《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課件

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理從材料性能到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，探索混凝土建筑的科學(xué)原理與工程實(shí)踐第一章緒論發(fā)展歷史混凝土結(jié)構(gòu)百年演進(jìn)結(jié)構(gòu)類型框架、剪力墻等形式行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系簡(jiǎn)介混凝土性能發(fā)展簡(jiǎn)史1普通混凝土?xí)r期基礎(chǔ)工程應(yīng)用2技術(shù)變革節(jié)點(diǎn)新型外加劑出現(xiàn)3高性能混凝土強(qiáng)度大幅提升4代表性工程超高層建筑實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)常見形式框架結(jié)構(gòu)梁柱受力為主靈活空間劃分剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)力性能好適合高層建筑框架-剪力墻綜合受力特點(diǎn)平面布置靈活板柱/殼體結(jié)構(gòu)特殊空間效果建筑美學(xué)表現(xiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)與規(guī)范GB50010標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)高層建筑規(guī)范抗震等級(jí)要求國(guó)內(nèi)外規(guī)范差異安全系數(shù)取值不同規(guī)范更新周期技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)修訂第二章材料力學(xué)性能混凝土力學(xué)性能強(qiáng)度等級(jí)與彈性模量鋼筋性能要求屈服強(qiáng)度與延性復(fù)合材料應(yīng)用纖維增強(qiáng)技術(shù)試驗(yàn)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試規(guī)程混凝土材料組成與分類基本組成材料水泥、骨料、水外加劑類型減水劑、緩凝劑特種混凝土高強(qiáng)、纖維增強(qiáng)混凝土物理生化性能性能類別技術(shù)指標(biāo)影響因素強(qiáng)度抗壓、抗拉、抗折水灰比、齡期彈性模量變形能力骨料品質(zhì)收縮體積變化水泥用量徐變長(zhǎng)期變形持久荷載耐久性抗凍、抗?jié)B環(huán)境條件混凝土受力特性1受壓性能強(qiáng)度高、脆性破壞2受拉性能強(qiáng)度低、易開裂3受彎性能壓區(qū)受壓、拉區(qū)開裂4應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系非線性變形規(guī)律鋼筋性能及種類熱軋鋼筋HPB300、HRB400等級(jí)屈服強(qiáng)度鋼筋牌號(hào)主要指標(biāo)延性要求塑性變形能力焊接性能施工連接質(zhì)量保證鋼筋與混凝土協(xié)同工作機(jī)理粘結(jié)作用界面力傳遞錨固機(jī)制端部力傳遞滯后效應(yīng)開裂后應(yīng)變差異裂縫控制合理配筋布置第三章極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法極限狀態(tài)概念結(jié)構(gòu)功能喪失狀態(tài)設(shè)計(jì)理論演化從容許應(yīng)力到極限狀態(tài)分項(xiàng)系數(shù)法荷載與材料系數(shù)極限狀態(tài)的分類結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)不同功能喪失定義承載能力極限狀態(tài)破壞或失穩(wěn)正常使用極限狀態(tài)過大變形或裂縫長(zhǎng)期與短期極限狀態(tài)荷載作用時(shí)間影響結(jié)構(gòu)安全等級(jí)及耐久性要求3級(jí)安全等級(jí)分級(jí)一、二、三級(jí)劃分50年設(shè)計(jì)使用年限普通建筑標(biāo)準(zhǔn)100年重要建筑增加使用年限荷載分類與標(biāo)準(zhǔn)值恒載：自重，永久固定設(shè)備活載：人群，家具，臨時(shí)荷載風(fēng)載：多層高層主要側(cè)向力地震作用：設(shè)防烈度決定大小分項(xiàng)系數(shù)及結(jié)構(gòu)可靠度第四章結(jié)構(gòu)分析方法受力分析結(jié)構(gòu)受力模型建立內(nèi)力計(jì)算彎矩、剪力、軸力確定變形計(jì)算撓度、位移評(píng)估驗(yàn)算校核極限狀態(tài)判斷靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析簡(jiǎn)支梁內(nèi)力分析集中力：M=PL/4均布載：M=qL2/8懸臂梁彎矩：M=PL剪力圖和彎矩圖展示內(nèi)力分布規(guī)律超靜定結(jié)構(gòu)分析連續(xù)梁特點(diǎn)內(nèi)支座負(fù)彎矩力法分析選擇多余約束位移法節(jié)點(diǎn)平衡條件計(jì)算機(jī)輔助分析矩陣求解方法平面桿系結(jié)構(gòu)分析多跨框架平面幾何布置荷載傳遞水平力分配變形分析側(cè)移控制彈性分析與彈塑性分析彈性分析材料線性假定應(yīng)力比例于應(yīng)變彈塑性模型彈性—理想塑性考慮材料非線性屈服機(jī)制塑性鉸形成結(jié)構(gòu)冗余度分析極限荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)承載力儲(chǔ)備安全裕度評(píng)估荷載-變形關(guān)系荷載比彈性變形實(shí)際變形第五章受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)基本概念梁受彎變形特征正截面設(shè)計(jì)彎矩承載力計(jì)算斜截面設(shè)計(jì)剪力承載力驗(yàn)算受彎構(gòu)件斷面設(shè)計(jì)1確定荷載與內(nèi)力計(jì)算彎矩和剪力確定材料參數(shù)混凝土與鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)斷面尺寸寬度、高度初選計(jì)算配筋面積受拉、受壓鋼筋正常使用驗(yàn)算裂縫與撓度控制矩形梁正截面受彎承載力計(jì)算假定平截面假定混凝土不承受拉力材料彈塑性工作受壓區(qū)：應(yīng)力塊參數(shù)α1β1受拉區(qū)：由鋼筋承擔(dān)拉力T型梁的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)翼緣作用增大受壓面積工作條件判別中和軸位置確定簡(jiǎn)化計(jì)算等效矩形截面計(jì)算流程中和軸在翼緣內(nèi)/外斜截面受剪設(shè)計(jì)要點(diǎn)剪力分布規(guī)律梁高方向非均勻箍筋配置間距與直徑選擇破壞形式斜截面開裂特征構(gòu)造要求最小配箍率保證受扭構(gòu)件分析與設(shè)計(jì)扭矩傳遞空間受力分析開裂特征螺旋形裂縫配筋措施縱筋與箍筋組合梁的剛度與裂縫控制正常使用極限狀態(tài)功能性要求保證撓度計(jì)算長(zhǎng)期變形考慮徐變裂縫寬度控制鋼筋應(yīng)力水平影響限值規(guī)定基于環(huán)境類別劃分梁的實(shí)際配筋與細(xì)部構(gòu)造頂部鋼筋：抵抗支座負(fù)彎矩底部鋼筋：承擔(dān)跨中正彎矩錨固長(zhǎng)度：確保鋼筋充分發(fā)揮強(qiáng)度構(gòu)造鋼筋：保證整體性和施工便利第六章受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)構(gòu)件種類柱、墻、短柱軸心受壓均勻應(yīng)力分布偏心受壓附加彎矩作用穩(wěn)定性問題長(zhǎng)細(xì)比影響承載力矩形柱軸心受壓承載力N承載力計(jì)算公式N=α·fc·Ac+fy·As1%最小配筋率防止脆性破壞5%最大配筋率避免鋼筋過密偏心受壓截面的受力分析偏心距定義力作用點(diǎn)偏離核心小偏心受壓截面全壓大偏心受壓部分截面受拉計(jì)算方法等效內(nèi)力化簡(jiǎn)長(zhǎng)細(xì)比與穩(wěn)定性分析長(zhǎng)細(xì)比承載力系數(shù)柱子配筋及構(gòu)造要求主筋設(shè)置不小于4根對(duì)稱布置最小直徑12mm箍筋布置防止主筋屈曲提高核心區(qū)約束抗震加密區(qū)規(guī)定不同截面形狀柱分析圓形柱主筋環(huán)形布置T形柱邊角處加強(qiáng)配筋L形柱轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中鋼筋混凝土墻及剪力墻剪力墻定義高寬比大于4主要承擔(dān)水平力墻體配筋水平與豎向鋼筋邊緣構(gòu)件加強(qiáng)平面布置避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng)整體剛度平衡墻肢連接門洞連梁設(shè)計(jì)剛度協(xié)調(diào)考慮第七章受拉及受壓-彎構(gòu)件受拉構(gòu)件特點(diǎn)鋼筋承擔(dān)主要拉力受拉加固措施增大鋼筋截面受壓-彎復(fù)合作用軸力與彎矩耦合受拉構(gòu)件破壞模式鋼筋拉斷超過抗拉強(qiáng)度粘結(jié)滑移錨固長(zhǎng)度不足混凝土劈裂保護(hù)層強(qiáng)度不足錨固構(gòu)造末端彎鉤或錨板受壓-彎構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)軸力-彎矩耦合：通過相互作用曲線評(píng)估節(jié)點(diǎn)區(qū)設(shè)計(jì)：強(qiáng)柱弱梁原則工程實(shí)例：框架結(jié)構(gòu)中梁柱聯(lián)合工作變形控制：考慮P-△效應(yīng)影響第八章板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本受力形式垂直荷載彎曲變形單向板一個(gè)方向主要受力2雙向板兩個(gè)方向共同受力板厚與配筋率變形控制要求單向板設(shè)計(jì)與計(jì)算跨高比控制小于等于35防控變形受彎承載力按每米寬度計(jì)算配筋分布主筋垂直跨度方向分布筋主筋面積20%雙向板與樓蓋系統(tǒng)雙向配筋兩個(gè)方向均布主筋支座負(fù)彎矩加強(qiáng)配筋區(qū)抗沖切設(shè)計(jì)柱周加強(qiáng)措施空心板、肋梁板與特殊板空心板減輕重量保留剛度適合大跨度肋梁板材料高效利用剛度與強(qiáng)度兼顧施工工藝要求高第九章基礎(chǔ)與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類型分類獨(dú)立、條形、筏板基礎(chǔ)地基承載力滿足沉降和強(qiáng)度要求關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震構(gòu)造構(gòu)件連接方式剛接、鉸接選擇條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類型適用條件設(shè)計(jì)重點(diǎn)條形基礎(chǔ)承重墻結(jié)構(gòu)縱筋計(jì)算獨(dú)立基礎(chǔ)荷載集中沖切驗(yàn)算筏板基礎(chǔ)軟弱地基整體剛度樁基礎(chǔ)承載力不足樁土共同作用框架節(jié)點(diǎn)區(qū)設(shè)計(jì)與構(gòu)造節(jié)點(diǎn)受力分析剪力傳遞機(jī)制關(guān)鍵鋼筋構(gòu)造核心區(qū)約束箍筋抗震設(shè)計(jì)強(qiáng)柱弱梁原則第十章結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)1耐久性設(shè)計(jì)目標(biāo)滿足使用年限要求環(huán)境作用分類碳化、氯離子侵蝕保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度與質(zhì)量控制材料選擇水灰比與外