混凝土结构设计原理-绪论 (2)

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1、混凝土结构 上册 混凝土结构设计原理（第五版 ）混凝土结构设计规范GB50010-20101 1 绪论绪论 1 1 结构计算基本原结构计算基本原理理（补充内容）（补充内容） 2 2 混凝土结构材料的物理力学性能混凝土结构材料的物理力学性能 3 3 受弯构件的正截面受弯承载力受弯构件的正截面受弯承载力 4 4 受弯构件斜截面承载力受弯构件斜截面承载力 5 5 受压构件的截面承载力受压构件的截面承载力 6 6 受拉构件的截面承载力受拉构件的截面承载力 7 7 受扭构件的扭曲截面承载力受扭构件的扭曲截面承载力 8 8 变形、裂缝及延性、耐久性变形、裂缝及延性、耐久性 9 9 预应力混凝土构件预应力混

2、凝土构件混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理柱下基 础楼 板柱梁梁墙楼 梯墙下基 础地下室 底板水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载； 竖向构件包括柱、墙等，其作用是支承水平构件或承受水 平荷载； 基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。 0建筑结构的概念建筑中由若干构件连接而成的能承受作用的平面或空间体系 称为建筑结构，是建筑物的承重骨架。按材料的不同分为：绪论Concrete StructureBlock StructureTimber StructureSteel Structure混凝土结构砌体结构钢结构木结构混合结构Composite Structure5绪论 砌体结构6绪论砌体结

3、构万里长城河北赵县安济桥7绪论砌体结构主要优点： 取材方便，造价低廉； 具有良好的耐火性及耐久性； 具有良好的保温、隔热、隔声性能，节能效果好； 施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。主要缺点： 自重大，强度低，整体性差，砌筑劳动强度大。8以钢结构作为主要承载体系构件的工程结构称为钢结构。重 型工业厂房、大跨结构、高层、高耸钢屋架、海洋钻井平台。绪论 钢结构主要优点： 1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀（相对 于混凝土）； 2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短； 3）具有优越的抗震性能； 4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的 原则。以钢结构

4、作为主要承载体系构件的工程结构称为钢结构。重 型工业厂房、大跨结构、高层、高耸钢屋架、海洋钻井平台。主要优点： 1）材料强度高，自重轻，塑性和韧性好，材质均匀（相对 于混凝土）； 2）便于工厂生产和机械化施工，便于拆卸，施工工期短； 3）具有优越的抗震性能； 4）无污染、可再生、节能、安全，符合建筑可持续发展的 原则。9屋盖结构体系绪论 钢结构绪论钢结构11绪论钢结构主要缺点：易腐蚀，需经常油漆维护，故维护费用较高。钢结构的耐 火性较差，当温度达到250时，钢结构的材质将会发生 较大变化；当温度达到500时，结构会瞬间崩溃，完全 丧失承载能力。钢结构最怕火灾， 超过500度高温， 钢材会突然失

5、去支 撑强度.12绪论“鸟巢”设计用钢量4.2万吨，是目前国内外体育场馆中用钢量最多 、规模最大、施工难度最大、拥有多项世界顶级施工技术难题的 大型钢结构工程。该工程设计使用年限为100年。13特点： 使用寿命长 施工简便，工期短 冬暖夏凉 抗震，自重轻绪论 木结构指全部或大部分用木材制作的结构。特点： 使用寿命长 施工简便，工期短 冬暖夏凉 抗震，自重轻指全部或大部分用木材制作的结构。特点： 使用寿命长 施工简便，工期短 冬暖夏凉 自重轻指全部或大部分用木材制作的结构。14绪论木结构宁 波 保 国 寺15绪论 混合结构由两种及两种以上材料为主支座的结 构称为混合结构。 砖混结构：以砖砌体构件

6、为竖向承重 构件、钢筋混凝土构件为水平承重构 件的结构体系。 钢混凝土混合结构：由钢框架或劲 性钢筋混凝土框架与钢筋混凝土筒体 所组成的共同承受竖向和水平作用的 结构。 钢混凝土混合结构兼具钢结构与钢筋 混凝土结构两者的优点。上 海 金 茂 大 厦绪论钢筋混凝土结构预应力结构素混凝土结构Reinforced Concrete StructurePrestressed Concrete StructurePlain Concrete Structure1.1 混凝土结构的一般概念1.1.1 混凝土结构的定义与分类17混凝土(Concrete): 抗压强度高，抗拉强度低 钢筋(Steel)：抗拉性

7、能优良，抗压强度高破坏特征：一裂即断，脆性，破坏无预兆。破坏特征：裂不等于坏，破坏有一定的预兆。a.素混凝土梁b.钢筋混凝土梁：受拉区配220钢筋FFmax8kN 截面开裂并破坏Fcr=15 KN 截面开裂; Fmax36kN200300Fft200300220钢筋混凝土梁与素混凝土梁的破坏情况对比 梁的承载力大大提高，梁的受力性能改善。1.1.2 配筋的作用与要求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，相得益彰钢筋混凝土保护层塑料垫块1、良好的粘结力 2、温度线膨胀系数接近 钢筋：c=1.210-5-1 混凝

8、土：c=1.010-5 1.510-5-1 3、足够的保护层厚度钢筋与混凝土共同工作的原因：一是混凝土结硬时体积收缩，将 钢筋紧紧握住而产生的摩擦力；二是由于钢筋表面凹凸不平而产 生的机械咬合力；三是混凝土与钢筋接触表面间的 胶结力。其中机械咬合力约占50%； 绪论粘结作用由三部分组成：热轧带肋钢筋与混凝土间的粘结作用 主要依靠机械咬合力绪论钢筋混凝土 结构优点： 钢筋混凝土 结构缺点： 克服缺点的方法：采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点；采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点；掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性；采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。 混凝土外加剂聚丙烯 抗裂

9、防渗纤维 高强度混凝土用钢纤维 1.1.3 钢筋混凝土结构的优缺点克服缺点的方法：采用轻质、高强的混凝土，可克服自重大的缺点；采用预应力混凝土，可克服容易开裂的缺点；掺入纤维做成纤维混凝土可克服混凝土的脆性；采用预制构件，可减小模板用量，缩短工期。 （1）就地取材 （2）耐久性好 （3）整体性好 （4）可模性好 （5）耐火性好自重大抗裂性能差模板用量大工期长1、钢筋混凝土结构的诞生 v 1824年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了 混凝土; v 1849年，法国人Joseph Louis Lambot 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 ； v 1861

10、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，后又申请了钢筋混凝土板、管 道、拱桥等专利； v 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。1.2 混凝土结构的发展概况 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，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

11、展。排名高层层名称竣工时时 间间地点层层数 高度（m）1迪拜塔2010迪拜160 828 2台北1012003台北1015013上海环环球金融 中心2008上海1014924石油双塔1996吉隆坡1884525西尔斯大厦1974芝加哥110443 6金茂大厦2003上海884217国际际金融中心2003香港884158中信广场场1997广州803919地王大厦1996深圳6938410帝国大厦1931纽约纽约102381全球排名前10位最高建筑迪拜塔台北国际金融中心2003年建成，高508米、地下5层、地上101层 上海环球金融中心和金茂大厦马来西亚首都吉隆坡的双子塔(Petronas Tow

12、ers)， 高1483英尺(452米)，88层。这两座高楼于1998年完工上 海 金 茂 大 厦高420.5米 、 地下3层、 地上88层 纽约帝国大厦1931年建成,高381米,102层钢筋混凝土结构(1)(1) 房屋工程我国超过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2、混凝土结构的应用混凝土组合柱 组合楼板钢柱组合梁组合桁架钢筋混凝土筒体(2)(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

13、利海峡隧道等。(3)(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湖北宜昌的三峡大坝，高186m，装机容量1786千瓦(4)(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1.3 结构的功能和极限状态简述扩展补充1.5.1课程性质：土木工程专业的主干专业基础课。1.5.2课程任务：1.为土力学、工程项目管理、建筑工程计量与计价等课程以及毕业设计奠作基础；2. 为将来的工作施工及结构设计奠定结构方面的知识和能力。 1.5 学习本课程需要注意的问题1.5.3课程目标知识目标：掌握建

14、筑结构常用材料的种类和材性；掌握混凝土结构及结 构构件的构造知识；掌握混凝土结构构件（或连接）的设计方 法；掌握现浇钢筋砼肋形楼盖的设计方法。能力目标：具有进行一般混凝土结构构件（受弯、受剪、轴向拉压构件 ）截面设计与承载力复核的能力；具有分析和处理实际施工过 程中遇到的一般结构问题的能力。绪论材 性设计方法轴拉构件轴压构件受弯构件受剪构件受扭构件变形、裂缝及 结构的耐久性预应力混凝土结构楼盖结构框架设计多、高层 框架结构基础 知识构件 设计结构 设计结构设计原理=基础知识+构件设计原理与方法1.5.4本课程的内容 思考题: 1 钢筋和混凝土共同工作的基础是什么？ 2 钢筋混凝土结构有哪些主要优缺点？