1--混凝土结构设计原理开学

混凝土结构混凝土结构设计原理联系方式•办公室：1b205•Tel：[phone]（6191）•QQ：531904655混凝土结构•为什么要学习混凝土（砼）结构•课程的指导思想•课程的教学目的•课程主要的学习方法与思路•绪论内容为什么学习混凝土结构？•混凝土结构是土木工程应用最多的结构形式•从其出现到现在150多年以来，成为土木工程相当重要的专业课之一•随着工程建设需求和形式的发展，内容知识与规范不断地更新，应用越来越广泛。•包含着工程的哲学思想。世界预应力混凝土之父•林同炎（唐山交大茅以升的学生）•是预应力工程理论的研究者及最早实施者，被誉为“预应力混凝土之父”，现在全球百分之七十以上的现代建筑都采用了预应力技术。他是第一位亚裔美国工程院院士，同时也是中国科学院外籍院士，“中央研究院院士”。主要作品：•世界上最大的双曲线抛物面壳顶结构的波多黎各体育馆；•新加坡40层工商联合大厦，首创使用后张法现浇预应力混凝土楼板；•旧金山地下展览厅．地震时期成为许多市民的“避难所”；•尼加拉瓜首都马拉瓜18层的美州银行大厦，在1972年中美洲大地震中安然无恙，鹤立鸡群(马拉瓜市区万座以上高楼尽悉震毁)；马来西亚吉隆坡双塔大厦（450m,钢骨混凝土结构）上海金茂大厦，88层，382m广东国际大厦，63层，建筑高度200.18米，20世纪90年代初国内最高的钢筋砼结构，也是世界上最高的无粘结预应力砼平板楼盖的超高层建筑。第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用最高的电视塔----多伦多电视塔，高549m（混凝土部分），采用预应力混凝土预应力连续刚架桥——南昆铁路的清水河大桥（3跨：72m+128m+72m)混凝土结构的指导思想•注重建立工程概念•注重理论分析与工程实际结合•注重培养综合能力•培养土木工程师的基本素养混凝土结构的教学目的•学会分析和发现工程中的问题•学会解决工程出现的问题•学会工程结构设计方法：钢筋混凝土构件和结构•通过理论与实际的结合，研究工程中的问题混凝土（砼）结构的学习思路各种变形截面的设计，验算一般砼的各种变形预应力砼的变形砼的一般概念、力学性能与设计方法一般砼结构预应力砼结构理论基础工程材料材料力学砼结构设计1).材料的力学性能.3).受弯构件设计偏心受压构件正截面承载力1).R.C.房屋结构的选型和设计原则2).结构设计准则正截面承载力计算4).受压构件设计7).预应力砼构件砼结构砼结构基本理论2).R.C.梁板结构4).R.C.多高层建筑结构轴心受压构件正截面承载力3).R.C.单层厂房结构斜截面承载力计算5)受拉构件承载力6)受扭构件承载力第一章绪论1.3混凝土结构课程学习中应注意的问题第一章绪论本章提纲•混凝土结构的一般概念•混凝土结构的优缺点•混凝土结构的发展和应用1.1混凝土结构的一般概念•1.混凝土结构的定义和分类•2.混凝土，钢材的力学性能优缺点比较（受力、破坏、应用）•3.实验说明素砼与钢筋砼的力学性能差异•4.砼与钢筋共同作用的条件（变形协调、温度因素、弹性模量差异使得钢筋力学性能可以得到充分发挥）第一章绪论以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。包括:1.1混凝土结构的一般概念1.1.1混凝土结构的定义与分类第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构FRP筋混凝土钢-混凝土混合结构纤维混凝土第一章绪论素混凝土结构（PlainConcrete)不配置任何钢材的混凝土结构FoundationMasonrywall1.1混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土梁第一章绪论钢筋混凝土结构（ReinforcedConcreteStructure)用圆钢筋作为配筋的普通混凝土结构ReinforcementStirrupSupport1.1混凝土结构一般概念和特点第一章绪论预应力混凝土结构（Pre-stressedConcreteStructure)由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构。Pre-stressrebarConcreteHollowtubePre-stressedconcretehollowfloor1.1混凝土结构一般概念和特点钢骨混凝土柱第一章绪论钢骨混凝土结构（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete)用型钢或钢板焊成的钢骨架作为配筋的混凝土结构SteelReinforcementStirrupSteelreinforcedConcretecolumn1.1混凝土结构一般概念和特点第一章绪论钢管混凝土结构（ConcreteFilledTube)在钢管内浇捣混凝土作成的结构SteeltubeConcreteConcretefilledtubecolumn1.1混凝土结构一般概念和特点第一章绪论FRP(纤维增强塑料)混凝土（FiberReinforcedPolymer(Plastic)Concrete)1.1混凝土结构一般概念和特点第一章绪论钢-混凝土组合（混合）结构(CompositeStructureorHybridStructure)1.1混凝土结构一般概念和特点1.1.2配筋的作用和要求：第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点◆混凝土(Concrete)：◎抗压强度高，而抗拉强度却很低Highcompressivestrength,butlowertensilestrength◎一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20◎破坏时具有明显的脆性性质(Brittle)因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。基本材料性能BasicMaterialsProperties◆钢材(Steel)：◎抗拉和抗压强度都很高◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性Ductile◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。Advantage:将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftsc=ft25001.1.3素混凝土梁受力性能Pu≈Pcrsc=ftft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500钢筋混凝土梁Pu≈52.5kNsc=ftftsssc2f16fy配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。Py≈50.0kN第一章绪论fc1.1混凝土结构一般概念和特点Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftsc=ft1503002500钢筋混凝土梁Pu≈52.5kNsc=ftftsssc2f16fyPy≈50.0kN第一章绪论fc★但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作；★通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。★但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用于大跨度结构。如何解决？1.1混凝土结构一般概念和特点钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）抗拉性能均好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋受拉（亦可受压）----各尽其能，相得益彰第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点1.1.4钢筋与混凝土共同工作的条件：⑴钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力(Bond)，在荷载作用下，保证两种材料变形协调(SameDeformationunderload)，共同受力；⑵钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数(Temperaturelinearexpandingindex)（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。(3)在混凝土结构中，钢筋表面必须留有一定的混凝土保护层厚度。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点1.2混凝土结构的优缺点：第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点优点取材容易：可就地取材，有效利用废料；节约钢材：发挥混凝土抗压，钢筋抗拉的特点。耐久性好：混凝土包裹钢筋，不易锈蚀；耐火性好：混凝土包裹钢筋，延缓升温；可模性好：根据需要，浇筑成各种形状；整体性好：有利于抗震、抵抗冲击和爆炸冲击波。缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点⑵抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。⑶承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。⑷施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。⑸混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。思考：你是如何看待这些优缺点的？1.3混凝土结构的发展状况及其应用1.实例：•1824年---硅酸盐水泥•1850年---钢筋混凝土小船•1972年---钢筋砼的房屋（NewYork）2.其发展大致可划分为3个阶段：•第一阶段：中小型构件（梁、柱、拱等）•第二阶段：大跨度结构•第三阶段：多种设计方法以及新型砼的出现第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用三峡大坝第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用奚落度拱坝黄河小浪底工程第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用思考作业：1.如果你是一位古代的工匠，你如何建造一个简支桥梁？2.什么是清水混凝土？清水砼与传统砼有什么区别？清水混凝土有哪些施工要点？我国发展清水混凝土有哪些阻碍？谢谢大家