建筑工程之混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理_01.1緒論

1、筑龍網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)Concrete Structure第一章緒論roduction第一章緒論筑龍網(wǎng)roduction1緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念混凝土結(jié)構(gòu)的分類配筋的作用與要求鋼筋與砼能共同工作的條件鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點1.2混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用概況材料的發(fā)展結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用概況1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)1.1混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念和特點主要以混凝土材料，并根據(jù)需要配置鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、鋼骨、等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱為混凝土結(jié)構(gòu)(Concrete Structure)?；炷两Y(jié)構(gòu)FRP筋混凝土鋼 -混凝土混合結(jié)構(gòu)混凝土素混

2、凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點1.1.1分類第一章緒論筑龍網(wǎng)素混凝土結(jié)構(gòu)（Plain Concrete)素混凝土基礎(chǔ)1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（Reinforced Concrete)鋼筋混凝土梁1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（Prestressed Concrete)預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)（Steel Reinforced Concrete) (Encased Concrete)鋼骨混凝土柱1.1 混凝土結(jié)構(gòu)

3、一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)（Concrete Filled Tube)混凝土柱1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)FRP混凝土（Fiber Reinforced Polymlastic) Concrete )1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼-混凝土組合（混合）結(jié)構(gòu)(Comite Structure or Hybrid Structure)返回1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)返回例：一跨度為4m，跨中作用集中荷載的，梁截面尺寸200300mm，砼為C20。200FAAAA4000a)200210BB4000316圖1-1BBb)1.1

4、混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點300300塑性破壞脆性破壞1.1.2配筋的作用與要求第一章緒論筑龍網(wǎng)混凝土：抗壓強度高，而抗拉強度卻很低High Compressive Strength, but lower Tensile strength一般抗拉強度只有抗壓強度的1/81/20破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)( Brittle)因此，素混凝土構(gòu)件在實際工程的應(yīng)用很有限，主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩和一些非承重結(jié)構(gòu)。素混凝土基礎(chǔ)1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點基本材料性能 Basic Materials Properties第一章緒論筑龍網(wǎng)1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)破壞時跨中截面受

5、壓邊緣的壓應(yīng)力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明顯預(yù)兆。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點素混凝土梁受力性能Pu PcrPcr = 9.7kNc= ft300150ft2500fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼 材：抗拉和抗壓強度都很高Both tensile and compressive Strengths are high具有屈服現(xiàn)象，破壞時表現(xiàn)出較好的延性 Ductile但細長的鋼筋受壓時極易壓曲，僅能作為受拉構(gòu)件而純鋼構(gòu)件的承載力也往往取決于鋼材的壓曲，材料強度一般得不到充分地發(fā)揮。Advantage:將混凝土和鋼材這兩

6、種材料有機地結(jié)合在一起，可以取長補短，充分利用材料的性能。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼筋混凝土梁配置鋼筋后，RC梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預(yù)兆。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2Pu 52.5kNfy=335N/mm2Py 50.0kN150Pcr = 9.7kNfc300216fy2500第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼筋混凝土梁但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作；通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。但裂縫導(dǎo)

7、致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)。如何解決？1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2Pu 52.5kNfy=335N/mm2Py 50.0kN150Pcr = 9.7kNfc300216fy2500第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼筋混凝土Reinforced Concrete除在構(gòu)件的受拉區(qū)配筋外，還有許多其他配筋方式可以在構(gòu)件的受壓區(qū)配置鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力在復(fù)雜應(yīng)力區(qū)域（如梁在受剪區(qū)段、受扭構(gòu)件、節(jié)點區(qū)、剪力墻等），可以配置箍筋或當(dāng)構(gòu)件受力很大時，可以直接配置鋼骨交錯的鋼筋還可以利用箍筋約束混凝土來提高混凝土的抗壓強度，甚至直接采用采用

8、形成的（鋼、玻璃等）與混凝土一起攪拌混凝土，其抗拉強度可以達到提高因此，兩種(或兩種以上)材料的有機組合，可充分發(fā)揮各自的長處，創(chuàng)造出多種形式的復(fù)合材料，適應(yīng)各種不同受力的要求，取得很好的綜合經(jīng)濟效益1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)受壓構(gòu)件中配置受壓鋼筋配置箍筋受扭構(gòu)件配筋螺旋箍筋約束混凝土圖 1-3常見配筋方式1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同，它們可以結(jié)合在一起共同工作，是因為：鋼筋與混凝土之間存在良好的粘結(jié)力(Bond)，在荷載作用下，保證兩種材料變形協(xié)調(diào)(Same Deformation under load

9、)，共同受力；鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當(dāng)溫度變化時，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。返回1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點1.1.3 鋼筋與混凝同工作的條件粘結(jié)力Bond返回第一章緒論筑龍網(wǎng)材料利用合理：鋼筋和混凝土的材料強度可以得到充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題，應(yīng)力價格低，對于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)?？赡Ｐ院茫夯炷量筛鶕?jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸，適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如空間薄殼、箱形結(jié)構(gòu)等。耐久性和耐火性較好，費用低：鋼筋有混凝土的保護層，不易產(chǎn)生銹蝕

10、，而混凝土的強度隨時間而增長；混凝土是不良熱導(dǎo)體，30mm厚混凝土保護層可耐火2小時，使鋼筋不致因升溫過快而喪失強度。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點1.1.4 混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：第一章緒論筑龍網(wǎng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，且通過合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結(jié)構(gòu)；同時防振性和防輻射性能較好，適用于防護結(jié)構(gòu)。 剛度大、阻尼大，有利于結(jié)構(gòu)的變形控制。易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年來，已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料，或作為水泥的外加成分，改善混凝土的性能。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點第一章緒論筑龍網(wǎng)結(jié)構(gòu)。輕質(zhì)、高強和預(yù)應(yīng)力 自：不適用于大跨、 抗裂性差：

11、普通RC結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化學(xué)侵蝕)時會影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu)，高強鋼筋無法應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土 承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。 高強、鋼骨、混凝土 施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護），工期長，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。鋼模、飛模、滑模等，泵送、早強、商品、高性能、免振自密實混凝土等 混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞，其修復(fù)、加固、補強比較?；炷两Y(jié)構(gòu)加固技術(shù)不斷得到發(fā)展，如最近布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，快速簡便。開發(fā)的采用碳1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點混凝土結(jié)構(gòu)的缺點：第一章緒論筑龍網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)至今已有

12、約150年的歷史； 1824年英國人普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥，混凝土強度達到100N/mm2；（達到266 N/mm2 ） 1849年法國人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋混凝土小船 1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)已成為大量土木工程結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)，而且高性能混凝土和新型混凝土結(jié)構(gòu)形式還在不斷發(fā)展。返回1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用1.2.1材料的發(fā)展第一章緒論筑龍網(wǎng)1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用1.2.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展分三個階段

13、：第一階段：從鋼筋混凝土的發(fā)明至本世紀初鋼筋和混凝土的強度都比較低主要用于建造中小型樓板、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。計算理論：結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面計算均套用彈性理論，采用容許應(yīng)力設(shè)計方法。第一章緒論筑龍網(wǎng)1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用第二階段：從本世紀20年代到第二次前后混凝土和鋼筋強度的不斷提高1928年法國杰出的土木工程師E.Freyet發(fā)明了預(yù)應(yīng)力混凝土，使得混凝土結(jié)構(gòu)可以用來建造大跨度計算理論：前著名的混凝土結(jié)構(gòu)（.）開始考慮混凝土塑性性能的破損階段設(shè)計法，50年代又提出更為合理的極限狀態(tài)設(shè)計法，奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計算理論?；炷两Y(jié)構(gòu)的發(fā)展第一章緒論筑龍網(wǎng)第三階段：二戰(zhàn)以后到現(xiàn)在

14、隨著建設(shè)速度加快，對材料性能和施工技術(shù)提出更高要求，出現(xiàn)裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、泵送商品混凝土等工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。高強混凝土和高強鋼筋的發(fā)展、計算機的采用和先進施工機械設(shè)備的發(fā)明，建造了一大批層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木工程的標(biāo)志。設(shè)計計算理論：發(fā)展了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，基礎(chǔ)理論問題大都得到解決，而新型混凝土材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，并不斷促進混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。返回1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展第一章緒論筑龍網(wǎng)1.2.3應(yīng)用概況1. 應(yīng)用范圍：從工業(yè)與民用建筑、交通設(shè)施、水利水電建筑和基礎(chǔ)工程擴大到近海工

15、程、海底建筑、核電站安全殼等領(lǐng)域建筑、1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用第一章緒論筑龍網(wǎng)2.我國的應(yīng)用情況（88層、420.5m），建筑金貿(mào)我國最高的電視塔（468m），亞洲最高的建筑物長峽水利樞紐工程，大壩高186m，壩體混凝土用量達1527萬m3，是世界上最大的水利工程楊浦大橋是目前世界上跨度最大的斜拉橋，全長1172m1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用第一章緒論筑龍網(wǎng)3.國外的應(yīng)用情況飯店（105層、319.8m）平壤的（420m）的的雙塔（457m）（462m），2003年封頂中國多倫多的預(yù)應(yīng)力砼電視塔（ 549m ）1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用第一章緒論筑龍網(wǎng)1.2 混凝

16、土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用第一章緒論筑龍網(wǎng)1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題受拉構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和基本理論（上冊）第一章緒論筑龍網(wǎng)截面的基本受力形態(tài)有：1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題基本構(gòu)件受力形態(tài)受彎構(gòu)件梁板受彎、受剪受壓構(gòu)件柱、墻 受壓弦桿受壓彎受壓剪雙向受壓彎受扭構(gòu)件柱雨蓬梁受扭受彎、剪、扭 受壓、彎、剪、扭受拉構(gòu)件受拉弦桿受拉彎節(jié)點受剪基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合截面受扭斜截面受剪正截面受力第一章緒論筑龍網(wǎng)問題的復(fù)雜性材料的力學(xué)性能兩種材料的配比兩種材料的共同工作問題的綜合

17、性問題不是單一的解答是不唯一的1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題工程應(yīng)用基本理論結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)件設(shè)計理論分析受力性能第一章緒論筑龍網(wǎng)科學(xué)方法論：分解論各種受力形態(tài)整體論構(gòu)件：各種受力形態(tài)的組合系統(tǒng)論工程：各種構(gòu)件、結(jié)構(gòu)、材料、施工、管理1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題系統(tǒng)論（Systematic）：系統(tǒng)中相互作用、相互依賴的組分是聯(lián)系的、發(fā)展的，以對立統(tǒng)。促進整體論的發(fā)展的觀點優(yōu)化系分解論（Disaggrega-tire）:把復(fù)雜的體系中主要抽象出來簡化,進行科學(xué)假設(shè)和簡化。如單礦物水化的。對環(huán)境對混凝土的作用分別整體論（Holistic）：如耐久性不是一定原材料和配比及工藝下的混凝

18、土固有性質(zhì)，而是必須用在一定的環(huán)境下的鋼筋混凝土中才能發(fā)生的行為。結(jié)構(gòu)耐久性也不是混凝土 各“耐久性指標(biāo)之和筑龍網(wǎng)分解論和整體論和系統(tǒng)論第一章緒論筑龍網(wǎng)學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題：1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題1、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個綜合性問題設(shè)計過程包括結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件選型、材料選擇、配筋構(gòu)造、施工方案等還需要考慮安全適用和經(jīng)濟合理。設(shè)計中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇方案，因此設(shè)計結(jié)果不是唯一的。最終設(shè)計結(jié)果應(yīng)經(jīng)過各種方案的比較，綜合考慮使用、材料、造價、施工等各項指標(biāo)的可行性，才能確定較為合適的一個設(shè)計結(jié)果。第一章緒論筑龍網(wǎng)學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題：1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題2、工程項目的建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的 進行設(shè)計 必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程進行設(shè)計。各種設(shè)計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和 性的文件，其目的是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計在符合國家經(jīng)濟政策的條件下，保證設(shè)計的質(zhì)量和工程項目的安全可靠。注意在學(xué)習(xí)中，有關(guān)基本理論的應(yīng)用最終都要 到規(guī)范的具體規(guī)定。第一章緒論筑龍網(wǎng)學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題：1.3 混凝土結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題由于工程結(jié)構(gòu)類型很多，不同的結(jié)構(gòu)類型有不同的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程，但混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論是一致的，應(yīng)重