第1章绪论...

1、Reinforced Concrete Structure平时成绩平时成绩+期中成绩（期中成绩（30%）+期末成绩（期末成绩（70%）4 学分学分 （1至至15周）周） 混凝土结构设计原理是土木工程专业的一门重要的专业基混凝土结构设计原理是土木工程专业的一门重要的专业基础课，学习混凝土结构的基本设计理论及相关知识。础课，学习混凝土结构的基本设计理论及相关知识。 本课程的学习目的（结构设计的目的）本课程的学习目的（结构设计的目的）混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念钢筋混凝土结构及其优缺点钢筋混凝土结构及其优缺点钢筋混凝土结构的应用和发展简况钢筋混凝土结构的应用和发展简况本课程的主要内容、特

2、点及学习方法等本课程的主要内容、特点及学习方法等设计结构，使其：设计结构，使其： 能够承受正常施工和正常使用条件下出现的各种作能够承受正常施工和正常使用条件下出现的各种作用，不产生跨塌、失稳等危及生命和财产安全的事件。用，不产生跨塌、失稳等危及生命和财产安全的事件。 不至产生过大的挠度，过宽的裂缝。不至产生过大的挠度，过宽的裂缝。 能够达到设计预期的使用年限。能够达到设计预期的使用年限。学习本课程的目的：学习本课程的目的： 掌握钢筋混凝土结构设计的基本知识，使结构满足安全、掌握钢筋混凝土结构设计的基本知识，使结构满足安全、适用和耐久的功能要求。适用和耐久的功能要求。以混凝土为主要材料制作的结构

3、称为混凝土结构。以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构。素混凝土结构素混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构纤维增强混凝土纤维增强混凝土素混凝土结构素混凝土结构不配置钢筋等其他材料的混凝土结构不配置钢筋等其他材料的混凝土结构混凝土混凝土抗拉能力很弱抗压能力很强砼结构砼结构易开裂易开裂 因混凝土材料抗拉能力很因混凝土材料抗拉能力很弱，所以素混凝土结构在工程弱，所以素混凝土结构在工程中很少使用，主要使用在一些中很少使用，主要使用在一些以受压为主的结构中，如素混以受压为主的结构中，如素混凝土基础。凝土基础。Pcr = 9.7k

4、N150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500素砼梁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，远未达到破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到砼的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。砼的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。 绪 论钢筋砼结构的工作原理v钢钢 材材 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； 细长钢筋受压时易压曲，仅作为受拉构件。细长钢筋受压时易压曲，仅作为受拉构件。纯钢构件的承载力取决于钢材的压曲，

5、材料强度一般得不纯钢构件的承载力取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。到充分地发挥。将将砼砼和和钢材钢材这两种材料有机地结合在一起，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。可以取长补短，充分利用材料的性能。 绪 论钢筋砼结构的工作原理Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500钢筋砼梁Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置钢筋后，钢筋砼梁的承载力比素砼梁大大提高，钢筋的抗配置钢筋后，钢筋砼梁的承载力比素砼梁大大提高，钢筋的抗拉强度和砼

6、的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预拉强度和砼的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。兆。Py 50.0kN fc绪 论钢筋砼结构的工作原理Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500钢筋砼梁Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fyPy 50.0kN fc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；通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋砼梁不能

7、应用于大但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋砼梁不能应用于大跨度结构。如何解决？跨度结构。如何解决？绪 论钢筋砼结构的工作原理钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构Reinforced Concrete（缩写（缩写RC）如钢筋混凝土梁：如钢筋混凝土梁： 为什么要把钢筋和混凝土结为什么要把钢筋和混凝土结合在一起组成钢筋混凝土结构？合在一起组成钢筋混凝土结构？ 发挥钢筋抗拉能力强和混凝发挥钢筋抗拉能力强和混凝土抗压能力强的特点，将砼和钢土抗压能力强的特点，将砼和钢筋两种不同的材料结合起来共同筋两种不同的材料结合起来共同工作。工作。 为什么能把钢筋和混凝土结为什么能把钢筋和混凝土结合在一起组成钢筋混凝土结构？

8、合在一起组成钢筋混凝土结构？ 钢筋混凝土结构比素混凝土钢筋混凝土结构比素混凝土结构在性能上得到哪些改善？结构在性能上得到哪些改善？两种材料可以可靠地粘结在一两种材料可以可靠地粘结在一起，相互传力，共同工作。起，相互传力，共同工作。两种材料的线膨胀系数相近。两种材料的线膨胀系数相近。钢钢- -混凝土组合结构混凝土组合结构用型钢和混凝土组合而成的结构用型钢和混凝土组合而成的结构 型钢有工字钢，型钢有工字钢，H型钢、钢管等，如型钢、钢管等，如左图。左图。 钢钢混凝土组合结构中，型钢在混凝混凝土组合结构中，型钢在混凝土内就象骨架一样，因此又叫土内就象骨架一样，因此又叫钢骨混凝钢骨混凝土结构土结构。预应

9、力混凝土结构预应力混凝土结构 在钢筋混凝土结构受拉区人为地预先施在钢筋混凝土结构受拉区人为地预先施加压应力的混凝土结构加压应力的混凝土结构钢钢-砼混合结构砼混合结构(Composite Structure) (Hybrid Structure) 绪 论钢筋砼结构的工作原理抗裂能力抗裂能力 很快开裂，开裂时很快开裂，开裂时荷载很小荷载很小 很快开裂，开裂时很快开裂，开裂时荷载略大，但仍很小荷载略大，但仍很小破坏性质破坏性质 开裂后，梁即折断开裂后，梁即折断破坏，脆性破坏破坏，脆性破坏 先受拉钢筋屈服，先受拉钢筋屈服，发生很大变形后，砼压发生很大变形后，砼压坏而破坏，延性破坏坏而破坏，延性破坏材料

10、的利用情况材料的利用情况 混凝土抗压能力没混凝土抗压能力没有得到充分利用有得到充分利用 混凝土和钢筋的材混凝土和钢筋的材料性能得到了充分利用料性能得到了充分利用承载能力承载能力 很弱很弱 强强优优 点点便于就地取材；便于就地取材；可模性好；可模性好；耐久性好；耐久性好；耐火性好；耐火性好；整体性好；整体性好；节约钢材等。节约钢材等。缺缺 点点自重大；自重大；抗裂性差；抗裂性差；施工周期长、复杂；施工周期长、复杂；需模板，费木材等；需模板，费木材等；素混凝土重度：素混凝土重度：24kN/m3；钢筋混凝土重度：；钢筋混凝土重度：25kN/m3。 钢筋混凝土结构与砖石砌体、木结构相比，历史并不长，钢

11、筋混凝土结构与砖石砌体、木结构相比，历史并不长，至尽约有至尽约有150年的历史，但发展非常迅速，目前混凝土结构已年的历史，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量土木工程结构中最主要的结构。成为大量土木工程结构中最主要的结构。1824年，英国人阿斯普丁年，英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。发明硅酸盐水泥。1849年，法国人朗波年，法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。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。 钢筋混凝土结构的发展大体上可分为钢筋混凝土结构的发展大体上可分为3个阶段。个阶段。从

12、钢筋混凝土发明至从钢筋混凝土发明至20世纪初。世纪初。计算理论：计算理论：结构内力和构件截面设计计算均套用弹性理论，结构内力和构件截面设计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。第一阶段第一阶段材料：材料：钢筋和砼的钢筋和砼的强度较低强度较低，主要用于建造中小型楼板、梁、，主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。柱、拱和基础等构件。从从20世纪初到第二次世界大战前后。世纪初到第二次世界大战前后。第二阶段第二阶段计算理论：计算理论：考虑砼塑性性能的考虑砼塑性性能的破损阶段设计法破损阶段设计法，50年代又提年代又提出更为合理的出更为合理的极限状态设计法。极限状态设计法。

13、材料：材料：砼和钢筋砼和钢筋强度提高强度提高，1928年发明了年发明了预应力砼预应力砼，为砼结，为砼结构向大跨度、高层发展提供了保障，此外，装配式钢筋混凝土构向大跨度、高层发展提供了保障，此外，装配式钢筋混凝土和薄壁空间混凝土结构有了很大发展。和薄壁空间混凝土结构有了很大发展。从第二次世界大战以后到现在。从第二次世界大战以后到现在。第三阶段第三阶段计算理论：计算理论：发展了以发展了以概率理论为基础概率理论为基础的的极限状态设计法极限状态设计法。新。新型砼材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，不断型砼材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，不断促进砼结构计算理论的发展。促进砼结构计

14、算理论的发展。材料：材料：材料向材料向高强、轻质、耐久和高性能高强、轻质、耐久和高性能发展。随着高强混发展。随着高强混凝土以及高强钢筋的出现，预制装配式砼结构、高效预应力砼凝土以及高强钢筋的出现，预制装配式砼结构、高效预应力砼结构、泵送商品混凝土以及各种施工技术广泛地应用于各类土结构、泵送商品混凝土以及各种施工技术广泛地应用于各类土木工程。建造了高坝、超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧木工程。建造了高坝、超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木水利工程的标志。道、高耸结构等大型工程，成为现代土木水利工程的标志。世界第一高楼世界第一高楼台北台北101大楼（大楼（50

15、8米）米） 台北台北101大大楼拿下了楼拿下了“世界世界高楼高楼”四项指标四项指标中的三项世界之中的三项世界之最，即最，即“最高建最高建筑物筑物”(508米米)、“最高使用楼最高使用楼层层”(438米米)和和“最高屋顶高最高屋顶高度度”(448米米)。 由台湾省李祖原建筑师事务所设由台湾省李祖原建筑师事务所设计，总建筑面积计，总建筑面积35.835.8万万m m2 2。地下。地下5 5层，层，地上地上101101层，大楼内主干是层，大楼内主干是8 8根巨形劲根巨形劲性骨架高强混凝土柱。性骨架高强混凝土柱。马来西亚石油双塔大厦马来西亚石油双塔大厦 位于马来西亚吉隆坡，位于马来西亚吉隆坡，451.

16、9米。米。 双塔大厦由两个并排的圆形建筑所组成，双塔大厦由两个并排的圆形建筑所组成，为钢筋混凝土及钢骨混凝土结构。为钢筋混凝土及钢骨混凝土结构。上海金茂大厦上海金茂大厦 位于上海浦东新区陆家位于上海浦东新区陆家嘴金融贸易区，与著名的外嘴金融贸易区，与著名的外滩风景区隔江相望。金茂大滩风景区隔江相望。金茂大厦总高度为厦总高度为420.5米，是目前米，是目前世界第四、中国第二高楼，世界第四、中国第二高楼，为钢为钢-混凝土组合结构混凝土组合结构,占地占地面积面积2.3万平方米，地上万平方米，地上88层，层，地下地下3层，裙房层，裙房6层，总建筑层，总建筑面积面积29平方米。大厦里有办平方米。大厦里有

17、办公楼、酒店、观光厅等等。公楼、酒店、观光厅等等。悉尼歌剧院悉尼歌剧院 世界上最著名的歌剧院之世界上最著名的歌剧院之一，由一，由3组、组、10对壳片组成，以对壳片组成，以环境优美和建筑造型独特而闻环境优美和建筑造型独特而闻名于世。名于世。 悉尼歌剧院为钢筋混凝土结悉尼歌剧院为钢筋混凝土结构，其外部造型已完全无墙、柱构，其外部造型已完全无墙、柱的概念。由于结构的复杂和施工的概念。由于结构的复杂和施工的困难，使该建筑的工期长达的困难，使该建筑的工期长达17年之久。年之久。上海东方明珠电视塔上海东方明珠电视塔 东方明珠电视塔高东方明珠电视塔高468米，成为米，成为亚洲第一、世界第三之高塔。亚洲第一、

18、世界第三之高塔。 采用三根预应力混凝土采用三根预应力混凝土管柱贯穿着上下管柱贯穿着上下3个球形，小个球形，小球直径球直径7m，两个大球直径各，两个大球直径各50m。毛里塔尼亚友谊港毛里塔尼亚友谊港 天津港大沽灯塔天津港大沽灯塔 塞那河上的诺曼底大桥塞那河上的诺曼底大桥美国密执安州的麦基那克海峡大桥美国密执安州的麦基那克海峡大桥安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性能够承受在正常使用期间可能在结构内引起的各种能够承受在正常使用期间可能在结构内引起的各种内力内力弯矩弯矩M剪力剪力V轴向压力轴向压力N轴向拉力轴向拉力N扭矩扭矩T第第3章章第第4章章第第5章章第第6章章挠度不过大，裂缝不过宽挠度不过大，

19、裂缝不过宽挠度计算、裂缝宽度计算挠度计算、裂缝宽度计算第第8章章（各种（各种构造措施构造措施等）等）钢筋和混凝土的物理力学性能钢筋和混凝土的物理力学性能结构设计方法结构设计方法第第2章章第第10章章第第7章章使结构达到设计使用年限使结构达到设计使用年限第第8章章第第9章章预应力混凝土结构预应力混凝土结构第第11章章钢筋混凝土现浇楼盖设计钢筋混凝土现浇楼盖设计适用规范：适用规范：混凝土结构设计规范（混凝土结构设计规范（GB50010-2002）主要参考书主要参考书（教材）：（教材）：混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 蓝宗建主编蓝宗建主编 东南大学出版社东南大学出版社混凝土结构设计原理（第混凝

20、土结构设计原理（第2版）版） 沈蒲生主编沈蒲生主编 高等教育出版社高等教育出版社混凝土结构设计混凝土结构设计 彭刚彭刚 蔡江勇主编蔡江勇主编 北京大学出版社北京大学出版社混凝土结构基本原理（精编本）混凝土结构基本原理（精编本） 熊丹安主编熊丹安主编 武汉理工大学出版社武汉理工大学出版社钢筋砼结构课程的特点钢筋砼结构课程的特点v本课程是研究钢筋砼这一复合材料的力学理论课程。钢筋砼是本课程是研究钢筋砼这一复合材料的力学理论课程。钢筋砼是由钢筋和混凝土结合而成的一种结构，由钢筋和混凝土结合而成的一种结构，不是理想弹性材料不是理想弹性材料，与研，与研究弹性体的究弹性体的材料力学材料力学、结构力学结构力

21、学等有很大的不同。为了等有很大的不同。为了对钢筋混凝土结构的受力性能与破坏特征有较好的了解对钢筋混凝土结构的受力性能与破坏特征有较好的了解，首先必，首先必须对须对钢筋和混凝土材料的力学性能要很好的掌握钢筋和混凝土材料的力学性能要很好的掌握。v由于材料的复杂性，所以对钢筋混凝土结构的基本计算理论的由于材料的复杂性，所以对钢筋混凝土结构的基本计算理论的研究也很复杂。所以目前在基本构件的计算公式中有相当一部分研究也很复杂。所以目前在基本构件的计算公式中有相当一部分是根据试验获得的是根据试验获得的半经验半理论公式半经验半理论公式，要注意它们的，要注意它们的适用范围和适用范围和条件条件。AsAs0.7lalav设计结果并不唯一，任何一项设计都有设计结果并不唯一，任何一项设计都有多种方案多种方案可以选择。可可以选择。可能有多种方案，应经过方案比较，综合考虑使用、材料、造价、能有多种方案，应经过方案比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等方面确定最终结果施工等方面确定最终结果。v注意注意构造规定