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1、 主讲主讲 丰振俭丰振俭建建 筑筑 结结 构构 1 第第1章章 绪绪 论论(补充补充)主讲教师：丰振俭主讲教师：丰振俭建建 筑筑 结结 构构p本章主要内容本章主要内容混凝土结构的基本概念和特点混凝土结构的基本概念和特点 混凝土结构的应用和发展混凝土结构的应用和发展 本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点 第第1章章 绪绪 论论p 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念p 混凝土结构的特点混凝土结构的特点1.1.1 1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念1. 1. 混凝土结构的定义及类型混凝土结构的定义及类型n 以混凝土为主要材料制成的结构，以混凝土为主要材料制成的结构，并
2、可以根据需要配置并可以根据需要配置 普通钢筋、预应力钢筋、钢骨、钢普通钢筋、预应力钢筋、钢骨、钢管管等。等。n 混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型素混凝土素混凝土钢筋钢筋 混凝土混凝土 预应力预应力 混凝土混凝土钢管钢管 混凝土混凝土钢骨钢骨 混凝土混凝土钢钢-混凝土混凝土 组合结构组合结构FRP混凝混凝 土土纤维纤维 混凝土混凝土n 素混凝土结构素混凝土结构: :不配钢筋或不配受力钢筋的砼结构不配钢筋或不配受力钢筋的砼结构素混凝土基础素混凝土基础1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念n 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构: :受力
3、钢筋配普通钢筋的砼结构受力钢筋配普通钢筋的砼结构钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念n 预应力混凝土结构预应力混凝土结构: : 受力钢筋为预应力钢筋受力钢筋为预应力钢筋预应力的概念预应力的概念预应力混凝土电杆预应力混凝土电杆预应力的锚具预应力的锚具预应力混凝土构件预应力混凝土构件1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念n 钢管混凝土结构钢管混凝土结构建国门地铁建国门地铁1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念核心混凝土核心混凝土三向受压三向受压可利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直可利用箍筋约束
4、混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用接采用钢管钢管来约束混凝土来约束混凝土, ,明显提高构件承载力和延性明显提高构件承载力和延性。钢管混凝土钢管混凝土 Concrete filled Steel Tuben 钢骨（型钢）混凝土结构钢骨（型钢）混凝土结构1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念n FRP ( (Fiber Reinforced Polymer) ) 混凝土结构混凝土结构1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念FRP的基本介绍的基本介绍纤维复合材料（纤维复合材料（Fiber Reinforced Polymer）是把）是把 高性能的纤维
5、经过编织与环氧树脂等基材胶合凝固或经高性能的纤维经过编织与环氧树脂等基材胶合凝固或经 过高温固化而形成的一种新型复合材料。过高温固化而形成的一种新型复合材料。纤维纤维树脂树脂FRP(CF、GF、AF)两个作用两个作用延伸率延伸率FRP的品种的品种 FRP布建筑工程中用于加固的建筑工程中用于加固的FRP材料，按形式可以分为布材料，按形式可以分为布 、板材、棒材等。、板材、棒材等。 FRP板材板材FRP板材是将树脂、纤维丝按照一定的板材是将树脂、纤维丝按照一定的 比例通过高温固化挤压而形成的，包括比例通过高温固化挤压而形成的，包括FRP板板 和和FRP板条。板条。 FRP棒材棒材FRP棒材可以分为
6、棒材可以分为FRP筋和筋和FRP格栅。格栅。FRP在建筑中的应用在建筑中的应用 对结构材料的修复与加固对结构材料的修复与加固 替换钢筋或钢管直接应用于新建结构中替换钢筋或钢管直接应用于新建结构中FRPFRP材料以其轻质、高强、耐久和抗腐蚀等优越性能材料以其轻质、高强、耐久和抗腐蚀等优越性能 成为建筑工程中一种新型的结构材料。成为建筑工程中一种新型的结构材料。目前目前FRPFRP材料在建筑工程的应用方式主要有两方面。材料在建筑工程的应用方式主要有两方面。n 钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构组合楼板组合楼板钢混凝土钢混凝土 组合柱组合柱1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念1
7、.2.2 1.2.2 应用应用。钢骨混凝土框架梁钢骨混凝土框架梁.柱柱。钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁钢管混凝土钢管混凝土结构结构 工程实例工程实例美国西雅图美国西雅图 双联广场大厦双联广场大厦 58层层 四根大钢管混凝土柱四根大钢管混凝土柱 混凝土抗压强度混凝土抗压强度 133Mpa 直径直径3.05m 管壁厚管壁厚30mm 承受承受60%竖向荷载竖向荷载钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构 S/Rn 纤维混凝土纤维混凝土冷轧带钢剪切冷轧带钢剪切 型钢纤维型钢纤维 生生 态态 合合 成成 纤纤 维维合成纤维合成纤维纤维混凝土井盖纤维混凝土井盖1.1.11.1.1混凝土结构的基本概念混凝土结
8、构的基本概念1.1.1 1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念素混凝土梁素混凝土梁破坏特征破坏特征：n一裂即断，脆性，一裂即断，脆性，n 破坏无预兆；破坏无预兆；nFmax8kN破坏特征破坏特征：n裂不等于坏，裂不等于坏，n破坏有预兆；破坏有预兆；nFmax36kN钢筋混凝土梁2.为什么要在砼中配置钢筋？1.1.1 混凝土结构的基本概念由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：承载力有很大提高；承载力有很大提高；受力性能和破坏特征有明显改善受力性能和破坏特征有明显改善。1.1.1 混凝土结构的基本概念v 注意注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度
9、高玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高 的材料也可作配筋用。的材料也可作配筋用。 重要概念：重要概念：优良结构应满足两个条件，承载力高，变优良结构应满足两个条件，承载力高，变 形能力好（延性好）。形能力好（延性好）。3. 钢筋和混凝土为什么能共同工作？1.1.1 混凝土结构的基本概念4.混凝土结构主要的优点、缺点混凝土结构主要的优点、缺点优点合理用材合理用材承载力大承载力大就地取材就地取材耐久、耐火耐久、耐火可模性好可模性好整体性好、刚度大整体性好、刚度大阻隔射线阻隔射线 优点多优点多，缺点少；缺点可克服缺点少；缺点可克服。自重大混凝土：2425 kN/m3粘土砖: 1819kN/m3杉木：4 kN/
10、m3 易开裂：带裂缝工作 费工费模 施工受季节性影响 隔热隔声性能差缺点1.1.1 1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念随着科学技术的不断发展，正逐 渐被克服,如轻质髙强,髙性能砼与钢结构、砌体结构进行比较与钢结构、砌体结构进行比较30mm厚的混凝土保 护层可耐火2小时p 混凝土结构的应用混凝土结构的应用p 混凝土结构的发展混凝土结构的发展1.2.11.2.1发展阶段发展阶段n1824年，英国泥瓦匠年，英国泥瓦匠Joseph Aspdin发明硅酸盐水泥耐久性发明硅酸盐水泥耐久性n 1849年，法国人朗波年，法国人朗波J. J. Lambot 制造了第一只钢筋混凝土小船制造了第一
11、只钢筋混凝土小船n18711875年，在纽约建造第一所年，在纽约建造第一所 钢筋混凝土房屋钢筋混凝土房屋n 早期阶段（早期阶段（1850-19201850-1920）n 第二阶段（第二阶段（1920-19501920-1950）n预力应混凝土的应用预力应混凝土的应用n 第三阶段（第三阶段（1950-19801950-1980）n高强材料的应用，先进施工方法的应用高强材料的应用，先进施工方法的应用n 第四阶段（第四阶段（1980- 1980- ）n新结构体系在高层建筑中的应用n近代混凝土力学-混凝土结构非线性分析n以概率理论为基础的极限状态设计方法v 应用范围：建筑工程，桥梁工程，隧道与地下工程
12、，水 利 工程，特种结构，高耸结构，v 与钢、木、砌体结构相比，历史最短，但发展最快，已与钢、木、砌体结构相比，历史最短，但发展最快，已 经成为当今世界各国的经成为当今世界各国的主主导结构。导结构。1.2.11.2.1发展阶段发展阶段强度强度：C10 C25 C60 C80 C100 C200 轻质混凝土容重一般为轻质混凝土容重一般为：14kN/m318kN/m(普通混凝土普通混凝土 : 2kN/m3)FRP筋的应用筋的应用: 用用FRP筋代替钢筋代替钢 筋筋1. 材料 轻质、高强节能环保如如 陶粒混凝土陶粒混凝土，保温用密度为保温用密度为8kN/m 以下；结构以下；结构保温用密度为保温用密度
13、为814kN/m ；结构用密度为；结构用密度为14kN/m 以上。以上。1.2.2 1.2.2 应用应用n 高性能混凝土高性能混凝土( (High Performance Concrete) 高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性n 纤维增强混凝土纤维增强混凝土（Fibre Reinforced Concrete FRC）在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料而形成在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料而形成, ,其抗拉、抗其抗拉、抗剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能均有较剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能均有较大提高大提高 .
14、 .纤维材料纤维材料有钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等有钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等, , 碳纤维碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加固补强以及机场飞机跑道工程等。固补强以及机场飞机跑道工程等。 1.2.2 1.2.2 应用应用1.2.2 1.2.2 应用应用2.工程应用工程应用v 工程应用工程应用：工业与民用建筑工业与民用建筑桥梁桥梁隧道隧道矿井矿井水利水电水利水电海港海港近海工程近海工程海底建筑海底建筑地下建筑地下建筑核电站安全壳核电站安全壳月球表面建筑月球表面建筑1).房屋工程房屋工程我国超
15、过我国超过100m高的高层建筑中高的高层建筑中 绝大多数是混凝土结构或为混绝大多数是混凝土结构或为混 凝土和钢的组合结构凝土和钢的组合结构混凝土组合柱混凝土组合柱 组合楼板组合楼板钢柱钢柱组合梁组合梁组合桁架组合桁架钢筋混凝土筒体钢筋混凝土筒体上上 海海 金金 茂茂 大大 厦厦 平平 面面超高层台北101 101层, 508m金茂大厦 88层,420.5m际金融中 心 88层,415m温州世贸中心 72层，323m中 国 全 混 凝 土 结 构 工 程 第 一 高 楼 1.2.2 1.2.2 应用应用混混 凝凝 土土 组组 合合 柱柱组组 合合 楼楼 板板钢钢 柱柱组合梁组合梁组合桁架组合桁架
16、钢筋混凝土筒体钢筋混凝土筒体金茂大厦：钢筋 混凝土主体部分 柱配置钢骨1.2.2 1.2.2 应用应用n 混凝土结构混凝土结构朝鲜柳京大厦朝鲜柳京大厦香港中央广场大厦香港中央广场大厦广东国际大厦广东国际大厦 65s, 200m 底层柱底层柱1.82.2m1.2.2 1.2.2 应用应用Ran kBuilding, CityBuilding, CityYearYear1.Taipei 101, Taipei, Taiwan2004101508Steel2.Petronas Tower 1, Kuala Lumpur, Malaysia199888452Mixed3.Petronas Tower 2, Kuala Lumpur, Malaysia199888452Mi
