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1、水工钢筋混凝土结构 采用水工钢筋混凝土结构学（第4版）,绪 论 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式民用建筑：教室、住宅、商业与办公大楼绝大多数为钢筋混凝土结构。,绪 论,钢筋混凝土结构用途,绪 论 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式交通工程：刚构桥、预应力混凝土桥。,绪 论,钢筋混凝土结构用途,绪 论 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式水利工程：大坝、通航建筑物。,绪 论,钢筋混凝土结构用途,绪 论 1、钢筋混凝土结构是日前应用最广泛的结构形式港口工程：高桩码头。,绪 论,钢筋混凝土结构用途,2、钢筋混凝土结构的特点 为什么普遍采用钢筋混凝土结构，而不采用混凝土结
2、构呢？这是由钢筋与混凝土各自的特点决定的。 钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料组成共同受力的结构。,绪 论,混凝土的特点：抗压强度高、抗拉强度低，抗拉强度约为抗压强度的1/10左右； 破坏时有明显的脆性性质。主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。,钢筋混凝土结构特点,Pcr = 9.7kN,fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2,ft,sc= ft,素混凝土梁试验结果,Pu Pcr,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，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。,绪 论,钢筋混凝土结构特点,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
3、分利用材料的性能。,绪 论,钢材的特点：抗拉和抗压强度都很高；具有屈服现象，破坏时有较好的延性。,钢筋混凝土结构特点,Pcr = 9.7kN,fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2,ft,sc= ft,钢筋混凝土梁试验结果,Pu 52.5kN,fy,配置钢筋后，先混凝土受拉区开裂，随裂缝扩展，受拉钢筋屈服，裂缝进一步扩展，混凝土受压区高度减小，最后混凝土压坏，梁破坏。,Py 50.0kN,fc,绪 论,钢筋混凝土结构特点,Pcr = 9.7kN,fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2,ft,sc= ft,钢筋混凝土梁试验结
4、果,Pu 52.5kN,fy,钢筋混凝土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；从开裂荷载到屈服荷载，有很长带裂缝工作过程，破坏过程有明显预兆。,Py 50.0kN,fc,绪 论,钢筋混凝土结构特点,3、钢筋与混凝土共同工作的原因钢筋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：良好的粘结力。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；相近的线胀系数。钢材与混凝土具有基本相同的线胀系数（钢材为1.010-5/C0，混凝土为(0.7-1.1)10-5/C0），因此当温度变化时，两种材料
5、不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。混凝土保护层保证了粘结力。混凝土保护层防止钢筋生锈，提高耐久性，保证粘结力。,绪 论,钢筋混凝土结构特点,4、钢筋砼结构的优点耐久性好。钢筋有混凝土保护层，不易产生锈蚀。不象钢、木结构那样需要经常的保养和维修 。整体性好（现浇钢筋混凝土结构）。通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构。可模性好。混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。这一特点是砖石、钢、木等结构所不能代替的 。,绪 论,钢筋混凝土结构优点,4、钢筋混凝土结构的优点耐火性好。混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2
6、小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。耐火性比钢、木结构好。就地取材。混凝土所用砂、石，易于就地取材，交通成本低。节约钢材。钢筋和混凝土的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，经济指标优于钢结构。,绪 论,钢筋混凝土结构的优点,5、钢筋混凝土结构的缺点自重大。对建造大跨、高层抗震结构不利。对策：轻质、高强和预应力混凝土结构。目前轻骨料混凝土自重可仅为1418kN/m3，强度可达C50；强度为100200N/mm2的高强混凝土已在工程上应用。 预应力混凝土结构技术已成熟。,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,5、钢筋混凝土结构的缺点施工复杂。工序多（支模、绑焊钢筋、浇筑、养护），工期长，施工
7、受季节、天气影响大。对策：泵送混凝土和滑模施工、 装配式整体结构。混凝土经过输送泵到达浇地点。因为混凝土要经过输送泵，所以对混凝土有特殊要求，比如坍落度、骨料、粒径等。,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,5、钢筋混凝土结构的缺点滑模施工可以沿着水平、斜坡或垂直渐渐滑动，做到边浇捣、边脱模。它需使用硬稠性混凝土，否则当模板滑移后混凝土的边缘容易塌陷损坏。,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,机械化程度高，不使用脚手架，不重复支模板，每天可以滑升2.5米至3.5米，混凝土连续成型，结构整体性好。工期只有一般模板施工的三分之一。,5、钢筋混凝土结构的缺点装配整体式结构中的梁、柱或剪力墙、楼板为预制构件，在吊装
8、就位后，焊接或绑扎节点处的钢筋，浇捣混凝土连接为整体，形成刚接节点。具有现浇式结构和装配式结构的优点，既具有良好的整体性和抗震性，又可减少现场工作量和标准化生产。,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,5、钢筋混凝土结构的缺点抗裂性差。普通RC结构，在正常使用阶段带裂缝工作，产生问题:当环境较差（露天、沿海、化学侵蚀）时影响耐久性；限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。 。对策：采用预应力混凝土结构。一旦破坏，修复、加固、补强较困难。对策：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、碳纤维板加固混凝土结构技术，快速简便。,绪 论,钢筋混凝土结构的
9、缺点,5、钢筋混凝土结构的缺点采用纤维增强材料（碳纤维布、板）加固粘贴加固 。,绪 论,钢筋混凝土结构的缺点,6、钢筋混凝土结构的分类按受力状态分杆系结构和非杆系结构。杆系结构。可以按结构力学求解内力的结构，如梁、板、柱、墙等。在杆系结构中，按结构的受力状态可分为：受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件等 。对杆系结构有比较成熟的计算方法，在课程学习中会详细介绍受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件的设计方法。非杆系结构。不能按结构力学求解内力，只能由弹性力学方法求解应力的结构。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,非杆系结构，可归纳为四类：形体复杂的结构。如水电站厂房的蜗壳与尾水管结构等。,绪 论
10、,钢筋混凝土结构的分类,非杆系结构，可归纳为四类：尺寸比例超出杆件范围的结构 。如当简支深梁的跨高比或连续深梁的跨高比小于一定程度时，截面应力图形不再为线性分布，因而不能作为一般受弯构件进行配筋计算。 大体积混凝土结构的孔口。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,这类结构的外部混凝土范围较大，例如坝内引水管道、冲沙孔、泄水孔、引水道等，无法简化为杆件。,非杆系结构，可归纳为四类：与围岩连接的地下洞室。这类结构与外部围岩连接，如隧洞、地下厂房、地下岔管等，计算时必须考虑围岩的抗力作用。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,非杆系结构的特点：有些结构除形体复杂外，同时还具有大体积混凝土结构的特点，必须考虑温度
11、应力；有些结构空间整体性强，如简化为平面问题分析会引起较大失真；有些则缺乏实际工程的破损实例，很难提出承载能力极限状态的标志和计算模型。因此，到目前为止，这类结构的配筋计算理论尚不够完善。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,6、钢筋混凝土结构的分类制作方法分整体式、装配式和装配整体式。整体式：整体式结构是在现场先架立模板、绑扎钢筋，然后浇捣混凝土而成的结构。整体性好，刚度也较大，目前应用较多。它受天气的影响较大。装配式结构：在工厂（或预制工场）预先制成各种构件，然后运往工地装配而成。装配式结构的接头构造较为复杂，整体性较差，对抗渗及抗震不利，所以目前应用有所减少。 装配整体式结构：结构内有一部分为
12、预制的装配式构件，另一部分为现浇的混凝土。预制部件常可作为现浇部分的模板和支架。它比整体式结构有较高的工业化程度，又比装配式结构有较好的整体性。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,6、钢筋混凝土结构的分类按初应力状态分普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。普通钢筋混凝土：加载前初始应力为零。预应力钢筋混凝土：加载前初始应力不为零。在结构承受荷载以前，预先对混凝土施加压力，造成人为的压应力状态，使产生的压应力可全部或部分地抵消荷载引起的拉应力。,绪 论,钢筋混凝土结构的分类,7、钢筋混凝土结构的发展简况及应用1824年英国人阿斯普丁发明硅酸盐水泥；1849年法国人朗波制造了第一只钢筋混凝土小船；1872
13、年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋；RC结构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，钢筋混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速。目前钢筋混凝土结构已成为土木水利工程结构中最主要的结构型式，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。全国的混凝土年产量，据2013年统计就已达到了21.96亿立方米，占世界的首位。,钢筋砼结构的发展及其应用,绪 论,钢筋砼结构的发展及其应用,绪 论,钢筋混凝土结构计算理论经历三个阶段的发展第一阶段结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计法。第二阶段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。第
14、三阶段发展了以概率理论为基础的极限状态设计法。,8、钢筋砼结构课程学习中应注意的问题注意与材料力学的异同。从某种意思上来说，钢筋混凝土结构学是研究钢筋混凝土的材料力学，它与材料力学有相同之处，又有不同之处：材料力学研究线弹性体做成的构件；钢筋混凝土结构学研究钢筋和混凝土二种材料组成的构件。混凝土为非弹性材料且容易开裂，材料力学的许多公式不能直接应用于钢筋混凝土构件。但材料力学中分析问题的基本思路，即：由材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系建立计算公式的分析方法，同样适用于钢筋混凝土构件。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,8、钢筋混凝土结构课程学习中应注意的问题注意每一个公式
15、的适用范围和条件。钢筋混凝土结构的计算公式是在大量实验基础上与理论分析相结合起来的，每个公式有自己的适用范围。运用设计规范设计计算。规范具有约束性和立法性，设计人员必须遵守，本书结合水工混凝土结构设计规范（ SL 191-2008 和DL/T 5057-2009 ）学习。规范包括计算公式和构造规定。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,8、钢筋砼结构课程学习中应注意的问题充分重视对构造知识的学习。构造规定是为照顾施工便利和计算上某些无法考虑的因素而设。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,如图悬臂梁，受力钢筋面积由规范计算公式算出，伸入支座长度由构造规定决定。,学习过程中不必死记硬背构造的具体规定，但明白为什么要有这个构造要求，这个构造要求的作用是什么。通过平时的作业和课程设计逐步掌握一些基本构造知识 。,8、钢筋砼结构课程学习中应注意的问题明白设计结果不是唯一的。构件和结构设计包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、施工方案等，还需考虑安全适用和经济合理。许多数据可能有多种选择方案，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、施工等方面，才能确定合适的设计结果。,
