《混凝土受壓》課件

混凝土受壓深入探討混凝土在受壓環(huán)境下的性能表現(xiàn)和設(shè)計特點。通過分析各種壓力條件下的混凝土行為,了解如何設(shè)計可靠耐用的混凝土結(jié)構(gòu)。M課程目標(biāo)掌握混凝土的基本特性了解混凝土的成分、性能特點以及影響因素,為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)混凝土受壓的工作機理深入分析混凝土受壓結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及變形規(guī)律,為設(shè)計提供理論指導(dǎo)。掌握混凝土構(gòu)件承載能力的計算學(xué)習(xí)計算不同形式的混凝土構(gòu)件在受壓作用下的承載能力及配筋要求。提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂抗震性能了解混凝土結(jié)構(gòu)抗裂和抗震設(shè)計的關(guān)鍵點,提高結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性?；炷恋幕靖拍?混凝土的定義混凝土是由水泥、骨料（砂石）和水按一定比例混合并經(jīng)過加工而形成的一種人工建筑材料。2混凝土的組成混凝土由水泥漿體和骨料兩部分組成,水泥漿體為砂、水和水泥的混合物。3混凝土的特點混凝土具有強度高、耐久性好、可塑性強等特點,是建筑工程中最常用的結(jié)構(gòu)材料之一。4混凝土的應(yīng)用混凝土廣泛應(yīng)用于房屋建筑、橋梁、水利工程等眾多領(lǐng)域,是建筑工程中不可缺少的重要材料?；炷恋男阅軓姸然炷辆哂袃?yōu)異的抗壓強度,能夠承受各種壓力載荷,是建筑中使用最廣泛的材料之一。耐久性通過合理的配比和養(yǎng)護,混凝土可以在惡劣環(huán)境下長期保持穩(wěn)定的性能?？伤苄曰炷猎诔跄熬哂辛己玫目伤苄?可以被成型為各種形狀的構(gòu)件。隔熱性能混凝土具有一定的隔熱性能,可以有效減少建筑物的能源消耗?；炷量箟盒阅艿挠绊懸蛩嘏淞铣煞只炷恋呐淞媳壤?如水泥、砂石、水等成分,會直接影響其抗壓強度。合理搭配可提高混凝土的承載能力。澆筑工藝混凝土的澆筑方式、振搗密實程度等施工工藝,也是影響其抗壓性能的關(guān)鍵因素。養(yǎng)護條件適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護時間和環(huán)境條件,如溫度、濕度等,能有效提高混凝土的抗壓強度和耐久性。構(gòu)件尺寸混凝土構(gòu)件的尺寸和形狀,如截面尺寸、長細比等,也會對其抗壓性能產(chǎn)生影響?；炷量箟簭姸鹊臏y定1標(biāo)準(zhǔn)試件采用標(biāo)準(zhǔn)試塊進行抗壓試驗2載荷施加按照規(guī)定的加載速度施加壓力3強度計算根據(jù)試塊受力面積計算抗壓強度混凝土抗壓強度的測定是通過對標(biāo)準(zhǔn)試塊進行壓力試驗來實現(xiàn)的。試塊采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸和制備方法,在規(guī)定的加載速度下施加壓力,并根據(jù)受力面積計算出抗壓強度值。這一過程確保了強度測試的標(biāo)準(zhǔn)化和可比性,為后續(xù)設(shè)計提供可靠的參考數(shù)據(jù)?；炷量箟簭姸鹊挠嬎?確定混凝土強度等級根據(jù)設(shè)計要求選擇適當(dāng)?shù)幕炷翉姸鹊燃墶２煌瑥姸鹊燃壍幕炷劣胁煌牟牧吓浔群托阅苤笜?biāo)。2計算混凝土抗壓強度特征值考慮混凝土材料離散性和不均勻性,采用統(tǒng)計學(xué)方法計算出混凝土抗壓強度特征值。3計算設(shè)計抗壓強度在抗壓強度特征值的基礎(chǔ)上,根據(jù)安全系數(shù)和偏差系數(shù)計算出構(gòu)件的設(shè)計抗壓強度。短柱受壓工作機理1受力狀態(tài)短柱受到軸向壓力作用2截面分析截面上方應(yīng)力壓縮、下方應(yīng)力拉伸3材料特性混凝土抵抗壓力、鋼筋抵抗拉力4破壞模式混凝土在壓區(qū)達到極限應(yīng)力而出現(xiàn)壓潰短柱在受壓作用下,截面上方混凝土承受壓力,下方鋼筋承受拉力。在材料特性和截面應(yīng)力分布的作用下,短柱最終會因混凝土壓區(qū)達到極限應(yīng)力而出現(xiàn)壓潰破壞。理解短柱受壓工作機理是設(shè)計時的關(guān)鍵基礎(chǔ)。短柱的抗壓承載能力5000MPa混凝土抗壓強度400MPa鋼筋強度2000kN短柱的極限承載力短柱的抗壓承載能力主要取決于混凝土的抗壓強度和鋼筋的強度?；炷量箟簭姸冗_到5000MPa可提供高達2000kN的極限承載力。合理的配筋設(shè)計也可大幅提高短柱的抗壓性能。短柱配筋設(shè)計確定柱截面尺寸根據(jù)荷載計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，確定柱的截面尺寸。計算混凝土所受應(yīng)力利用受壓截面應(yīng)力分析，計算出壓縮區(qū)混凝土所受應(yīng)力。配置縱向鋼筋根據(jù)混凝土承載能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，合理配置縱向鋼筋。設(shè)置橫向箍筋在柱身上設(shè)置合理的橫向箍筋，以提高柱的整體穩(wěn)定性。受壓構(gòu)件長細比的影響構(gòu)件長細比構(gòu)件長細比是指構(gòu)件長度與截面最小尺寸的比值。穩(wěn)定性影響長細比較大時,構(gòu)件穩(wěn)定性下降,容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。變形影響長細比較大時,構(gòu)件變形較大,不利于使用性能。構(gòu)件長細比的計算確定構(gòu)件長度根據(jù)構(gòu)件的承載情況和實際安裝位置,確定構(gòu)件的有效長度。測量構(gòu)件尺寸測量構(gòu)件的截面尺寸,如寬度和厚度。計算長細比長細比=構(gòu)件有效長度/最小截面尺寸。評估長細比根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),確定該長細比是否滿足要求。長柱的受壓工作機理1偏心受壓當(dāng)外力作用點偏離構(gòu)件受壓截面中心時會產(chǎn)生偏心受壓。2二階效應(yīng)長柱在受壓作用下會發(fā)生側(cè)向變形,進而導(dǎo)致二階效應(yīng)。3穩(wěn)定性喪失當(dāng)二階效應(yīng)過大時,長柱的穩(wěn)定性會遭到嚴(yán)重威脅。長柱在受壓作用下的工作機理主要體現(xiàn)為偏心受壓、二階效應(yīng)以及穩(wěn)定性喪失。偏心受壓會產(chǎn)生較大的額外彎矩,導(dǎo)致截面內(nèi)應(yīng)力分布不均勻。當(dāng)長柱在受壓作用下產(chǎn)生側(cè)向變形時,會引發(fā)二階效應(yīng),進一步加大了額外彎矩,最終導(dǎo)致長柱的穩(wěn)定性喪失。因此,長柱抗壓承載能力的計算需要考慮上述各種復(fù)雜因素。長柱抗壓承載能力的計算長柱受壓時其受力機理與短柱有所不同。長柱容易產(chǎn)生側(cè)向變形和屈曲失穩(wěn),需要考慮這種影響因素。計算長柱抗壓承載能力時,需要根據(jù)柱的長細比、材料性能和荷載作用等因素進行校核。本節(jié)將重點介紹長柱抗壓承載能力的具體計算方法。柱子長細比承載能力(kN)從上圖可以看出,隨著長細比的增大,混凝土柱的抗壓承載能力會逐步降低。這主要是由于長細比增大會導(dǎo)致柱子更容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)。因此在設(shè)計時需要充分考慮柱子的長細比對其承載能力的影響。長柱配筋設(shè)計1截面尺寸根據(jù)構(gòu)件受力情況合理確定截面尺寸2主筋配置縱向配置足量主筋以承擔(dān)壓應(yīng)力3箍筋設(shè)置合理設(shè)置箍筋以約束混凝土抗壓性能4計算承載能力按規(guī)范要求計算長柱的抗壓承載能力長柱配筋設(shè)計需要考慮截面尺寸、主筋配置、箍筋設(shè)置等多方面因素。合理確定構(gòu)件截面尺寸,布置足量主筋,并設(shè)置合理的箍筋,可以有效提高長柱的抗壓性能和承載能力。最后根據(jù)規(guī)范要求計算長柱的抗壓承載能力。偏心受壓構(gòu)件的工作機理1偏心荷載的作用偏心受壓構(gòu)件受到的外力并非均勻作用在截面上,而是產(chǎn)生偏心作用,導(dǎo)致截面內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力不均勻分布。2應(yīng)力分布特點構(gòu)件一側(cè)會出現(xiàn)較大壓應(yīng)力,而另一側(cè)則會出現(xiàn)較小的壓應(yīng)力甚至拉應(yīng)力。這種不均勻的應(yīng)力分布會導(dǎo)致早期開裂和破壞。3變形特點偏心施加的外力會導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生彎曲變形,同時也會產(chǎn)生軸向縮短變形。這種復(fù)合變形特點使得構(gòu)件的受壓狀態(tài)更加復(fù)雜。偏心受壓構(gòu)件的承載能力計算偏心受壓構(gòu)件的承載能力計算主要考慮三個因素:截面形狀加載方式受力形式不同的截面形狀(矩形、T形、L形等)會影響承載能力集中載荷或均布載荷會影響承載能力偏心受壓、彎曲受壓等不同受力形式也會影響承載能力通過合理的配筋設(shè)計和計算,可以提高偏心受壓構(gòu)件的承載能力,確保結(jié)構(gòu)安全。偏心受壓構(gòu)件的配筋設(shè)計1計算偏心矩確定偏心距并計算偏心矩2確定受壓區(qū)根據(jù)偏心矩確定受壓區(qū)尺寸3配置縱筋根據(jù)受壓區(qū)面積設(shè)計縱向鋼筋4設(shè)置箍筋合理配置箍筋以增強受壓區(qū)偏心受壓構(gòu)件的配筋設(shè)計首先需要確定偏心距并計算偏心矩。根據(jù)偏心矩大小確定受壓區(qū)尺寸,然后設(shè)計縱向鋼筋以承擔(dān)受壓區(qū)應(yīng)力。同時還需合理配置箍筋以增強受壓區(qū)的整體性能。這些步驟確保了偏心受壓構(gòu)件在復(fù)雜載荷作用下的安全性。構(gòu)件截面形狀對抗壓性能的影響矩形截面矩形截面是最常見的構(gòu)件形式,其抗壓能力受截面尺寸和配筋情況的影響。通過合理設(shè)計可以充分發(fā)揮混凝土和鋼筋的協(xié)同作用。方形截面方形截面具有均勻的應(yīng)力分布,有利于混凝土和鋼筋的協(xié)同工作。但受限于施工條件,方形截面的應(yīng)用相對較少。圓形截面圓形截面的應(yīng)力分布更加均勻,能夠充分發(fā)揮混凝土和鋼筋的抗壓性能。但其制作和配筋較為復(fù)雜,應(yīng)用于高層建筑較為常見。其他截面特殊形狀的截面,如L形、T形等,可根據(jù)結(jié)構(gòu)需求進行設(shè)計,但其分析和計算相對復(fù)雜。不同截面形狀構(gòu)件的承載能力計算200承載能力(kN)矩形截面構(gòu)件250承載能力(kN)方形截面構(gòu)件300承載能力(kN)圓形截面構(gòu)件不同截面形狀的混凝土構(gòu)件在受壓時表現(xiàn)各異,其承載能力也存在顯著差異。矩形截面構(gòu)件的承載能力通常略低于方形截面,而圓形截面構(gòu)件具有最高的承載能力。這主要是由于截面形狀導(dǎo)致的應(yīng)力分布和受壓變形特點不同所致。不同截面形狀構(gòu)件的配筋設(shè)計矩形截面采用均勻配置的主筋和箍筋。主筋布置在截面四角，保證足夠的混凝土保護層。箍筋間距根據(jù)構(gòu)件尺寸和受力條件確定。圓形截面主筋均勻分布在圓周上，保證足夠的混凝土保護層。采用環(huán)形箍筋，間距根據(jù)構(gòu)件受力要求設(shè)計。中空截面在內(nèi)外兩層設(shè)置主筋，內(nèi)層抵抗壓力,外層抵抗彎矩。箍筋同樣沿截面均勻布置，加強整體穩(wěn)定性?；炷潦軌簶?gòu)件抗裂性能減小收縮裂縫通過配比優(yōu)化和適當(dāng)?shù)呐浣?可以減小混凝土受壓構(gòu)件收縮產(chǎn)生的裂縫,提高其抗裂性能。有效限制裂縫寬度合理的配筋設(shè)計和鋼筋錨固措施,能夠有效控制混凝土受壓構(gòu)件裂縫的寬度,提高其抗裂性能。合理安排配筋在混凝土受壓構(gòu)件中適當(dāng)增加縱向和橫向配筋,能夠有效抑制裂縫的發(fā)展,提高抗裂性能?；炷潦軌簶?gòu)件抗裂配筋設(shè)計1控制裂縫寬度通過合理安排鋼筋間距和配筋面積,可以有效控制混凝土受壓構(gòu)件的裂縫寬度,確保構(gòu)件的耐久性。2鋼筋錨固鋼筋的錨固長度和定位對抑制裂縫的形成和發(fā)展至關(guān)重要,需要根據(jù)構(gòu)件受力情況進行合理設(shè)計。3配筋建議一般在受壓區(qū)設(shè)置縱向和橫向配筋,并結(jié)合構(gòu)件尺寸、荷載大小等因素合理安排配筋比例和間距?；炷潦軌簶?gòu)件抗震性能1抗震設(shè)計理念混凝土受壓構(gòu)件的抗震設(shè)計旨在確保在大地震下保持足夠的承載能力和變形能力。2抗震性能評估通過動力分析和構(gòu)件試驗等手段評估構(gòu)件的抗震性能,對設(shè)計提供依據(jù)。3抗震構(gòu)造措施合理的配筋、彈性支撐、抗震墻等構(gòu)造措施可顯著提高混凝土受壓構(gòu)件的抗震性能。4超強抗震設(shè)計針對高烈度地震區(qū),需采取特殊的抗震設(shè)計策略,如預(yù)應(yīng)力、隔震等技術(shù)?；炷潦軌簶?gòu)件抗震設(shè)計1構(gòu)件形狀采用矩形、圓形等規(guī)則截面,提高耐震性能2縱向配筋增加主筋數(shù)量和直徑,合理布置3箍筋設(shè)計增大箍筋直徑和間距,提高抗剪強度4混凝土強度采用高強度混凝土,提高整體剛度混凝土受壓構(gòu)件在地震作用下需要滿足一定的抗震設(shè)計要求。合理設(shè)計混凝土截面尺寸、縱向配筋、箍筋及混凝土強度等因素,能夠有效提高構(gòu)件的抗震性能,確保結(jié)構(gòu)在地震作用下保持良好的承載能力和整體穩(wěn)定性。案例分析通過對實際工程案例的深入分析,可以更好地理解混凝土受壓構(gòu)件的工作機理和設(shè)計原理。我們將分析一個典型的混凝土柱受壓破壞案例,探討其失效原因,并總結(jié)出相應(yīng)的設(shè)計及檢測要點。這個案例將有助于我們掌握混凝土受壓構(gòu)件的設(shè)計要領(lǐng),提高實際工程應(yīng)用中的分析和問題解決能力。本課程重點總結(jié)核心概念掌握混凝土的基本特性、影響因素和性能測試方法。強度計算學(xué)習(xí)短柱、長柱和偏心受壓構(gòu)件的承載能力計算方法。構(gòu)件配筋理解不同受壓構(gòu)件的配筋設(shè)計原則和方法。性能分析探討混凝土受壓構(gòu)件的抗裂、抗震性能及其設(shè)計要求。課程思考題在學(xué)習(xí)完本課程后,思考以下幾個問題:1)混凝土抗壓性能的主要影響因素有哪些?2)如何計算不同長細比條件下短柱和長柱的抗壓承載能力?3)偏心受壓構(gòu)件的工作機理和承載能力計算方法是什么?4