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1、第一章 绪论同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林一、混凝土结构的概念和特点 1. 一般概念PPPP素混凝土梁承载素混凝土梁承载力小力小，破坏突然，破坏突然钢筋混凝土梁承钢筋混凝土梁承载力大，变形性载力大，变形性能好，破坏有预能好，破坏有预告告一、混凝土结构的概念和特点 1. 一般概念PP钢筋钢筋（加筋）（加筋）+混凝土混凝土钢筋混凝土结构（构件）钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好拉压性能均好抗压性能好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋利用混凝土抗压，钢筋受拉受拉（亦可受压）（亦可受压）-各尽其能，相得益彰各尽其能，相得益彰一、混凝土结构的概念和特点 2. 混凝土和钢筋共同工作的原因* 混凝土和钢筋
2、之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可一起，可共同受力，共同变形共同受力，共同变形 * 两者的温度线膨胀系数很接近两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：破坏两者的粘结力，混凝土：1.010-51.5 10-5，钢筋：，钢筋： 1.2 10-5 * 混凝土包裹在钢筋的外部，混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化可使钢筋免于腐蚀或高温软化 PP一、混凝土结构的概念和特点 3. 预应力混凝土结构的一般概念PPPP预应力钢筋一、混凝土结构的概念和特点 4. 混凝土结构的组
3、成（5个主要元素）柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板一、混凝土结构的概念和特点 5.混凝土结构的优缺点优点：优点： 耐久性好耐久性好 耐火性好耐火性好 整体性好整体性好 可模性好可模性好 就地取材就地取材 节约钢材节约钢材 阻止射线的穿透阻止射线的穿透缺点：缺点： 自重大自重大 易开裂易开裂 耗模板耗模板 施工受季节性影响施工受季节性影响 隔热隔声性能差隔热隔声性能差随着科学技术的不断发展，正逐随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服渐被克服PP二、混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的诞生* 1824年，英国人年，英国人J. Aspdin 发明了发明了波特兰水泥波特兰水泥，有了混凝土；，
4、有了混凝土； * 1849年，法国人年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船小船-最早的钢筋混凝土结构；最早的钢筋混凝土结构； * 1861年，法国花匠年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利-尽管他不懂钢筋混凝土尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土被认为是钢筋混凝土结构的发明者；结
5、构的发明者； PP* 1884年，德国人年，德国人Wayss, Bauschingger和和Koenen等提出了钢筋应配置在构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。渐得到了推广应用。二、混凝土结构的发展 2.材料方面的发展PP强度不断提高强度不断提高 美国美国60年代混凝土抗压强度平均值：年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代年代 ：42N/mm2，有特殊需要时：有特殊需要时： 40N/mm2100 N/mm2，试验室中：试验室中： 266 N/mm2轻
6、质混凝土的应用轻质混凝土的应用 容重一般为：容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝土为普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等无砂混凝土无砂混凝土 只有粗骨料，无细骨料只有粗骨料，无细骨料FRP筋的应用筋的应用 用用FRP筋代替钢筋筋代替钢筋二、混凝土结构的发展 3.结构方面的发展PPPP预应力混凝土结构的应用预应力混凝土结构的应用 在在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重土结构的抗裂度，减轻构件的自重结构体系的丰富结构体系的丰
7、富 不同用途、不同结构功能具有相应的结构体不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、FRP混凝土及预应力混凝土结构等混凝土及预应力混凝土结构等二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展设计方法设计方法允许应力允许应力设计法设计法破坏阶段破坏阶段设计法设计法极限状态极限状态设计法设计法半经验半概率半经验半概率法法近似概率法近似概率法全概率法全概率法生命全过程设生命全过程设计法（兼顾安计法（兼顾安全性、使用性全性、使用性和耐久性）和耐久性）材料力学的方法材料力学的方法按按经验法确定安经验法确定安全系数全系数二、混凝土结构的发
8、展 4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-如何设计一个新结构如何设计一个新结构荷载的确定方法荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性结构的力学分析：线性和非线性构件的承载力计算、设计方法和构造措施构件的承载力计算、设计方法和构造措施未来的方向：计算机的应用与发展，结构非未来的方向：计算机的应用与发展，结构非线性分析、结构整体空间作用分析方法的完线性分析、结构整体空间作用分析方法的完善与应用善与应用二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-如何评价一个既有结构（如何评价一个既有结构（80年代中期发展起来）年代中期发展起来）安全性评定安全性评定使用性评定使用
9、性评定耐久性评定耐久性评定损伤分析损伤分析寿命预测寿命预测灾害评估等灾害评估等二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-既有结构的维护、改造与加固（既有结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起年代中期发展起来）来）基于既有结构性能评定理论的结构修复技术基于既有结构性能评定理论的结构修复技术基于既有结构性能评定理论的结构改造技术基于既有结构性能评定理论的结构改造技术基于既有结构性能评定理论的加固技术基于既有结构性能评定理论的加固技术二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-计算机仿真技术的应用计算机仿真技术的应用二、混凝土结构的发展 4.
10、理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-结构试验技术的完善结构试验技术的完善二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论结构基本理论-结构试验技术的完善结构试验技术的完善三、混凝土结构的应用 1.建筑工程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我国超过我国超过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三、混凝土结构的应用 1.建筑工程我国超过我国超过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凝土和钢的组合结构三、混凝土结构
11、的应用 1.建筑工程我国超过我国超过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凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用 1.建筑工程我国超过我国超过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凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用 1.建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土结公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构构或为混凝土和钢的组合结构三、混凝土结构的应用 1.建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢
12、的组合结构三、混凝土结构的应用 2.交通工程隧道、桥梁、高速公路、城隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如混凝土结构。如1994年建成年建成的上海内环线浦西段高架公的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道东路隧道、英吉利海峡隧道等等三、混凝土结构的应用 2.交通工程三、混凝土结构的应用 2.交通工程三、混凝土结构的应用 2.交通工程三、混凝土结构的应用 3.水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用
13、混凝土结构大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构瑞士大狄克桑期坝，瑞士大狄克桑期坝，1962年，高年，高285m，世界最高的混凝世界最高的混凝土重力坝土重力坝三、混凝土结构的应用 3.水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构三、混凝土结构的应用 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、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、电视塔等海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用 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、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
14、视塔等海洋石油平台、电视塔等三、混凝土结构的应用 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、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、电视塔等海洋石油平台、电视塔等四、本课程的目的和学习方法 1.目的是是土木工程专业的一门主要专业基础课土木工程专业的一门主要专业基础课混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法混凝土结构构件的设计方法混凝土结构构件的设计方法现有混凝土结构构件的性能评估现有混凝土结构构件的性能评估四、本课程的目的和学习方法 2.学习方法注意本课程与相关课程尤其是注意本课程与相关课程尤其是“材料力学材料力学”、
15、“结构力学结构力学”课程的异同课程的异同点，正确运用已有的力学知识解决实际问题点，正确运用已有的力学知识解决实际问题混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能由严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。体系。很多公式不能由严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变学习和应用时要注意思维方式的转变结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安全可靠全可靠注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益
