆，局部失穩(wěn)是指構(gòu)件局部發(fā)生屈曲變形，材料破壞是指混凝土或鋼筋因承受過大的壓力而發(fā)生破壞。穩(wěn)定性分析需要考慮構(gòu)件的幾何形狀、支承條件、荷載作用方式以及材料的性能等因素。6.5.2受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性設(shè)計受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性設(shè)計是確保結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)。在設(shè)計過程中需要考慮構(gòu)件的幾何形狀、材料性能和荷載條件等因素。1計算根據(jù)規(guī)范確定相應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)。2驗算計算構(gòu)件的穩(wěn)定性安全系數(shù)，確保安全系數(shù)不小于規(guī)定值。3分析分析構(gòu)件在荷載作用下的穩(wěn)定性情況，評估其失穩(wěn)風(fēng)險。4確定確定構(gòu)件的穩(wěn)定性控制措施，如增加支撐或提高構(gòu)件的剛度。穩(wěn)定性設(shè)計通常需要進(jìn)行計算、分析和驗算，最終確定合理的控制措施，確保構(gòu)件在荷載作用下保持穩(wěn)定。6.6受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求1混凝土柱的構(gòu)造要求混凝土柱的構(gòu)造要求主要包括尺寸、形狀、配筋、保護(hù)層厚度等，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。柱子的尺寸應(yīng)能滿足強(qiáng)度和剛度要求，同時兼顧美觀和施工便利。2鋼筋的構(gòu)造要求鋼筋的構(gòu)造要求包括鋼筋類型、直徑、間距、綁扎方式等，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。鋼筋的類型和直徑應(yīng)根據(jù)計算確定，綁扎方式應(yīng)保證鋼筋的牢固連接和防止松動。3其他構(gòu)造要求其他構(gòu)造要求包括混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、檢查等，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。確保混凝土澆筑質(zhì)量，并進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性。6.6.1混凝土柱的構(gòu)造要求柱截面尺寸混凝土柱截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范要求，確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。柱截面尺寸應(yīng)考慮鋼筋的排列和混凝土的保護(hù)層厚度。鋼筋保護(hù)層鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)符合規(guī)范要求，避免鋼筋直接暴露在環(huán)境中，防止腐蝕，并確保混凝土能夠有效地包裹鋼筋。鋼筋搭接長度鋼筋搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，并應(yīng)考慮鋼筋的直徑、混凝土強(qiáng)度等級和鋼筋的品種等因素。柱的構(gòu)造措施應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施，如設(shè)置構(gòu)造柱、鋼筋網(wǎng)片等，以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震性能。6.6.2鋼筋的構(gòu)造要求1鋼筋間距鋼筋間距應(yīng)滿足最小間距要求，以保證混凝土充分包裹鋼筋。2鋼筋搭接鋼筋搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，以保證搭接部位的強(qiáng)度。3鋼筋彎鉤鋼筋彎鉤的尺寸和形狀應(yīng)符合規(guī)范要求，以保證彎鉤的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。鋼筋的構(gòu)造要求直接影響受壓構(gòu)件的強(qiáng)度和耐久性。應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范要求，以確保受壓構(gòu)件的質(zhì)量。鋼筋的構(gòu)造要求應(yīng)根據(jù)不同的受壓構(gòu)件類型和荷載條件進(jìn)行具體設(shè)計，以保證受壓構(gòu)件的安全性和耐久性。6.7受壓構(gòu)件的受力分析1內(nèi)力分布受壓構(gòu)件在荷載作用下，會產(chǎn)生內(nèi)力。內(nèi)力包括軸力、剪力、彎矩等。內(nèi)力的分布取決于荷載的大小、方向和作用位置。2應(yīng)力分布內(nèi)力會引起構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力變化。應(yīng)力的大小和方向取決于內(nèi)力的分布以及構(gòu)件的截面形狀和材料特性。3應(yīng)力集中在構(gòu)件的某些部位，例如孔洞、缺口或突變處，應(yīng)力會集中。應(yīng)力集中會導(dǎo)致構(gòu)件的局部強(qiáng)度降低，甚至發(fā)生破壞。6.7.1受壓構(gòu)件的內(nèi)力分布軸力軸力是作用在受壓構(gòu)件截面上的合力。軸力的大小取決于荷載的大小和作用方向。彎矩彎矩是作用在受壓構(gòu)件截面上的力偶矩。彎矩的大小取決于荷載的大小和作用位置。剪力剪力是作用在受壓構(gòu)件截面上的切向力。剪力的大小取決于荷載的大小和作用位置。6.7.2受壓構(gòu)件的應(yīng)力分布受壓構(gòu)件的應(yīng)力分布受材料特性、荷載類型和截面形狀等因素的影響。1軸心受壓應(yīng)力均勻分布2偏心受壓應(yīng)力呈非線性分布3彎曲受壓應(yīng)力集中于彎曲方向軸心受壓時，應(yīng)力在截面上均勻分布；偏心受壓時，應(yīng)力集中在偏心方向；彎曲受壓時，應(yīng)力集中在彎曲方向，且應(yīng)力大小隨截面高度變化。6.8受壓構(gòu)件的設(shè)計實例1步驟1：確定荷載根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)和功能確定荷載2步驟2：選擇材料根據(jù)荷載大小和使用環(huán)境選擇合適的材料3步驟3：計算截面尺寸根據(jù)荷載和材料強(qiáng)度計算截面尺寸4步驟4：配筋設(shè)計根據(jù)截面尺寸和材料強(qiáng)度計算配筋5步驟5：驗算驗算設(shè)計的截面尺寸和配筋是否滿足要求本節(jié)以一個簡單的混凝土柱為例，展示受壓構(gòu)件的設(shè)計過程。通過設(shè)計實例，可以更好地理解受壓構(gòu)件的設(shè)計原理和步驟。設(shè)計實例中，我們首先根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)和功能確定荷載，然后根據(jù)荷載大小和使用環(huán)境選擇合適的材料，再根據(jù)荷載和材料強(qiáng)度計算截面尺寸和配筋，最后驗算設(shè)計的截面尺寸和配筋是否滿足要求。6.8.1混凝土柱的設(shè)計混凝土柱的設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要組成部分。混凝土柱承載著上部結(jié)構(gòu)的荷載，是建筑物的重要承重構(gòu)件。1荷載計算根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的荷載情況計算混凝土柱的軸向荷載和彎矩。2截面尺寸根據(jù)荷載計算結(jié)果確定混凝土柱的截面尺寸，保證柱子的承載能力。3配筋設(shè)計根據(jù)荷載和截面尺寸，確定混凝土柱的鋼筋配置，保證柱子的抗剪能力和抗彎能力。4構(gòu)造設(shè)計根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計混凝土柱的構(gòu)造細(xì)