混凝土结构01 绪论

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1、混凝土结构 Concrete Structure河北大学机建学院建筑结构建筑结构的概念：在建筑物中起承重作用的骨架的统称混凝土结构砌体结构建筑结构钢结构木结构膜结构1 绪 论 Introduction主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预 应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构 ，均可称为混凝土结构(Concrete Structure)。1.1 混凝土结构的一般概念和特点素混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构纤维增强塑料混凝土第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢 -混凝土混合结构第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构（Pla

2、in Concrete)第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete)第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点预应力混凝土结构（Prestressed Concrete)第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete)(Encased Concrete)第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube)第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点纤维增强塑料混凝土（Fiber Reinforced Plastic)第一章

3、绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢-混凝土混合结构(Composite Structure)(Hybrid Structure)混凝土：抗压强度高，而抗拉强度却很低。一般抗拉强度只有抗压强度的1/81/20 。破坏时具有明显的脆性性质。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。Pcr = 9.7kN150300fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2ftsc= ft2500素混凝土梁Pu Pcrsc= ftft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到混凝土的抗压强度，破坏表现

4、为脆性断裂，无明显预兆。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土梁试验钢 材：抗拉和抗压强度都很高。具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 。但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为 受拉构件。而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一 般得不到充分地发挥。将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一 起，可以取长补短，充分利用材料的性能。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2ftsc= ft1503002500钢筋混凝土梁Pu 52.5kNsc= ftft sssc2f16fy配置

5、钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。Py 50.0kN第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点fcPcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2ftsc= ft1503002500钢筋混凝土梁Pu 52.5kNsc= ftft sssc2f16fyPy 50.0kN第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点fc但从开裂荷载到屈服荷载，在很长的过程带裂缝工作。 通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。 但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用 于大跨度结构

6、。如何解决？钢筋混凝土Reinforced Concrete。 除在构件的受拉区配筋外，还有许多其他配筋方式。 可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压力。 在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点 区、剪力墙等），可以配置箍筋或纵横交错的钢筋。 当构件受力很大时，可以直接配置钢骨。 还可以利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度 ，甚至直接采用钢管。 采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与混凝土一起搅拌 形成的纤维混凝土，其抗拉强度可以达到提高。 因此，两种（或两种以上）材料的有机组合，充分发 挥各自的长处，可以创造出多种形式的复合材料，适 应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益。

7、第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相 同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作 用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢 材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），因此当温度 变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者 间的粘结力破坏。粘结力Bond第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点混凝土结构的优点： 材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得 到充分发挥

8、，结构承载力与刚度比例合适，基本无局 部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构， 经济指标优于钢结构。 可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和 尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱 形结构等。 耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝 土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间 而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护 层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度 。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点 现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。 刚度大、阻尼大，有利

9、于结构的变形控制。 易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点混凝土结构的缺点： 自重大：不适用于大跨、高层结构。第一章 绪论1.1 混凝土结构一般概念和特点轻质、高强和预应力 。 抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作， 环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了 普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。预应力混凝土。 承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太 大，减小使用空间。高强、钢骨、钢管混凝土 。 施工复杂，工序

10、多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长 ，施工受季节、天气的影响较大。 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。钢模、飞模、滑模等， 泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等。混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳 纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。1.2 混凝土结构的发展简况及其应用 1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥 。 1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混 凝土小船。 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年 。 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并 不长

11、，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量 土木工程结构中最主要的结构，而且高性能混凝土和 新型混凝土结构形式还在不断发展。第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用第一阶段：从钢筋混凝土的发明至本世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等 构件。计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性 理论，采用容许应力设计方法。第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构的发展混凝土结构的发展第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用第二阶段：从本世纪20年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋强度的不断提高。1928年法国杰出的土木工程师E.

12、Freyssnet发明了预 应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫 （.）开始考虑混凝土塑性性能 的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状 态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理 论。第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用第三阶段：二战以后到现在 随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高 要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土 等工业化生产技术。 高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进 施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大 跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成 为现代土木工程

13、的标志。 设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态 设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土 材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题， 并不断促进混凝土结构的发展。混凝土结构的发展第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题钢筋混凝土结构基本构件和基本理论（上册）混凝土结构设计（下册）第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题截面的基本受力形态有：正截面受力斜截面受剪扭曲截面受扭基本构件的受力往往是基本受力形态的复合第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题基本理论工程应用问题的复杂性问题的综合性 问题不是单一的

14、解答是不唯一的受力性能理论分析构件设计结构设计材料的力学性能 两种材料的配比 两种材料的共同工作第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题学习中应注意的问题：1、构件和结构设计是一个综合性问题。设计过程 包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、 施工方案等，同时还需要考虑安全适用和经济合理 。设计中许多数据可能有多种选择方案，因此设计 结果不是唯一的。最终设计结果应经过各种方案的 比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等各项指 标的可行性，才能确定较为合适的一个设计结果。第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题学习中应注意的问题：第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中

15、应注意的问题2、工程项目的建设是国家的重要工作，必须依照国家 颁布的法规进行。设计人员必须遵照各种结构类型的 设计规范或规程进行设计。各种设计规范或规程是具 有约束性和立法性的文件，其目的是使工程结构的设 计在符合国家经济政策的条件下，保证设计的质量和 工程项目的安全可靠。注意在学习中，有关基本理论 的应用最终都要落实到规范的具体规定。由于工程结 构类型很多，不同的结构类型有不同的设计规范或规 程，但混凝土结构的基本理论是一致的，应重点学好 基本理论。本书上册以基本理论为主，并结合主要用 于建筑结构的混凝土结构设计规范GB500010学习 。本书下册将结合各种结构类型，介绍有关的设计方 法和设计规范。学习中应注意的问题：第一章 绪论1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题3、设计工作是一项创造性工作。一方面在设计工作 中必须按照规范进行，另一方面只有深刻理解规范 的理论依据，才能更好地应用规范，充分发挥设计 者的主动性和创造性。本学科还在不断的发展和更 新，因此设计工作也不应被规范束缚，在经过各方 面的可靠性论证后，应积极采用先进的理论和技术 。规范一般十年左右修订一次，就是为了反映学科 最新发展的成果。