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1、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钢筋钢筋（加筋）（加筋）+混凝土混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好抗压性能好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋 受拉（亦可受压）利用混凝土抗压，钢筋 受拉（亦可受压）- 各尽其能，相得益彰各尽其能，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
2、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：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：1.010-51.5 10-5，钢筋：，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
3、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：优点：耐久性好耐久性好耐火性好耐火性好整体性好整体性好可模性好可模性好就地取材就地取材节约钢材节约钢材阻止射线的穿透阻止射线的穿透缺点：缺点：自重大自重大易开裂易开裂耗模板耗模板施工受季节性影响施工受季节性影响隔热隔声性能差隔热隔声性能差随着科学技术的不断发展，正逐随着科学技术的不断发展，正逐 渐被克服渐被克服PP二、混凝土结构的发展1.钢筋混凝土结构的诞生* 1824年，英国人年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；发明了波特兰水泥，有了混凝土； * 1
4、849年，法国人年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成 小船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；最早的钢筋混凝土结构； * 1861年，法国花匠年，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；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
5、发明者； PP* 1884年，德国人年，德国人Wayss, Bauschingger和和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。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强度不断提高强度不断提高美国美国60年代混凝土抗压强度平均值：年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代年代 ：42N/mm2， 有特殊需要时：， 有特殊需要时： 40N/mm2100 N/mm2，试验室中：，试验室中： 266 N/m
6、m2轻质混凝土的应用轻质混凝土的应用容重一般为：容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝土为普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝 土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等，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无砂混凝土只有粗骨料，无细骨料只有粗骨料，无细骨料FRP筋的应用筋的应用用用FRP筋代替钢筋筋代替钢筋二、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结构体
7、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、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 设计法设计方法允许应力 设计法破坏阶段 设计法破坏阶段 设计法极限状态 设计法极限状态 设计法半经验半概率 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（兼顾安 全性、使用性 和耐久性）近似概率法全概率法生命全过程设 计法（兼顾安 全性、使用性 和耐久性）材料力学的方法材料力学的方法按经验法确定安 全系数
8、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结构基本理论-如何设计一个新结构如何设计一个新结构荷载的确定方法荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性结构的力学分析：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，结构非 线性分析、结构整体空间作用分析方法的完 善与应用未来的方向：计算机的应用与发展，结构非 线性分析、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结构基本理论-如何评价一个既有结构（如何评价一个既有结构（80年代中期发展起来）年代中期
9、发展起来）安全性评定安全性评定使用性评定使用性评定耐久性评定耐久性评定损伤分析损伤分析寿命预测寿命预测灾害评估等灾害评估等二、混凝土结构的发展4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-既有结构的维护、改造与加固（既有结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）年代中期发展起来）基于既有结构性能评定理论的结构修复技术基于既有结构性能评定理论的结构修复技术基于既有结构性能评定理论的结构改造技术基于既有结构性能评定理论的结构改造技术基于既有结构性能评定理论的加固技术基于既有结构性能评定理论的加固技术二、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基本理论-计算机仿真技术的应用计算机
10、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基本理论-结构试验技术的完善结构试验技术的完善二、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基本理论-结构试验技术的完善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.建筑工程我国超过我国超过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高的高层建筑中绝大多数是混凝
11、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.建筑工程我国超过我国超过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.建筑工程我国超过我国超过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
12、组合结构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，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2.交通工程三、混凝土结构的应用2.交通工程三、混凝土结构的应用2.交
13、通工程三、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，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，高年，高285m，世界最高的混凝 土重力坝，世界最高的混凝 土重力坝三、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大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构三、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
14、、储气灌、 海洋石油平台、电视塔等核电站的安全壳、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受力性能和力学分析方法混凝土结构构件的设计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
15、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。很多公式不能由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体系。很多公式不能由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
