混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理基本設(shè)計(jì)原理

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理基本設(shè)計(jì)原理匯報(bào)人：AA2024-01-12目錄緒論混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原則受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算受壓構(gòu)件承載力計(jì)算受拉構(gòu)件承載力計(jì)算受扭構(gòu)件承載力計(jì)算01緒論

混凝土結(jié)構(gòu)基本概念混凝土結(jié)構(gòu)定義由水泥、骨料（砂、石）和水按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工序形成的具有一定強(qiáng)度、耐久性等性能的建筑材料?；炷两Y(jié)構(gòu)類型根據(jù)施工方法、構(gòu)件受力特點(diǎn)等因素，混凝土結(jié)構(gòu)可分為素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等?；炷两Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有較高的抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度，良好的耐久性、耐火性和可塑性，以及較低的成本等優(yōu)點(diǎn)。早在古羅馬時(shí)期，人們就開始使用天然火山灰、石灰和海水等原料制作混凝土，并應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，如萬神廟、斗獸場(chǎng)等。古代混凝土結(jié)構(gòu)隨著水泥的發(fā)明和工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。19世紀(jì)中葉，法國起源的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸在歐美國家普及，20世紀(jì)初傳入中國?，F(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和施工技術(shù)的進(jìn)步，混凝土結(jié)構(gòu)不斷向高性能、高耐久性、智能化等方向發(fā)展。當(dāng)代混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程本課程學(xué)習(xí)目的與要求學(xué)習(xí)目的掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，具備獨(dú)立進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為從事土木工程領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)要求熟悉混凝土材料的物理力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系；掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和方法；了解混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和質(zhì)量控制；具備一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。02混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能鋼筋具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，能夠承受較大的拉力。強(qiáng)度高延性好與混凝土粘結(jié)力強(qiáng)鋼筋在達(dá)到屈服點(diǎn)后能產(chǎn)生較大的塑性變形，有利于吸收地震等外力產(chǎn)生的能量。鋼筋表面的肋紋能與混凝土牢固粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)二者共同工作。030201鋼筋混凝土具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠承受較大的壓力?？箟簭?qiáng)度高混凝土在一般環(huán)境下不易受腐蝕，具有良好的耐久性。耐久性好混凝土在澆筑前為塑性狀態(tài)，可以澆筑成各種形狀和尺寸的構(gòu)件?？伤苄院没炷琳辰Y(jié)力來源01鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要來源于二者接觸面上的化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和機(jī)械咬合力。粘結(jié)性能影響因素02影響鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的主要因素包括混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑和表面形狀、保護(hù)層厚度以及橫向配筋等。粘結(jié)性能對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響03良好的粘結(jié)性能能夠保證鋼筋與混凝土共同工作，提高結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力。若粘結(jié)性能不良，則可能導(dǎo)致鋼筋滑移、混凝土開裂等問題，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。鋼筋與混凝土的粘結(jié)03混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原則安全性在正常施工和正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種作用而不發(fā)生破壞；在偶然事件發(fā)生時(shí)和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性。適用性在正常使用時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工作性能。耐久性在正常維護(hù)的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求。結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)永久荷載結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等?？勺兒奢d樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度作用等。偶然荷載爆炸力、撞擊力等。荷載分類和荷載代表值材料的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值具有95%保證率的強(qiáng)度值。材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值根據(jù)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)得到。材料強(qiáng)度取值123以概率理論為基礎(chǔ)，以極限狀態(tài)為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)方法。極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)狀況，采用不同的荷載組合和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料分項(xiàng)系數(shù)等來進(jìn)行設(shè)計(jì)。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法04受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算混凝土未開裂階段。當(dāng)荷載較小時(shí)，梁基本上處于彈性工作階段，隨著荷載增加，彎矩加大，拉區(qū)邊緣纖維混凝土表現(xiàn)出一定塑性性質(zhì)。第一階段混凝土開裂后至鋼筋屈服前階段。當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，混凝土退出工作，拉力主要由鋼筋承擔(dān)，隨著荷載增加，裂縫向中和軸方向發(fā)展，受壓區(qū)高度減小，最后受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變值而破壞。第二階段受彎構(gòu)件正截面的受力全過程適筋梁破壞時(shí)，鋼筋和混凝土均能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，稱為適筋破壞。對(duì)于受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算，應(yīng)控制在適筋破壞的范圍內(nèi)。適筋破壞原則根據(jù)截面受力平衡條件，建立受力平衡方程進(jìn)行計(jì)算。平衡原則考慮受彎構(gòu)件的變形和裂縫開展情況，保證構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性。變形協(xié)調(diào)原則正截面受彎承載力計(jì)算原則計(jì)算簡圖確定計(jì)算參數(shù)建立受力平衡方程求解承載力單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算01020304根據(jù)構(gòu)件的受力情況和幾何尺寸，繪制計(jì)算簡圖。包括截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的強(qiáng)度和直徑等。根據(jù)平衡原則，建立受力平衡方程。通過求解方程，得到單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力。與單筋矩形截面相似，根據(jù)受力情況和幾何尺寸繪制計(jì)算簡圖。計(jì)算簡圖包括截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的強(qiáng)度和直徑等。確定計(jì)算參數(shù)考慮受壓區(qū)和受拉區(qū)鋼筋的共同作用，建立受力平衡方程。建立受力平衡方程通過求解方程，得到雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力。求解承載力雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算05受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算指混凝土受彎構(gòu)件在斜截面上的抗剪承載能力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。斜截面承載力包括混凝土強(qiáng)度、截面尺寸、配筋率、剪跨比、荷載類型等。影響因素確保受彎構(gòu)件在斜截面上的抗剪承載力滿足規(guī)范要求，以保證結(jié)構(gòu)的安全性。設(shè)計(jì)原則概述指沒有配置腹筋（箍筋和彎起鋼筋）的混凝土受彎構(gòu)件。無腹筋梁定義主要依靠混凝土自身的抗剪強(qiáng)度和縱向鋼筋的銷栓作用來抵抗剪力?？辜魴C(jī)理混凝土強(qiáng)度、截面尺寸、縱向鋼筋配筋率等。影響因素?zé)o腹筋梁的抗剪性能有腹筋梁定義指配置了腹筋的混凝土受彎構(gòu)件，腹筋包括箍筋和彎起鋼筋?？辜魴C(jī)理除了混凝土自身的抗剪強(qiáng)度和縱向鋼筋的銷栓作用外，腹筋的約束作用也能有效提高梁的抗剪承載力。影響因素混凝土強(qiáng)度、截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、腹筋配筋率等。有腹筋梁的抗剪性能03注意事項(xiàng)在計(jì)算過程中應(yīng)注意各種參數(shù)的取值范圍和單位，以及不同規(guī)范之間的差異。01計(jì)算方法根據(jù)規(guī)范提供的公式或圖表進(jìn)行計(jì)算，通常需要考慮上述各種影響因素。02構(gòu)造要求為確保受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力，需要滿足一定的構(gòu)造要求，如最小配箍率、箍筋間距等。受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算06受壓構(gòu)件承載力計(jì)算計(jì)算公式N≤φ·fc·A，其中N為軸向力設(shè)計(jì)值，φ為軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，A為構(gòu)件截面面積。適用范圍該公式適用于軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算，當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比較大或混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，應(yīng)考慮穩(wěn)定系數(shù)φ的修正。軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算計(jì)算公式N≤α1·fc·bx+fy·As-σs·As，其中N為軸向力設(shè)計(jì)值，α1為系數(shù)，fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，bx為受壓區(qū)矩形截面寬度，fy為縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，As為縱向鋼筋截面面積，σs為縱向鋼筋應(yīng)力。適用范圍該公式適用于偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算，當(dāng)構(gòu)件存在偏心距時(shí)，應(yīng)考慮偏心距對(duì)承載力的影響。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算V≤0.7·βh·ft·bh0+fyv·Ash/s+0.05·Np0，其中V為剪力設(shè)計(jì)值，βh為截面高度影響系數(shù)，ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，bh0為截面有效高度，fyv為箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Ash為同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積，s為箍筋間距，Np0為計(jì)算截面上混凝土法向預(yù)應(yīng)力等于零時(shí)的預(yù)加力。計(jì)算公式該公式適用于偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算，當(dāng)構(gòu)件存在斜裂縫時(shí)，應(yīng)考慮斜裂縫對(duì)承載力的影響。同時(shí)，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力的影響。適用范圍偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算07受拉構(gòu)件承載力計(jì)算$N$軸向拉力設(shè)計(jì)值；$f_t$混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；計(jì)算公式$Nleqf_tA$軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算$A$：構(gòu)件截面面積。注意事項(xiàng)構(gòu)件的裂縫寬度和變形需滿足規(guī)范要求；對(duì)于重要構(gòu)件或在特殊環(huán)境下，需考慮混凝土的耐久性。01020304軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算計(jì)算公式$N$$f_t$軸向拉力設(shè)計(jì)值；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；$Nleqf_tA+f_y'A_s'$$A$混凝土截面面積；$f_y'$受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；$A_s'$受壓鋼筋截面面積。偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算注意事項(xiàng)需考慮偏心距對(duì)承載力的影響；當(dāng)偏心距較大時(shí)，需配置受壓鋼筋以提高承載力。偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算計(jì)算公式：$V\leq\alpha_cf_tbh_0+f_y\frac{A_s}{s}h_0$偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算剪力設(shè)計(jì)值；$V$混凝土斜截面受剪承載力系數(shù)；$alpha_c$混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；$f_t$偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算$b$截面寬度；$h_0$截面有效高度；$f_y$箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；箍筋間距。偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算$s$$A_s$需考慮斜裂縫對(duì)承載力的影響；箍筋的配置需滿足規(guī)范要求，以保證斜截面受剪承載力。偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算08受扭構(gòu)件承載力計(jì)算受扭構(gòu)件的定義扭矩可能由多種因素產(chǎn)生，包括地震力、風(fēng)力、不平衡荷載等。扭矩的來源設(shè)計(jì)的重要性準(zhǔn)確計(jì)算受扭構(gòu)件的承載力對(duì)于確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要承受扭矩作用的構(gòu)件被稱為受扭構(gòu)件，如梁的端部和柱子在某些情況下。概述純扭構(gòu)件的受力特點(diǎn)純扭構(gòu)件主要承受扭矩作用，其受力特點(diǎn)包括截面上的剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角。承載力計(jì)算原理純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算通?；趶椥粤W(xué)和塑性力學(xué)原理，考慮混凝土的抗壓強(qiáng)度和鋼筋的抗拉強(qiáng)度。計(jì)算方法計(jì)算方法包括基于彈性理論的解析法、數(shù)值分析法和經(jīng)驗(yàn)公式法等。其中，解析法主要適用于簡單截面和規(guī)則荷載情況，數(shù)值分析法（如有限元法）可處理復(fù)雜截面和不規(guī)則荷載情況。純扭構(gòu)件的受力性能及承載力計(jì)算彎剪扭構(gòu)件的受力特點(diǎn)彎剪扭構(gòu)件同時(shí)承受彎矩、剪力和扭矩作用，其受力特點(diǎn)