混凝土结构设计原理（第三版梁兴文）课件 第1章 概论

1混凝土结构设计原理（第三版）2023/3/232023/3/232土木工程结构混凝土结构

《混凝土结构设计原理》《混凝土结构设计》钢结构

《钢结构设计原理》《钢结构设计》砌体结构

《砌体结构》（包括原理和设计）钢-混凝土组合结构（混合结构）

《组合结构设计原理》2023/3/232023/3/23目录第1章概论第2章钢筋和混凝土材料的基本性第3章结构设计基本原理第4章受弯构件正截面的性能设计

第6章受拉构件的正截面的性能与设计第5章受弯构件的正截面的性能与设计

第7章构件的斜截面受剪性能与设计第8章受扭构件扭曲截面受剪性能与设计第9章正常使用极限状态验算及耐久性设计第10章预应力混凝土构件的性能与设计2023/3/232023/3/23第1章平台合作1.1

混凝土结构的基本概念和特点1.2

混凝土结构的应用及发展1.3

本课程的主要内容及特点2023/3/232023/3/2351.1混凝土结构的基本概念和特点

混凝土结构的基本概念混凝土结构的特点2023/3/232023/3/2361.混凝土结构的定义及类型

以混凝土为主要材料制成的结构，并可以根据需要配置普通钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等。

混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土钢管混凝土钢骨混凝土钢-混凝土组合结构FRP混凝土纤维混凝土1.1.1

混凝土结构的基本概念2023/3/232023/3/237

素混凝土结构1.1.1

混凝土结构的基本概念2023/3/232023/3/238

钢筋混凝土结构1.1.1

混凝土结构的基本概念2023/3/232023/3/2391.1.1

混凝土结构的基本概念

预应力混凝土结构预应力的概念预应力混凝土构件预应力混凝土电杆预应力的锚具2023/3/232023/3/23101.1.1

混凝土结构的基本概念

钢管混凝土结构建国门地铁2023/3/232023/3/23111.1.1

混凝土结构的基本概念

钢骨（型钢）混凝土结构2023/3/232023/3/23121.1.1混凝土结构的基本概念

FRP(FiberReinforcedPolymer)混凝土结构2023/3/232023/3/23131.1.1

混凝土结构的基本概念

钢－混凝土组合结构组合楼板钢－混凝土组合柱2023/3/232023/3/23141.1.1混凝土结构的基本概念

纤维混凝土纤维混凝土井盖冷轧带钢剪切型钢纤维

生态合成纤维合成纤维2023/3/232023/3/2315

2.

为什么会有混凝土结构？素混凝土梁的破坏特征断裂，承载力很低，脆性破坏；混凝土的抗压强度未充分利用RC混凝土梁的破坏特征受拉钢筋先屈服，受压区混凝土最后被压坏，承载力较高，延性破坏；混凝土的抗拉、抗压强度均充分利用1.1.1混凝土结构的基本概念2023/3/232023/3/2316素混凝土柱的破坏特征

承载力和变形能力均较低，脆性破坏RC混凝土柱的破坏特征

承载力和变形能力均较高，延性破坏1.1.1混凝土结构的基本概念2023/3/232023/3/23171.1.1混凝土结构的基本概念混凝土中配置钢筋后，承载能力、变形能力、耗能能力，均大大提高重要概念优良结构应满足两个条件，承载力高，变形能力（延性）和耗能能力好问题钢筋与混凝土两种材料能否协同工作？2023/3/232023/3/23181.1.1混凝土结构的基本概念钢筋与混凝土两种材料共同工作的基础

钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者能协调变形，共同工作。粘结力是这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。

钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。钢材料为1.2×10-5，混凝土为（1.0~1.5）×10-5。不致因温度变化产生较大的相对变形而使两者间的粘结力遭到破坏。

混凝土对钢筋起到了保护和固定作用，使钢筋不容易发生锈蚀和直接遭受火烧，提高了结构的耐久性和耐火性。

2023/3/232023/3/23191.1.2

混凝土结构的特点

混凝土结构的优点

就地取材耐久性好耐火性整体性可模性节约钢材

混凝土结构的缺点及改进

自重大：

轻质高强混凝土抗裂性差：预应力混凝土需用模板：钢模板，预制构件（工业化）施工复杂：预制装配式结构2023/3/232023/3/23201.2混凝土结构的应用及发展

混凝土结构的应用

混凝土结构的发展2023/3/232023/3/23211.2.1发展阶段

早期阶段（1850-1920）1824年，英国泥瓦匠JosephAspdin发明硅酸盐水泥

1848年，法国人朗波J.J.Lambot制造了第一只钢筋混凝土小船■1871~1875年，在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋2023/3/232023/3/23221.2.2

应用

第二阶段（1920-1950）预力应混凝土的应用

第三阶段（1950-1980）高强材料的应用，先进施工方法的应用

第四阶段（1980-

）新结构体系在高层建筑中的应用近代混凝土力学--混凝土结构非线性分析以概率理论为基础的极限状态设计方法应用范围：建筑工程，桥梁工程，隧道与地下工程，水利工程，特种结构，高耸结构等2023/3/232023/3/23231.2.2

应用

混凝土结构朝鲜柳京大厦香港中央广场大厦广东国际大厦65s,200m底层柱1.8×2.2m2023/3/232023/3/23241.2.2

应用

世界最高建筑的前10幢RankBuilding,CityYearstoriesHStructualsystem1.Taipei101,Taipei,Taiwan2004101508Steel1.Taipei101,Taipei,Taiwan2004101508Steel2.PetronasTower1,KualaLumpur,Malaysia199888452Mixed3.PetronasTower2,KualaLumpur,Malaysia199888452Mixed4.SearsTower,Chicago1974110442Steel5.JinMaoBuilding,Shanghai199988421Mixed6.TwoInternationalFinanceCenter,HongKong200388412Mixed7.CiticPlaza,Guangzhou,China199680391Mixed8.ShunHingSquare,Shenzhen,China199669384Mixed9.EmpireStateBuilding,NewYork1931102381Mixed10.CentralPlaza,HongKong199278374Mixed2023/3/232023/3/23252023/3/232023/3/23261.2.2

应用TwoInternationalFinanceCenter,HongKongJinMaoBuilding,Shanghai

SearsTower,ChicagoPetronasTower,KualaLumpur,MalaysiaTaipei101,Taipei,Taiwan2023/3/232023/3/23271.2.2

应用CiticPlaza,Guangzhou,ChinaShunHingSquare,Shenzhen,ChinaEmpireStateBuilding,NewYorkCentralPlaza,HongKongBankofChina(BOC)Tower

2023/3/232023/3/23281.2.2

应用

混凝土桥梁结构2023/3/232023/3/23291.2.2

应用

混凝土桥梁结构2023/3/232023/3/23301.2.3

拓展

高性能混凝土(HighPerformanceConcrete)

高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性

纤维增强混凝土（FibreReinforcedConcrete）

在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料而形成,其抗拉、抗剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能均有较大提高

.

纤维材料有钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等,碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加固补强以及机场飞机跑道工程等。

2023/3/232023/3/23311.2.3

拓展活性粉未混凝土（ReactivePowderConcrete,RPC）

由骨料（级配良好的石英砂）、水泥、硅粉、高效减水剂以及一定量的纤维（如钢纤维等）等组成,是一种超高强度、超高韧性和高耐久性的超高性能混凝土,比普通混凝土和现有的高性能混凝土有质的飞跃。

■工程化纤维增强水泥基复合材料

（EngineeredCementitiousComposites，ECC）

ECC具有类似于金属材料的拉伸强化现象，其极限拉应变可达到5~6%，与钢材的塑性变形能力几乎相近，是具有像金属一样变形的混凝土材料。ECC的抗压强度类似于混凝土，抗压弹性模量较低，但受压变形能力比普通混凝土大很多；其耐火性和耐久性也超过普通混凝土。2023/3/232023/3/23321.2.3

拓展2023/3/232023/3/23331.2.3

拓展2023/3/232023/3/23341.3本课程的主要内容和特点

本课程的主要内容课程特点与学习方法1.3

本课程的主要内容及特点2023/3/232023/3/23351.3.1

主要内容混凝土结构设计步骤

结构方案（构件选型、结构布置等）

↓↓

计算简图，荷载计算，内力和变形分析

↓↓

构件截面承载力计算，变形和裂缝宽度控制

↓↓

构造措施■本课程内容--后两部分—《混凝土结构设计原理》■后继课程

前两部分--《混凝土结构设计》2023/3/232023/3/23361.3.1

主要内容

主要内容

受弯构件受压构件受拉构件受扭构件混凝土构件的裂缝宽度与挠度控制预应力混凝土构件2023/3/232023/3/23371.3.2

课程特点与学习方法★应注意钢筋与混凝土两种材料自身的特点材料力学公式不能直接计算混凝土构件的承载力和变形；可用平衡条件、物理条件和几何条件建立基本方程，在具体应用时应注意钢筋混凝土性能上的特点。★计算方法是建立在理论研究与试验研究基础之上根据构件受力性能试验，研究其破坏机理和受力性能，建立物理和数学模型，并根据试验数据拟合出半理论半经验公式。学习时一定要深刻理解构件的破坏机理和受力性能，特别要注意构件计算方法的适用条件。2023/3/232023/3/23381.3.2

课程特点与学习方法