180绪论

总论GeneralIntroduction结构的概念与今后的发展前景;本课程的特点和学习方法;本课程的教学内容与学习要求;工程实例本章主要内容土木工程的三大飞跃：人类早期：利用土、石、木等天然材料从事营造活动。第一次飞跃：公元前113世纪，发明了砖、瓦以承压为主的人工材料，即木、砖（石）结构兴起的年代，例如：万里长城、金字塔、阿房宫；第二次飞跃：17世纪的生铁、19世纪的熟铁、19世纪中叶优质钢材（人工制造的耐拉、压材料）的出现，即钢结构兴起的年代，例如，高300m的埃菲尔铁塔、主跨512m的福斯海峡等钢结构；第三次飞跃：19～20世纪，钢筋混凝土结构的出现。钢铁和水泥产生后，直至本世纪初，解决了钢筋混凝土结构计算理论以及预应力混凝土结构的应力损失、锚固，配筋混凝土结构有了蓬勃发展，并在土木工程中占据了统治地位。《结构设计原理》是一门重要的专业技术基础课，它是在学习《材料力学》、《建筑材料》、《结构力学》等先修课程的基础上，结合结构工程中实际构件的工作特点来研究结构构件设计的一门学科。因此，它是一门实践性很强的学科。一、构件：承受荷载而起骨架作用的部分按其受力特点分：受弯构件（梁和板）、受压构件、受拉构件、和受扭构件等典型的基本构件§0.1基本概念二、结构：在工程中，由建筑材料制作的若干构件连接而成的承受作用的空间或平面体系。（构造物的承重骨架部分）例如：桥梁的桥跨、墩（台）及基础组成了桥的承重体系，它们就被称为桥梁结构。对于桥梁结构，根据主要承重结构受力的不同，可将桥梁结构分为：梁式桥（受弯为主）拱式桥（受压为主）刚架桥（梁柱组合）悬索桥（受拉为主）斜拉桥（组合受力）长沙月亮岛公铁两用桥（主桥：连续梁桥；引桥：简支梁桥）梁式桥湖南凤凰县的乌巢河桥（L=120m）（世界上跨径最大的石拱桥）拱式桥虎门大桥辅航道270m连续刚构刚架桥悬索桥南浦大桥(双塔双索面组合梁423米91年建成)斜拉桥对于建筑结构按照承重结构类型来分砖混结构框架结构框架—剪力墙结构剪力墙结构筒体结构大跨结构排架结构上海金贸大厦中国2008年奥运会主会场吉隆坡国油双峰塔（高452公尺）按结构的建筑材料（特点及使用范围）按结构的用途混凝土结构钢结构砌体结构木结构素混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构桥梁结构建筑结构地下结构水工结构3、结构分类：特种结构4、钢筋混凝土结构：•定义:由钢筋、混凝土两种性能不同的材料组成，能发挥各自优越性的一种建筑材料。•适用范围：中小跨径梁、板，墩台，拱，塔;工业或民业建筑、烟囱、水塔等特种结构。•优缺点优点就地取材，节约钢筋；耐久性、耐火性好；可模性强。缺点自重大；抗裂性能差；施工受季节影响大。5、预应力混凝土结构：•定义：预先人为地给混凝土引入一个应力，以改善混凝土在使用期间的应力状态；•适用范围：跨径＞50m的桥梁；•优缺点:优点缺点使用高强材料；重量轻；跨越能力大；抗裂性能好。工艺复杂、需要设备多（设计、计算、施工难度大）。6、砌体结构•定义：将砖石等块材按照一定砌筑规则建筑而成的结构。•适用范围：以受压为主的构件（墩台、护坡）；房屋结构中的竖向承重结构（墙、柱等）•优缺点:优点缺点材料来源广；抗压能力大；耐久；施工简便。自重大；费工费时。7、钢结构：自重轻；易建特大跨径桥梁；轻钢住宅等材质均匀；弹性模量大，是理想的弹性材料；施工方便，速度快。优点缺点造价高；需经常维修；耐火性差（钢材在500℃～600℃软化）。一、本课程的主要任务1.学习钢筋混凝土、预应力混凝土结构的基本概念、基本理论2.学习各种工程材料设计计算原则；3.学习钢筋混凝土结构的受力特点、破坏形态、计算方法和连接部位的设计；4.学习预应力混凝土结构受力特点、破坏形态、计算方法和连接部位的设计；§0.2本课程的特点与学习本课程的指导意见5.通过学习，掌握钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、砖石结构和钢结构在各种受力状态下的工作性能、破坏形态、计算原理、设计和构造要求等问题，最后通过一周的课程设计，掌握梁的整个设计，为毕业设计和以后的工程设计打下基础。1、本课程为专业过渡课程，由基础课过渡到专业课，研究方法既有继承，又要注意其中本质的区别。材料力学：研究单一、匀质、连续的弹性材料，侧重于构件的应力分析和变形计算，它们中问题的解答是唯一的。配筋混凝土结构：研究两种材料组成、非匀质、非连续的弹塑性材料，它不同于《材料力学》研究的范畴，不仅研究强度和变形的计算问题，更主要是结构构件的设计，包括方案、截面形式及材料的选择，配筋构造等。二、本课程的特点：2.钢筋混凝土构件的设计方法是建立在试验基础上的钢筋混凝土构件的设计方法对试验的依赖性很强，应注意各理论分析的适用范围和应用条件3.设计具有多方案性结构设计是一个综合性的问题，需要遵循“安全、适用、经济、合理”的原则。当给定荷载时，同一构件的设计答案往往不是唯一的，需进行综合分析比较，才能做出合理的选择。4.了解分析过程和步骤5.学会运用规范《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD6－2004)《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ022－85)《公路桥涵钢结构与木结构设计规范》（JTJ025-86）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）工作性能→破坏形态→计算原理→设计构造受力、变形→应用公式→适用范围、限制条件《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)《砌体结构设计规范》（GB50003-2001)《混凝土结构设计规范》(GB0-2002)《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）三、本课程要解决的问题选择结构的材料类型；1.选择截面形式；2.拟定截面尺寸；3.配筋设计计算；4.进行各项验算（强度条件、刚度、稳定性、抗裂性）四、本课程的学习方法：1.认真学好课堂内容，把握内容体系的内在联系和细微差别；2.注意理论联系实际，重视试验、经验和规范的规定；3.深入掌握材料性能。因为结构的许多特性都是由材料性能决定的。4.结构设计方案的多样性特点，没有绝对的唯一的答案，只有合理的合适的结果；5.注意结构设计公式和力学理论公式的区别和联系。6.熟悉各《规范》，重视构造的要求。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）共分9章7个附录：7持久状况和短暂状况构件的应力计算6持久状况正常使用极限状态计算1总则3材料4桥梁计算的一般规定5持久状况承载能力极限状态计算2术语和符号8构件计算的规定9构造规定补充内容本章小结掌握基本概念：结构，构件，钢筋混凝土结构，预应力混凝土结构，砖石结构；了解本课程的学习方法和学习的要求。