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1、钢 筋 混 凝 土教 案钟小兵建筑工程系结构教研室四川理工学院建筑工程系结构教研室教案授课教师钟小兵开课系建工系开课学期07-08-1课程名称钢 筋 混 凝 土授课系级专业及班土木051、2课程类型必修课（ ） 选修课（ ）考核方式考试（ ） 考查（ ）课程教学总学时数80学分数5学时分配理论课80学时； 实践课 学时；教材名称混凝土结构（上下）作 者吴培明、彭少民出版社及出版时间武汉理工2005参考书目书 名作 者出版社及出版时间混凝土结构原理（上、中、下）丁大钧东南大学出版社2002混凝土结构设计原理 第2版沈蒲生高等教育出版社2005混凝土结构设计 第2版沈蒲生高等教育出版社2005高层
2、建筑结构设计方鄂华中国建筑工业出版社2005建筑结构概念设计及案例罗福午清华大学出版社2005钢混凝土组合结构聂建国2005高层建筑钢 混凝土组合结构设计 第2版Bungale S .Taranath罗福午译中国建筑工业出版社1999章节名称绪论授 课类 别理论课（）；实验课（ ）教学时数2教学目的及要求使学生对本课程的基本情况有初步的了解与认识;认识混凝土结构的常见类型理解钢筋混凝土的一般概念及特点，国内外钢筋混凝土的发展简况及其应用了解学习本门课程的基本方法 教学内容提要备注1.1 建筑结构的一般概念建筑结构是指建筑物中用来承受各种作用的受力体系。结构上的作用是指能使结构产生效应（内力、变
3、形）的各种原因的总称。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)。分类按材料混凝土结构砌体结构钢结构木结构按受力和构造特点分：多层与高层建筑：混合结构体系 框架结构体系 剪力墙结构体系(包括框一剪、全剪、筒体结构) 单层大跨度建筑（屋盖结构）：平面结构体系:门式刚架、薄腹梁结构、绗架结构、拱结构。空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构。1.2混凝土结构的概念及优缺点概念：仅仅或主要以混凝土为材料的结构称为混凝土结构。分类：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
4、凝土结构、FRP筋混凝土、钢 -混凝土混合结构、纤维混凝土混凝土与钢筋的配合混凝土结构的优点：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，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。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
5、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。混凝土结构的缺点：自重大：不适用于大跨、高层结构。（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，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、
6、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。（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）混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。（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。）1.3混凝土结构的发展简况1.4 混凝土结构课程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
7、合适的一个设计结果。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。本学期以基本理论为主，并结合主要用于建筑结构的混凝土结构设计规范GB500010学习。后续课程将结合各种结构类型，介绍有关的设计方法和设计规范。3、设计工作
8、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。规范是给傻瓜设计师编写的，注意学习中的创造性。本学科还在不断的发展和更新，因此设计工作不应被规范束缚，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。4教学重点难点重点：钢筋混凝土的概念、优缺点，本课程的特点及要解决的问题。 难点：本课程的特点及要解决的问题。教学组织与设计教学过程的组织1、 通过多媒体课件介绍建筑结构的基本概念及其分类；2、 逐一介绍混凝土结构的类型以及用途；3、 介绍混凝土
9、结构的优缺点，特别强调混凝土结构的缺点就是它的发展方向；4、 混凝土结构不同于其他课程的几个方面，就是其学习方法，如没有标准答案，只比较哪个设计更好。讨论作业习题的安排讨论题目：混凝土目前最主要的问题及改进方面思考题：5题教学手段的应用用多媒体课件展示各种混凝土结构形式教学实施小结46章节名称钢筋和混凝土材料的力学性能授 课类 别理论课（）；实验课（ ）教学时数4教学目的及要求理解混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成，认识合理地进行混凝土结构设计的必要性，了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能、相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。 教学
10、内容提要备注2.1钢筋的力学性能一、 钢筋的分类1、化学成分：2、外形：4、供货形式3、加工方法二、 钢筋的强度和变形1 钢材的力学性能（1）应力-应变曲线：（2）屈服强度s 钢筋强度设计计算的依据对于有明显屈服点的钢材，由于钢材的屈服将产生明显的，不可恢复的塑性变形，从而导致构件可能在钢材尚未进入强化阶段就发生破坏或产生过大的变形和裂缝，因此在正常使用情况下，构件中的钢材应力小于其屈服强度。故屈服强度是钢筋关键性的强度指标。（4）混凝土对钢筋性能的要求：（3）伸长率和冷弯性能钢材的塑性性能指标2.2混凝土的力学性能一、混凝土的强度1、立方体抗压强度 fcu,k( the cube compr
11、essived strength)普通砼力学性能试验方法（GBJ8185）以边长为150mm的立方体在203C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm2计）作为混凝土的强度等级，并用符号2、轴心抗压强度 fc,k (the compressived strength)采用150mmx150mmx300mm棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件 3、轴心抗拉强度 ft,k(the direct tensile strength)混凝土的双向受力强度 混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度三向受压时，混凝土的抗压强度和极限变形都有较
12、大提高二、混凝土的变形混凝土的变形分为两类：混凝土的受力变形混凝土的非受力变形1、混凝土在一次短期加荷时的变形应力应变曲线（图28、9）3）混凝土的弹性模量、变形模量和剪变模量2）混凝土的横向变形系数2、混凝土在多次重复加荷时的变形疲劳现象强度值和弹性模量均有下降。3、徐变：在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形 2.1钢筋与混凝土的粘结力一、粘结力组成：粘结力的定义及组成粘结力的定义 若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力 粘结力的组成 1化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产
13、生的化学吸附作用力2摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力 3机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力 4钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力 二、影响粘结强度的因素砼强度，保护层厚度，钢筋净距，横向配筋及侧向压应力，浇筑砼时钢筋的位置，钢筋表面形状。教学重点难点重点：混凝土的强度立方强度、等级，轴心抗压、抗拉、弯曲抗压和疲劳强度。混凝土的变形混凝土在短期和长期荷载下的变形，混凝土的弹性模量、徐变、收缩和膨胀。钢筋的形式、品种和级别，钢筋的强度、变形和弹性模量，钢筋的冷加工、弯钩和接头。钢筋混凝土的粘结。难点：混凝土的强度、混凝土的疲劳强度、钢筋
14、的强度。教学组织与设计教学过程的组织1、重点介绍混凝土的强度等级，系指标准试件（边长为150mm）在标准条件下养护28后，用标准方法加压测得的具有95%保证率的抗压强度作为立方强度的标准值，亦称混凝土的强度等级。对于非标准试件（如边长为200mm或边长为100mm）须将其抗压强度实测值乘以尺寸效应系数，才能得出标准试件的强度等级。2、混凝土的变形分两类，即受力变形和体积变形荷载作用下的变形分为一次短期荷载下的变形（从中得出的-关系曲线以及拉、压应变值），长期荷载下的变形以及重复荷载下的变形。在应力不太大的重复荷载作用下，每重复一次其塑性变形将衰减一次，同此，可根据不太大的重复应力作用下的-关系曲线得到混凝土的弹性模量。3、在荷载长期作用下，即使应力保持不变，混凝土的变形也会随时间的增长而增长，这种变形称为混凝土的徐变。徐变对构件基本上是有害的，应尽量减小混凝土的徐变。4、掌握钢筋的品种、级别、形式和应用范围，了解钢筋的力学性能及其强度标准值，为结构计算打下基础。5、根据钢筋与混凝土的粘结作用，确定钢筋的最小锚固长度，掌握钢筋在构件中的合理构讨论作业习题的安排讨论：混凝土多轴应力下的强度
