《柱的混凝土设计》课件

柱的混凝土设计课程简介与内容提要柱的功能及结构重要性核心承重构件结构稳定性传递垂直荷载抵抗侧向力柱的分类按截面形状分类•矩形柱•圆形柱•多边形柱按承载方式分类•轴心受压柱•偏心受压柱•组合受力柱混凝土材料简介基本组成特点性能参数水泥、骨料、水和外加剂高抗压、低抗拉强度等级、弹性模量钢筋混凝土简述混凝土承担压力钢筋承担拉力组合优势互补课程学习目标掌握设计原理理解计算方法实际应用能力解决工程问题规范运用熟悉设计标准混凝土力学性能C

3014.33000设计强度等级轴心抗压强度弹性模量常用混凝土强度设计值MPa标准值MPa混凝土的耐久性防护措施表面处理冻融作用结构损伤化学侵蚀酸碱盐侵害水分侵入基础腐蚀钢筋的力学性能屈服强度抗拉强度1应力达到屈服点最大承受拉力2弹性模量延性性能43应力与应变比例塑性变形能力钢筋与混凝土的协同工作粘结机理摩擦力和机械咬合应力传递界面应力传递共同受力各发挥材料优势柱的截面形式主要类型包括矩形、圆形、L形、T形和空心截面柱的尺寸选择原则高宽比满足稳定性要求截面面积满足承载力要求施工便捷性考虑模板和钢筋绑扎经济性材料用量最优化受力特点基础轴心受压偏心受压剪切与弯曲荷载作用在截面形心荷载偏离截面形心横向力引起的附加效应柱的典型受力状态柱的极限状态设计方法1定义极限状态2确定安全系数承载能力和正常使用状态材料和荷载分项系数3验算设计满足各项极限状态要求《混凝土结构设计规范》简介基本计算规定材料基本假定和计算方法构件设计材料性能和设计值各类构件的设计方法构造要求总则钢筋布置和混凝土保护3适用范围和基本要求层2415柱的受力简图分析轴心受压N作用于截面中心应力均匀分布小偏心受压偏心距较小全截面受压大偏心受压偏心距较大部分截面受拉轴心受压柱设计原理构造验算配筋设计检查最小配筋率要求截面设计计算纵向钢筋面积内力计算确定柱截面尺寸确定轴向压力设计值偏心受压柱设计原理小偏心受压大偏心受压•全截面受压•部分截面受拉•应力分布不均匀•类似梁受弯构件•配筋相对均匀•对称或非对称配筋柱的稳定性分析柱截面受力分析举例矩形截面圆形截面T形截面应力分布计算应力分布计算应力分布计算材料强度设计值

14.3330C30混凝土HRB400钢筋轴心抗压强度设计值MPa抗拉强度设计值MPa

1.4材料分项系数混凝土安全系数荷载和作用效应柱承受的主要荷载包括恒载、活载、风荷载和地震作用轴心受压柱配筋率要求偏心受压柱配筋计算确定计算参数内力、截面、材料特性计算偏心距初始与附加偏心距确定配筋面积计算公式或设计表格验算配筋率检查最小最大配筋率截面承载力计算公式N≤φf_c A_c+f_y A_s//轴心受压承载力N·e≤α_1f_c bx h_0-x/2+f_y A_s h_0-a_s//大偏心受压剪力破坏与抗剪设计剪力破坏特征抗剪设计措施•斜裂缝形成•合理箍筋设置•突然性破坏•增加截面尺寸•脆性断裂•提高混凝土强度长柱与短柱判断标准短柱定义长柱定义•λ≤34普通混凝土•λ34普通混凝土•材料强度破坏•稳定破坏控制•不考虑附加偏心距•需考虑附加偏心距长细比计算•λ=l₀/i•l₀为计算长度•i为回转半径柱的配筋构造要求纵向钢筋最少4根，对称布置横向箍筋间距不大于纵筋直径16倍保护层厚度不小于钢筋直径或25mm角部构造角部钢筋有效约束箍筋与螺旋筋设计矩形箍筋螺旋箍筋组合箍筋常规柱应用提高延性和约束复杂截面使用纵向钢筋锚固长度直锚弯钩锚固直接埋入长度弯折增强锚固机械连接搭接锚固套筒或焊接连接钢筋搭接传力柱节点构造柱梁节点关键抗震部位加密区箍筋提高核心区约束应力传递保证力流连续构造措施避免薄弱区形成柱帽与基础连接基础构造承接地基传力锚固设计保证连接可靠柱帽细节应力扩散过渡构造柱与框架柱比较项目构造柱框架柱主要功能提高墙体稳定性承担主要荷载设计荷载较小较大配筋要求构造性配筋按计算配筋截面尺寸较小较大地震作用下的柱设计抗震等级延性设计强柱弱梁特殊构造不同烈度区要求塑性变形能力保证整体稳定加密区箍筋柱设计通病与防控受压不均问题配筋疏漏•截面形状不规则•箍筋间距过大•荷载传递不均匀•纵筋搭接不当•解决:合理布置•解决:严格检查节点薄弱•节点区配筋不足•混凝土质量问题•解决:加强节点设计现浇混凝土柱模板安装保证几何尺寸钢筋绑扎按设计图纸施工混凝土浇筑振捣密实养护保证强度发展预制装配式混凝土柱运输现场安装需防止损伤精确定位工厂预制节点连接质量控制好确保传力可靠钢管混凝土柱优点注意事项•承载力高•界面粘结保证•延性好•钢管壁厚选择•施工速度快•节点连接设计•抗火性能优•防腐处理高性能混凝土柱高强高耐久轻质C60-C100强度等级抗腐蚀渗透性低减轻结构自重环保掺入工业废料复杂工况柱设计双向偏心受压开洞柱异形截面复杂应力状态特殊补强设计按等效原则计算特殊结构柱特殊结构柱包括空心柱、角柱、超大直径柱和组合柱柱爆破与加固技术损伤评估确定加固必要性加固方案选择合适技术施工实施专业队伍操作效果验证加固后检测工程案例分析一项目背景130层框架-剪力墙结构柱设计要点2底部框架柱最大轴压比控制截面选择3900×900mm矩形截面配筋方案416φ28主筋，φ10@100箍筋工程案例分析二度

81.5%抗震设防烈度配筋率二级抗震等级高于最低要求C40混凝土强度满足承载需求常见设计软件简介PKPM YJKETABS国产主流结构设计高层建筑分析优势国际通用分析软件软件自编程序特殊需求计算工具智能与绿色设计趋势BIM技术应用绿色低碳设计•三维可视化设计•材料用量优化•碰撞检查•环保混凝土•信息集成管理•结构减重设计规范更新与前沿研究规范修订GB50010-2010→GB50010-2022新材料研究纤维增强混凝土应用抗震新技术自复位结构系统可持续发展循环再生骨料混凝土综合复习与习题课程总结与答疑理论知识规范应用1受力分析与计算方法设计标准与构造要求2新技术应用实际工程43前沿研究与发展趋势案例分析与实践经验。