《支座的设计与计算》课件

《支座的设计与计算》本课程旨在深入探讨支座的设计与计算理论,为建筑师和工程师提供实用的知识与技能。从材料选择到结构分析,从计算方法到安全标准,全面介绍支座设计的关键要素。绪论支座的作用及重要性支座是结构中与地基或其他支撑物相连的关键部件。它承担着将荷载传递到基础的重要任务,是确保整个结构安全和稳定的关键所在。因此,合理设计支座对于整个建筑物的安全性及使用性能至关重要。支座设计的主要内容支座设计的主要内容包括确定支座类型、计算承载能力、控制变形、抗震设计等。设计师需要充分考虑永久荷载、变动荷载和环境作用等各种因素,确保支座能够安全可靠地满足使用需求。支座的作用及重要性支撑建筑物结构支座是将上部结构荷载传递到地基的关键构件,合理设计的支座可确保建筑物结构的稳定性和安全性。承载上部结构荷载支座负责承担上部结构的永久荷载和变动荷载,分散应力,确保上部结构安全。传力至地基支座将上部结构的荷载通过基础等有效地传递到地基,确保地基承载能力满足要求。支座设计的主要内容结构概念设计确定支座的基本类型和形式,满足结构受力分布要求。荷载确定准确识别荷载来源,合理组合作用,为后续计算提供基础。结构分析计算基于承载能力、变形控制、抗震等多方面进行深入计算分析。构造细节设计关注焊缝、螺栓等连接构造,确保支座整体可靠性。支座设计的一般原则1适用性支座设计应充分考虑结构系统和使用环境的特点,选择适合的支座形式。2安全性保证支座在预期的使用寿命内能够可靠地传递荷载,并具备足够的承载能力。3经济性在满足安全要求的前提下,尽可能优化支座结构,减少材料消耗。4可维护性支座应便于安装、检查和维护,以确保其长期稳定可靠的服务。支座种类及特点在结构设计中,支座起到重要的作用,用于传递荷载,实现结构构件的连接。常见的支座种类包括滚动支座、平板支座、柱式支座和吊架支座,每种支座都有其独特的特点和适用场景。滚动支座滚动支座是一种常见的结构支座类型。其主要特点是采用滚动元件（如钢球或钢滚筒）在两个钢质平板之间传递荷载，从而实现支座的自由变形。滚动支座具有承载能力大、变形小、摩擦力小等优点，广泛应用于大跨度桥梁、重载设备等领域。滚动支座设计需考虑其承载能力、变形控制和支座几何尺寸选取等关键因素，确保支座能安全可靠地服役。通过合理的设计优化，滚动支座可满足各类结构的支撑需求。平板支座平板支座的特点平板支座由钢板制成,设置于结构构件与承重构件之间。它具有结构简单、制造容易、成本低廉等优点。适用于受荷载较小的支座场合,可承受水平力和垂直力。平板支座的设计平板支座的设计重点在于控制其承载能力和变形,确保能安全可靠地传递荷载。设计中需考虑钢板厚度、强度等因素。柱式支座柱式支座结构柱式支座由基座和顶座两部分组成,可通过合理布置实现对受力部件的有效传递。受力分析柱式支座需要承受立柱的竖向荷载和水平荷载,设计时需要仔细考虑各种作用组合下的承载能力。构造细节柱式支座的几何尺寸、焊接细节、锚固方式等都需要根据具体条件进行专业设计,确保结构安全可靠。吊架支座吊架支座通常用于支撑桥梁或建筑物的悬挑部分。它由悬挂点、吊杆和底座三部分组成，能够承受垂直及水平荷载。悬挂点连接上层构件，承担主要受力，吊杆用于传力，底座与下层构件连接，平稳支撑整个结构。吊架支座既要满足整体承载能力要求，还需控制变形限值，并确保长期可靠使用。结构设计关注点包括悬挂点布置、受力计算、构造细节等。荷载组合及作用建筑物的荷载包括永久荷载、变动荷载和环境作用。正确评估和计算这些荷载的大小、组合及作用对于支座设计至关重要。了解不同类型荷载的特点和作用规律是支座设计的基础。永久荷载结构自重包括构件自身的重量,如混凝土、钢筋等。是永久荷载的主要组成部分。附加重量指建筑物中永久存在的非结构性元素,如墙体、屋顶等的重量。土压力地基承担的持续性土压力和被埋没部分的重量,是永久荷载的重要组成。变动荷载1风荷载由于建筑物外部风压力的变化而导致的不稳定荷载。需要根据地理位置和建筑物高度进行计算。2雪荷载由于积累在建筑物屋顶的雪压力而产生的荷载。需要考虑不同气候条件下的雪荷载变化。3温度荷载由于温度变化而引起的热膨胀或收缩造成的荷载。需要针对不同区域和季节进行温度荷载计算。4人员荷载由于建筑物内人员活动而产生的不稳定荷载。需要根据建筑物的使用功能进行合理的人员荷载估算。环境作用风荷载由于建筑物的位置、形状、高度等因素导致的风压力。需要考虑不同风向、风速下的作用影响。地震作用建筑物在地震作用下会产生复杂的惯性力。需要根据所在地的地震烈度进行抗震设计。温度作用材料受热膨胀或收缩导致的应力和变形。尤其是支座等关键部位需要特别注意。支座设计基本原理支座设计需要考虑承载能力、变形控制和抗震要求等基本原理。确保支座在各种荷载作用下能够安全可靠地传递荷载,同时满足工程使用要求。承载能力计算确定荷载条件根据设计要求和规范,确定适当的永久荷载、变动荷载和环境作用荷载。计算支座反力利用结构分析的方法,计算出支座所受的各种荷载作用下的支座反力。验算支座承载能力将计算得到的反力值与支座的承载能力进行比较,确保支座具有足够的安全裕度。优化设计如果支座承载能力不足,需要调整支座的尺寸或材料强度,达到满足要求的目标。变形计算1极限状态确保结构在极限状态下不会发生承载能力不足、严重变形或整体失稳等破坏。2弹性变形计算支座在各种荷载作用下的弹性变形。3永久变形控制支座永久变形,避免对上部结构造成不利影响。支座设计需要对变形进行全面的计算和控制。在极限状态下,要确保支座不会发生破坏;在正常使用状态下,要控制支座的弹性和永久变形,确保其不会对上部结构造成不利影响。这是支座设计的重要组成部分。抗震设计1结构层面合理选择结构体系和布置,提高整体刚度与抗力。2细部设计采用合理的构造设计,避免脆性破坏。3地基基础合理处理地基,确保整体抗震性能。抗震设计是支座设计的重要组成部分。需要从结构整体、细部构造和地基基础等多个层面进行综合考虑,采取有针对性的抗震措施,确保支座在地震作用下能够保持良好的承载能力和变形控制。滚动支座设计滚动支座是结构工程中常用的一种支座类型。它通过滚动元件如滚轮或滚柱来实现水平位移,同时保证足够的承载能力。滚动支座设计需要考虑承载能力、变形和抗震等多方面因素。滚动支座的承载能力静载承载能力滚动支座在静载作用下具有良好的承载能力,可承受较大的压缩应力。其承载能力主要取决于滚柱的直径和长度。动载承载能力滚动支座在受到动载时,需要考虑轧制过程中的表面不平整及后期磨损导致的承载能力下降。疲劳承载能力滚动支座长期承受循环载荷会产生疲劳损坏,需要合理计算其疲劳寿命并选用合适的材料。变形控制控制支座变形量支座存在一定的变形,需要合理控制支座的变形量,确保结构安全性。考虑承载能力与变形在设计支座时,不仅要满足承载能力,还要关注支座的变形,两者需要平衡。确保整体协调变形支座的变形应与上部结构的允许变形范围相协调,确保整体受力状态稳定。采用合适的计算方法通过正确应用理论公式和有限元分析等方法,精准预测支座的变形量。支座几何尺寸选取载荷条件根据结构承受的特征载荷和环境作用,合理确定支座的几何尺寸。安全系数选取适当的安全系数,确保支座具有足够的承载能力和抗变形性能。材料性能考虑支座材料的强度和刚度特性,确保在各种载荷作用下均能满足要求。经济性采用经济合理的尺寸,满足工程建设的成本要求。平板支座设计平板支座是一种简单有效的支座类型,其设计需要重点考虑承载能力和变形控制。下面将详细介绍平板支座设计的关键因素。承载能力极限承载能力平板支座应满足极限承载力要求,确保在各类荷载组合作用下不会发生屈服或破坏。这需要对支座材料特性、构造尺寸等进行详细计算与设计。变形控制限制支座在荷载作用下的变形幅度,确保上部构件受力平稳,避免出现不利影响。这需要重点考虑支座的刚度特性。规范要求承载能力设计应严格遵循相关建筑工程设计规范的各项规定,以确保支座安全可靠、使用寿命达标。变形控制控制位移平板支座的变形控制着重于控制垂直位移。通过合理选择钢板厚度和支座尺寸，可以有效限制支座的最大位移，确保建筑物的使用安全。限制转角除了位移控制外，还需要重点关注支座的转角变形。合理的设计可以最大限度地减小支座的转角，保证上部结构的稳定性。6.3钢板厚度选取精准测量根据结构设计要求,仔细测量并选择合适的钢板厚度,确保支座的承载能力和稳定性。精细加工利用先进的钢板加工技术,加工出尺寸精准、表面光洁的钢板,为支座构件的制造奠定基础。可靠焊接采用高质量的焊接工艺,确保钢板连接牢固可靠,提高支座整体的承载能力。柱式支座设计柱式支座是一种常见的建筑支座类型。其设计需要考虑基座、顶座和整体尺寸,确保满足荷载承载和变形控制等要求。基座设计1承载能力计算根据荷载和支座几何尺寸,合理计算基座的承载能力,确保其具有足够的抗压强度。2基础尺寸选择依据承载分析结果,合理确定基座的平面尺寸和板厚,满足抗剪切和抗弯曲的要求。3构造细节设计关注基座与柱体的连接构造,采用耐腐蚀的材料,确保节点的整体性。4检查与优化对初步设计方案进行全面评估,必要时进行优化调整,确保安全可靠。柱式支座设计-顶座设计荷载传递顶座应能可靠地将结构荷载从梁柱传递到柱体。其设计应确保受压区域足够大，能承受压应力。变形控制顶座设计还应考虑支座的相对变形,限制水平位移和倾斜角度,确保上部结构的稳定性。构造细节顶座常采用方形或圆形钢板,并可设置定位销以限制水平位移。可根据需要设置加劲肋以增加刚度。柱式支座整体尺寸设计1基座尺寸确定根据受力分析和承载能力计算，确定基座的长宽和厚度。确保基座能够承受所有作用力。2顶座尺寸选择根据上部构件尺寸和受力需求，设计顶座的长宽和高度。保证与上部构件的完全贴合。3整体比例协调基座和顶座的尺寸应当协调统一，整体造型美观大方，符合结构设计的要求。吊架支座设计吊架支座是一种特殊的悬挂式支座,其设计需要考虑悬挂点的承载力、受力状态分析和构造细节。本节将详细介绍吊架支座的设计要点。悬挂点设计确定合理位置悬挂点应位于支座上端中心位置,以确保荷载作用线通过重心,保证支撑稳定。同时应避免产生额外弯矩。选择可靠的连接悬挂连接应采用焊接、螺栓或铆钉等可靠的方式,确保连接牢固,承载能力充足。进行受力分析详细分析悬挂点的受力状态,计算出各项作用力,为后续的尺