汪基伟_绪论_15-03-08

1、水工钢筋混凝土结构水工钢筋混凝土结构采用采用水工钢筋混凝土结构学水工钢筋混凝土结构学（第（第4 4版）版）绪绪 论论1 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式 民用建筑：教室、住宅、商业与办公大楼绝大多数为钢民用建筑：教室、住宅、商业与办公大楼绝大多数为钢筋混凝土结构。筋混凝土结构。 绪 论钢筋混凝土结构用途绪绪 论论1 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式 交通工程：交通工程：刚构桥、预应力混凝土桥。刚构桥、预应力混凝土桥。 绪 论钢筋混凝土结构用途绪绪 论论1 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广

2、泛的结构形式钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式 水利工程：水利工程：大坝、通航建筑物。大坝、通航建筑物。 绪 论钢筋混凝土结构用途绪绪 论论1 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式 港口工程：港口工程：高桩码头。高桩码头。 绪 论钢筋混凝土结构用途2 2、钢筋混凝土结构的特点、钢筋混凝土结构的特点 为什么普遍采用钢筋混凝土结构，而不采用混凝土结构为什么普遍采用钢筋混凝土结构，而不采用混凝土结构呢？这是由钢筋与混凝土各自的特点决定的。呢？这是由钢筋与混凝土各自的特点决定的。 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的钢筋混凝土是由钢筋

3、和混凝土两种材料组成共同受力的结构。结构。 绪 论v 混凝土的特点混凝土的特点： 抗压强度高、抗拉强度低抗压强度高、抗拉强度低，抗拉强度约为，抗拉强度约为抗压强度的抗压强度的1/10左右；左右； 破坏时有明显的破坏时有明显的脆性脆性性质性质。主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。非承重结构。钢筋混凝土结构特点Pcr = 9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500素混凝土梁试验结果Pu Pcrs sc= ft ft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达破坏时跨中截面受压边缘的压应

4、力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现为到混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。脆性断裂，无明显预兆。 绪 论钢筋混凝土结构特点 将将混凝土混凝土和和钢材钢材这两种材料有机地结合在一起，可以这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。取长补短，充分利用材料的性能。 绪 论v 钢材的特点钢材的特点： 抗拉和抗压强度都很高；抗拉和抗压强度都很高； 具有屈服现象，破坏时有较好的延性。具有屈服现象，破坏时有较好的延性。钢筋混凝土结构特点Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft15030

5、02500钢筋混凝土梁试验结果Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置钢筋后，先混凝土受拉区开裂，随裂缝扩展，受拉钢筋配置钢筋后，先混凝土受拉区开裂，随裂缝扩展，受拉钢筋屈服，裂缝进一步扩展，混凝土受压区高度减小，最后混凝土屈服，裂缝进一步扩展，混凝土受压区高度减小，最后混凝土压坏，梁破坏。压坏，梁破坏。Py 50.0kN fc绪 论钢筋混凝土结构特点Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500钢筋混凝土梁试验结果Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s

6、 sc2f16 fy 钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高提高，钢筋的抗拉钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用；强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用； 从开裂荷载到屈服荷载，有很长带裂缝工作过程，从开裂荷载到屈服荷载，有很长带裂缝工作过程，破坏过程破坏过程有明显预兆。有明显预兆。 Py 50.0kN fc绪 论钢筋混凝土结构特点3 3、钢筋与混凝土共同工作的原因、钢筋与混凝土共同工作的原因钢筋和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为： 良好的粘结力良好的粘结力。钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，钢筋和混凝土之

7、间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力； 相近的线胀系数。相近的线胀系数。钢材与混凝土具有基本相同的线胀系数钢材与混凝土具有基本相同的线胀系数（钢材为（钢材为1.01.01010-5-5/C/C0 0，混凝土为，混凝土为(0.7-1.1)(0.7-1.1)1010-5-5/C C0 0），），因此因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。的粘结力破坏。 混凝土保护层保证了粘结力。混凝土保护层保证了粘结力。混凝土保护层防止钢筋生锈，

8、混凝土保护层防止钢筋生锈，提高耐久性，保证粘结力提高耐久性，保证粘结力。绪 论钢筋混凝土结构特点4、钢筋砼结构的优点钢筋砼结构的优点 耐久性好耐久性好。钢筋有混凝土保护层，不易产生锈蚀。钢筋有混凝土保护层，不易产生锈蚀。 不象钢、木结构那样需要经常的保养和维修不象钢、木结构那样需要经常的保养和维修 。 整体性好整体性好（现浇钢筋混凝土结构）。通过（现浇钢筋混凝土结构）。通过合适的配筋合适的配筋，可，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构。获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构。 可模性好可模性好。混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，用于各种形状复杂的结构，

9、如空间薄壳、箱形结构等。用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。 这一特点是砖石、钢、木等结构所不能代替的这一特点是砖石、钢、木等结构所不能代替的 。绪 论钢筋混凝土结构优点 4 4、钢筋混凝土结构的优点、钢筋混凝土结构的优点 耐火性好耐火性好。混凝土是不良热导体，混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护厚混凝土保护层可耐火层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。耐火耐火性比钢、木结构好。性比钢、木结构好。 就地取材。就地取材。混凝土所用砂、石，易于就地取材，混凝土所用砂、石，易于就地取材，交通成交通成本低本低。 节约钢材。节约钢材。钢筋和

10、混凝土的材料强度得到充分发挥，结钢筋和混凝土的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，构承载力与刚度比例合适，经济指标优于钢结构经济指标优于钢结构。 绪 论钢筋混凝土结构的优点 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构的缺缺点点 自重大。自重大。对建造大跨、高层抗震结构不利。对建造大跨、高层抗震结构不利。 对策：对策：轻质、高强和预应力混凝土结构。轻质、高强和预应力混凝土结构。l 目前轻骨料混凝土自重可仅为目前轻骨料混凝土自重可仅为1418kN/m3，强度可达，强度可达C50；强度为；强度为100200N/mm2的高强混凝土已在工程上应用。的高强混凝土已在工程上应用。 l 预应力混凝土

11、结构技术已成熟。预应力混凝土结构技术已成熟。 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构的缺缺点点 施工复杂。施工复杂。工序多（支模、绑焊钢筋、浇筑、养护），工工序多（支模、绑焊钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气影响大。期长，施工受季节、天气影响大。对策：对策：泵送混凝土和滑模施工、泵送混凝土和滑模施工、 装配式整体结构。装配式整体结构。l 混凝土经过输送泵到达浇地点。因为混凝土要经过输送泵，混凝土经过输送泵到达浇地点。因为混凝土要经过输送泵，所以对混凝土有特殊要求，比如坍落度、骨料、粒径等。所以对混凝土有特殊要求，比如坍落度、骨料、粒径等。 绪 论钢筋混凝

12、土结构的缺点 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构的缺缺点点l 滑模施工可以沿着水平、斜坡或垂直渐渐滑动，做到边浇滑模施工可以沿着水平、斜坡或垂直渐渐滑动，做到边浇捣、边脱模。它需使用硬稠性混凝土，否则当模板滑移后混捣、边脱模。它需使用硬稠性混凝土，否则当模板滑移后混凝土的边缘容易塌陷损坏。凝土的边缘容易塌陷损坏。 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 机械化程度高，机械化程度高，不使用脚手架，不不使用脚手架，不重复支模板，每天重复支模板，每天可以滑升可以滑升2.5米至米至3.5米，混凝土连续成米，混凝土连续成型，结构整体性好。型，结构整体性好。工期只有一般模板工期只有一般模板施工的三分之一。施工的

13、三分之一。 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构的缺缺点点l 装配整体式结构中的梁、柱或剪力墙、楼板为预制构件，装配整体式结构中的梁、柱或剪力墙、楼板为预制构件，在吊装就位后，焊接或绑扎节点处的钢筋，浇捣混凝土连接在吊装就位后，焊接或绑扎节点处的钢筋，浇捣混凝土连接为整体，形成刚接节点。为整体，形成刚接节点。具有现浇式结构和装配式结构的优点，既具有良好的整体具有现浇式结构和装配式结构的优点，既具有良好的整体性和抗震性，又可减少现场工作量和标准化生产。性和抗震性，又可减少现场工作量和标准化生产。 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构

14、的缺缺点点 抗裂性差。抗裂性差。 普通普通RC结构，在正常使用阶段带裂缝工作，产生问题结构，在正常使用阶段带裂缝工作，产生问题:l 当环境较差（露天、沿海、化学侵蚀）时影响耐久性；当环境较差（露天、沿海、化学侵蚀）时影响耐久性；l 限制了普通限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。用于大跨结构，高强钢筋无法应用。 。对策：对策：采用预应力混凝土结构。采用预应力混凝土结构。 一旦破坏，修复、加固、补强较困难。一旦破坏，修复、加固、补强较困难。对策：对策：混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布、碳纤维板加固混凝土结构技术，快速

15、简发的采用碳纤维布、碳纤维板加固混凝土结构技术，快速简便。便。 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 5 5、钢筋混凝土结构的、钢筋混凝土结构的缺缺点点采用纤维增强材料（碳纤维布、板）加固粘贴加固采用纤维增强材料（碳纤维布、板）加固粘贴加固 。 绪 论钢筋混凝土结构的缺点 6 6、钢筋混凝土结构的分类钢筋混凝土结构的分类v 按受力状态分按受力状态分杆系结构和非杆系结构杆系结构和非杆系结构。 杆系结构。杆系结构。可以按可以按结构力学求解内力结构力学求解内力的结构，如梁、板、的结构，如梁、板、柱、墙等。柱、墙等。在杆系结构中，按结构的受力状态可分为：在杆系结构中，按结构的受力状态可分为：受弯构件、受受弯构件

16、、受压构件、受拉构件、受扭构件压构件、受拉构件、受扭构件等等 。对杆系结构有比较成熟的计算方法，在课程学习中会详细对杆系结构有比较成熟的计算方法，在课程学习中会详细介绍受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件的设计方法。介绍受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件的设计方法。 非杆系结构。非杆系结构。不能按结构力学求解内力，只能由不能按结构力学求解内力，只能由弹性力学弹性力学方法求解应力方法求解应力的结构。的结构。 绪 论钢筋混凝土结构的分类 非杆系结构，非杆系结构，可归纳为四类：可归纳为四类：l 形体复杂的结构形体复杂的结构。如水电站厂房的蜗壳与尾水管结构等。如水电站厂房的蜗壳与尾水管结构等。

17、绪 论钢筋混凝土结构的分类 非杆系结构，非杆系结构，可归纳为四类：可归纳为四类：l 尺寸比例超出杆件范围的结构尺寸比例超出杆件范围的结构 。如当简支深梁的跨高比或如当简支深梁的跨高比或连续深梁的跨高比小于一定程度时，截面应力图形不再为线连续深梁的跨高比小于一定程度时，截面应力图形不再为线性分布，因而不能作为一般受弯构件进行配筋计算。性分布，因而不能作为一般受弯构件进行配筋计算。 l 大体积混凝土结构的孔口。大体积混凝土结构的孔口。 绪 论钢筋混凝土结构的分类这类结构的外部混凝这类结构的外部混凝土范围较大，例如坝内土范围较大，例如坝内引水管道、冲沙孔、泄引水管道、冲沙孔、泄水孔、引水道等，无法水

18、孔、引水道等，无法简化为杆件。简化为杆件。 非杆系结构，非杆系结构，可归纳为四类：可归纳为四类：l 与围岩连接的地下洞室。与围岩连接的地下洞室。这类结构与外部围岩连接，如隧这类结构与外部围岩连接，如隧洞、地下厂房、地下岔管等，计算时必须考虑围岩的抗力作洞、地下厂房、地下岔管等，计算时必须考虑围岩的抗力作用。用。 绪 论钢筋混凝土结构的分类 非杆系结构的非杆系结构的特点特点：l 有些结构除形体复杂外，同时还具有大体积混凝土结构的有些结构除形体复杂外，同时还具有大体积混凝土结构的特点，必须考虑温度应力；特点，必须考虑温度应力；l 有些结构空间整体性强，如简化为平面问题分析会引起较有些结构空间整体性

19、强，如简化为平面问题分析会引起较大失真；大失真；l 有些则缺乏实际工程的破损实例，很难提出承载能力极限有些则缺乏实际工程的破损实例，很难提出承载能力极限状态的标志和计算模型。状态的标志和计算模型。因此，到目前为止，这类结构的配筋计算理论尚不够完善。因此，到目前为止，这类结构的配筋计算理论尚不够完善。 绪 论钢筋混凝土结构的分类 6 6、钢筋混凝土结构的分类钢筋混凝土结构的分类v 制作方法分制作方法分整体式、装配式和装配整体式整体式、装配式和装配整体式。 整体式：整体式：整体式结构是在现场先架立模板、绑扎钢筋，然整体式结构是在现场先架立模板、绑扎钢筋，然后浇捣混凝土而成的结构。整体性好，刚度也较

20、大，目前应后浇捣混凝土而成的结构。整体性好，刚度也较大，目前应用较多。它受天气的影响较大。用较多。它受天气的影响较大。 装配式结构：装配式结构：在工厂（或预制工场）预先制成各种构件，在工厂（或预制工场）预先制成各种构件，然后运往工地装配而成。装配式结构的接头构造较为复杂，然后运往工地装配而成。装配式结构的接头构造较为复杂，整体性较差，对抗渗及抗震不利，所以目前应用有所减少。整体性较差，对抗渗及抗震不利，所以目前应用有所减少。装配整体式结构：装配整体式结构：结构内有一部分为预制的装配式构件，结构内有一部分为预制的装配式构件，另一部分为现浇的混凝土。预制部件常可作为现浇部分的模另一部分为现浇的混凝

21、土。预制部件常可作为现浇部分的模板和支架。它比整体式结构有较高的工业化程度，又比装配板和支架。它比整体式结构有较高的工业化程度，又比装配式结构有较好的整体性。式结构有较好的整体性。 绪 论钢筋混凝土结构的分类 6 6、钢筋混凝土结构的分类钢筋混凝土结构的分类v 按初应力状态分按初应力状态分普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土土。 普通钢筋混凝土：普通钢筋混凝土：加载前初始应力为零。加载前初始应力为零。 预应力钢筋混凝土：预应力钢筋混凝土：加载前初始应力不为零。在结构承受加载前初始应力不为零。在结构承受荷载以前，预先对混凝土施加压力，造成人为的压应力状态，荷载以前，预先

22、对混凝土施加压力，造成人为的压应力状态，使产生的压应力可全部或部分地抵消荷载引起的拉应力。使产生的压应力可全部或部分地抵消荷载引起的拉应力。 绪 论钢筋混凝土结构的分类7 7、钢筋混凝土结构的发展简况及应用、钢筋混凝土结构的发展简况及应用1824年英国人阿斯普丁发明硅酸盐水泥；年英国人阿斯普丁发明硅酸盐水泥； 1849年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船；年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船； 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋；年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋；RC结构开始应用于土木工程距今仅结构开始应用于土木工程距今仅150多年。多年。 与砖石结构、钢木结构相比，钢筋混凝土结构的

23、历史并不与砖石结构、钢木结构相比，钢筋混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速。目前钢筋混凝土结构已成为土木水利长，但发展非常迅速。目前钢筋混凝土结构已成为土木水利工程结构中最主要的结构型式，而且工程结构中最主要的结构型式，而且高性能混凝土高性能混凝土和和新型混新型混凝土结构凝土结构形式还在不断发展。形式还在不断发展。全国的混凝土年产量，据全国的混凝土年产量，据2013年统计就已达到了年统计就已达到了21.96亿亿立立方米，占世界的首位。方米，占世界的首位。 钢筋砼结构的发展及其应用绪 论 钢筋砼结构的发展及其应用绪 论 钢筋混凝土结构计算理论经历三个阶段的发展钢筋混凝土结构计算理论经历三个阶段

24、的发展l 第一阶段第一阶段结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用采用容许应力设计法容许应力设计法。l 第二阶段第二阶段考虑混凝土塑性性能的考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法破损阶段设计法，5050年代又提出更为合理的年代又提出更为合理的极限状态设计法极限状态设计法。l 第三阶段第三阶段发展了以发展了以概率理论为基础的极限状态设计概率理论为基础的极限状态设计法法。8 8、钢筋砼结构课程学习中应注意的问题、钢筋砼结构课程学习中应注意的问题 注意与材料力学的异同。注意与材料力学的异同。从某种意思上来说，钢筋混凝从某种意思上来说，钢筋混凝土结构学是研究钢筋混凝

25、土的材料力学，它与材料力学有土结构学是研究钢筋混凝土的材料力学，它与材料力学有相同之处，又有不同之处：相同之处，又有不同之处：l 材料力学研究线弹性体做成的构件；材料力学研究线弹性体做成的构件；l 钢筋混凝土结构学研究钢筋和混凝土二种材料组成的构钢筋混凝土结构学研究钢筋和混凝土二种材料组成的构件。件。混凝土为非弹性材料且容易开裂，材料力学的许多公式混凝土为非弹性材料且容易开裂，材料力学的许多公式不能直接应用于钢筋混凝土构件。但材料力学中分析问题不能直接应用于钢筋混凝土构件。但材料力学中分析问题的基本思路，即：的基本思路，即：由材料的物理关系、变形的几何关系和由材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系建立计算公式的分析方法，同样适用于钢受力的平衡关系建立计算公式的分析方法，同样适用于钢筋混凝土构件。筋混凝土构件。 钢筋砼结构课程学习中应注意的问题绪 论8 8、钢筋混凝土结构课程学习中应注意的问题、钢筋混凝土结构课程学习中应注意的问题 注意每一个公式的适用范围和条件。注意每一个公式的适用范围和条件。钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的计算公式是在大量实验基础上与理论分析相结合起来的，计算公式是在大量实验基础上与理论分析相结合起来的，每个公式有自己的适用范围。每个公式有自己的适用范围。 运用