混凝土结构基本原理第一章

1、第一章第一章 绪绪 论论 1.1.了解混凝土结构的概念和分类。了解混凝土结构的概念和分类。 2. 2.了解钢筋混凝土结构的特点，重点理解钢筋和混了解钢筋混凝土结构的特点，重点理解钢筋和混凝土结合在一起共同工作的原因。凝土结合在一起共同工作的原因。 3. 3.了解混凝土结构的发展应用以及本课程的学习内了解混凝土结构的发展应用以及本课程的学习内容。容。1.1 1.1 混凝土结构的概念混凝土结构的概念1.混凝土混凝土：一般指由胶凝材料（水泥），粗，细骨料：一般指由胶凝材料（水泥），粗，细骨料（石子，沙粒），水及其他材料，按适当比例配置，（石子，沙粒），水及其他材料，按适当比例配置，拌合并硬化而成的具

2、有所需形体，强度和耐久性的人拌合并硬化而成的具有所需形体，强度和耐久性的人造石材。也被称为造石材。也被称为“砼砼”。2 2. .混凝土结构混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根据需要以混凝土为主要材料，并根据需要在其中放置钢材制成的结构，在其中放置钢材制成的结构，包括：包括： 素混凝土结构素混凝土结构: 指不配置指不配置钢材或不考虑钢筋受力的混钢材或不考虑钢筋受力的混凝土结构（图凝土结构（图a 混凝土基础）；混凝土基础）； 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构: 指配有指配有普通受力钢筋的混凝土结构普通受力钢筋的混凝土结构（图（图b 钢筋混凝土梁）；钢筋混凝土梁）； 预应力混凝土结构预应力混凝土结构:

3、: 指具指具有预应力纲筋，通过张拉预应有预应力纲筋，通过张拉预应力钢筋或其他方法建立预加应力钢筋或其他方法建立预加应力的混凝土结构（图力的混凝土结构（图c 预应力预应力混凝土空心楼板）；混凝土空心楼板）； 钢骨架混凝土结构钢骨架混凝土结构: : 指由指由型钢作为配筋的混凝土结构型钢作为配筋的混凝土结构（图（图d 钢骨混凝土柱）；钢骨混凝土柱）； 纤维混凝土结构纤维混凝土结构: 在混凝在混凝土中掺入钢纤维、合成纤维土中掺入钢纤维、合成纤维等纤维材料构成的结构。等纤维材料构成的结构。 钢管混凝土结构钢管混凝土结构: 由钢由钢管和混凝土组成的结构（图管和混凝土组成的结构（图e 钢管混凝土柱）；钢管混

4、凝土柱）； 工程应用较多的是工程应用较多的是钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构和和预应力混凝预应力混凝土结构土结构。 简支梁受力分析3. 3. 钢筋混凝土结构的优点钢筋混凝土结构的优点 1）合理用材。）合理用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学 性能，结构具有较高的承载力。性能，结构具有较高的承载力。 2）耐久性好。）耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提因混凝土的强度随时间的增加有所提高；钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。高；钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。 3）耐火性好。）耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因混凝土是不良的热导体；钢筋不致因升温过快而丧失承载力，

5、故较木结构和钢结构因升温过快而丧失承载力，故较木结构和钢结构耐火性好。耐火性好。 4）整体性好。）整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有利于抗震、抗爆、防辐射。利于抗震、抗爆、防辐射。 5）可模性好。）可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各可根据使用需要，将混凝土浇筑成各种形状和尺寸的结构。种形状和尺寸的结构。 6）便于就地取材。）便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材混凝土所用原材料一般为地方材料。料。4.4.钢筋混凝土缺点与发展方向钢筋混凝土缺点与发展方向 1）自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前）自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前

6、 正在大力研究与发展轻质高强、高性能混凝土。正在大力研究与发展轻质高强、高性能混凝土。 2）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久）普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采用预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途用预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途径。径。 3）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受）现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝土、免振自密实混凝土和多种先进的施工技术，土、免振自密实混凝土和多种先

7、进的施工技术，可极大的提高施工效率。可极大的提高施工效率。1.2 1.2 混凝土结构的发展及应用简况混凝土结构的发展及应用简况 混凝土结构的实际应用和发展历史大体可分为如混凝土结构的实际应用和发展历史大体可分为如下三个阶段：下三个阶段： 第一阶段第一阶段:19世纪世纪50年代到年代到20世纪世纪20年代，其主要年代，其主要特征为：特征为：l 钢筋和混凝土的材料强度比较低。钢筋和混凝土的材料强度比较低。l 仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。件。l 设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。 第二阶段第

8、二阶段:20世纪世纪20年代至年代至20世纪世纪50年代，其主要年代，其主要特征为：特征为：l 钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在1928年年出现了预应力混凝土。出现了预应力混凝土。l 用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防裂等有较高要求的结构。裂等有较高要求的结构。l 设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。 第三阶段第三阶段:20世纪世纪50年代至现在，其主要特征为：年代至现在

9、，其主要特征为：l 出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延性、低松弛的钢筋与钢丝等新型结构材料。性、低松弛的钢筋与钢丝等新型结构材料。l 用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构（图构（图a、b、c、d）l 结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。 目前，混凝土结构的发展及应用进入了现代混凝目前，混凝土结构的发展及应用进入了现代混凝土结构的新时期土结构的新时期 。（a a）上海金茂大厦）上海金茂大厦（b b）马来西亚吉隆坡双塔大厦）马来西亚吉隆

10、坡双塔大厦（c c）上海扬浦大桥）上海扬浦大桥（d d） 上海电视塔上海电视塔 1.3.1.3.钢筋和混凝土共同工作的原因钢筋和混凝土共同工作的原因l 钢筋和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力，钢筋和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力，可可 以保证两者协调变形，整体工作。以保证两者协调变形，整体工作。l 钢筋与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，两钢筋与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，两者不会因温度变化导致粘结力破坏。者不会因温度变化导致粘结力破坏。l 钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋锈蚀，保证钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋锈蚀，保证结构的耐久性。结构的耐久性。1.4混凝土结构设计规范介绍 混凝土结

11、构设计规范（GB50010-2002） 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）1.5 1.5 课程特点和学习要求课程特点和学习要求1.1.学习本课程的目的学习本课程的目的 掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基本理掌握混凝土结构和砌体结构的基本概念、基本理论和设计计算方法以及有关构造要求，具备结构构件论和设计计算方法以及有关构造要求，具备结构构件设计计算、验算和处理工程结构问题以及质量验收的设计计算、验算和处理工程结构问题以及质量验收的能力。能力。2. 2. 本课程的学习内容本课程的学习内容（1 1）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论及）混凝土结构和砌体结构的基本知识、基本理论及

12、构件的承载力计算。（构件的承载力计算。（混凝土结构基本原理混凝土结构基本原理） 包括材料性能、设计计算原则、基本构件（受弯包括材料性能、设计计算原则、基本构件（受弯构件、受剪构件、受扭构件、受压构件和受拉构件）构件、受剪构件、受扭构件、受压构件和受拉构件）的受力性能与承载力计算方法及构造要求。的受力性能与承载力计算方法及构造要求。（2 2）结构设计（混凝土）结构设计（混凝土结构设计结构设计） 包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结构房包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层结构房屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系、内屋及砌体结构的结构布置、荷载计算、受力体系、内力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实际工力分析与组合以及配筋构造等，是基本理论在实际工程中的应用与延伸。程中的应用与延伸。 3. 3.学习本课程注意的问题学习本课程注意的问题 1）材料力学的理论分析方法，同样适用于本课程。）材料力学的理论分析方法，同样适用于本课程。 2）注意试验研究结果，重视受力性能分析，掌握计）注意试验研究结果，重视受力性能分析，掌握计算公式的适用范围和限制条件，能正确的应用公算公式的适用范围和限制条件