第1章 結構設計概論

1、混凝土結構設計概論0.1什么是混凝土結構什么是混凝土結構結結 構：廣義上，指房屋建筑和土木工程的建筑物、構：廣義上，指房屋建筑和土木工程的建筑物、 構構 筑物及其相關組成部分的實體。筑物及其相關組成部分的實體。 狹義上，指各種工程實體的承重骨架。狹義上，指各種工程實體的承重骨架。根據制作材料的不同，可分為以下類型：根據制作材料的不同，可分為以下類型：混凝土結構混凝土結構：以混凝土為主要材料制作的結構。（：以混凝土為主要材料制作的結構。（砼砼）砌體結構砌體結構：以砌體為主制作的結構。（磚、石、砌塊）：以砌體為主制作的結構。（磚、石、砌塊）鋼結構鋼結構：以鋼材為主制作的結構。：以鋼材為主制作的結構

2、。木結構木結構：以木材為主制作的結構。：以木材為主制作的結構。組合結構組合結構：同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結構。同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結構。0.2混凝土結構主要的優(yōu)點、缺點混凝土結構主要的優(yōu)點、缺點優(yōu)點優(yōu)點承載力大承載力大就地取材就地取材耐久、耐火耐久、耐火可模性好可模性好整體性好、剛度大整體性好、剛度大自重大自重大 混凝土：混凝土：2425 kN/m3 粘土磚粘土磚: 1719kN/m3 杉木：杉木：4 kN/m3易開裂易開裂性質脆性質脆缺點缺點 優(yōu)點多，缺點少；缺點可克服。優(yōu)點多，缺點少；缺點可克服。0.3混凝土結構的發(fā)展簡況如何混凝土結構的發(fā)展簡況如何

3、v 1824年，英國人年，英國人阿斯匹丁阿斯匹丁 J. Aspdin發(fā)明水泥；發(fā)明水泥；v 1850年，法國人年，法國人藍波特藍波特 L. Lambot制成鐵絲網水泥船；制成鐵絲網水泥船；v 1859年，轉爐煉鋼成功；年，轉爐煉鋼成功；v 1861年，法國人年，法國人莫尼埃莫尼埃 J. Monier取得鋼筋混凝土板、管取得鋼筋混凝土板、管道、拱橋的專利。道、拱橋的專利。 與鋼、木、砌體結構相比，歷史最短，但發(fā)展最快，與鋼、木、砌體結構相比，歷史最短，但發(fā)展最快， 已經成為當今世界各國的主導結構已經成為當今世界各國的主導結構。v 材料：材料：朝輕質、高強方向發(fā)展。強度發(fā)展如：朝輕質、高強方向發(fā)展

4、。強度發(fā)展如： 混凝土：混凝土：C10 C25 C60 C80 C100 C200 v 結構形式：結構形式：高層大跨。如：高層大跨。如： 臺北臺北101大樓，大樓，101層，層，508m, 鋼結構；鋼結構； 馬來西亞吉隆坡石油大廈，馬來西亞吉隆坡石油大廈，88層，層，452m，鋼，鋼-混凝土混凝土 結構；結構； 上海金茂大廈，上海金茂大廈，88層，層，421m，鋼，鋼-混凝土結構；混凝土結構； 香港國際金融中心，香港國際金融中心，88層，層，415m，混合結構；，混合結構； 美國亞特蘭大奧運會主體育館美國亞特蘭大奧運會主體育館240m193m， 張拉整體結構；張拉整體結構； 橋梁跨度也越來越大

5、。如四川萬縣拱橋，跨度為橋梁跨度也越來越大。如四川萬縣拱橋，跨度為420m。 香港國際金融中心香港國際金融中心 88層層, 415m臺北臺北101大樓大樓101層層, 508m上海金茂大廈上海金茂大廈88層層, 421m該橋是長江上該橋是長江上第一座單孔跨第一座單孔跨江公路大橋，江公路大橋，也是當時世界也是當時世界上同類型跨度上同類型跨度最大的拱橋，最大的拱橋，1997年年5月竣月竣工通車。工通車。大橋在中國土大橋在中國土木工程學會木工程學會2004年第年第16屆屆年會上入選首年會上入選首屆屆全國十佳全國十佳橋梁橋梁，名列，名列拱橋首位。拱橋首位。 重慶萬州長江大橋重慶萬州長江大橋（原名四川萬

6、縣長江大橋。全橋長（原名四川萬縣長江大橋。全橋長814米，寬米，寬23米，橋米，橋拱凈跨拱凈跨420米，橋面距江面高米，橋面距江面高140米）米） 湘潭四大橋（蓮城大橋）湘潭四大橋（蓮城大橋）（世界首創(chuàng)、我國最大的斜拉飛燕式鋼管混凝土系桿拱橋（世界首創(chuàng)、我國最大的斜拉飛燕式鋼管混凝土系桿拱橋 ）全長全長44884488米，米，20042004年年2 2月開工建設，月開工建設，20072007年年7 7月竣工月竣工通車。湘潭市第四座湘江大橋正式被命名為通車。湘潭市第四座湘江大橋正式被命名為“蓮城蓮城大橋大橋”，結束了該市橋梁長期以數字命名的歷史。，結束了該市橋梁長期以數字命名的歷史。v設計方法設

7、計方法: 經驗法經驗法上世紀五十年代以前：允許應力法上世紀五十年代以前：允許應力法半經驗、半理論法半經驗、半理論法上世紀五、六十年代：半經驗半概率的極限狀態(tài)設計法上世紀五、六十年代：半經驗半概率的極限狀態(tài)設計法概率極限狀態(tài)法概率極限狀態(tài)法上世紀七十年代以來上世紀七十年代以來: 以概率論數理統(tǒng)計學為基礎的概率極限狀態(tài)設計法以概率論數理統(tǒng)計學為基礎的概率極限狀態(tài)設計法0.4前置的基礎課程前置的基礎課程材料性能材料性能設計方法設計方法軸拉構件軸拉構件軸壓構件軸壓構件受彎構件受彎構件受剪構件受剪構件受扭構件受扭構件偏壓、偏拉構件偏壓、偏拉構件變形、裂縫及變形、裂縫及 結構的耐久性結構的耐久性預應力混凝

8、土結構預應力混凝土結構樓蓋結構樓蓋結構單層廠房單層廠房 結構結構多、高層多、高層 框架結構框架結構基礎基礎知識知識構件構件設計設計結構設計結構設計混凝土結構設計的預備知識：混凝土結構設計的預備知識：混凝土結構原理混凝土結構原理研究對象：以單個混凝土構件作為研究對象。研究對象：以單個混凝土構件作為研究對象。 任任 務：重點對桿系構件（梁、柱）的彎、剪、扭、壓、拉務：重點對桿系構件（梁、柱）的彎、剪、扭、壓、拉 作用下的承載力和變作用下的承載力和變 形、裂縫寬度研究。形、裂縫寬度研究。研究方法：研究方法： 1. 以材料力學為基礎建立力學模型；以材料力學為基礎建立力學模型； 2. 進行構件試驗，實測

9、材料應力、應變即變形；進行構件試驗，實測材料應力、應變即變形； 3. 分析影響因素；分析影響因素； 4. 提出相應的修正系數、簡化公式及使用限制條件。提出相應的修正系數、簡化公式及使用限制條件。要要 求：求： 掌握常見混凝土基本構件（梁、板、柱）在彎、剪、扭、壓、掌握常見混凝土基本構件（梁、板、柱）在彎、剪、扭、壓、拉作用下的承載力計算和變形、裂縫寬度驗算；熟悉其設計構拉作用下的承載力計算和變形、裂縫寬度驗算；熟悉其設計構造要求。造要求?；炷两Y構設計混凝土結構設計 研究對象：混凝土結構設計是以整體結構作為研究對象，研究對象：混凝土結構設計是以整體結構作為研究對象， 如梁板結構、單層廠房和框架結構等如梁板結構、單層廠房和框架結構等。任任 務：分析其受力，并進行構件設計。務：分析其受力，并進行構件設計。研究方法：研究方法： 1. 以結構力學為基礎建立力學模型；以結構力學為基礎建立力學模型； 2. 進行結構試驗，實測構件應力、應變及變形；進行結構試驗，實測構件應力、應變及變形； 3. 分析影響因素；分析影響因素； 4. 提出相應的修正系數、簡化公式及使用限制條件。提出相應的修正系數、簡化公式及使用限制條件。要要 求：求：