混凝土结构的一般概念

第一章绪论§1-1混凝土结构的一般概念一、混凝土结构的定义与分类结构：广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体。狭义上指各种工程实体的主要承重骨架或传力体系。混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构。通常包括:素混凝土结构（plainconcretestructure）钢筋混凝土结构（reinforcedconcretestructure）劲性混凝土结构（steel-reinforcedconcretestructure）预应力混凝土结构（pre-stressedconcretestructure）钢管混凝土结构（concrete-filledtubestructure）二、在混凝土中配置钢筋所起的作用素混凝土梁破坏特征：一裂即断，脆性，破坏无预兆；Fmax≈8kN钢筋混凝土梁破坏特征：裂不等于坏，破坏有预兆；Fmax≈36kN由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：﹡承载力有很大提高；﹡受力性能和破坏特征有明显改善。注意：钢筋的主要作用是抗拉和抗剪，也可以抗压。不同结构构件的配筋情况见教科书上第2页各图。三、钢筋与混凝土共同工作的原因：1、良好的粘结力承担作用在混凝土和钢筋界面上的剪应力及相应变形。粘结力2、钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数钢筋：c=1.2×10-5℃-1混凝土：c=1.0×10-5~1.5×10-5℃-1当温度变化时两种材料不致产生较大的相对变形而破坏它们之间的粘结力。胶结力：水泥水化物凝胶体与钢筋之间作用力摩擦力：混凝土收缩后握裹钢筋所产生的力咬合力：钢筋与混凝土交界面凹凸不平引起的3、混凝土包围钢筋，保证其不受外界影响：可防腐、防锈；结构也不致因火灾，使钢筋很快软化而导致破坏。注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。§1-2混凝土结构的主要特点一、优点：1、耐久性好表现在：①是混凝土的强度在良好环境下，随着时间增加，混凝土强度增大；②是混凝土对钢筋具有保护作用，不象钢结构需经常保养与维修。2、耐火性好混凝土传热性能差，发生火灾时钢筋不会很快达到软化的危险程度，以避免结构倒塌破坏，比钢、木结构耐火性好。3、整体性好现浇或装配式，整体性好，有利于抗震、防爆。4、可模性好根据需要可浇筑成任何尺寸及形状。5、易就地取材混凝土所用原材料为砂、石，可就近、就地取村，运输费用少，降低造价，也可用工业废料（矿渣、粉煤灰等）制成人造骨料用于混凝土结构中。二、缺点：1、自重大2、抗裂性差3、需用模板对大跨、高层结构抗震等不利，但可用轻质高强度混凝土来改善。正常使用情况下，一般钢筋混凝土结构中存在裂缝，这将导致结构刚度下降，变形增大，影响其耐久性。工序多，周期长，且受季节气候条件限制，对已建成的结构，补强、维修工作困难。以上缺点，在一定条件下限制了钢筋混凝土结构的使用范围，但预应力混凝土可以使用高强材料（高强度钢筋和高强度混凝土），可以做到不裂或者控制裂缝宽度，节约材料，降低自重，具有技术革命意义。§1-3钢筋混凝土建筑结构及基本构件土木工程中，钢筋混凝土结构可以用于多种房屋结构类型。一、结构体系（类型）1、混合结构：2、框架结构:3、框架-剪力墙结构:4、剪力墙结构:5、筒体:是指承重构件由不同材料组成的如：砌体结构，钢木结构等。主要用于工业厂房及层数较多的民用建筑。房屋更高时，基本为框架，但部分采用钢混凝土墙。全部采用钢筋混凝土墙，无柱二、承重构件1、水平承重构件:2、竖向承重构件:屋盖及楼盖；主要承受直接作用于屋（楼）盖上的荷载及结构本身自重，它是由梁、板组成。柱子，墙。承受由屋（楼）盖传来的作用力，如风或地震引起的水平力，并将这些力传给基础，由基础传至地基。综合以上，钢筋混凝土结构构件按形状和功能分为梁、板、柱、墙、基础，统称为基本构件。构件：组成结构的一系列受力类型不同的单元。三、按受力特点来区分基本构件1、受弯构件2、受压构件3、受拉构件4、受扭构件如梁或板，主要承受M作用，但一般也有V存在。如柱，结构墙，屋架压杆等。承受N，轴向力沿构件纵轴作用时为轴压。承受M、N，与构件轴线作用有偏心的称为偏压。承受M、N、V，当V较大时，计算中还应考虑其影响。如屋架拉杆，承受N：沿构件纵轴作用时为轴拉（屋架下弦）。承受N、M、V，如框架柱，在竖向、水平荷载作用下，柱中可能受拉力，又有M、V，可能为偏拉构件框架结构的边梁，雨篷梁等（一侧有竖向荷载，另一侧没有竖向荷载）而引起的M，但纯扭构件很少，一般都是M、M、V共同作用。§1-4混凝土结构的发展简况1824年，英国人J.Aspdin发明水泥；1850年，法国人L.Lambot制成铁丝网水泥船；1859年，转炉炼钢成功；1861年，法国人J.Monier取得钢筋混凝土板、管道、拱桥的专利。材料：朝轻质、高强方向发展结构：高层大跨设计方法：经验法半理论半经验法概率极限状态设计法§1-5学习本课程注意的问题一、注意和力学课程的区别：1、混凝土和钢筋并非理想弹性材料。2、钢筋混凝土结构带裂缝工作，即。3、以试验为基础，得到一系列经验公式。4、结构设计的有关问题：(1)综合性强，要学会对多种因素的分析与应用。(2)构造处理及有关规定。设计规范：1966-1988年，采用我国自制《规范》BJG21-66《钢筋混凝土结构设计规范》随后对BJG21-66修改为TJ-74。1989-2002年，《混凝土结构设计规范》GBJ10-89，以概率理论为基础的极限状态设计方法，并用多个经验系数来表达。2002年以来，采用现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002其计算结果有明确的可靠度指标，对提高构件设计合理性具有深刻意义，并将建筑结构的计算方法提高到当今的国际先进水平。※ACI(美国混凝土协会)CEB（欧洲）HUTY（独联体）DIN（德国）BS（英国）(3)设计结果不唯一。材力、结力侧重于构件的应力和变形计算，它们的答案往往是唯一的。混凝土课所解决的问题不仅是强度、变形两个问题。主要是构件（截面选择、结构设计、构造配筋），答案不唯一。二、注意符号体系和计量单位：1、符号体系：采用主体符号或带上、下标的主体符号。﹡如M，fy，Ecf，fy′主体符号：用斜体大、小写字母；上、下标：用标号或小写正体字母。﹡例外：lE2、计量单位：力：N(牛顿)，KN(千牛)1kN=1000N;1kgf=10N应力：N/mm2或MPa(兆帕)长度：mm,cm,m课后作业：了解钢筋混凝土在国内、外的应用情况（可以查教材、图书馆纸质或电子图书）。