混凝土结构设计课件_绪论

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理Design Principle for Concrete Structure第一章第一章 绪论绪论主要内容主要内容l1.1 混凝土结构的一般概念混凝土结构的一般概念l1.2 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展与应用概况l1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题混凝土结构课程学习中应注意的问题l1.4 典型工程图片典型工程图片主要内容1 绪论 以混凝土材料为主的结构均可称为以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构混凝土结构。包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。土结构等。一、混凝土结构的定义

2、与分类1.1 混凝土结构的一般概念混凝土结构的一般概念定 义二、二、 钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋与混凝土共同工作的条件： 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：钢筋和混凝土之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；钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），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的粘结力破坏。1.1 混凝土结构的一般概念共同工作的原因三、混凝土结构的优缺点：三、混凝土结构的优缺点：优点优点 材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度

3、可以得材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。经济指标优于钢结构。 可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。形结构等。 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时

4、间土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护厚混凝土保护层层可耐火可耐火2小时小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。1.1 混凝土结构的一般概念优缺点 现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。

5、 易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。能。1.1 混凝土结构的一般概念优缺点 缺点：缺点： 自重大：不适用于大跨、高层结构。自重大：不适用于大跨、高层结构。 抗裂性差：普通抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差环境较差(露天、沿海、化学侵蚀露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了时会影响耐久性；也限制了普通普

6、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。 承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。大，减小使用空间。 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。施工受季节、天气的影响较大。 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。1.1 混凝土结构的一般概念优缺点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

7、。v1849年法国人朗波年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混制造了第一只钢筋混凝土小船。凝土小船。v 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。v混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。多年。v与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且最为广泛结构，而且高性能混凝土高性能混凝土和和新型混凝土结构新型混凝土结构形式还在不断发展。形式还在不断发展。1.2

8、 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展与应用概况发展应用第一阶段：第一阶段：从钢筋混凝土的发明至上世纪初。从钢筋混凝土的发明至上世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。理论，采用容许应力设计方法。混凝土结构的发展1.2 混凝土结构的发展与应用概况发展应用第二阶段：第二阶段：从上世纪从上世纪2020年代到第二次世界大战前后。年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋

9、强度的不断提高。混凝土和钢筋强度的不断提高。19281928年法国杰出的土木工程师年法国杰出的土木工程师E.FreyssnetE.Freyssnet发明了预发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（夫（.）开始考虑混凝土塑性）开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，性能的破损阶段设计法，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，奠定了现代钢筋混凝土结构的基极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。本计算理论。1.2

10、 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展发展应用第三阶段：第三阶段：二战以后到现在二战以后到现在随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。凝土等工业化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代

11、土木工程的标志。成为现代土木工程的标志。设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。课题，并不断促进混凝土结构的发展。1.2 混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展发展应用1 1、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝土及预应混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝

12、土及预应力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题混凝土结构课程学习中应注意的问题注意事项2 2、突出重点并注意难点的学习。、突出重点并注意难点的学习。本课程的内容多、符号多、计算公式多、构造规本课程的内容多、符号多、计算公式多、构造规定也多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻定也多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻“少而精少而精”的原则，突出重点内容的学习。的原则，突出重点内容的学习。3 3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切记死记硬背。本功，切记死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一些重要的概念并在今要求熟练掌握、深刻理解一些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。后的学习中不断的深入理解。1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题注意