《支座的設計與計算》課件

《支座的設計與計算》本課程旨在深入探討支座的設計與計算理論,為建筑師和工程師提供實用的知識與技能。從材料選擇到結構分析,從計算方法到安全標準,全面介紹支座設計的關鍵要素。緒論支座的作用及重要性支座是結構中與地基或其他支撐物相連的關鍵部件。它承擔著將荷載傳遞到基礎的重要任務,是確保整個結構安全和穩(wěn)定的關鍵所在。因此,合理設計支座對于整個建筑物的安全性及使用性能至關重要。支座設計的主要內(nèi)容支座設計的主要內(nèi)容包括確定支座類型、計算承載能力、控制變形、抗震設計等。設計師需要充分考慮永久荷載、變動荷載和環(huán)境作用等各種因素,確保支座能夠安全可靠地滿足使用需求。支座的作用及重要性支撐建筑物結構支座是將上部結構荷載傳遞到地基的關鍵構件,合理設計的支座可確保建筑物結構的穩(wěn)定性和安全性。承載上部結構荷載支座負責承擔上部結構的永久荷載和變動荷載,分散應力,確保上部結構安全。傳力至地基支座將上部結構的荷載通過基礎等有效地傳遞到地基,確保地基承載能力滿足要求。支座設計的主要內(nèi)容結構概念設計確定支座的基本類型和形式,滿足結構受力分布要求。荷載確定準確識別荷載來源,合理組合作用,為后續(xù)計算提供基礎。結構分析計算基于承載能力、變形控制、抗震等多方面進行深入計算分析。構造細節(jié)設計關注焊縫、螺栓等連接構造,確保支座整體可靠性。支座設計的一般原則1適用性支座設計應充分考慮結構系統(tǒng)和使用環(huán)境的特點,選擇適合的支座形式。2安全性保證支座在預期的使用壽命內(nèi)能夠可靠地傳遞荷載,并具備足夠的承載能力。3經(jīng)濟性在滿足安全要求的前提下,盡可能優(yōu)化支座結構,減少材料消耗。4可維護性支座應便于安裝、檢查和維護,以確保其長期穩(wěn)定可靠的服務。支座種類及特點在結構設計中,支座起到重要的作用,用于傳遞荷載,實現(xiàn)結構構件的連接。常見的支座種類包括滾動支座、平板支座、柱式支座和吊架支座,每種支座都有其獨特的特點和適用場景。滾動支座滾動支座是一種常見的結構支座類型。其主要特點是采用滾動元件（如鋼球或鋼滾筒）在兩個鋼質(zhì)平板之間傳遞荷載，從而實現(xiàn)支座的自由變形。滾動支座具有承載能力大、變形小、摩擦力小等優(yōu)點，廣泛應用于大跨度橋梁、重載設備等領域。滾動支座設計需考慮其承載能力、變形控制和支座幾何尺寸選取等關鍵因素，確保支座能安全可靠地服役。通過合理的設計優(yōu)化，滾動支座可滿足各類結構的支撐需求。平板支座平板支座的特點平板支座由鋼板制成,設置于結構構件與承重構件之間。它具有結構簡單、制造容易、成本低廉等優(yōu)點。適用于受荷載較小的支座場合,可承受水平力和垂直力。平板支座的設計平板支座的設計重點在于控制其承載能力和變形,確保能安全可靠地傳遞荷載。設計中需考慮鋼板厚度、強度等因素。柱式支座柱式支座結構柱式支座由基座和頂座兩部分組成,可通過合理布置實現(xiàn)對受力部件的有效傳遞。受力分析柱式支座需要承受立柱的豎向荷載和水平荷載,設計時需要仔細考慮各種作用組合下的承載能力。構造細節(jié)柱式支座的幾何尺寸、焊接細節(jié)、錨固方式等都需要根據(jù)具體條件進行專業(yè)設計,確保結構安全可靠。吊架支座吊架支座通常用于支撐橋梁或建筑物的懸挑部分。它由懸掛點、吊桿和底座三部分組成，能夠承受垂直及水平荷載。懸掛點連接上層構件，承擔主要受力，吊桿用于傳力，底座與下層構件連接，平穩(wěn)支撐整個結構。吊架支座既要滿足整體承載能力要求，還需控制變形限值，并確保長期可靠使用。結構設計關注點包括懸掛點布置、受力計算、構造細節(jié)等。荷載組合及作用建筑物的荷載包括永久荷載、變動荷載和環(huán)境作用。正確評估和計算這些荷載的大小、組合及作用對于支座設計至關重要。了解不同類型荷載的特點和作用規(guī)律是支座設計的基礎。永久荷載結構自重包括構件自身的重量,如混凝土、鋼筋等。是永久荷載的主要組成部分。附加重量指建筑物中永久存在的非結構性元素,如墻體、屋頂?shù)鹊闹亓?。土壓力地基承擔的持續(xù)性土壓力和被埋沒部分的重量,是永久荷載的重要組成。變動荷載1風荷載由于建筑物外部風壓力的變化而導致的不穩(wěn)定荷載。需要根據(jù)地理位置和建筑物高度進行計算。2雪荷載由于積累在建筑物屋頂?shù)难毫Χa(chǎn)生的荷載。需要考慮不同氣候條件下的雪荷載變化。3溫度荷載由于溫度變化而引起的熱膨脹或收縮造成的荷載。需要針對不同區(qū)域和季節(jié)進行溫度荷載計算。4人員荷載由于建筑物內(nèi)人員活動而產(chǎn)生的不穩(wěn)定荷載。需要根據(jù)建筑物的使用功能進行合理的人員荷載估算。環(huán)境作用風荷載由于建筑物的位置、形狀、高度等因素導致的風壓力。需要考慮不同風向、風速下的作用影響。地震作用建筑物在地震作用下會產(chǎn)生復雜的慣性力。需要根據(jù)所在地的地震烈度進行抗震設計。溫度作用材料受熱膨脹或收縮導致的應力和變形。尤其是支座等關鍵部位需要特別注意。支座設計基本原理支座設計需要考慮承載能力、變形控制和抗震要求等基本原理。確保支座在各種荷載作用下能夠安全可靠地傳遞荷載,同時滿足工程使用要求。承載能力計算確定荷載條件根據(jù)設計要求和規(guī)范,確定適當?shù)挠谰煤奢d、變動荷載和環(huán)境作用荷載。計算支座反力利用結構分析的方法,計算出支座所受的各種荷載作用下的支座反力。驗算支座承載能力將計算得到的反力值與支座的承載能力進行比較,確保支座具有足夠的安全裕度。優(yōu)化設計如果支座承載能力不足,需要調(diào)整支座的尺寸或材料強度,達到滿足要求的目標。變形計算1極限狀態(tài)確保結構在極限狀態(tài)下不會發(fā)生承載能力不足、嚴重變形或整體失穩(wěn)等破壞。2彈性變形計算支座在各種荷載作用下的彈性變形。3永久變形控制支座永久變形,避免對上部結構造成不利影響。支座設計需要對變形進行全面的計算和控制。在極限狀態(tài)下,要確保支座不會發(fā)生破壞;在正常使用狀態(tài)下,要控制支座的彈性和永久變形,確保其不會對上部結構造成不利影響。這是支座設計的重要組成部分。抗震設計1結構層面合理選擇結構體系和布置,提高整體剛度與抗力。2細部設計采用合理的構造設計,避免脆性破壞。3地基基礎合理處理地基,確保整體抗震性能?？拐鹪O計是支座設計的重要組成部分。需要從結構整體、細部構造和地基基礎等多個層面進行綜合考慮,采取有針對性的抗震措施,確保支座在地震作用下能夠保持良好的承載能力和變形控制。滾動支座設計滾動支座是結構工程中常用的一種支座類型。它通過滾動元件如滾輪或滾柱來實現(xiàn)水平位移,同時保證足夠的承載能力。滾動支座設計需要考慮承載能力、變形和抗震等多方面因素。滾動支座的承載能力靜載承載能力滾動支座在靜載作用下具有良好的承載能力,可承受較大的壓縮應力。其承載能力主要取決于滾柱的直徑和長度。動載承載能力滾動支座在受到動載時,需要考慮軋制過程中的表面不平整及后期磨損導致的承載能力下降。疲勞承載能力滾動支座長期承受循環(huán)載荷會產(chǎn)生疲勞損壞,需要合理計算其疲勞壽命并選用合適的材料。變形控制控制支座變形量支座存在一定的變形,需要合理控制支座的變形量,確保結構安全性。考慮承載能力與變形在設計支座時,不僅要滿足承載能力,還要關注支座的變形,兩者需要平衡。確保整體協(xié)調(diào)變形支座的變形應與上部結構的允許變形范圍相協(xié)調(diào),確保整體受力狀態(tài)穩(wěn)定。采用合適的計算方法通過正確應用理論公式和有限元分析等方法,精準預測支座的變形量。支座幾何尺寸選取載荷條件根據(jù)結構承受的特征載荷和環(huán)境作用,合理確定支座的幾何尺寸。安全系數(shù)選取適當?shù)陌踩禂?shù),確保支座具有足夠的承載能力和抗變形性能。材料性能考慮支座材料的強度和剛度特性,確保在各種載荷作用下均能滿足要求。經(jīng)濟性采用經(jīng)濟合理的尺寸,滿足工程建設的成本要求。平板支座設計平板支座是一種簡單有效的支座類型,其設計需要重點考慮承載能力和變形控制。下面將詳細介紹平板支座設計的關鍵因素。承載能力極限承載能力平板支座應滿足極限承載力要求,確保在各類荷載組合作用下不會發(fā)生屈服或破壞。這需要對支座材料特性、構造尺寸等進行詳細計算與設計。變形控制限制支座在荷載作用下的變形幅度,確保上部構件受力平穩(wěn),避免出現(xiàn)不利影響。這需要重點考慮支座的剛度特性。規(guī)范要求承載能力設計應嚴格遵循相關建筑工程設計規(guī)范的各項規(guī)定,以確保支座安全可靠、使用壽命達標。變形控制控制位移平板支座的變形控制著重于控制垂直位移。通過合理選擇鋼板厚度和支座尺寸，可以有效限制支座的最大位移，確保建筑物的使用安全。限制轉(zhuǎn)角除了位移控制外，還需要重點關注支座的轉(zhuǎn)角變形。合理的設計可以最大限度地減小支座的轉(zhuǎn)角，保證上部結構的穩(wěn)定性。6.3鋼板厚度選取精準測量根據(jù)結構設計要求,仔細測量并選擇合適的鋼板厚度,確保支座的承載能力和穩(wěn)定性。精細加工利用先進的鋼板加工技術,加工出尺寸精準、表面光潔的鋼板,為支座構件的制造奠定基礎?？煽亢附硬捎酶哔|(zhì)量的焊接工藝,確保鋼板連接牢固可靠,提高支座整體的承載能力。柱式支座設計柱式支座是一種常見的建筑支座類型。其設計需要考慮基座、頂座和整體尺寸,確保滿足荷載承載和變形控制等要求?；O計1承載能力計算根據(jù)荷載和支座幾何尺寸,合理計算基座的承載能力,確保其具有足夠的抗壓強度。2基礎尺寸選擇依據(jù)承載分析結果,合理確定基座的平面尺寸和板厚,滿足抗剪切和抗彎曲的要求。3構造細節(jié)設計關注基座與柱體的連接構造,采用耐腐蝕的材料,確保節(jié)點的整體性。4檢查與優(yōu)化對初步設計方案進行全面評估,必要時進行優(yōu)化調(diào)整,確保安全可靠。柱式支座設計-頂座設計荷載傳遞頂座應能可靠地將結構荷載從梁柱傳遞到柱體。其設計應確保受壓區(qū)域足夠大，能承受壓應力。變形控制頂座設計還應考慮支座的相對變形,限制水平位移和傾斜角度,確保上部結構的穩(wěn)定性。構造細節(jié)頂座常采用方形或圓形鋼板,并可設置定位銷以限制水平位移?？筛鶕?jù)需要設置加勁肋以增加剛度。柱式支座整體尺寸設計1基座尺寸確定根據(jù)受力分析和承載能力計算，確定基座的長寬和厚度。確?；軌虺惺芩凶饔昧?。2頂座尺寸選擇根據(jù)上部構件尺寸和受力需求，設計頂座的長寬和高度。保證與上部構件的完全貼合。3整體比例協(xié)調(diào)基座和頂座的尺寸應當協(xié)調(diào)統(tǒng)一，整體造型美觀大方，符合結構設計的要求。吊架支座設計吊架支座是一種特殊的懸掛式支座,其設計需要考慮懸掛點的承載力、受力狀態(tài)分析和構造細節(jié)。本節(jié)將詳細介紹吊架支座的設計要點。懸掛點設計確定合理位置懸掛點應位于支座上端中心位置,以確保荷載作用線通過重心,保證支撐穩(wěn)定。同時應避免產(chǎn)生額外彎矩。選擇可靠的連接懸掛連接應采用焊接、螺栓或鉚釘?shù)瓤煽康姆绞?確保連接牢固,承載能力充足。進行受力分析詳細分析懸掛點的受力狀態(tài),計算出各項作用力,為后續(xù)的尺