受壓構(gòu)件的計算教學(xué)課件

受壓構(gòu)件的計算受壓構(gòu)件是指承受軸向壓力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，常見的例子有柱子、墻體等。計算受壓構(gòu)件的承載力是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵步驟，需要考慮材料強度、幾何尺寸、邊界條件等因素。課程簡介鋼筋混凝土受壓構(gòu)件鋼筋混凝土受壓構(gòu)件是工程結(jié)構(gòu)中常見的承重構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件通常用于高層建筑和大型工業(yè)廠房。砌體受壓構(gòu)件砌體受壓構(gòu)件主要用于墻體和承重柱。課程目標掌握受壓構(gòu)件計算理論理解受壓構(gòu)件的分類、設(shè)計依據(jù)和計算方法熟練掌握計算步驟能夠獨立完成鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的計算提升工程實踐能力運用理論知識解決實際工程問題，進行受壓構(gòu)件的設(shè)計和驗算受壓構(gòu)件的分類按受力方向軸向受壓構(gòu)件：受力方向與構(gòu)件軸線一致。例如柱子、支撐。偏心受壓構(gòu)件：受力方向與構(gòu)件軸線不一致。例如偏心柱。按截面形狀矩形截面：最常見，如混凝土柱子。圓形截面：如鋼管柱。其他形狀：如T形、工字形。受壓構(gòu)件的設(shè)計依據(jù)規(guī)范和標準國家標準和規(guī)范是設(shè)計受壓構(gòu)件的基礎(chǔ)。這些規(guī)范規(guī)定了材料強度、荷載和安全系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。荷載和作用設(shè)計人員需要分析構(gòu)件承受的荷載和作用，包括自重、活荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等，并根據(jù)不同的荷載類型和組合進行計算。材料性能設(shè)計人員需要了解材料的強度、彈性模量、屈服強度等參數(shù)，這些參數(shù)會影響構(gòu)件的承載能力和變形特性。幾何尺寸構(gòu)件的截面形狀、尺寸和尺寸比也會影響其承載能力和穩(wěn)定性，設(shè)計人員需要根據(jù)規(guī)范的要求進行選擇和優(yōu)化。受壓構(gòu)件的極限承載能力受壓構(gòu)件的極限承載能力是指構(gòu)件在破壞前所能承受的最大壓力。這是一種重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，用來確保結(jié)構(gòu)在承受荷載時不會發(fā)生失效。極限承載能力取決于材料的強度、截面尺寸和構(gòu)件的幾何形狀等因素。在設(shè)計中，需要根據(jù)材料的特性和荷載情況來確定受壓構(gòu)件的極限承載能力，確保其安全性和可靠性。1強度材料的抗壓強度2尺寸截面的面積和形狀3幾何構(gòu)件的長度和形狀受壓構(gòu)件的設(shè)計流程確定構(gòu)件類型根據(jù)構(gòu)件的受力情況、材料類型、使用環(huán)境等因素確定構(gòu)件類型。確定材料性能根據(jù)設(shè)計規(guī)范和材料試驗結(jié)果確定材料的強度、彈性模量等性能指標。計算截面尺寸根據(jù)構(gòu)件的受力情況和材料性能，計算確定構(gòu)件的截面尺寸，確保其能滿足強度和穩(wěn)定性要求。計算配筋根據(jù)計算結(jié)果和設(shè)計規(guī)范，確定構(gòu)件的配筋數(shù)量、規(guī)格、布置方式等，確保其能滿足強度和變形要求。繪制圖紙根據(jù)計算結(jié)果和設(shè)計規(guī)范，繪制構(gòu)件的施工圖，包括平面圖、立面圖、剖面圖等，以指導(dǎo)施工。鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的計算1確定截面尺寸考慮荷載和跨度，選擇合適的截面尺寸。2確定材料強度根據(jù)規(guī)范和材料試驗結(jié)果，確定混凝土和鋼筋強度。3計算極限承載力根據(jù)材料強度和截面尺寸，計算構(gòu)件的極限承載能力。4驗算強度將計算的承載能力與實際荷載進行比較，確保構(gòu)件的安全性。鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的計算是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要考慮材料強度、截面尺寸、荷載大小等因素，確保構(gòu)件的安全性、經(jīng)濟性和耐久性。計算步驟一：確定構(gòu)件截面尺寸1構(gòu)件功能承受的荷載類型和大小2材料性能混凝土強度等級，鋼筋強度等級3結(jié)構(gòu)類型框架、剪力墻、柱等4建筑規(guī)范規(guī)范要求的最小截面尺寸確定構(gòu)件截面尺寸是受壓構(gòu)件計算的第一步，也是非常重要的一步。它直接影響到構(gòu)件的承載能力、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。計算步驟二：確定材料強度參數(shù)1混凝土強度等級根據(jù)設(shè)計要求和施工條件選擇合適的混凝土強度等級。2鋼筋強度等級選擇符合設(shè)計要求和施工條件的鋼筋強度等級，確保鋼筋強度滿足構(gòu)件的承載能力要求。3材料性能試驗進行混凝土和鋼筋的強度試驗，確認材料的實際強度是否符合設(shè)計要求。計算步驟三：計算極限承載能力1計算截面面積根據(jù)截面尺寸計算鋼筋混凝土截面面積。2計算鋼筋面積根據(jù)鋼筋直徑和根數(shù)計算鋼筋總面積。3計算極限承載力根據(jù)公式計算受壓構(gòu)件的極限承載力。極限承載力是指構(gòu)件在破壞前所能承受的最大荷載。在計算極限承載力時，需要考慮材料的強度、截面尺寸和鋼筋配筋率等因素。極限承載力的計算結(jié)果應(yīng)不小于設(shè)計荷載。計算例題一：短柱計算已知條件例題中已知短柱的材料強度、截面尺寸和荷載情況。例如，混凝土強度等級、鋼筋強度等級、截面尺寸和軸向壓力。計算步驟根據(jù)已知條件，計算短柱的極限承載力。首先計算混凝土和鋼筋的強度，然后計算截面面積，最后根據(jù)公式計算極限承載力。結(jié)果分析根據(jù)計算結(jié)果，判斷短柱是否滿足承載力要求。如果極限承載力大于實際荷載，則短柱滿足要求。否則，需要調(diào)整截面尺寸或材料強度等級。計算例題二：長柱計算1確定構(gòu)件參數(shù)首先，需要確定長柱的截面尺寸、材料強度等級以及約束條件等參數(shù)。2計算臨界屈曲荷載根據(jù)長柱的幾何形狀、材料性能和約束條件，計算其臨界屈曲荷載，以確定長柱的穩(wěn)定性。3計算安全系數(shù)將臨界屈曲荷載與長柱的設(shè)計荷載進行比較，計算安全系數(shù)，確保長柱在工作狀態(tài)下不會發(fā)生失穩(wěn)。鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的計算1確定構(gòu)件尺寸包括截面形狀、尺寸和長度2確定材料性能材料的屈服強度、彈性模量等3計算承載能力根據(jù)材料強度和截面尺寸計算計算步驟一：確定構(gòu)件尺寸1確定構(gòu)件類型根據(jù)實際工程需求，確定受壓構(gòu)件的類型，例如柱子、梁、板等。2確定構(gòu)件截面形狀常用的截面形狀有矩形、圓形、工字形等。3確定構(gòu)件截面尺寸根據(jù)設(shè)計要求，確定構(gòu)件截面的寬度和高度。4確定構(gòu)件長度根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際尺寸，確定構(gòu)件的長度。選擇合適的尺寸，不僅要滿足結(jié)構(gòu)承載能力，還要考慮經(jīng)濟性和施工可行性。計算步驟二：確定材料性能材料強度確定鋼材的屈服強度和抗拉強度，這些參數(shù)在鋼材的材料性能證明書中可以找到。彈性模量確定鋼材的彈性模量，通常為200GPa，該參數(shù)可以從材料手冊中查閱。泊松比確定鋼材的泊松比，通常為0.3，該參數(shù)可以從材料手冊中查閱。其他參數(shù)對于特殊用途的鋼材，可能還需要考慮其他參數(shù)，如焊接性能、疲勞強度等。計算步驟三：計算承載能力1確定屈服強度首先，需要確定鋼材的屈服強度，可以從材料的力學(xué)性能表中查得。2計算截面面積然后，根據(jù)構(gòu)件的截面尺寸，計算出鋼材的截面面積。3計算承載能力最后，將屈服強度與截面面積相乘，即可得到該鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的承載能力。計算例題一：短桿計算1確定截面尺寸根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的截面尺寸2材料性能根據(jù)材料類型確定材料的屈服強度和彈性模量3計算軸力根據(jù)荷載情況計算桿件的軸力4計算應(yīng)力根據(jù)軸力和截面面積計算桿件的應(yīng)力5驗算強度將計算得到的應(yīng)力與材料的屈服強度進行比較此例題計算的是一根受到軸向拉力的短桿。短桿是指長度遠小于截面尺寸的桿件，因此不會發(fā)生失穩(wěn)破壞。為了保證桿件的強度，需要計算桿件的應(yīng)力并與材料的屈服強度進行比較。計算例題二：長桿計算確定長桿類型根據(jù)長細比和材料特性確定長桿類型，例如歐拉長柱或細長桿等。確定臨界應(yīng)力根據(jù)長桿類型和材料特性，通過公式或圖表確定臨界應(yīng)力值。計算承載力利用臨界應(yīng)力和截面面積計算長桿的承載力，并根據(jù)安全系數(shù)進行校核。分析結(jié)果分析長桿在不同載荷條件下的承載能力，并判斷是否滿足設(shè)計要求。受壓構(gòu)件的變形分析11.概述受壓構(gòu)件的變形是指構(gòu)件在荷載作用下發(fā)生的幾何形狀改變。22.影響因素受壓構(gòu)件的變形受材料特性、荷載大小、構(gòu)件截面尺寸和支撐條件等因素影響。33.變形類型受壓構(gòu)件的變形主要包括彈性變形和塑性變形，彈性變形是指荷載去除后可以恢復(fù)的變形。44.變形分析變形分析是設(shè)計和驗算受壓構(gòu)件的重要步驟，確保構(gòu)件在使用過程中滿足安全和功能要求。構(gòu)件短時變形計算1荷載類型短時變形計算主要考慮集中荷載、分布荷載、溫度變化等因素的影響。2材料特性計算時需考慮材料的彈性模量、泊松比等參數(shù)。3邊界條件需要考慮構(gòu)件的約束條件，如固定、鉸接、自由等。構(gòu)件長時變形計算長時變形是指構(gòu)件在長期荷載作用下產(chǎn)生的變形。長時變形主要由混凝土徐變和鋼筋的應(yīng)力松弛引起。1計算公式根據(jù)相關(guān)規(guī)范，采用簡化計算方法。2影響因素混凝土強度等級、荷載大小、時間等。3計算步驟確定計算參數(shù)、計算變形量、分析結(jié)果。計算長時變形時，需要考慮材料的物理特性、荷載的持續(xù)時間和環(huán)境溫度等因素。變形計算例題1選擇結(jié)構(gòu)選擇典型受壓構(gòu)件2確定材料確定材料的力學(xué)性能3施加載荷施加相應(yīng)的荷載條件4計算變形使用相關(guān)公式計算變形量變形計算例題以實際工程案例為背景，模擬真實受壓構(gòu)件的變形情況。通過計算，可以驗證設(shè)計方案的合理性，并評估結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性分析彎曲失穩(wěn)當(dāng)受壓構(gòu)件受到橫向荷載作用時，可能會發(fā)生彎曲失穩(wěn)，導(dǎo)致構(gòu)件整體失去穩(wěn)定性。扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)當(dāng)構(gòu)件受到扭轉(zhuǎn)力矩的作用時，可能會發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生扭曲變形。壓彎失穩(wěn)當(dāng)受壓構(gòu)件受到縱向壓力的同時，也受到橫向彎矩的作用時，可能會發(fā)生壓彎失穩(wěn)。整體失穩(wěn)細長柱在受到軸向壓力作用時，可能會發(fā)生整體失穩(wěn)，導(dǎo)致構(gòu)件整體彎曲。穩(wěn)定性分析步驟穩(wěn)定性分析是受壓構(gòu)件設(shè)計的重要步驟，確保構(gòu)件在承受荷載時能夠保持穩(wěn)定，避免失穩(wěn)破壞。1確定構(gòu)件類型短柱、長柱、板等2計算臨界荷載根據(jù)構(gòu)件尺寸、材料性質(zhì)等計算3比較實際荷載與臨界荷載進行比較4判斷穩(wěn)定性實際荷載小于臨界荷載，則穩(wěn)定5采取措施若不穩(wěn)定，則需采取措施通過穩(wěn)定性分析，可以確保受壓構(gòu)件的安全性和可靠性。對于長柱等易失穩(wěn)的構(gòu)件，穩(wěn)定性分析尤為重要。穩(wěn)定性分析例題1確定構(gòu)件類型和邊界條件例如，一個固定端和一個自由端的簡支梁2計算臨界荷載通過公式或數(shù)值方法計算構(gòu)件的臨界荷載3確定安全系數(shù)根據(jù)構(gòu)件的材料、使用環(huán)境和其他因素確定安全系數(shù)受壓構(gòu)件設(shè)計中的其他考慮因素溫度影響溫度變化會引起構(gòu)件尺寸變化，導(dǎo)致應(yīng)力變化。對于鋼筋混凝土構(gòu)件，溫度應(yīng)力可能導(dǎo)致開裂。耐久性考慮構(gòu)件的使用環(huán)境，選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)形式。確保構(gòu)件能夠抵抗腐蝕、凍融、磨損等影響，延長使用壽命。結(jié)論安全性受壓構(gòu)件設(shè)計應(yīng)確保結(jié)構(gòu)安全，滿足強度、穩(wěn)定性和變形要求。經(jīng)濟性優(yōu)化設(shè)計方案，選用合適的材料和施工方法，降低造價，提高經(jīng)濟效益。