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1、 混凝混凝土结构设计原理土结构设计原理 学习资料学习资料 任课老师：陈凤山任课老师：陈凤山 适用班级：道桥适用班级：道桥 20142014 学期：学期：2016-2017-12016-2017-1 本课程的学习说明本课程的学习说明 1 1、 关于本学习材料关于本学习材料 本材料的基本内容基本来自课堂，并经系统整理。对内容在逻辑次序、丰富程度、层次等方面做了一定改进；明确了对内容的学习要求。因此，本材料是课堂内容某种意义上的升华。 2 2、 掌握程度要求掌握程度要求 要求内容标注了下划线，并用红色字表示，同时也标注了考核方式。 3 3、 考试复习题考试复习题 同学们可以根据本资料，按照题目类型整
2、理复习题。 第一章第一章 概论概论 1、课程名称“混凝土结构设计原理”直观解析 1-1 混凝土 术语 混凝土（汉）-concrete（英）-砼（简写）【考核方式：填空】 广义混凝土概念 广义地，混凝土是由胶凝材料、粗细骨料及其他外加剂按照适量的比例配制而成的人工（非天然）石材。 对于土木工程领域，混凝土广义地包括水泥基混凝土（简称水泥混凝土）和沥青基混凝土（简称沥青混凝土） 。 【考核方式：填空】 狭义混凝土概念 狭义上混凝土指水泥基混凝土。【考核方式：填空】 现代混凝土技术简介 与传统意义上的混凝土相比，现代混凝土技术的发展，在功能上表现为功能的多元化（即高性能混凝土），技术手段上主要体现在
3、两条路径上：掺合料技术和外加剂技术。 掺合料，实际上就是水泥的替代品。目前，工程中常用的掺合料粉煤灰、硅粉、高炉矿渣三种。这几种材料有以下共性：都是工业废料；都经过高温熟化脱水，具备水化潜质；都能部分替代水泥，充当胶凝材料。 1-2 结构 术语 结构（汉）-structure（英）【考核方式：填空】 结构的概念 由若干个构件组成，具有完整使用功能的系统。【考核方式：填空或问答】 结构类型 按照我国国务院部委划分的行业划分，根据功能，可以列出以下主要结构： i、铁道部（铁路行业）：铁路线路、铁路桥梁、铁路隧道、铁路站场； ii、交通部： 陆路交通（公路行业）：公路线路、公路桥梁、公路隧道 水运交
4、通（水运行业）： 海港码头（海运）、 内河码头（内河水运） iii、水利部：大坝、渡槽、水闸等； iv、航空工业部：飞机跑道。 土木工程项目分解 工程分解 单项工程 单位工程 分部工程 分项工程 分解层次别称 标段 结构 构件 工序（材料组 成） 道路 地基 稳定层 路面 土方开挖 土方内外运 土方回填 填方压实 钢筋工程 混凝土工程 桥梁 附属结构 支座 上部结构 （梁） 桥梁墩台 桥梁基础 模板工程 钢筋工程 混凝土工程 支架工程 交通土建结构分解示例 隧道 永久支护 临时喷锚支护 爆破工程 开挖工程 钻孔工程 1-3 设计 术语 设计（汉）-design（英）【考核方式：填空】 设计的基
5、本概念 设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。 【考核方式：填空或问答】 1-4 原理 术语 原理（汉）-Principle（英）【考核方式：填空】 原理的基本概念 自然科学和社会科学中具有普遍意义的基本规律。是在大量观察、实践的基础上，经过归纳、概括而得出的。既能指导实践，又必须经受实践的检验。 通常指某一领域、部门或科学中具有普遍意义的基本规律。科学的原理以大量的实践为基础，故其正确性为实验所检验
6、与确定，从科学的原理出发，可以推衍出各种具体的定理、命题等，从而对进一步实践起指导作用。 基本释义：普遍的或基本的规律；物理学的基本原理。 2.基本受力构件 2-1 相关课程在结构分析与设计中的任务 前面在解释结构时已经涉及到，对结构进行分解，得到的基本单元是构件。因此，对于结构的设计，其实就是运用结构力学知识求各个构件的内力，再利用材料力学或混凝土结构设计原理知识进行构件截面的设计。 【考核方式：填空】 2-2 受力构件 构件的受力类型：压、拉、剪、弯、扭。对应的构件，分别称作受压构件、受拉构 件、受剪构件、受弯构件、受扭构件。 【考核方式：填空】 3.3.工程项目工作流程工程项目工作流程
7、按时间先后顺序（时空=时间+空间）： 工作阶段 工作对象 规划：规划： 单项工程 设计：设计： 单位工程 施工：施工： 分部工程、分项工程 使用阶段：使用阶段： 单项工程 报废：报废： 单项工程 【考核方式：绘制流程图】 按照时间划分的交通土建工程按照时间划分的交通土建工程 时间顺序 第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段 第五阶段 工作阶段 规划阶段 勘察与设计 阶段 施工阶段 使用或运营 阶段 报废阶段 工作对象 单项工程 单位工程 分部工程、 分项工程 单项工程 单项工程 【考核方式：绘制表格或者填空】 4 4设计过程与内容设计过程与内容 4-1 结构分析与构件设计过程 尺寸形状几何特性
8、物理性能专专专专 专专构件简化荷载计算支乘条件简化构件性能验算混凝土结构设计原理应力计算材料力学结构力学内力计算几何简化钢筋配置拟定隧道工程道路工程桥梁工程专专专专 专专专专结构功能要求构件材料力学模型结构力学模型实体物理模型【考核方式：给出流程图的一部分，剩余部分填空】 （注：与 2-1 部分结合学习） 4-2 结构力学模型的几何简化 结构力学模型的建立，目的是计算构件截面内力。从实体物理模型到力学模型，是一个几何简化过程。概括地说，就是把那些与其它尺度相比接近于零的，就简化为一个点。 几何要素在定性上称为“形状” ，在定量上表达为“尺寸” 。 构件几何简化 对于构件而言，第一步就是找到尺寸
9、最大的方向，该方向一般表示为 ；其次，是厚l度方向，该方向一般表示为 ；再次，剩下的一个方向是 。 hb结构构件的简化规律表结构构件的简化规律表 几何条件 、接近 lhb远远小于 、hlb、较小于 hbl、远远小于 hbl深梁 梁 构件名称 大坝 板 短柱 长柱 尺寸简化为零的方向 无 h无 、 hb【考核方式：部分填空】 荷载几何简化 见第二章中的“作用”。在荷载（或称为作用）的简化过程中，主要是分布力是否可以简化为集中力的问题，这主要取决于作用力分布面积与作用构件平面面积比例的大小，原则是这样的简化不能影响内力的计算精度。【考核方式：填空】 边界条件几何简化 边界条件，又称约束条件、支承条
10、件。力学模型中，常用的边界条件有自由端（无任何支承） 、活动铰（只提供一个方向力的支承） 、固定铰（可以提供两个方向力的支承） 、固端支承（简称固支，可以提供两个方向力的支承及弯矩支承） 。 【考核方式：填空】 梁的边界约束条件与梁的模型类型之间关系梁的边界约束条件与梁的模型类型之间关系 约束数量 1 2 3 3 边界约 束条件 约束性质 固支 铰支 铰支 固支 梁的约束类型 悬臂梁 简支梁 连续梁 连续刚构 【考核方式：填空】 混凝土结构刚节点特征：连续刚构满足混凝土和钢筋的连续 4-3 构件设计要素 钢筋混凝土构件设计要素 钢筋混凝土构件设计要素表钢筋混凝土构件设计要素表 位置 构件形状
11、几何 构件尺寸 混凝土部分 物理 混凝土强度等级 位置 形状 钢筋混凝土 构件 钢筋部分 几何 尺寸 物理 钢筋强度等级 人类认识世界、描述世界，遵循着以下顺序：由远及近、由整体到局部。 钢筋混凝土结构设计图纸类型及顺序 图纸装订 序号 图纸类型 内容 1 图纸封面 项目名称、设计单位、设计时间 2 图纸总说明（文字） 地质资料、水文资料、设计规范、主要建材、主要 工艺与工法 3 图纸目录 下述图纸的页码 位置标注 编号 形状 尺寸 4 结构一般布置图 构件位置 5 构件一般构造图 构件编号 构件形状 构件尺寸 6 钢筋构造图 钢筋位置 钢筋编号 7 钢筋大样图 钢筋编号 钢筋形状 钢筋尺寸
12、8 工程数量表 混凝土、钢筋数量明细 【考核方式：填空】 4-4 几何描述 术语 形状（汉）-form；appearance；shape（英） 尺寸（汉）- dimension（英）【考核方式：填空】 形状 一般形状指物体的平面外部形状（简称外形） 。常用的形状有矩形（当两条相邻边长相等时为正方形） 、圆形、椭圆形、多边形等。 【考核方式：绘制表格或者填空】 矩形实心板矩形空心板矩形截面梁形截面梁箱形截面梁受弯构件常见横截面形状受弯构件常见横截面形状 【考核方式：根据名称绘制图形；或者根据图形填空写名称】 矩形实心截面矩形空心截面正方形截面（实心）箱形截面（空心）圆环形截面（空心）圆形截面（实
13、心）尖端形截面圆端实心截面矩形实心截面矩形空心截面轴心受压构件（桥墩、桥台）常见横截面形状轴心受压构件（桥墩、桥台）常见横截面形状 【考核方式：根据名称绘制图形；或者根据图形填空写名称】 尺寸（汉）- dimension（英） 2000150尺寸标注示例（尺寸单位：尺寸标注示例（尺寸单位：mm） 4-5 物理性能描述 见第三章。 5. 混凝土构件系列介绍 所谓混凝土构件，就是使用混凝土建造的构件。全部组成构件均是混凝土构件的结构，称为混凝土结构。 【考核方式：填空】 混凝土结构，不见得是完全由混凝土来建造，根据含钢量、构件长度或跨度由小到达的次序，可以分为以下几种：【考核方式：填空】 素混凝土
14、（汉）-plain concrete（英）-砼（汉简）-圬工结构（归类） 钢筋混凝土（汉）-Reinforced concrete（英）-钅 仝 （汉简）-RC（英简） 预应力混凝土（汉）-pre-stressed concrete（英）-予 仝（汉简）-PC（英简） 钢骨混凝土（又称型钢混凝土） （汉）- steel reinforced concrete 或 shape steel concrete（英） 钢结构（汉）-steel structure（英） 【考核方式：填空】 第二章第二章 结构按极限状态法设计计算的原则结构按极限状态法设计计算的原则 1.普通钢筋与混凝土的应力-应变关系
15、【考核方式：绘制图形】 2.结构计算方法历史沿革 结构计算方法的比较结构计算方法的比较 历史 顺序 结构计算方法 安全准则 破坏时材 料特性 参数概率水平 1 容许应力法 max线弹性阶 段 0 2 破坏阶段法 标准荷载内力设计K 承载力 塑性 0 水准 I 50% 水准 II 80% 3 极限状态 法 水准 III RS 塑性 100% 【考核方式：填空（后三列） 】 3极限状态 3-1 术语 极限状态（汉）-limit state（英） 承载能力极限状态（汉）-Ultimate limit state（英） 正常使用极限状态（汉）- Serviceability limit state（英） 【考核方式：填空】 3-2 结构功能要求 结构的功能要求包括安全性、适用性、耐久性。安全性问题一般是力学问题；适用性问题一般是几何问题；耐久性问题则为时间问题。 【考核方式：填空】 3-3 极限状态的定义 当整个结构或结构的一部分超过某一特特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求是，则此特状态称为该功能的极限状态。 极限状态的定义是针对结构功能的。 【考核方式：问答】 3-4 结构的极限状态 结构极限状态结构极限状态 极限状态划分 具体描述 极限状态 意义 验算指标 弯矩 整个结构或结构的一部分作 为刚体失去平衡，如滑动、 倾覆等 剪力 轴力 结构构件或连接处因超过材
