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1、 湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院Hunan Hydroelectric Vocational Technology College结构设计原理教 案所属教研室路桥教研室课程名称结构设计原理课程类型专业基础课 教材名称结构设计原理出版社及出版时间高等教育出版社；2008课程教学总学时数56考试类型考试专 业道路桥梁技术年级、班级10路桥一班主讲教师、职称李艳梅水利建筑工程系编 课题0.1 钢筋混凝土结构的基本概念0.2混凝土结构的发展简况及其工程应用0.3本课程的特点与学习方法计划学时1基本要求熟悉钢筋砼结构的定义及特点；钢筋与砼共同工作的机理了解混凝土结构的发展简况及其工程应用
2、，了解本课程的特点与学习方法内容重点1、熟悉混凝土结构的类型；2、掌握钢筋和混凝土能共同工作的主要原因；3、熟悉混凝土结构的优缺点。4、混凝土结构的发展简况及其工程应用5、本课程的特点内容难点钢筋和混凝土这两种性质不同的材料能够组合在一起共同工作的原因。讲授内容备注一、钢筋混凝土结构的概念钢筋和混凝土这两种材料按照合理的方式结合在一起共同工作，钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力。二、混凝土结构的分类1、素混凝土结构2、钢筋混凝土结构3、预应力混凝土结构4、其他形式的加筋混凝土结构三、钢筋和混凝土能够有效结合在一起共同工作的原因 1、钢筋和混凝土之间存在粘结力，使二者之间能传递力和变形。粘结力
3、是使这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。 2、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近。当温度变化时，钢筋和混凝土的粘结力不会因两者之间过大的相对变形而破坏。四、钢筋混凝土基本构件的分类 1、受弯构件 2、受压构件 3、受拉构件 4、受扭构件 5、复杂受力构件，如压弯构件、拉弯构件、弯扭构件、拉弯扭构件等。五、混凝土结构的优点 1、强度高 2、耐久性好 3、耐火性好 4、可模性好 5、整体性好 6、易于就地取材六、混凝土结构的缺点 1、结构自重大 2、抗裂性差 3、一旦损坏修复比较困难 4、施工受季节环境影响较大0.2混凝土结构的发展简况及其工程应用一、混凝土结构发展的几个阶段 1、第一阶
4、段： 2、第二阶段： 3、第三阶段： 二、混凝土结构的工程应用 1、房屋建筑工程 2、桥梁工程 3、特种结构与高耸结构 4、水利及其他工程三、混凝土结构的发展概况 1、材料方面 2、结构方面 3、施工技术四、混凝土结构计算理论的发展概况1、混凝土结构计算理论的发展概况 目前，包括我国在内的很多国家都采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。2、我国混凝土结构设计规范的发展概况 现行混凝土结构设计规范0.3本课程的特点与学习方法一、本课程的特点与学习方法 1、掌握好钢筋和混凝土材料的力学性能2、钢筋和混凝土两种材料的数量比例和强度搭配问题3、计算公式4、学会对多种因素进行综合分析的设计方法5、学会
5、运用现行的混凝土结构设计规范（GB500102002）熟练掌握基本概念透彻理解钢筋和混凝土能共同工作的原因熟悉钢筋混凝土结构的优缺点解混凝土结构的发展简况及其工程应用了解本课程的特点熟悉学习方法 课题1钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能1.1钢筋的形式和品种1.2钢筋的力学性能1.3钢筋的冷加工和热处理1.4对钢筋质量的要求1.5钢筋的蠕变、松弛和疲劳1.6 混凝土的强度等级1.7混凝土的强度1.8荷载作用下混凝土的变形性能1.9混凝土的徐变和收缩1.10钢筋与混凝土间的黏结1.11钢筋混凝土的一般构造规定计划学时3基本要求掌握钢筋的力学性能，熟悉钢筋的形式和品种掌握混凝土的强度等级
6、的划分，熟悉对钢筋质量的要求及钢筋的蠕变、松弛和疲劳的概念，了解钢筋的冷加工和热处理掌握混凝土强度和变形性能，熟悉混凝土的徐变和收缩内容重点1、钢筋的形式和品种2、掌握钢筋的力学性能3、混凝土的强度等级4、对钢筋质量的要求，蠕变、松弛和疲劳的概念5、冷加工和热处理工艺6、掌握混凝土的强度和大小如何确定7、掌握荷载作用下混凝土的变形性能8、掌握混凝土的徐变和收缩9、钢筋与混凝土间的黏结10、钢筋混凝土的一般构造规定内容难点钢筋的力学性能混凝土的强度等级的划分，钢筋质量的要求立方体抗压强度、复杂受力状态下的强度混凝土在荷载作用下的应力-应变曲线徐变和收缩的概念、分析讲授内容备注1. 1钢筋的形式和
7、品种一、钢筋的主要化学成分 铁（Fe）、碳（C）、锰（Mn）、 硅（Si）、磷（P）、硫（S）二、钢筋和钢丝的分类 1、热轧钢筋：HPB235、 HRB335、HRB400、RRB400 2、冷拉钢筋 3、钢丝 4、热处理钢筋1.2钢筋的力学性能一、有明显屈服点的钢筋的应力应变曲线热轧钢筋和冷拉钢筋属于有明显屈服点的钢筋。二、无明显屈服点的钢筋的应力应变曲线 钢丝和热处理钢筋属于无明显屈服点的钢筋。 一般取残余应变为0.2的应力为“条件屈服强度1.3钢筋的冷加工和热处理一、冷拉只能提高钢筋的抗拉强度二、冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度1.4 对钢筋质量的要求一、屈服强度 在一般结构的设
8、计中，取屈服强度作为可以利用的应力上限，也就是钢筋的强度。二、强屈比极限抗拉强度与屈服强度的比值不低于1.25三、伸长率四、四项保证 屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能五、钢筋的接头形式1.5 钢筋的蠕变、松弛和疲劳一、蠕变 钢筋在高应力作用下，随时间增长其应变继续增加的现象。二、松弛钢筋受力后，若保持长度不变，则其应变随时间增长而降低的现象。 三、钢筋的疲劳钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性破坏突然断裂的现象。 钢筋在疲劳破坏时的强度低于钢筋在静荷载下的极限强度。1.6 混凝土的强度等级一、混凝土的立方体强度混凝土的立方体强度，是衡量混凝土强度
9、大小的基本指标，是评价混凝土等级的标准。用符号 fcu表示，单位为N/mm2 。规范规定：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度20土3 ，相对温度不小于90）养护28d后在试验机上试压。试验时，试块表面不涂润滑剂，全截面受力，加荷速度约为0.150.25N/(mm2.s)。二、混凝土的强度等级我国现行混凝土结构设计规范规定的混凝土强度等级，是按立方体强度标准值确定的，用符号C表示，规范中列出14个等级，即：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、 C55、C60、C65、C70、C75、C80。字母C后面的数字表示以N/mm2 为单位的立方体抗压
10、强度标准值。1.7混凝土的强度一、混凝土的立方体抗压强度立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标。混凝土结构设计中使用的混凝土其他强度值，都可以根据立方体强度值换算得出。二、混凝土的轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）fc标准棱柱体试件：150150300三、混凝土的轴心抗拉强度ft混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般只有抗压强度的11819 。四、复杂受力状态下混凝土的强度混凝土两向受压和三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高。1.8荷载作用下混凝土的变形性能一、混凝土的应力应变关系二、混凝土的弹性模量1、初始弹性模量2、切线模量3、割线模量规范推荐三、泊松比横向应变与纵向应变的比值称为泊松
11、比。1.9 混凝土的徐变和收缩一、 混凝土的徐变二、混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变。徐变会造成结构的内力重分布，会使结构变形增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还会导致构件破坏。二、混凝土的收缩和膨胀混凝土在空气中结硬时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。混凝土在水中结硬时体积会膨胀，这种现象称为混凝土的膨胀。1.10钢筋与混凝土间的粘结一、 钢筋与混凝土之间粘结力1、钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。2、混凝土的收缩将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。3、钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力，也称咬合力。4、钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋
12、、焊角钢等来提供锚固能力。二、直段光面钢筋的粘结能力来源于胶结力和摩擦力。三、变形钢筋的粘结能力主要来源于摩擦力和机械咬合作用力。1.11钢筋混凝土的一般构造规定一、 混凝土保护层从钢筋外边缘到混凝土外边缘的距离为混凝土的保护层厚度。二、钢筋的锚固三、钢筋的连接四、纵向钢筋的最小配筋率第十节2.了解钢筋的形式和品种掌握钢筋的力学性能熟悉基本概念掌握混凝土的强度等级的有关内容 课题2 结构按极限状态法设计的原则2.1结构的功能要求2.2结构的极限状态计划学时2基本要求熟悉结构的功能要求，理解作用、作用效应、抗力和可靠性的概念掌握结构的极限状态内容重点1、结构的作用、作用效应和抗力2、结构的功能要
13、求3、结构的可靠性与安全等级4、结构的极限状态的概念5、结构的极限状态的分类6、结构极限状态方程内容难点结构的作用的分类结构的功能要求安全等级结构的极限状态的分类结构的极限状态方程讲授内容备注2.1 结构的功能要求一、混凝土结构的组成 结构是由不同受力构件组成的承受各种外部作用的骨架。二、结构上的作用结构上的作用是指施加在结构上的集中荷载或分布荷载（包括永久荷载、可变荷载等），以及引起结构外加变形或约束变形的原因，如基础沉降、温度变化、混凝土收缩、焊接等作用。施加在结构上的集中荷载或分布荷载称为直接作用。引起结构外加变形或约束变形的其他作用称为间接作用。三、结构上的作用的分类 、按随时间的变异分类1、永久作用2、可变作用3、偶然作用、按随空间位置的变异分类1、固定作用2、可动作用、按结构的反映分类1、静态作用2、动态作用四、荷载效应S结构上的作用使结构产生的内力和变形（如轴力、弯
