同济大学-混凝土基本原理顾祥林课件-第一章--绪论

第一章绪论同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林一、混凝土结构的概念和特点1.一般概念PPPP素混凝土梁承载力小，破坏突然钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告一、混凝土结构的概念和特点1.一般概念PP钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压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，相得益彰一、混凝土结构的概念和特点2.混凝土和钢筋共同工作的原因*混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形*两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.0×10-5~1.5×10-5，钢筋：1.2×10-5*混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化PP一、混凝土结构的概念和特点3.预应力混凝土结构的一般概念PPPP预应力钢筋一、混凝土结构的概念和特点4.混凝土结构的组成柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板一、混凝土结构的概念和特点5.混凝土结构的优缺点优点：耐久性好耐火性好整体性好可模性好就地取材节约钢材阻止射线的穿透缺点：自重大易开裂耗模板施工受季节性影响隔热隔声性能差随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服PP二、混凝土结构的发展1.钢筋混凝土结构的诞生*1824年，英国人J.Aspdin发明了波特兰水泥，有了混凝土；*1849年，法国人JosephLouisLambot用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船----最早的钢筋混凝土结构；*1861年，法国花匠J.Monier用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利----尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结构的发明者；PP*1884年，德国人Wayss,Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。二、混凝土结构的发展2.材料方面的发展PP•强度不断提高美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代：42N/mm2，有特殊需要时：40N/mm2~100N/mm2，试验室中：266N/mm2•轻质混凝土的应用容重一般为：14kN/m3~18kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等•无砂混凝土只有粗骨料，无细骨料•FRP筋的应用用FRP筋代替钢筋二、混凝土结构的发展3.结构方面的发展PPPP•预应力混凝土结构的应用在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重•结构体系的丰富不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、FRP混凝土及预应力混凝土结构等二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展设计方法允许应力设计法破坏阶段设计法极限状态设计法半经验半概率法近似概率法全概率法生命全过程设计法材料力学的方法按经验法确定安全系数二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展结构基本理论----如何设计一个新结构•荷载的确定方法•结构的力学分析：线性和非线性•构件的承载力计算、设计方法和构造措施未来的方向：计算机的应用与发展，结构整体空间作用分析方法的完善与应用二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展结构基本理论----旧结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）•承载力计算•耐久性评估•寿命预测•损伤分析•加固理论•修复理论•灾害评估等二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展结构基本理论----计算机仿真技术的应用二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展结构基本理论----结构试验技术的完善三、混凝土结构的应用1.建筑工程混凝土组合柱组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用1.建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用2.交通工程隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等三、混凝土结构的应用3.水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构瑞士大狄克桑期坝，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力坝我国的三峡大坝三、混凝土结构的应用4.特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用4.特种工程核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等四、本课程的目的和学习方法1.目的是土木工程专业的一门主要专业基础课•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法•混凝土结构构件的设计方法•现有混凝土结构构件的性能评估四、本课程的目的和学习方法2.学习方法•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同点，正确运用已有的力学知识解决实际问题•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安全可靠•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益