《混凝土结构工程》课件

混凝土结构工程课程目标和内容掌握混凝土结构基础知识理解材料特性与工作原理学会结构设计计算方法能独立完成基本构件设计了解施工技术与质量控制混凝土结构的基本概念定义混凝土与钢筋共同工作的复合结构体系组成部分混凝土、钢筋、连接件工作原理混凝土承压，钢筋承拉，共同受力混凝土结构的分类普通钢筋混凝土常规钢筋与混凝土共同工作预应力混凝土预先施加应力提高承载能力纤维混凝土添加纤维增强抗裂性能混凝土结构的优缺点优点耐火性好耐久性强原材料易得可塑性强缺点自重大抗拉性能差易开裂养护时间长混凝土材料水泥胶凝材料，决定强度骨料砂石，提供体积稳定性水水化反应，保证流动性外加剂改善性能，特殊功能钢筋材料普通钢筋光圆钢筋、螺纹钢预应力钢筋钢丝、钢绞线、预应力筋钢筋网焊接网片、绑扎钢筋网混凝土强度等级钢筋强度等级300MPaHPB300光圆钢筋335MPaHRB335普通热轧带肋钢筋400MPaHRB400高强度热轧带肋钢筋500MPaHRB500超高强度热轧带肋钢筋混凝土配合比设计原则满足强度要求达到设计强度等级保证工作性能适宜的流动性和可塑性经济合理节约材料，降低成本满足耐久性抵抗环境侵蚀的能力混凝土结构设计规范概述1GB50010混凝土结构设计规范2GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范3JGJ55普通混凝土配合比设计规程4GB50011建筑抗震设计规范结构设计的基本要求1安全性承载能力满足荷载要求2适用性变形、振动、裂缝控制3耐久性抵抗环境影响的长期性能荷载与作用永久荷载结构自重、填充物重量可变荷载使用荷载、设备荷载风荷载由风作用产生的水平力地震作用地震引起的惯性力雪荷载积雪造成的垂直荷载结构计算方法极限状态设计法承载能力极限状态正常使用极限状态考虑安全系数中国现行规范采用允许应力法基于弹性理论控制工作状态应力简单直观已逐渐淘汰受弯构件设计确定截面尺寸基于跨度和荷载初步计算正截面计算确定受拉钢筋面积斜截面计算配置箍筋防止斜裂缝构造验算确保满足最小配筋率受压构件设计轴心受压荷载作用于截面形心柱的有效长度稳定系数最小偏心距偏心受压荷载作用点偏离形心小偏心受压大偏心受压二阶效应考虑受拉构件设计钢筋承担主要拉力混凝土抗拉强度低考虑裂缝控制限制钢筋应力水平注意构造要求确保钢筋布置合理锚固长度充分保证拉力有效传递剪力和扭矩设计剪力验算计算斜截面承载力配置箍筋确定箍筋间距和直径扭矩计算确定抗扭筋配置构造要求满足最小配筋和间距规定裂缝控制设计裂缝成因分析受力裂缝与非受力裂缝1裂缝宽度计算基于钢筋应力和保护层厚度2限值确定根据环境条件和使用要求3控制措施合理配筋、减小钢筋间距4变形控制设计跨度长度(m)允许挠度(mm)钢筋混凝土楼板设计单向板沿短向受力配置主筋和分布筋适用于矩形板双向板两个方向均受力两向均配置主筋适用于方形板无梁楼盖楼板直接支承在柱上需设置加强区受冲切控制钢筋混凝土梁设计矩形梁宽度与高度比小于0.5T形梁与楼板整体浇筑形成的梁连续梁跨越多个支座的梁钢筋混凝土柱设计1截面选择矩形、圆形或多边形2纵向钢筋配置满足最小配筋率3箍筋布置控制间距并加密4构造详图梁柱节点加强钢筋混凝土墙设计承重墙主要承担竖向荷载配置双层钢筋网设置构造柱剪力墙主要抵抗水平力边缘构件加强开洞处加强配筋地下室外墙承受土压力和水压力考虑防水要求控制裂缝宽度基础设计独立基础单柱下的独立承台条形基础墙下或柱列下的连续基础筏形基础整体式大面积基础板桩基础通过桩将荷载传至深层预应力混凝土结构概述基本原理预先施加压应力抵消部分拉应力适用范围大跨度、重载荷结构主要优点减小截面、增大跨度、控制裂缝常见应用桥梁、大跨度屋盖、水池预应力施加方法先张法先张拉钢筋，后浇筑混凝土适用于工厂预制通过粘结传递预应力端部需设置锚固区后张法先浇筑混凝土，后张拉钢筋适用于现场施工通过锚具传递预应力可采用粘结或非粘结方式预应力损失计算1即时损失锚具变形、摩擦损失、弹性压缩2时间相关损失混凝土徐变、收缩、钢材松弛3计算方法根据规范公式或试验数据确定4总损失率一般为初始预应力的15%-25%预应力混凝土梁设计预应力混凝土楼板设计确定布筋方案张拉方向和预应力筋布置应力计算施工阶段和使用阶段验算锚固区设计加强端部受力状况挠度控制预估上拱度，控制总变形模板工程模板类型木模板钢模板铝模板塑料模板支撑系统立杆支撑贝雷梁支撑早拆支撑设计要求强度要求刚度要求稳定性要求钢筋工程钢筋加工下料、调直、弯曲成型钢筋连接绑扎、焊接、机械连接钢筋安装定位、固定、保护层控制质量验收外观检查、位置偏差测量混凝土浇筑工艺运输方式泵送、吊斗、溜槽浇筑顺序分层、分段、连续浇筑振捣方法插入式振捣器、附着式振捣器表面处理抹平、收光、纹理处理混凝土养护技术湿润养护洒水、覆盖、蓄水封闭养护喷涂养护剂、覆膜蒸汽养护温度控制、湿度控制电热养护电缆加热、红外线照射冬期施工技术材料保温加热水和骨料，防冻剂使用浇筑保温热气帐篷，电热毯覆盖温度监控埋设温度计，实时监测强度估算使用等效龄期法预测强度高温施工技术原材料控制降低水泥用量骨料预冷使用冰水拌和施工措施早晚施工缩短运输时间设置遮阳棚养护加强及时覆盖增加洒水次数延长养护期大体积混凝土施工技术1温控设计温度场分析与监测布点2配合比优化低热水泥、减少单位用量3浇筑工艺分层、分块、控制浇筑厚度4降温措施预冷、内部埋管冷却、表面保温混凝土结构质量控制原材料控制进场验收、抽样检测配合比验证试配、试验室检验施工过程控制关键工序旁站、验收成品质量检验强度、外观、尺寸偏差混凝土结构检测方法回弹法快速评估表面硬度超声波法探测内部缺陷钻芯法直接测定实际强度混凝土结构耐久性设计环境分类根据侵蚀性确定环境等级材料选择选用适当水泥品种和掺合料构造措施增加保护层厚度，控制裂缝表面处理应用防护涂层或浸渍处理混凝土结构防水设计1材料防水低水灰比、掺加防水剂2构造防水设置止水带、伸缩缝处理3外加防水层涂料防水、卷材防水混凝土结构抗震设计基本原则1强柱弱梁确保框架整体稳定性2强剪弱弯避免脆性破坏3强节点弱构件确保节点区不发生破坏4延性构造措施提高结构变形能力框架结构设计框架布置平面规则性，竖向规则性避免平面扭转避免竖向薄弱层节点设计核心区箍筋加密梁柱节点剪力验算通过节点钢筋连续塑性铰设计控制塑性铰位置梁端加密箍筋柱端箍筋构造加强剪力墙结构设计3%最小墙厚不小于层高的1/250.25%最小配筋率双向钢筋网垂直和水平方向1.2%边缘构件配筋率强约束边缘构件框架-剪力墙结构设计装配式混凝土结构概述工厂化生产标准化、机械化、规模化现场装配安装吊装、就位、连接全装修一体化结构与装修协同设计绿色建造方式减少施工垃圾，节能环保预制构件设计与制作叠合楼板预制底板现浇叠合层预制墙板外墙板、内墙板预制梁柱整体预制或部分预制预制楼梯整体预制，直接安装装配式结构连接设计预埋件连接后浇带连接套筒灌浆连接螺栓连接其他连接方式装配式结构施工技术测量放线精确定位，校核偏差构件吊装选择合适起重设备，确定吊点临时支撑稳定构件位置，调整标高节点连接焊接、灌浆、螺栓紧固混凝土结构加固与修复概述加固目的提高承载能力恢复使用功能延长使用寿命改变使用功能常见病害裂缝混凝土剥落钢筋锈蚀变形过大结构检测与评估1资料收集设计图纸，历史数据2现场检测尺寸测量，缺陷记录3材料试验强度测定，成分分析4结构计算承载力验算，安全评级加固方法选择截面增大法增加混凝土截面和配筋粘贴钢板法钢板或碳纤维粘贴加固外加预应力法外部施加预应力索或筋置换法局部拆除重建混凝土结构裂缝处理裂缝分类结构性裂缝，非结构性裂缝1成因分析荷载过大，温度变形，收缩2修补方法表面封闭，灌浆，嵌缝3预防措施合理配筋，温度控制，养护4混凝土结构防腐技术材料防腐抗硫酸盐水泥掺加防腐剂提高混凝土密实度表面防护涂装防腐涂料浸渍处理硅烷浸渍电化学防护阴极保护去离子处理电渗析脱盐绿色混凝土技术再生骨料利用废弃混凝土制备骨料2工业废渣掺合粉煤灰、矿渣、硅灰利用减水剂应用降低水泥用量，提高性能低碳生产节能技术，减少碳排放高性能混凝土应用100MPa超高强突破常规强度限制100年超长寿命抗侵蚀能力大幅提高60%自密实无需振捣即可密实成型15%轻质化减轻自重，提高跨度纤维混凝土应用钢纤维提高韧性和抗裂性玻璃纤维增强抗冲击性能合成纤维控制塑性收缩裂缝碳纤