受壓構(gòu)件的計(jì)算教學(xué)課件

受壓構(gòu)件的計(jì)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(jì)算受壓構(gòu)件的承載力是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵步驟，需要考慮材料強(qiáng)度、幾何尺寸、邊界條件等因素。課程簡(jiǎn)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(biāo)掌握受壓構(gòu)件計(jì)算理論理解受壓構(gòu)件的分類、設(shè)計(jì)依據(jù)和計(jì)算方法熟練掌握計(jì)算步驟能夠獨(dú)立完成鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的計(jì)算提升工程實(shí)踐能力運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題，進(jìn)行受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)和驗(yàn)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(jì)依據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是設(shè)計(jì)受壓構(gòu)件的基礎(chǔ)。這些規(guī)范規(guī)定了材料強(qiáng)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(jì)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(jìn)行計(jì)算。材料性能設(shè)計(jì)人員需要了解材料的強(qiáng)度、彈性模量、屈服強(qiáng)度等參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)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(huì)影響其承載能力和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)規(guī)范的要求進(jìn)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(jì)參數(shù)，用來確保結(jié)構(gòu)在承受荷載時(shí)不會(huì)發(fā)生失效。極限承載能力取決于材料的強(qiáng)度、截面尺寸和構(gòu)件的幾何形狀等因素。在設(shè)計(jì)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(qiáng)度材料的抗壓強(qiáng)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(jì)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(jì)規(guī)范和材料試驗(yàn)結(jié)果確定材料的強(qiáng)度、彈性模量等性能指標(biāo)。計(jì)算截面尺寸根據(jù)構(gòu)件的受力情況和材料性能，計(jì)算確定構(gòu)件的截面尺寸，確保其能滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。計(jì)算配筋根據(jù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)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(qiáng)度和變形要求。繪制圖紙根據(jù)計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)度根據(jù)規(guī)范和材料試驗(yàn)結(jié)果，確定混凝土和鋼筋強(qiáng)度。3計(jì)算極限承載力根據(jù)材料強(qiáng)度和截面尺寸，計(jì)算構(gòu)件的極限承載能力。4驗(yàn)算強(qiáng)度將計(jì)算的承載能力與實(shí)際荷載進(jìn)行比較，確保構(gòu)件的安全性。鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要考慮材料強(qiáng)度、截面尺寸、荷載大小等因素，確保構(gòu)件的安全性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性。計(jì)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(qiáng)度等級(jí)，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)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(jì)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(jì)性。計(jì)算步驟二：確定材料強(qiáng)度參數(shù)1混凝土強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工條件選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。2鋼筋強(qiáng)度等級(jí)選擇符合設(shè)計(jì)要求和施工條件的鋼筋強(qiáng)度等級(jí)，確保鋼筋強(qiáng)度滿足構(gòu)件的承載能力要求。3材料性能試驗(yàn)進(jìn)行混凝土和鋼筋的強(qiáng)度試驗(yàn)，確認(rèn)材料的實(shí)際強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。計(jì)算步驟三：計(jì)算極限承載能力1計(jì)算截面面積根據(jù)截面尺寸計(jì)算鋼筋混凝土截面面積。2計(jì)算鋼筋面積根據(jù)鋼筋直徑和根數(shù)計(jì)算鋼筋總面積。3計(jì)算極限承載力根據(jù)公式計(jì)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(jì)算極限承載力時(shí)，需要考慮材料的強(qiáng)度、截面尺寸和鋼筋配筋率等因素。極限承載力的計(jì)算結(jié)果應(yīng)不小于設(shè)計(jì)荷載。計(jì)算例題一：短柱計(jì)算已知條件例題中已知短柱的材料強(qiáng)度、截面尺寸和荷載情況。例如，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)、截面尺寸和軸向壓力。計(jì)算步驟根據(jù)已知條件，計(jì)算短柱的極限承載力。首先計(jì)算混凝土和鋼筋的強(qiáng)度，然后計(jì)算截面面積，最后根據(jù)公式計(jì)算極限承載力。結(jié)果分析根據(jù)計(jì)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(shí)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(qiáng)度等級(jí)。計(jì)算例題二：長柱計(jì)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(qiáng)度等級(jí)以及約束條件等參數(shù)。2計(jì)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(jì)算其臨界屈曲荷載，以確定長柱的穩(wěn)定性。3計(jì)算安全系數(shù)將臨界屈曲荷載與長柱的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行比較，計(jì)算安全系數(shù)，確保長柱在工作狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。鋼結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的計(jì)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(qiáng)度、彈性模量等3計(jì)算承載能力根據(jù)材料強(qiáng)度和截面尺寸計(jì)算計(jì)算步驟一：確定構(gòu)件尺寸1確定構(gòu)件類型根據(jù)實(shí)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(jì)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(shí)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(jì)性和施工可行性。計(jì)算步驟二：確定材料性能材料強(qiáng)度確定鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)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(cè)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(cè)中查閱。其他參數(shù)對(duì)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(qiáng)度等。計(jì)算步驟三：計(jì)算承載能力1確定屈服強(qiáng)度首先，需要確定鋼材的屈服強(qiáng)度，可以從材料的力學(xué)性能表中查得。2計(jì)算截面面積然后，根據(jù)構(gòu)件的截面尺寸，計(jì)算出鋼材的截面面積。3計(jì)算承載能力最后，將屈服強(qiáng)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(jì)算例題一：短桿計(jì)算1確定截面尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)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(qiáng)度和彈性模量3計(jì)算軸力根據(jù)荷載情況計(jì)算桿件的軸力4計(jì)算應(yīng)力根據(jù)軸力和截面面積計(jì)算桿件的應(yīng)力5驗(yàn)算強(qiáng)度將計(jì)算得到的應(yīng)力與材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較此例題計(jì)算的是一根受到軸向拉力的短桿。短桿是指長度遠(yuǎn)小于截面尺寸的桿件，因此不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。為了保證桿件的強(qiáng)度，需要計(jì)算桿件的應(yīng)力并與材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較。計(jì)算例題二：長桿計(jì)算確定長桿類型根據(jù)長細(xì)比和材料特性確定長桿類型，例如歐拉長柱或細(xì)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(jì)算承載力利用臨界應(yīng)力和截面面積計(jì)算長桿的承載力，并根據(jù)安全系數(shù)進(jìn)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(jì)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(jì)和驗(yàn)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(shí)變形計(jì)算1荷載類型短時(shí)變形計(jì)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(jì)算時(shí)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(shí)變形計(jì)算長時(shí)變形是指構(gòu)件在長期荷載作用下產(chǎn)生的變形。長時(shí)變形主要由混凝土徐變和鋼筋的應(yīng)力松弛引起。1計(jì)算公式根據(jù)相關(guān)規(guī)范，采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法。2影響因素混凝土強(qiáng)度等級(jí)、荷載大小、時(shí)間等。3計(jì)算步驟確定計(jì)算參數(shù)、計(jì)算變形量、分析結(jié)果。計(jì)算長時(shí)變形時(shí)，需要考慮材料的物理特性、荷載的持續(xù)時(shí)間和環(huán)境溫度等因素。變形計(jì)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(jì)算變形使用相關(guān)公式計(jì)算變形量變形計(jì)算例題以實(shí)際工程案例為背景，模擬真實(shí)受壓構(gòu)件的變形情況。通過計(jì)算，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性，并評(píng)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(shí)，可能會(huì)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(shí)，可能會(huì)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(shí)，也受到橫向彎矩的作用時(shí)，可能會(huì)發(fā)生壓彎失穩(wěn)。整體失穩(wěn)細(xì)長柱在受到軸向壓力作用時(shí)，可能會(huì)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(jì)的重要步驟，確保構(gòu)件在承受荷載時(shí)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(jì)算臨界荷載根據(jù)構(gòu)件尺寸、材料性質(zhì)等計(jì)算3比較實(shí)際荷載與臨界荷載進(jìn)行比較4判斷穩(wěn)定性實(shí)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(duì)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(gè)固定端和一個(gè)自由端的簡(jiǎn)支梁2計(jì)算臨界荷載通過公式或數(shù)值方法計(jì)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(jì)中的其他考慮因素溫度影響溫度變化會(huì)引起構(gòu)件尺寸變化，導(dǎo)致應(yīng)力變化。對(duì)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(jì)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)安全，滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和變形要求。經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選用合適的材料和施工方法，降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。