土木工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計電子教案

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《混凝土結(jié)構(gòu)》課程

電子教案

編寫人：***

建筑工程系力學(xué)與結(jié)構(gòu)教研室

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第1章緒論

（一）本章教學(xué)基本要求

（1）把握鋼筋混凝土的基本概念、優(yōu)缺點、課程特點；

（2）了解本課程的內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法，了解其在國內(nèi)外應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r。（二）重點與難點

重點：鋼筋混凝土的概念、優(yōu)缺點，本課程的特點及要解決的問題；難點：本課程的特點及要解決的問題。1.1混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念

教學(xué)內(nèi)容：混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類；配筋的作用與要求；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)展概況

教學(xué)內(nèi)容：混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況1.3學(xué)習(xí)本課程要注意的問題

教學(xué)內(nèi)容：學(xué)習(xí)本課程時應(yīng)注意的三個方面的問題

1.1混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念

1.1.1混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類

1.定義:以混凝土為主制作的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為混凝土結(jié)

1.定義:以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。

2.分類：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)——由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；

素混凝土結(jié)構(gòu)——由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為素混凝土結(jié)構(gòu)。

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圖1-1簡支梁受力破壞示意圖

1.1.2配筋的作用與要求

1.試驗介紹圖1-1(a)，(b)分別表示素混凝土簡支梁和鋼筋混凝土簡支梁的破壞和受力狀況。

(1)素混凝土簡支梁

圖1-1(a)所示的素混凝土梁在外加集中力和梁的自身重力作用下，梁截面的上部受壓，下部受拉。由于混凝土的抗拉性能很差，只要梁的跨中附近截面的受拉邊緣混凝土一開裂，梁就突然斷裂，破壞前變形很小，沒有預(yù)兆，屬于脆性破壞類型。

(2)鋼筋混凝土簡支梁

為了改變這種狀況，在截面受拉區(qū)域的外側(cè)配置適量的鋼筋構(gòu)成鋼筋混凝土梁，見圖1-1(b)。

鋼筋主要承受梁中和軸以下受拉區(qū)的拉力，混凝土主要承受中和軸以上受

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壓區(qū)的壓力。由于鋼筋的抗拉能力和混凝土的抗壓能力都很大，即使受拉區(qū)的混凝土開裂后梁還能繼續(xù)承受相當(dāng)大的荷載，直到受拉鋼筋達(dá)到屈服強度，此后荷載還可略有增加，當(dāng)受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁才破壞。破壞前，變形較大，有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞類型。

可見，與素混凝土梁相比，鋼筋混凝土梁的承載能力和變形能力都有很大提高，并且鋼筋與混凝土兩種材料的強度都能得到較充分的利用。(3)鋼筋混凝土受壓柱

如圖1-1(C)所示，在軸心受壓的柱子中尋常也配置抗壓強度較高的鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力，以提高柱子的承載能力和變形能力。由于鋼筋的抗壓強度比混凝土的高，所以柱子的截面尺寸可以小些。另外，配置了鋼筋還能改善受壓構(gòu)件破壞時的脆性，并可以承受偶然因素產(chǎn)生的拉力。

2、鋼筋和混凝土協(xié)同工作的主要原因(1)粘結(jié)力

混凝土硬化后與鋼筋之間有良好的粘結(jié)力，從面可靠地結(jié)合在一起，共同變

形、共同受力。

(2)鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線脹系數(shù)相近鋼筋:1.2310-5／℃

混凝土:1.0～1.5310-5／℃

當(dāng)溫度變化時，鋼筋與混凝土之間不會產(chǎn)生由溫度引起的較大的相對變形造成的粘結(jié)破壞。

(3)防銹

混凝土包裹鋼筋，防止鋼筋銹蝕，耐久性好。

3、在設(shè)計和施工中，鋼筋的端部要留有一定的錨固長度，有的還要做彎鉤，以保證可靠地錨固，防止鋼筋受力后被拔出或產(chǎn)生較大的滑移；鋼筋的布置和數(shù)量應(yīng)由計算和構(gòu)造要求確定。

1.1.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點

1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點：

(1)取材簡單：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，還可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。

(2)合理用材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)相比，可以降低造價。

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(3)耐久性：密實的混凝土有較高的強度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費用也很少，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性比較好。

(4)耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災(zāi)時鋼筋不會很快達(dá)到軟化溫度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。與袒露的木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)相比耐火性要好。

(5)可模性：根據(jù)需要，可以較簡單地澆筑成各種形狀和尺寸的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

(6)整體性：整澆或裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有很好的整體性，有利于抗震、抗?fàn)幷駝雍捅_擊波。

2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點:

(1)自身重力較大:這對大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)以及抗震不利，也給運輸和施工吊裝帶來困難。

(2)抗裂性較差:受拉和受彎等構(gòu)件在正常使用時往往帶裂縫工作，對一些不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p寬度有嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，要滿足這些要求就需要提高工程造價。

(3)隔熱隔聲性能也較差。

針對這些缺點，可采用輕質(zhì)高強混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

1.2混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況

混凝土結(jié)構(gòu)使用至今已約有150年的歷史。與鋼、木和砌體結(jié)構(gòu)相比，由于它在物理力學(xué)性能及材料來源等方面有大量優(yōu)點，所以其發(fā)展速度很快，應(yīng)用也最廣泛。

隨著高強度鋼筋、高強度高性能混凝土（強度達(dá)到100N/mm2）以及高性能外加劑和混合材料的研制使用，高強高性能混凝土的應(yīng)用范圍不斷擴大，鋼纖維混凝土和聚合物混凝土的研究和應(yīng)用有了很大發(fā)展。還有，輕質(zhì)混凝土、加氣混凝土、陶?；炷烈约袄霉I(yè)廢渣的“綠色混凝土〞，不但改善了混凝土的性能，而且對節(jié)能和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。此外，防射線、耐磨、耐腐蝕、防滲透、保溫等特別需要的混凝土以及智能型混凝土及其結(jié)構(gòu)也正在研究中。