混凝土结构设计原理 教学课件 作者 关萍 第1章.ppt

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1、混凝土结构设计原理（电子课件）主编：关萍副主编：纪晓东王怀亮翟莲参编：王志云苗峰主审：王清湘第1章绪论学习要求①掌握混凝土结构的特点；②了解混凝土结构的优缺点；③了解混凝土结构的发展概况与工程应用；④了解本课程的特点及学习时的注意事项。素混凝土PlainConcrete纤维增强混凝土FiberReinforcedConcrete钢骨混凝土SteelReinforcedConcrete钢筋混凝土ReinforcedConcrete钢管混凝土ConcreteFilledSteelTube预应力混凝土PrestressedConcrete钢－混凝土组合结构CompositeStruc

2、ture一、混凝土结构的概念和特点概念：主要以混凝土为材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管、纤维等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构。主要有：◆素混凝土的基本特性：◎抗压强度高，而抗拉强度却很低；◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8-1/20;◎破坏时具有明显的脆性性质。因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于基础垫层和一些非承重结构。◆钢材的基本特点◎抗拉和抗压强度都很高；◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性；◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件。钢筋混凝土结构：将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用各自材料的

3、力学性能。与素混凝土结构相比，钢筋混凝土结构的特点是：钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高；素混凝土梁破坏突然，没有明显预兆；而钢筋混凝土梁则表现出较好的延性，破坏前有明显预兆；钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已经屈服，钢筋和混凝土的材料强度均得到充分利用。二、混凝土结构的优、缺点1、优点⑴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，基本无局部稳定问题，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。⑵可模性好。混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低。

4、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间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。⑷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；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。⑸刚度大。有利于结构的变形控制。⑹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工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。2、缺点⑴自重大。建造大跨、高层结构受限。⑵抗裂性差。普通钢筋混凝土结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)

5、时会影响耐久性；也限制了普通钢筋混凝土用于大跨结构，高强钢筋无法应用。(4)混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。混凝土结构加固技术不断得到发展，如采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。⑶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。第一阶段：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。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。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。三、混凝土结构的发展简况及其应用第二阶段：从上世纪20年代到第二次世界大战前后混凝土和钢筋强度的不断提高1928年法国杰出的土

6、木工程师E.Freyssnet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计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（Α.Α.Гвоздев）开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，50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本计算理论。第三阶段：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。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、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。计算理论：发展了

7、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。四、混凝土结构课程特点及学习中应注意的问题该课程主要讲述混凝土结构基本构件的受力性能和设计计算方法，内容包括钢筋与混凝土材料的力学性能、结构设计方法、以及结构基本构件（受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件）的受力性能分析、设计计算和构造措施、正常使用阶段变形和裂缝的验算、预应力混凝土构件的原理与设计。学习中应注意的问题：1、构件或结构设计是一个综