混凝土结构设计原理 课件 第6章-受压

第6章受压构件本章主要介绍受压构件的设计原理。受压构件是指承受轴向压力或偏心压力作用的构件，例如柱、墙、梁的压弯部分等。dsbydrfthgfthsdfgvd6.1受压构件的特点受压构件是指承受轴向压力为主的构件。混凝土结构中常见的受压构件有柱、墙、梁的压弯段等。这些构件在设计时需要考虑混凝土的抗压强度、钢筋的抗拉强度以及构件的稳定性。受压构件的失效形式主要有压碎破坏和失稳破坏两种。1抗压强度混凝土的抗压强度是主要指标2钢筋强度钢筋的抗拉强度不可忽略3稳定性构件的整体稳定性至关重要受压构件的特点决定了其在混凝土结构中的重要地位，合理的分析和设计是确保结构安全的关键。6.2受压构件的极限承载能力1概念受压构件的极限承载能力是指构件能够承受的最大压力的极限值。这个值决定了构件的强度和安全性。2影响因素受压构件的极限承载能力受多种因素影响，包括材料强度、截面形状、加载方式、边界条件等。设计时需要综合考虑这些因素。3计算方法受压构件的极限承载能力可以通过实验或理论计算方法确定。理论计算方法通常基于材料力学和结构力学原理。6.2.1受压构件的抗压强度1混凝土强度是指混凝土抵抗破坏的极限应力2抗压强度是指混凝土在受压破坏时所能承受的最大应力3影响因素水泥强度、砂石骨料性能、水灰比等受压构件的抗压强度是重要的性能指标，直接影响其承载能力。混凝土强度可以通过标准试验测定，通常以立方体抗压强度表示。抗压强度受多种因素影响，因此在设计时要综合考虑这些因素，确保受压构件的安全性。6.2.2受压构件的承载能力材料强度混凝土和钢筋的强度是决定构件承载能力的关键因素。截面尺寸构件的截面尺寸，包括宽度和高度，直接影响其抗弯和抗剪能力。配筋方式钢筋的种类、数量和布置方式直接影响构件的承载力和变形能力。荷载类型荷载的类型和大小会影响构件的应力分布，进而影响其承载能力。边界条件构件的约束条件，例如固定端、铰接端等，会影响其变形和稳定性。6.3混凝土柱的设计1极限承载能力首先，需要计算混凝土柱的极限承载能力，即柱子能够承受的最大荷载。这涉及到考虑混凝土的抗压强度、钢筋的抗拉强度以及柱子的几何形状。2配筋设计根据计算的极限承载能力，设计合适的钢筋配置。这包括确定钢筋的截面面积、间距以及布置方式，确保柱子能够安全地承受荷载。3构造要求最后，需要根据规范和设计要求，确定混凝土柱的构造细节，例如钢筋的绑扎方式、混凝土的浇筑方法以及柱子的尺寸和形状。6.3.1混凝土柱的极限承载能力轴心受压混凝土柱在轴向荷载作用下，其极限承载能力主要由混凝土的抗压强度决定。配筋影响钢筋的加入可以提高混凝土柱的承载能力，因为钢筋可以承受拉力和剪力，并与混凝土共同工作。截面形状混凝土柱的截面形状也会影响其极限承载能力，例如圆形截面比方形截面更能抵抗弯曲。荷载类型荷载类型也会影响混凝土柱的极限承载能力，例如静荷载比动荷载更容易被承受。6.3.2混凝土柱的配筋混凝土柱的配筋是保证柱子强度和稳定性的重要措施。合理的配筋设计可以有效提高混凝土柱的承载能力，防止柱子因受压而发生破坏。1纵向钢筋承受主要受压荷载2箍筋约束纵向钢筋3弯起钢筋增强抗剪能力混凝土柱的配筋类型主要包括纵向钢筋、箍筋和弯起钢筋。纵向钢筋主要承受主要受压荷载，箍筋的作用是约束纵向钢筋，防止其发生屈服或断裂，弯起钢筋主要用来增强柱子的抗剪能力，防止因剪力过大而发生破坏。6.3.3混凝土柱的构造要求1纵向钢筋确保钢筋位置准确，并按照要求进行绑扎。2箍筋箍筋间距应符合规范要求，并均匀分布。3保护层确保混凝土保护层厚度，防止钢筋锈蚀。4柱顶柱顶应设置适当的构造，方便后期施工。混凝土柱的构造要求是保证结构安全和耐久性的重要因素。在实际施工中，要严格按照规范和设计要求进行施工，确保混凝土柱的质量。6.4受压构件的偏心受压偏心受压的概念偏心受压是指荷载作用点不在构件截面形心上的受压状态。偏心受压会造成构件截面内应力分布不均匀，产生弯曲应力，影响构件的承载能力。偏心距的影响偏心距越大，构件的弯曲应力越大，承载能力越低。偏心距的大小会影响构件的承载能力和破坏形式。计算方法偏心受压构件的计算方法较为复杂，需要考虑荷载作用位置、构件的尺寸和材料性能等因素。可以利用力学原理进行分析计算，或使用软件进行模拟分析。6.4.1偏心受压的极限承载能力偏心受压构件的极限承载能力是指构件在偏心荷载作用下所能承受的最大荷载。偏心荷载是指荷载作用点不在构件截面的形心，导致构件在弯曲和轴向力共同作用下发生破坏。1屈服阶段构件主要发生弹性变形，应力小于屈服强度。2屈服后阶段构件开始发生塑性变形，应力超过屈服强度。3极限阶段构件达到极限承载能力，发生破坏。偏心受压构件的极限承载能力受多种因素的影响，包括构件的材料强度、几何尺寸、荷载大小和作用方向等。6.4.2偏心受压构件的配筋1计算配筋根据承载能力计算确定钢筋面积2配置钢筋根据配筋要求选择钢筋种类和布置方式3验算配筋确保配筋满足承载能力和稳定性要求偏心受压构件的配筋设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，包括材料强度、截面尺寸、荷载类型、偏心距等。合理的配筋可以提高构件的承载能力，并保证其结构安全。为了确保配筋设计合理，需要进行一系列的计算和验算。首先，需要根据承载能力计算确定钢筋面积，然后根据配筋要求选择钢筋种类和布置方式，最后进行验算，确保配筋满足承载能力和稳定性要求。6.5受压构件的稳定性1稳定性概念稳定性是指受压构件在荷载作用下保持其平衡和不发生失稳的能力。对于受压构件而言，稳定性是其安全性和功能的重要指标。2影响因素影响受压构件稳定性的因素包括构件的形状、尺寸、材料性质、荷载条件、支承条件以及周围环境等。3稳定性分析稳定性分析是指对受压构件在荷载作用下的稳定性进行评估，判断构件是否能够承受荷载而不发生失稳。6.5.1受压构件的稳定性分析1整体失稳构件整体倾覆2局部失稳构件局部屈曲3材料破坏混凝土或钢筋受压构件的稳定性分析主要考虑三种情况：整体失稳、局部失稳和材料破坏。整体失稳是指构件整体失去平衡而倾覆，局部失稳是指构件局部发生屈曲变形，材料破坏是指混凝土或钢筋因承受过大的压力而发生破坏。稳定性分析需要考虑构件的几何形状、支承条件、荷载作用方式以及材料的性能等因素。6.5.2受压构件的稳定性设计受压构件的稳定性设计是确保结构安全的重要环节。在设计过程中需要考虑构件的几何形状、材料性能和荷载条件等因素。1计算根据规范确定相应的稳定性系数。2验算计算构件的稳定性安全系数，确保安全系数不小于规定值。3分析分析构件在荷载作用下的稳定性情况，评估其失稳风险。4确定确定构件的稳定性控制措施，如增加支撑或提高构件的刚度。稳定性设计通常需要进行计算、分析和验算，最终确定合理的控制措施，确保构件在荷载作用下保持稳定。6.6受压构件的构造要求1混凝土柱的构造要求混凝土柱的构造要求主要包括尺寸、形状、配筋、保护层厚度等，应符合相关规范和设计要求。柱子的尺寸应能满足强度和刚度要求，同时兼顾美观和施工便利。2钢筋的构造要求钢筋的构造要求包括钢筋类型、直径、间距、绑扎方式等，应符合相关规范和设计要求。钢筋的类型和直径应根据计算确定，绑扎方式应保证钢筋的牢固连接和防止松动。3其他构造要求其他构造要求包括混凝土浇筑、养护、检查等，应符合相关规范和设计要求。确保混凝土浇筑质量，并进行必要的养护，以保证混凝土的强度和耐久性。6.6.1混凝土柱的构造要求柱截面尺寸混凝土柱截面尺寸应符合规范要求，确保结构的整体稳定性。柱截面尺寸应考虑钢筋的排列和混凝土的保护层厚度。钢筋保护层钢筋保护层厚度应符合规范要求，避免钢筋直接暴露在环境中，防止腐蚀，并确保混凝土能够有效地包裹钢筋。钢筋搭接长度钢筋搭接长度应满足规范要求，并应考虑钢筋的直径、混凝土强度等级和钢筋的品种等因素。柱的构造措施应采取必要的构造措施，如设置构造柱、钢筋网片等，以提高结构的整体稳定性和抗震性能。6.6.2钢筋的构造要求1钢筋间距钢筋间距应满足最小间距要求，以保证混凝土充分包裹钢筋。2钢筋搭接钢筋搭接长度应满足规范要求，以保证搭接部位的强度。3钢筋弯钩钢筋弯钩的尺寸和形状应符合规范要求，以保证弯钩的强度和稳定性。钢筋的构造要求直接影响受压构件的强度和耐久性。应严格执行相关规范要求，以确保受压构件的质量。钢筋的构造要求应根据不同的受压构件类型和荷载条件进行具体设计，以保证受压构件的安全性和耐久性。6.7受压构件的受力分析1内力分布受压构件在荷载作用下，会产生内力。内力包括轴力、剪力、弯矩等。内力的分布取决于荷载的大小、方向和作用位置。2应力分布内力会引起构件内部的应力变化。应力的大小和方向取决于内力的分布以及构件的截面形状和材料特性。3应力集中在构件的某些部位，例如孔洞、缺口或突变处，应力会集中。应力集中会导致构件的局部强度降低，甚至发生破坏。6.7.1受压构件的内力分布轴力轴力是作用在受压构件截面上的合力。轴力的大小取决于荷载的大小和作用方向。弯矩弯矩是作用在受压构件截面上的力偶矩。弯矩的大小取决于荷载的大小和作用位置。剪力剪力是作用在受压构件截面上的切向力。剪力的大小取决于荷载的大小和作用位置。6.7.2受压构件的应力分布受压构件的应力分布受材料特性、荷载类型和截面形状等因素的影响。1轴心受压应力均匀分布2偏心受压应力呈非线性分布3弯曲受压应力集中于弯曲方向轴心受压时，应力在截面上均匀分布；偏心受压时，应力集中在偏心方向；弯曲受压时，应力集中在弯曲方向，且应力大小随截面高度变化。6.8受压构件的设计实例1步骤1：确定荷载根据建筑物的使用性质和功能确定荷载2步骤2：选择材料根据荷载大小和使用环境选择合适的材料3步骤3：计算截面尺寸根据荷载和材料强度计算截面尺寸4步骤4：配筋设计根据截面尺寸和材料强度计算配筋5步骤5：验算验算设计的截面尺寸和配筋是否满足要求本节以一个简单的混凝土柱为例，展示受压构件的设计过程。通过设计实例，可以更好地理解受压构件的设计原理和步骤。设计实例中，我们首先根据建筑物的使用性质和功能确定荷载，然后根据荷载大小和使用环境选择合适的材料，再根据荷载和材料强度计算截面尺寸和配筋，最后验算设计的截面尺寸和配筋是否满足要求。6.8.1混凝土柱的设计混凝土柱的设计是建筑结构设计中的重要组成部分。混凝土柱承载着上部结构的荷载，是建筑物的重要承重构件。1荷载计算根据上部结构的荷载情况计算混凝土柱的轴向荷载和弯矩。2截面尺寸根据荷载计算结果确定混凝土柱的截面尺寸，保证柱子的承载能力。3配筋设计根据荷载和截面尺寸，确定混凝土柱的钢筋配置，保证柱子的抗剪能力和抗弯能力。4构造设计根据规范要求，设计混凝土柱的构造细