混凝土结构设计原理1

混凝土结构设计原理1第一页，共35页。§0.11.1混凝土结构的一般概念第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

结构的分类及本门课程的研究对象结构：广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体。狭义上指各种工程实体的承重骨架。建筑结构：由基本构件（板、梁、墙、柱、基础等），按照一定的组成规则，通过正确的连接方式所组成的能承受并传递作用的体系（骨架）。混凝土结构：以混凝土为主要材料制作而成的结构。

研究混凝土结构和预应力混凝土结构中各种基本构件的强度、刚度和抗裂度设计问题。第二页，共35页。柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板第三页，共35页。（1）按组成材料分混凝土结构：①素混凝土结构（plainconcretestructure）

（如设备基础、混凝土挡土墙等）②钢筋混凝土结构（reinforcedconcretestructure）

（如一般钢筋混凝土板、梁、柱、剪力墙、基础等）③预应力混凝土结构（pre-stressedconcretestructure

）

（如预应力板、梁、柱等）④纤维混凝土结构（fiberconcretestructure

）

⑤钢管混凝土结构（concrete-filledtubestructure

）结构的分类第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第四页，共35页。素砼结构钢筋砼结构劲性砼结构预应力砼结构钢管砼结构第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第五页，共35页。砌体结构木结构（现采用较少）钢结构组合结构（2）按应用领域分建筑结构桥梁结构水电结构特种结构（如烟囱、水池、水塔、筒仓、挡土墙等）第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第六页，共35页。为什么要将钢筋配置在混凝土结构中素混凝土梁

破坏特征：一裂即断，脆性，破坏无预兆；Fmax≈8kN

破坏特征：裂不等于坏，破坏有预兆；Fmax≈36kN钢筋混凝土梁第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第七页，共35页。由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：承载力有很大提高；受力性能和破坏特征有明显改善。第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第八页，共35页。PP钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压、压性能均好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋受拉（亦可受压）----各尽其能，相得益彰第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第九页，共35页。混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起，可共同受力，共同变形。钢筋与混凝土有相近的温度线膨胀系数,温度变化时，两种材料不会产生较大的相对变形而使材料之间的粘结应力受到破坏。钢筋：c=1.2×10-5℃-1

混凝土：c=1.0×10-5~1.5×10-5℃-1混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。

注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。钢筋和混凝土为什么能共同工作第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第十页，共35页。混凝土结构主要的优点、缺点优点合理用材承载力大就地取材耐久、耐火可模性好整体性好、刚度大阻隔射线

优点多，缺点少；缺点可克服。自重大混凝土：24~25kN/m3

粘土砖:18~19kN/m3

杉木：4

kN/m3易开裂：带裂缝工作费工费模施工受季节性影响隔热隔声性能差缺点第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服第十一页，共35页。1.2混凝土结构的发展及应用概况1824年，英国人J.Aspdin发明水泥；1850年，法国人L.Lambot制成铁丝网水泥船；1859年，转炉炼钢成功；1861年，法国人J.Monier用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后又申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利----尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他仍被认为是钢筋混凝土结构的发明者；1884年，德国人Wayss,Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第十二页，共35页。材料方面的发展：第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

强度不断提高

美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代：42N/mm2，有特殊需要时：40N/mm2~100N/mm2，试验室中：266N/mm2。C10→C25→C60→C80→C100→C200轻质混凝土的应用

容重一般为：14kN/m3~18kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等第十三页，共35页。高性能混凝土（HPC，HighPerformanceConcrete)HPC是采用现代先进的混凝土技术制作的，是以耐久性作为混凝土设计的主要技术指标，同时结合不同建筑的具体要求，具有高强度、高韧性、高抗渗性、易施工和经济性等。纤维混凝土（FRC，FiberReinforcedConcrete)

钢纤维、玻璃纤维、碳纤维及合成纤维等，短纤维或连续的长纤维作为混凝土的增强材料。第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第十四页，共35页。结构方面的发展预应力混凝土结构的应用在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重结构体系的丰富不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构及预应力混凝土结构等第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第十五页，共35页。结构：高层、大跨。如：台北101，101层，508m,钢结构；马来西亚吉隆坡石油大厦，88层，452m，钢-混凝土结构；上海金茂大厦，88层，421m，钢-混凝土结构；香港国际金融中心，88层，415m，混合结构；美国亚特兰大奥运会主体育馆240m×193m，张拉整体结构；桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为420m。

第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第十六页，共35页。哈利法塔(迪拜塔高度为世界第一，160层828米)第十七页，共35页。国际金融中心88层,415m钢-混凝土结构台北101101层,508m钢结构金茂大厦88层,421m钢-混凝土结构第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第十八页，共35页。广州中信大厦80层,391m钢筋混凝土结构第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第十九页，共35页。重庆市万县长江大桥跨度为420m第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十页，共35页。施工中的钢筋混凝土建筑结构第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十一页，共35页。施工中的钢筋混凝土桥梁结构第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十二页，共35页。设计方法:

第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

允许应力设计法破坏阶段设计法极限状态设计法半经验半概率法近似概率法全概率法生命全过程设计法材料力学的方法按经验法确定安全系数BJG21-66TJ10-74GBJ11-89GB50010

理论研究方面的发展:

第二十三页，共35页。结构基本理论----如何设计一个新结构荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性构件的承载力计算、设计方法和构造措施未来的方向：计算机的应用与发展，结构整体空间作用分析方法的完善与应用第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十四页，共35页。结构基本理论----旧结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）承载力计算耐久性评估寿命预测损伤分析加固理论第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十五页，共35页。结构基本理论----结构试验技术的完善第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十六页，共35页。混凝土结构的工程应用工程应用：工业与民用建筑桥梁隧道矿井水利水电海港近海工程海底建筑地下建筑核电站安全壳月球表面建筑第1章绪论

1.2混凝土结构的发展及应用概况

第二十七页，共35页。混凝土结构的应用

1.房屋工程我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构混凝土组合柱组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第二十八页，共35页。

2.交通工程隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第二十九页，共35页。3.水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构瑞士大狄克桑期坝，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力坝我国的三峡大坝高186m，装机容量1786千瓦第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第三十页，共35页。

4.特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等第1章绪论

1.1混凝土结构的一般概念

第三十一页，共35页。1.3学习本课程应注意的问题课程内容绪论钢筋混凝土材料的物理力学性能结构设计基本原则受弯构件正截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算受压构件的承载力计算受拉构件的承载力计算受扭构件扭曲截面的承载力计算钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性预应力混凝土构件第三十二页，共35页。材性设计方法轴拉构件轴压构件受弯构件受剪构件受扭构件偏压、偏拉构件变形、裂缝及结构的耐久性预应力混凝土结构楼盖结构单层厂房结构多、高层框架结构基础知识构件设计结构设计，后续课程结构设计原理=