《混凝土结构受力特性》课件

混凝土结构受力特性本课程将深入探讨混凝土结构的受力特性，从材料组成到构件设计，再到特殊结构的分析，全面解析混凝土结构在各种荷载作用下的性能表现。通过本课程的学习，您将掌握混凝土结构的受力机理、设计方法和工程实践，为您的职业发展奠定坚实的基础。课程简介课程目标使学生掌握混凝土结构的受力基本理论和设计方法，培养分析和解决工程实际问题的能力。课程内容包括混凝土材料、钢筋、基本构件的受力性能、结构抗震设计、检测与加固等内容。教学方法采用课堂讲授、案例分析、实践操作相结合的教学方法，注重理论与实践的结合。混凝土的组成材料1水泥是混凝土的主要胶凝材料，决定了混凝土的强度和耐久性。2骨料包括粗骨料和细骨料，在混凝土中起骨架作用，影响混凝土的体积稳定性和强度。3水参与水泥的水化反应，影响混凝土的和易性和强度。4外加剂改善混凝土的性能，如提高强度、耐久性、和易性等。水泥的种类与特性硅酸盐水泥强度高，水化热大，早期强度发展快。矿渣水泥水化热低，耐腐蚀性好，后期强度发展快。火山灰水泥水化热低，耐腐蚀性好，强度较低。骨料的种类与特性粗骨料粒径大于5mm的骨料，如碎石、卵石，影响混凝土的强度和耐久性。细骨料粒径小于5mm的骨料，如砂，影响混凝土的和易性和强度。混凝土的配合比设计确定设计强度根据工程要求和混凝土强度等级确定。选择水泥品种根据工程环境和性能要求选择。确定水灰比根据强度要求和水泥品种确定。确定砂率根据骨料种类和级配确定。混凝土的拌和、运输与浇筑1拌和保证混凝土的均匀性和和易性。2运输防止混凝土离析和坍落度损失。3浇筑保证混凝土的密实性和均匀性。混凝土的养护保湿养护保持混凝土表面的湿润，防止水分蒸发。温度控制控制混凝土的温度，防止温度裂缝。养护时间保证混凝土达到一定的强度。混凝土的力学性能抗压强度混凝土最重要的力学性能指标。1抗拉强度远低于抗压强度，是混凝土的薄弱环节。2弹性模量反映混凝土的刚度。3泊松比反映混凝土的横向变形能力。4抗压强度影响因素水灰比、水泥品种、骨料种类、养护条件等。试验方法立方体抗压试验、圆柱体抗压试验。抗拉强度1直接拉伸试验试验方法复杂，结果离散性大。2劈裂抗拉试验试验方法简单，应用广泛。3弯拉试验主要用于测定混凝土的弯拉强度。弹性模量定义应力与应变的比值。影响因素混凝土强度等级、骨料种类等。泊松比定义横向应变与纵向应变的比值。取值范围一般在0.15~0.25之间。混凝土的耐久性1定义混凝土抵抗环境侵蚀的能力。2重要性保证混凝土结构的安全和使用寿命。3影响因素环境条件、混凝土材料、施工质量等。影响混凝土耐久性的因素冻融循环导致混凝土内部产生裂缝。化学侵蚀硫酸盐侵蚀、氯盐侵蚀等。钢筋锈蚀导致混凝土开裂和剥落。提高混凝土耐久性的措施选择优质材料使用抗渗性好的水泥和骨料。1优化配合比降低水灰比，提高密实性。2改善施工质量加强振捣，保证密实性。3采取防护措施涂刷防护涂层，使用外加剂。4钢筋的种类与特性热轧钢筋强度高，塑性好，焊接性能好。冷轧带肋钢筋强度高，但塑性较差，焊接性能一般。钢筋的力学性能1屈服强度钢筋开始产生塑性变形的应力。2抗拉强度钢筋能够承受的最大应力。3伸长率钢筋断裂时的塑性变形能力。钢筋的防腐蚀涂层保护采用环氧树脂涂层或镀锌等方法。加入阻锈剂减缓钢筋的锈蚀速度。阴极保护利用电化学原理保护钢筋。钢筋与混凝土的粘结粘结力钢筋与混凝土之间的相互作用力。影响因素混凝土强度、钢筋表面特征、保护层厚度等。钢筋与混凝土的共同工作1受力协调钢筋和混凝土共同承受荷载。2变形协调钢筋和混凝土的变形一致。3粘结滑移钢筋和混凝土之间存在相对滑移。轴心受力构件的受力分析受力特点轴向压力作用在构件的中心。破坏形式混凝土压碎或钢筋屈服。计算方法根据材料力学原理进行计算。正截面承载力计算基本假定平截面假定、材料本构关系等。1计算公式根据平衡条件和材料本构关系推导。2适用范围适用于各种截面形状的轴心受力构件。3斜截面承载力计算受剪承载力构件抵抗剪切破坏的能力。计算方法根据规范公式进行计算。偏心受力构件的受力分析1受力特点轴向压力作用在构件的偏心位置。2破坏形式大偏心受压、小偏心受压。3计算方法根据平衡条件和材料本构关系进行计算。大偏心受力构件破坏特征受拉钢筋先屈服，然后混凝土压碎。内力分布受拉区拉应力较大，受压区压应力较小。小偏心受力构件破坏特征混凝土先压碎，然后受拉钢筋屈服。内力分布受压区压应力较大，受拉区拉应力较小。受弯构件的受力分析1受力特点承受弯矩作用。2内力分布受拉区产生拉应力，受压区产生压应力。3破坏形式受拉钢筋屈服或受压混凝土压碎。正截面承载力计算单筋矩形截面只配置受拉钢筋的矩形截面。双筋矩形截面配置受拉和受压钢筋的矩形截面。T形截面截面形状为T形的构件。斜截面承载力计算受剪承载力构件抵抗剪切破坏的能力。1受扭承载力构件抵抗扭转破坏的能力。2计算方法根据规范公式进行计算。3裂缝控制裂缝宽度影响混凝土结构的耐久性和使用寿命。控制措施控制钢筋间距、混凝土保护层厚度等。变形验算1挠度构件在荷载作用下的变形。2裂缝宽度控制裂缝宽度，保证结构正常使用。3验算方法根据规范公式进行计算。剪力墙的受力特性受力特点承受水平荷载，如风荷载、地震作用等。作用提高结构的侧向刚度和抗震性能。剪力墙的设计要点墙体厚度保证墙体的稳定性和承载力。配筋率满足抗剪和抗弯要求。构造措施设置边缘构件和水平构造钢筋。框架结构的受力特性1受力特点梁和柱共同承受荷载。2内力分布梁承受弯矩和剪力，柱承受轴力和弯矩。3变形特点产生侧移。框架结构的设计要点梁柱截面尺寸满足承载力和刚度要求。配筋率满足抗弯和抗剪要求。节点设计保证节点的强度和刚度。预应力混凝土结构的受力特性123预加应力在混凝土构件中施加预先的压力。受力特点提高构件的抗裂性和刚度。适用范围大跨度结构、高层建筑等。预应力混凝土结构的类型先张法先张拉钢筋，然后浇筑混凝土。后张法先浇筑混凝土，然后张拉钢筋。预应力混凝土结构的设计要点1预应力值确定合理的预应力值。2锚固设计保证预应力钢筋的可靠锚固。3徐变和收缩考虑混凝土的徐变和收缩对预应力的影响。特殊混凝土结构的受力特性高性能混凝土强度高、耐久性好。轻骨料混凝土自重轻，保温性能好。纤维混凝土抗裂性能好，韧性好。高性能混凝土特点强度高、耐久性好、抗裂性好。应用高层建筑、大跨度桥梁等。轻骨料混凝土1特点自重轻、保温性能好、抗震性能好。2应用高层建筑、屋面保温层等。纤维混凝土特点抗裂性能好、韧性好、耐冲击。应用路面、隧道、矿井支护等。混凝土结构的抗震设计基本原则小震不坏、中震可修、大震不倒。1抗震措施提高结构的延性和强度。2设计方法考虑地震作用进行计算。3地震作用水平地震作用导致结构产生侧移和内力。竖向地震作用对结构的影响较小，一般不考虑。结构抗震措施1加强延性提高结构的塑性变形能力。2提高强度提高结构的承载力。3避免薄弱环节防止结构在薄弱部位发生破坏。混凝土结构的检测与加固检测评估结构的安全性和耐久性。加固提高结构的承载力和耐久性。混凝土结构的常见病害裂缝表面裂缝、深层裂缝等。变形挠度过大、倾斜等。腐蚀钢筋锈蚀、混凝土碳化等。混凝土结构的检测方法1外观检查观察结构的表面状况。2无损检测超声波法、回弹法等。3钻芯取样获取混凝土试样进行试验。混凝土结构的加固方法增大截面提高结构的承载力。外包钢提高结构的承载力和刚度。粘贴碳纤维提高结构的抗弯和抗剪能力。课程总结重点回顾混凝土的组成材料、力学性能、耐久性等。1难点解析预应力混凝土结构的设计、抗震设计等。2实践应用混凝土结构的设计、施工、检测与加固等。3重点回顾材料特性混凝土和钢筋的力学性能。构件受力轴心受力构件、偏心受力构件、受弯构件。结构设计剪力墙、框架结构、预应力混凝土结构。难点解析1预应力设计预应力值的确定、锚固设计等。2抗震设计地震作用的计算、抗震措施的采用等。3结构加固加固方法的选择、施工技术等。思考题问题一如何提高混凝土的耐久性？问题二预应力混凝土结构有哪些优点？问题三如何进行混凝土结构的抗震设计？参考文献混凝土结构设计原理清华大学出版社。混凝土结构基本原理与设计同济大学出版社。钢筋混凝土结构设计高等教育出版社。混凝土结构设计规范1GB50010-2010混凝土结构设计规范。2GB50011-2010建筑抗震设