混凝土基本原理混凝土結(jié)構(gòu)第一章緒論

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理魏科豐

第一章緒論重點(diǎn)掌握混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)，了解混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用難點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，能說明素混凝土構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件在受力性能方面的差異本章主要內(nèi)容▲本課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法、考核方式▲混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念和特點(diǎn)▲混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用一、房屋建筑結(jié)構(gòu)的組成柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板課程特點(diǎn)公式較多實(shí)踐性強(qiáng)理解較難二、本課程的特點(diǎn)是土木工程專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課課堂教學(xué)習(xí)題作業(yè)平時測驗(yàn)課堂討論、練習(xí)期末考試三、本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)四、總評成績組成

總評成績由平時成績（40%）+期末考試成績（60%）組成。平時成績由考勤+習(xí)題作業(yè)+課堂提問、練習(xí)+平時測驗(yàn)組成。“教”與“學(xué)”的方法“教”──講思路、要點(diǎn)和難點(diǎn)，引導(dǎo)討論并總結(jié)“學(xué)”──預(yù)習(xí)、積極參與討論、復(fù)習(xí)和練習(xí)，應(yīng)注意培養(yǎng)自己的多種能力，概括為加、減、問、用、創(chuàng)新，同時積極實(shí)踐。六、教材及主要參考用書1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材）邵永健主編北京大學(xué)出版社2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理趙順波主編同濟(jì)大學(xué)出版社3、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理李玉順主編科學(xué)出版社4、

通過本課程所在的精品課程網(wǎng)學(xué)習(xí)：/hnt/kczy/jxkj.html5、我的e-mail地址是weikf@163.com，供討論、交流。受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件七

課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法1）、課程的主要內(nèi)容第一章緒論研究四種構(gòu)件在兩種極限狀態(tài)下的受力性能、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及構(gòu)造措施。四種基本構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)（安全性）正常使用極限狀態(tài)（適用性、耐久性）S≤R課程的內(nèi)容框架2）、課程的內(nèi)容框架第一章緒論設(shè)計(jì)方法材料性質(zhì)第一章緒論3）、學(xué)習(xí)過程中要注意的1、實(shí)驗(yàn)性、理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)。2、突出特點(diǎn)是以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，提出假定、進(jìn)行簡化、建立實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和公式，用于解決工程實(shí)際問題。3、內(nèi)容存在“七多”，即概念多、公式多、系數(shù)多、符號多、構(gòu)造規(guī)定多、教學(xué)環(huán)節(jié)多，文字?jǐn)⑹龆唷?/p>

第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)素混凝土結(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)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)二、分類以混凝土為主材，并根據(jù)需要配置鋼筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱為混凝土結(jié)構(gòu)(ConcreteStructure)。1.1混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念1.1.1混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類一、定義第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)素混凝土結(jié)構(gòu)（PlainConcrete)第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcrete)PP鋼筋（加筋）+混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）拉壓性能均好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）----各盡其能，相得益彰鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcreteStructure)ReinforcementStirrupSupport第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（PrestressedConcrete)第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼筋混凝土內(nèi)部配置鋼骨的組合結(jié)構(gòu)，所配置的鋼骨的形式有角鋼、工字鋼、寬翼緣工字鋼、雙十字鋼、雙槽鋼、十字型鋼、箱型方鋼管等。第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteFilledTube)鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等。1、混凝土的主要力學(xué)性能（1）抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度卻很低

(只有抗壓強(qiáng)度的1/8-1/20)。（2）破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)。第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)1.1.2、配筋的作用與要求一、為什么想將鋼筋與混凝土組合起來使用？

主要由兩者的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性決定的Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftsc=ft25002、素混凝土梁的受力性能Pu≈Pcrsc=ftft破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度相近，遠(yuǎn)未達(dá)到混凝土的抗壓強(qiáng)度，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明顯預(yù)兆。第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)PPPP素混凝土梁承載力小，破壞突然鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)告配筋的作用：（1）提高結(jié)構(gòu)的承載力；（2）調(diào)整結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)。

（1）抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。

（2）延性好：多數(shù)鋼材具有屈服現(xiàn)象，破壞時表現(xiàn)出較好的延性。

（3）易于壓曲失穩(wěn)：細(xì)長的鋼筋受壓時極易壓曲，僅能作為受拉構(gòu)件。

（4）耐久性和耐火性差。因此，將混凝土和鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短，充分利用材料的性能。第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)3、鋼材的主要性能Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=f鋼筋混凝土梁的受力性能Pu≈

52.5kNsc=ftftsssc2f16

fy配置鋼筋后：▲

RC梁的承載力（52.5kN)比素混凝土梁（9.7kN)大大提高，▲鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度均得到充分利用，▲破壞過程有明顯預(yù)兆。Py≈

50.0kN第一章緒論

fc（1）鋼筋和混凝土之間存在良好的粘結(jié)力；保證在荷載作用下兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；（2）鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)

（鋼材為1.2×10-5/oC，混凝土為1.0~1.5×10-5/oC

）；保證溫度變化時，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。（3）混凝土的堿性環(huán)境第一章緒論二、鋼筋與混凝土共同工作的條件一、優(yōu)點(diǎn)（1）就地取材（2）合理用材、經(jīng)濟(jì)性好（3）耐久性和耐火性好、維護(hù)費(fèi)用低（4）可模性好（5）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)等；第一章緒論1.1.3混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)（1）

自重大不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。

輕質(zhì)、高強(qiáng)和預(yù)應(yīng)力。（2）抗裂性差

普通RC結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作。

預(yù)應(yīng)力混凝土。（3）耗模板（4）施工受季節(jié)性影響（5）隔熱隔聲性能差第一章緒論1.1混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)二、缺點(diǎn)1824年英國人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥。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。第一章緒論1.2

混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況▲

混凝土結(jié)構(gòu)的開始應(yīng)用于土木工程距今僅150多年?！?/p>

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)已成為土木工程中最主要的結(jié)構(gòu)。第一階段：從鋼筋混凝土發(fā)明到20世紀(jì)初。材料：鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低（<C20）。計(jì)算理論：容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用：主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。第一章緒論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)發(fā)展的三個階段第一章緒論材料：混凝土、鋼筋強(qiáng)度不斷提高。計(jì)算理論：破損階段設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（定值法）。第二階段：從上世紀(jì)20年代到

第二次世界大戰(zhàn)前后應(yīng)用：已應(yīng)用于簡單的結(jié)構(gòu)中，特別是1928年法國土木工程師弗雷西奈（E.Freyssnet）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結(jié)構(gòu)。第一章緒論材料：強(qiáng)度繼續(xù)提高。尤其是高強(qiáng)、高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展，泵送商品混凝土技術(shù)的發(fā)展等。目前國內(nèi)常用的砼強(qiáng)度等級為C20~C45。第三階段：二戰(zhàn)以后到現(xiàn)在設(shè)計(jì)計(jì)算理論：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。計(jì)算機(jī)技術(shù)推進(jìn)了設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。應(yīng)用：建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程。見下面的例子?；炷两Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1.房屋工程我國超過100m高的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或?yàn)榛炷梁弯摰慕M合結(jié)構(gòu)混凝土組合柱組合樓板鋼柱組合梁組合桁架鋼筋混凝土筒體金茂大廈馬來西亞雙塔34

廣州白云賓館36004000800080006600030003600030006600080008000400036007000078507850230033層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國內(nèi)首棟百米高層。3536鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程實(shí)例美國西雅圖雙聯(lián)廣場大廈58層四根大鋼管混凝土柱混凝土抗壓強(qiáng)度133Mpa直徑3.05m管壁厚30mm承受60%豎向荷載混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

2.交通工程隧道、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1994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，1995年建成的地鐵一號線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等?；炷两Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用

3.水利工程大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土結(jié)構(gòu)我國的三峽大壩，混凝土重力壩混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

4.特種工程核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲水池、儲氣灌、海洋石油平臺、電視塔等第一章緒論臺北101101層,508m金茂大廈88層,421m第一章緒論1.2混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況及其應(yīng)用重慶市萬縣長江大橋第一章緒論（1）設(shè)計(jì)規(guī)范的作用：設(shè)計(jì)規(guī)范是具有約束性和立法性的文件，其目的是使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全適用又經(jīng)濟(jì)合理。（2）常用的砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：

GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50003-2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

JGJ3—2010

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范1.3、本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)與設(shè)計(jì)規(guī)范相結(jié)合第一章緒論一方面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范，另一方面只有深刻地理解規(guī)范，才能發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主動性和創(chuàng)造性。本學(xué)科還在不斷地發(fā)展和更新，因此設(shè)計(jì)工作也不應(yīng)被規(guī)范束縛，在經(jīng)過各方面的可靠性論證后，應(yīng)積極采用先進(jìn)的理論和技術(shù)。規(guī)范一般十年左右修訂一次，就是為了反映學(xué)科最新的發(fā)展成果。1.4、設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)創(chuàng)造性工作1.5、基本構(gòu)件學(xué)習(xí)時應(yīng)抓住的一條基本線索（1）實(shí)驗(yàn)研究；（2）簡化（