混凝土結(jié)構(gòu)課件第章

1、土木工程學(xué)院建筑工程系夏珊2014年9月素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 鋼鋼-混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu) 纖維混凝土纖維混凝土 素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土基礎(chǔ) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、柱、板組合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土柱鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)FRPFRP混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)F

2、RPFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼鋼- -混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼鋼- -混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土組合結(jié)構(gòu)PP三三.結(jié)構(gòu)和構(gòu)件結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件四四.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)強(qiáng)度高強(qiáng)度高 耐久性好耐久性好 耐火性好耐火性好 可模性好可模性好 整體性好整體性好 易于就地取材易于就地取材 節(jié)約鋼材節(jié)約鋼材自重大自重大 抗裂性差抗裂性差 隔熱隔聲性能較差隔熱隔聲性能較差 損壞后修復(fù)困難損壞后修復(fù)困難 施工耗費(fèi)大量模板施工耗費(fèi)大量模板 施工受季節(jié)性影響大施工受季節(jié)性影響大* 1824年，英國人年，英國人J. Aspdin 發(fā)明了波

3、特蘭水泥，為混凝土的誕生奠定基礎(chǔ)；發(fā)明了波特蘭水泥，為混凝土的誕生奠定基礎(chǔ)；* 1849年，法國人年，法國人Joseph Louis Lambot 用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船-最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；* 1861年，法國花匠年，法國花匠J. Monier 用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后又用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后又申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利-盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認(rèn)為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理

4、，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認(rèn)為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)明者；發(fā)明者；* 1884年，德國人年，德國人Wayss, Bauschingger和和Koenen等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)件中等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得到了推廣應(yīng)用。到了推廣應(yīng)用。 從發(fā)明至從發(fā)明至2020世紀(jì)初，兩種材料強(qiáng)度都很低。世紀(jì)初，兩種材料強(qiáng)度都很低。主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱、基礎(chǔ)等構(gòu)件。主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱、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，計算理論：

5、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面計算均套用彈性理論，采取容許應(yīng)力設(shè)計方法。采取容許應(yīng)力設(shè)計方法。從從2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代到第二次世界大戰(zhàn)前后，兩種材料強(qiáng)度年代到第二次世界大戰(zhàn)前后，兩種材料強(qiáng)度不斷提高。不斷提高。19281928年，法國杰出的土木工程師年，法國杰出的土木工程師E.FreyssnetE.Freyssnet發(fā)明發(fā)明了預(yù)了預(yù)應(yīng)力混凝土，使得混凝土結(jié)構(gòu)可以用于建造大跨度。應(yīng)力混凝土，使得混凝土結(jié)構(gòu)可以用于建造大跨度。計算理論：前蘇聯(lián)著名的混凝土結(jié)構(gòu)專家格沃茲杰夫開計算理論：前蘇聯(lián)著名的混凝土結(jié)構(gòu)專家格沃茲杰夫開始考慮混凝土塑性性能的破損階段設(shè)計法，始考慮混凝土塑性性能的破損階段設(shè)計法，505

6、0年代又提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。結(jié)構(gòu)的基本計算理論。從第二次世界大戰(zhàn)后至今，隨著戰(zhàn)后建設(shè)速度加快，對從第二次世界大戰(zhàn)后至今，隨著戰(zhàn)后建設(shè)速度加快，對材料性能及施工技術(shù)提出了更高要求，出現(xiàn)裝配式混凝材料性能及施工技術(shù)提出了更高要求，出現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，泵送商品混凝土等工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。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(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展、計算機(jī)的采用和先進(jìn)施高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展、計算機(jī)的采用和先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備的發(fā)明，建造了一大批超高層建筑、大跨度工機(jī)械設(shè)備的發(fā)明，建造了一大批

7、超高層建筑、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。土木工程的標(biāo)志。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，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)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(jìn)混合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，并不斷促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展?；炷敛牧匣炷敛牧? : 高強(qiáng)高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久、提高抗裂性、易于成型、外加、輕質(zhì)、耐久、提高抗裂性、易于成型、外加劑、無砂混凝土

8、、纖維混凝土等劑、無砂混凝土、纖維混凝土等鋼筋材料鋼筋材料: : 高強(qiáng)、延性好、防腐、高粘結(jié)錨固性高強(qiáng)、延性好、防腐、高粘結(jié)錨固性2.結(jié)構(gòu)體系方面的發(fā)展結(jié)構(gòu)體系方面的發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在混凝土的受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度在混凝土的受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度, , 減減輕構(gòu)件的自重輕構(gòu)件的自重。鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在混凝土構(gòu)件中配置型鋼或在鋼管中填充混凝土在混凝土構(gòu)件中配置型鋼或在鋼管中填充混凝土, ,其強(qiáng)度高、截其強(qiáng)度高、截面小、延性好。面小、延性好。結(jié)構(gòu)體系的豐富結(jié)構(gòu)體系的豐富 不同用途、不同結(jié)構(gòu)功

9、能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系不同用途、不同結(jié)構(gòu)功能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系; ;同一結(jié)構(gòu)中可以同一結(jié)構(gòu)中可以同時使用鋼構(gòu)件同時使用鋼構(gòu)件、鋼鋼- -混凝土組合構(gòu)件和混凝土構(gòu)件組成鋼混凝土組合構(gòu)件和混凝土構(gòu)件組成鋼- -混凝土混凝土混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)。PP設(shè)計方法設(shè)計方法允許應(yīng)力允許應(yīng)力設(shè)計法設(shè)計法破壞階段破壞階段設(shè)計法設(shè)計法極限狀態(tài)極限狀態(tài)設(shè)計法設(shè)計法半經(jīng)驗半概率法半經(jīng)驗半概率法近似概率法近似概率法全概率法全概率法生命全過程設(shè)計法生命全過程設(shè)計法材料力學(xué)的方法材料力學(xué)的方法按經(jīng)驗法確定安按經(jīng)驗法確定安全系數(shù)全系數(shù)結(jié)構(gòu)基本理論結(jié)構(gòu)基本理論-如何設(shè)計一個新結(jié)構(gòu)如何設(shè)計一個新結(jié)構(gòu)荷載的確定方法荷載的確定方法結(jié)構(gòu)的力

10、學(xué)分析：線性和非線性結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析：線性和非線性構(gòu)件的承載力計算、設(shè)計方法和構(gòu)造措施構(gòu)件的承載力計算、設(shè)計方法和構(gòu)造措施未來的方向：未來的方向：計算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完計算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完善與應(yīng)用善與應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)基本理論結(jié)構(gòu)基本理論-舊結(jié)構(gòu)的維護(hù)、改造與加固（舊結(jié)構(gòu)的維護(hù)、改造與加固（80年代中年代中期發(fā)展起來）期發(fā)展起來）承載力計算承載力計算耐久性評估耐久性評估壽命預(yù)測壽命預(yù)測損傷分析損傷分析加固理論加固理論修復(fù)理論修復(fù)理論災(zāi)害評估等災(zāi)害評估等 廠房、住宅、辦公樓等多高層建筑廣泛采用混凝土結(jié)構(gòu)。我國超過廠房、住宅、辦公樓等多高層建筑廣泛采用

11、混凝土結(jié)構(gòu)。我國超過100m100m的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或為混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)。的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或為混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)。 隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。如隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。如19941994年建成的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大橋、年建成的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大橋、楊浦大橋的塔架，楊浦大橋的塔架，19951995年建成的地鐵一號線、延安東路隧道、英吉利海年建成的地鐵一號線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等峽隧道等。 大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土

12、結(jié)構(gòu)大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土結(jié)構(gòu)。 如核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲水池、儲氣灌、海洋石油平臺、如核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲水池、儲氣灌、海洋石油平臺、電視塔等電視塔等。 上海莘莊大型立交工程該工程由15條線路，6條主線、20個定向匝道構(gòu)成；占地面積45.8公頃，整個立交橋梁結(jié)構(gòu)長度11.1公里、面積8.4萬平方米?；緲?gòu)件基本構(gòu)件受力形態(tài)受力形態(tài)受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 梁、板梁、板受彎、受剪受彎、受剪受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件柱、墻、柱、墻、 受壓弦桿受壓弦桿受壓彎受壓彎受壓剪受壓剪雙向受壓彎雙向受壓彎受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件雨蓬梁雨蓬梁 柱柱受扭受扭受彎、剪、扭受彎、剪、扭受壓、彎、剪、

13、扭受壓、彎、剪、扭受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件受拉弦桿受拉弦桿受拉彎受拉彎梁柱節(jié)點(diǎn)梁柱節(jié)點(diǎn)受剪受剪基本理論基本理論受力性能受力性能理論分析理論分析工程應(yīng)用工程應(yīng)用構(gòu)件設(shè)計構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 1.構(gòu)件和結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個綜合性問題構(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、配筋構(gòu)造、施工方案等，設(shè)計過程包括結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件選型、配筋構(gòu)造、施工方案等， 還需要考慮安全適用和經(jīng)濟(jì)合理。還需要考慮安全適用和經(jīng)濟(jì)合理。 設(shè)計中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇方案，因而設(shè)計結(jié)果不是唯設(shè)計中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇方案，因而設(shè)計結(jié)果不是唯一的。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、最

14、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。設(shè)計結(jié)果。2. 2. 工程項目建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的法規(guī)工程項目建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的法規(guī)進(jìn)行進(jìn)行 強(qiáng)制性法規(guī)強(qiáng)制性法規(guī)具有法律效應(yīng)具有法律效應(yīng) 國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)合同合同 行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)，合同不低于國家標(biāo)準(zhǔn)，合同 企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)，競爭不低于國家標(biāo)準(zhǔn)，競爭2. 2. 工程項目建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的法規(guī)工程項目建設(shè)是國家的重要

15、工作，必須依照國家頒布的法規(guī)進(jìn)行進(jìn)行l(wèi)設(shè)計人員必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計人員必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程設(shè)計規(guī)范或規(guī)程進(jìn)行設(shè)計。進(jìn)行設(shè)計。l各種設(shè)計規(guī)范或規(guī)程各種設(shè)計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目的是具有約束性和立法性的文件，其目的是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計在符合國家經(jīng)濟(jì)政策的條件下，保證設(shè)是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計在符合國家經(jīng)濟(jì)政策的條件下，保證設(shè)計質(zhì)量和工程項目的安全可靠。計質(zhì)量和工程項目的安全可靠。l注意在學(xué)習(xí)中，有關(guān)基本理論的應(yīng)用最終都要落實到規(guī)范的注意在學(xué)習(xí)中，有關(guān)基本理論的應(yīng)用最終都要落實到規(guī)范的具體規(guī)定。具體規(guī)定。2. 2. 工程項目建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的法

16、規(guī)工程項目建設(shè)是國家的重要工作，必須依照國家頒布的法規(guī)進(jìn)行進(jìn)行l(wèi)由于工程結(jié)構(gòu)類型很多，不同的結(jié)構(gòu)類型對應(yīng)不同的規(guī)范或由于工程結(jié)構(gòu)類型很多，不同的結(jié)構(gòu)類型對應(yīng)不同的規(guī)范或規(guī)程。規(guī)程。l混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論是一致的，應(yīng)重點(diǎn)學(xué)好基本理論?；炷两Y(jié)構(gòu)的基本理論是一致的，應(yīng)重點(diǎn)學(xué)好基本理論。l本學(xué)期以基本理論為主，并結(jié)合主要用于建筑結(jié)構(gòu)的本學(xué)期以基本理論為主，并結(jié)合主要用于建筑結(jié)構(gòu)的混凝混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)。3. 3. 設(shè)計工作是一項創(chuàng)造性工作設(shè)計工作是一項創(chuàng)造性工作l一方面，在設(shè)計中只能按照規(guī)范的條例進(jìn)行；一方面，在設(shè)計中只能按照規(guī)范的條例進(jìn)行；l另一方面，只有深刻理解規(guī)范的理論

17、依據(jù)，才能更好的應(yīng)用另一方面，只有深刻理解規(guī)范的理論依據(jù)，才能更好的應(yīng)用規(guī)范，充分發(fā)揮設(shè)計者的主動性和創(chuàng)造性。規(guī)范，充分發(fā)揮設(shè)計者的主動性和創(chuàng)造性。l某種意義上說，規(guī)范是給傻瓜設(shè)計師編寫的。某種意義上說，規(guī)范是給傻瓜設(shè)計師編寫的。l注意學(xué)習(xí)體會工程中的創(chuàng)造性。注意學(xué)習(xí)體會工程中的創(chuàng)造性。l本學(xué)科還在不斷發(fā)展更新，設(shè)計工作也不應(yīng)被規(guī)范和規(guī)程所本學(xué)科還在不斷發(fā)展更新，設(shè)計工作也不應(yīng)被規(guī)范和規(guī)程所束縛，在試驗和理論均得到可靠論證后，應(yīng)積極采用先進(jìn)的束縛，在試驗和理論均得到可靠論證后，應(yīng)積極采用先進(jìn)的理論技術(shù)。規(guī)范一般十年修訂一次，為的就是反映學(xué)科最新理論技術(shù)。規(guī)范一般十年修訂一次，為的就是反映學(xué)科最

18、新發(fā)展成果。發(fā)展成果。3. 3. 設(shè)計工作是一項創(chuàng)造性工作設(shè)計工作是一項創(chuàng)造性工作l美國美國ACIACI混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的第一章第一句話：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的第一章第一句話： “本規(guī)范僅提供設(shè)計與施工本規(guī)范僅提供設(shè)計與施工的最低要求的最低要求” 也就是說，設(shè)計人員應(yīng)從具體出發(fā)采用不同于規(guī)范的要求。也就是說，設(shè)計人員應(yīng)從具體出發(fā)采用不同于規(guī)范的要求。l美國公路部門的美國公路部門的ASSHTOASSHTO橋梁設(shè)計規(guī)程寫得更清楚：橋梁設(shè)計規(guī)程寫得更清楚： “本規(guī)程無意取代設(shè)計人所具有的專門教育和工程判斷的訓(xùn)本規(guī)程無意取代設(shè)計人所具有的專門教育和工程判斷的訓(xùn)練，僅在規(guī)程中規(guī)定為保證公共安全的最低要求。業(yè)主和設(shè)練，僅在規(guī)程中規(guī)定為保證公共安全的最低要求。業(yè)主和設(shè)計人可能需要在設(shè)計中采用新的先進(jìn)技術(shù)，或需對材料及施計人可能需要在設(shè)計中采用新的先進(jìn)技術(shù)，或需對材料及施工質(zhì)量提出更