钢筋混凝土结构基本理论绪论ppt课件

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1、钢筋混凝土结构基本理论钢筋混凝土结构基本理论使用教材：使用教材： 叶见曙主编叶见曙主编结构设计原理（第二版）结构设计原理（第二版）人民交通出版社出版人民交通出版社出版参考教材：参考教材： 沈蒲生主编沈蒲生主编混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 高等教育出版社出版高等教育出版社出版授课对象：授课对象：08级土木工程专业（交通土建、地下方向）本科生级土木工程专业（交通土建、地下方向）本科生授课老师：授课老师：郭建营（电话：郭建营（电话： e-mail：）授课形式：授课形式：采用多媒体电子课件（自编），辅以传统教学方式。采用多媒体电子课件（自编），辅以传统教学方式。授课学时授课学时: 568（试验

2、）学时（试验）学时 学分学分 4.0 授课时间：授课时间：110周周课程相关介绍课程相关介绍1.钢筋混凝土结构基本理论钢筋混凝土结构基本理论是土木工程专是土木工程专业一门业一门主要主要的专业技术基础课的专业技术基础课 2.是一门关键的是一门关键的学位课程学位课程，3.是报考结构工程是报考结构工程硕士研究生硕士研究生的考试课程。的考试课程。4.该课程的该课程的实践性实践性强（包含课程设计），实用强（包含课程设计），实用性强，与该专业的性强，与该专业的毕业设计毕业设计有着很大的联系有着很大的联系，5.今后报考今后报考“注册结构工程师注册结构工程师”的一门难度较的一门难度较大大 的科目。的科目。章节

3、 内容 学时0绪 论2第1章钢筋混凝土结构材料的物理力学性能4第2章结构按极限状态法设计计算的原则2第3章受弯构件正截面承载力计算8第4章受弯构件斜截面承载力计算8第5章受扭构件承载力计算4第6章轴心受压构件的正截面承载力计算2第7章偏心受压构件的正截面承载力计算8第8章受拉构件的承载力计算2第9章钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算4第10章预应力混凝土构件的基本概念及其材料6第11章预应力混凝土构件受弯的设计60.1绪论0 绪 论提纲：提纲： 0.1 工程结构的基本概念工程结构的基本概念 0.2 钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构的概念 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构

4、的应用和发展 0.4本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 0 绪论绪论0 绪 论 结构结构:土木工程中的房屋建筑以及桥梁、涵洞、隧道、挡土墙等构造物的承重的骨架。 例如：桥梁的桥跨、墩台和基础就构成了桥梁的结构，是桥梁的承重体系；通常，桥跨为桥梁的上部结构，桥墩或桥台为桥梁的下部结构。 0.1.1 结构结构0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念Key words：结构、构件、工程结构学科：结构、构件、工程结构学科0 绪 论0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念 结构根据所使用的材料的不同，工程中常用的结构有：混凝土结构、钢结构、圬工结构等 0.1.1 结构结构0 绪 论0.

5、1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念1.混凝士结构： 以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝土结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。 0.1.1 结构结构 0.1.1 结构结构 钢筋混凝土结构是由抗压性能好的混凝土和抗拉性能好的钢筋结合在一起所建成的结构体系，具有结构整体性好、耐久性好、能就地取材等特点；广泛应用于房屋建筑、地下结构、桥梁、隧道、水利、港口等工程中。 在公路与城市道路工程、桥梁工程中，钢筋混凝土结构主要用于中小跨径桥、涵洞、挡土墙以及形状复杂的中小型构件。0 绪 论0 绪 论0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念2

6、.2.钢结构钢结构 钢钢结结构构是是指指用用钢钢材材（通通常常为为型型钢钢和和钢钢板板）为为主主制制作作的的结结构构。由由钢钢厂厂轧轧制制的的型型钢钢和和钢钢板板通通过过焊焊接接和和螺螺栓栓等等连连接接组组成成结结构构。钢钢结结构轻质高强，机械化程度高。构轻质高强，机械化程度高。 钢钢结结构构广广泛泛应应用用于于大大跨跨径径的的钢钢桥桥、城城市市人人行行天天桥桥、高高层层建建筑筑、钢钢屋屋架架、钢钢闸闸门门、海洋采油钻井平台等。海洋采油钻井平台等。0 绪 论0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念 3.3.圬工结构圬工结构 圬工结构圬工结构又称为钢骨混凝土结构。它是又称为钢骨混凝土结构。它

7、是指用指用圬工砌体圬工砌体为主要材料制作的结构，是为主要材料制作的结构，是砖石结构、石结构和素混凝土结构砌体的砖石结构、石结构和素混凝土结构砌体的总称。在公路与城市道路和桥梁工程中，总称。在公路与城市道路和桥梁工程中，圬工结构多用于中小跨经的拱桥、桥墩圬工结构多用于中小跨经的拱桥、桥墩（台）、挡土墙、涵洞、道路护坡等工程（台）、挡土墙、涵洞、道路护坡等工程中。中。 4.4.木结构木结构 木结构木结构是指用是指用木材木材为主制作的结构。为主制作的结构。0 绪 论0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念 构构件件构构造造物物及及建建筑筑物物结结构构体体系系的的基基本组成。如梁、板、柱、墩本组成

8、。如梁、板、柱、墩“台台”等等 构件外荷载作用效应作用下，在构件构件外荷载作用效应作用下，在构件内部产生内力内部产生内力拉（压）力、弯（扭）拉（压）力、弯（扭）矩、剪力等。矩、剪力等。 受弯构件受弯构件 受压构件受压构件 受拉构件受拉构件 受扭构件受扭构件 0.1.2 构件构件0.1.20 绪 论0.1 0.1 工程结构的概念工程结构的概念 工工程程结结构构学学科科工工程程结结构构的的科科学学研研究究和和在工程中的发展在工程中的发展. . 工工程程结结构构学学科科是是以以现现代代力力学学、数数学学和和材材料料科科学学为为基基础础，包包括括了了工工程程结结构构的的基基本本理理论论、工工程程结结构

9、构设设计计与与施施工工技技术术、工工程程结构的维护。结构的维护。 本课程本课程钢筋混凝土基本理论钢筋混凝土基本理论 0.1.3 工程结构学科工程结构学科第0章 绪论 0.2 0.2 钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构的概念Key words：混凝土结构、钢筋混凝土结构：混凝土结构、钢筋混凝土结构 0.2.1 钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构的概念1.1.混混凝凝土土结结构构的的概概念念：以以混混凝凝土土为为主主要要材材料料制制作作的的结结构构称称为为混混凝凝士士结结构构。它它包包括括素素混混凝凝土土结结构构、钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构、型型钢钢混混凝凝土土结结构构、钢钢管管混凝土结构和预应

10、力混凝土结构等。混凝土结构和预应力混凝土结构等。素混凝土结构素混凝土结构是指是指不配置任何钢材不配置任何钢材的混凝土的混凝土结构。结构。钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是指用是指用圆钢筋圆钢筋作为配筋的作为配筋的普普通通混凝土结构、图混凝土结构、图0-10-1为常见钢筋混凝土结构为常见钢筋混凝土结构和构件的配筋实例。和构件的配筋实例。0 绪 论0.2 0.2 钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构的概念 型型钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构又又称称为为钢钢骨骨混混凝凝土土结结构构。它它是是指指用用型型钢钢或或用用钢钢板板焊焊成成的的钢钢骨骨架架作作为为配配筋筋的的混混凝凝土土结结构构。图图0-20-2为为

11、用用型型钢钢作作为为混混凝凝土土梁梁配配筋筋的的截截面面形形式式、图图0-30-3为用型钢作为混凝土柱配筋的截面形式。为用型钢作为混凝土柱配筋的截面形式。 钢管混凝土结构钢管混凝土结构是指在是指在钢管内钢管内浇捣混凝浇捣混凝土做成的结构土做成的结构 0.2.1 钢筋混凝土结构的概念钢筋混凝土结构的概念图0-1a、b0 绪 论0 绪 论0 绪 论0 绪 论0 绪 论 钢筋混凝土结构的特点和主要优缺点：1.受力特点：（1）素混凝土简支梁的破坏试验： 图0-4a为一根未配置钢筋的素混凝土简支梁，跨度4 m，截面尺寸bh=200mm300mm、混凝土强度等级为C20。梁的跨中作用一个集中荷载F，对其进

12、行破坏性试验。 0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点0 绪 论 0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点试验结果表明：试验结果表明： 1 1）当荷载较小时，截面上的）当荷载较小时，截面上的应变应变则同弹性则同弹性材料的梁一样，材料的梁一样，沿截面高度呈直线分布沿截面高度呈直线分布； 2 2）当荷载增大使截面受拉区边缘纤维拉应）当荷载增大使截面受拉区边缘纤维拉应变达到混凝土抗拉极限应变时该处的变达到混凝土抗拉极限应变时该处的混凝土混凝土被拉裂被拉裂，裂缝沿截面高度方向迅速开展，试，裂缝沿截面高度方向迅速开展，试件随即发生断裂破坏。件随即发生断裂破坏。0 绪 论 0.2

13、.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土梁的破坏试验0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点3）破坏的性质：破坏是突然的，没）破坏的性质：破坏是突然的，没有明显的预兆，属于有明显的预兆，属于脆性破坏脆性破坏。n 尽管混凝土的尽管混凝土的抗压强度比其抗拉抗压强度比其抗拉强度高几倍或十几倍强度高几倍或十几倍，但得不到充，但得不到充分利用，因为该试件的破坏是由分利用，因为该试件的破坏是由混混凝土的抗拉强度凝土的抗拉强度控制，破坏荷载值控制，破坏荷载值很小，只有很小，只有 8 kN左右。左右。0 绪 论钢筋混凝土梁的破坏试验0 绪 论（2 2）钢筋混凝土梁的破坏试验：钢筋混

14、凝土梁的破坏试验： 在梁的受拉区布置三根直径为在梁的受拉区布置三根直径为16 16 mmmm的的HPB235HPB235级钢筋级钢筋( (记作记作316)316)并在并在受压区在布置两根为受压区在布置两根为 10 mm10 mm的架力的架力钢筋和适量的箍筋。钢筋和适量的箍筋。 再进行同样的荷载试验再进行同样的荷载试验( (图图 0-4b)0-4b) 0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土梁的破坏试验当加载到一定阶段使截面受拉区边缘当加载到一定阶段使截面受拉区边缘纤维拉应力达到纤维拉应力达到混凝土抗拉极限强度混凝土抗拉极限强度时，混凝土虽被拉裂，但裂缝不会沿时，混凝土虽被

15、拉裂，但裂缝不会沿截面的高度迅速开展，试件也不会随截面的高度迅速开展，试件也不会随即发生断裂破坏。即发生断裂破坏。混凝土开裂后，裂缝截面的混凝土拉混凝土开裂后，裂缝截面的混凝土拉应力由纵向受拉钢筋来承受，故荷载应力由纵向受拉钢筋来承受，故荷载还可进一步增加。此时变形将相应发还可进一步增加。此时变形将相应发展，裂缝的数量和宽度也将增大。展，裂缝的数量和宽度也将增大。0 绪 论0 绪 论受受拉拉钢钢筋筋抗抗拉拉强强度度和和受受压压区区混混凝凝土土抗抗压压强度强度都都被充分利用时，试件才发生破坏。被充分利用时，试件才发生破坏。破坏性质：试件破坏前，变形和裂缝都破坏性质：试件破坏前，变形和裂缝都发展得

16、很充分，呈现出明显的破坏预兆，发展得很充分，呈现出明显的破坏预兆，属于属于塑性破坏塑性破坏。 虽然试件中纵向受力钢筋的截面面积虽然试件中纵向受力钢筋的截面面积只占整个截面面积的只占整个截面面积的1 1左右，但破坏荷左右，但破坏荷载却可以提高到载却可以提高到36kN36kN左右。左右。 钢筋混凝土梁的破坏试验钢筋混凝土结构的特钢筋混凝土结构的特点点n归纳总结一下：归纳总结一下：在混凝土结构中配置一在混凝土结构中配置一定型式和数量的钢筋，可以收到下列的定型式和数量的钢筋，可以收到下列的效果：效果：结构的承载能力有很大的提高结构的承载能力有很大的提高；结构的受力性能得到显著的改善结构的受力性能得到显

17、著的改善（破（破坏前带有明显的预兆即：变形和裂缝都坏前带有明显的预兆即：变形和裂缝都较明显）。较明显）。0 绪 论0 绪 论（3 3）钢钢筋筋和和混混凝凝土土可可以以相相互互结结合合共共同同工工作作的的主要原因是：主要原因是：混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，相互传递内力。起，相互传递内力。粘结力粘结力是这两种性质不是这两种性质不同的材料能够共同工作的基础；同的材料能够共同工作的基础；钢筋的钢筋的线膨胀系数线膨胀系数为为1.21.210-5-110-5-1，混凝，混凝土的为土的为1.01.010-5-110-5-11.51.510-5-110-5-1，

18、二，二者数值者数值相近相近。当温度变化时，钢筋与混凝土。当温度变化时，钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。发生粘结破坏。 0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点0 绪 论（4 4）钢筋混凝土结构的）钢筋混凝土结构的优点优点： 钢筋混凝土结构除了比素混凝土结钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的承载力和较好的受力性构具有较高的承载力和较好的受力性能以外。与其他结构相比还具有下列能以外。与其他结构相比还具有下列优点：优点：就地取材就地取材。节约钢材节约钢材。 耐久、耐火耐久、耐火。 可模性好可模性好。 整体性好，刚

19、度大整体性好，刚度大。0 绪 论 （5 5）钢筋混凝土结构的缺点：）钢筋混凝土结构的缺点：自重大自重大。抗裂性差抗裂性差。施工的周期较长施工的周期较长，受天气的影响受天气的影响较大，需要较多的脚手架、模板。较大，需要较多的脚手架、模板。补强维修较难。补强维修较难。 0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点0.2.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点n针对其缺点人们研究出许多的有效措施：针对其缺点人们研究出许多的有效措施：n为了克服钢筋混凝土自重大的缺点，为了克服钢筋混凝土自重大的缺点，已经研究出许多已经研究出许多高强轻质高强轻质的混凝土和强的混凝土和强度很高的钢筋；度很高的

20、钢筋；n为了克服普通钢筋混凝土容易开裂的为了克服普通钢筋混凝土容易开裂的缺点，可以对它缺点，可以对它施加预应力施加预应力等等。等等。n但还有许多工程实际问题等待同学们但还有许多工程实际问题等待同学们去探索和研究。去探索和研究。0 绪 论0.30 绪 论1.1.混凝土早期的发展混凝土早期的发展2.2.混混凝凝土土结结构构用用材材料料的的发发展展高高强强轻质轻质3.3.预应力混凝土结构的发展预应力混凝土结构的发展4.4.在结构形式方面的发展在结构形式方面的发展5.5.在计算理论与设计方法方面的发展在计算理论与设计方法方面的发展0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展0.

21、30 绪 论1.1. 混凝土早期的发展混凝土早期的发展 18241824年英国约瑟夫年英国约瑟夫阿斯匹丁发明了阿斯匹丁发明了波特兰波特兰水泥水泥并取得了专利。并取得了专利。 18501850年，法国蓝波特（年，法国蓝波特（L.LambotL.Lambot）制成了制成了铁丝网水泥砂浆铁丝网水泥砂浆的小船。的小船。 18611861年法国约瑟夫年法国约瑟夫莫尼埃（莫尼埃（Joseph Joseph MomierMomier）获得了制造钢筋混凝土板、）获得了制造钢筋混凝土板、管道和拱桥等的专利。管道和拱桥等的专利。0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展0.3 钢筋混凝土

22、结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展n德国学者德国学者18661866年发表了计算理论和计算方法，年发表了计算理论和计算方法，18871887年又发表了试验结果，并提出了年又发表了试验结果，并提出了钢筋应钢筋应配置在受拉区的概念配置在受拉区的概念和板的计算方法。和板的计算方法。n18911891年年18941894年，欧洲各国的研究者发表了一年，欧洲各国的研究者发表了一些理论和试验研究结果。但是在些理论和试验研究结果。但是在1850185019001900年的整整年的整整5050年内，由于工程师们将钢筋混凝年内，由于工程师们将钢筋混凝土的施工和设计方法视为商业机密，因此总土的施工和设计方

23、法视为商业机密，因此总的来说公开发表的研究成果不多。的来说公开发表的研究成果不多。0 绪 论0 绪 论0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展 美国学者美国学者18501850年进行过钢筋混凝土梁的试验。年进行过钢筋混凝土梁的试验。 1919世世纪纪7070年年代代有有学学者者曾曾使使用用过过某某些些形形式式的的钢钢筋筋混混凝凝土土，并并且且于于18841884年年第第一一次次使使用用变变形形（扭扭转）钢筋并形成专利。转）钢筋并形成专利。 18901890年年在在旧旧金金山山建建造造了了一一幢幢两两层层高高、321321英英尺尺（95m95m）长长的的钢钢筋筋混混凝

24、凝土土美美术术馆馆。从从此此以以后后，钢筋混凝土在美国获得了迅速的发展。钢筋混凝土在美国获得了迅速的发展。0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展 从从2020世纪世纪3030年代年代开始，从材料性能开始，从材料性能的改善，结构形式的多样化，施工方法的改善，结构形式的多样化，施工方法的革新，计算理论和设计方法的完善等的革新，计算理论和设计方法的完善等多方面开展了大量的研究工作，工程应多方面开展了大量的研究工作，工程应用十分普遍，使钢筋混凝土结构进入了用十分普遍，使钢筋混凝土结构进入了现代化阶段。现代化阶段。0 绪 论0 绪 论 2 2 混凝土结构用材料的发展混凝土结构用材料

25、的发展高强轻质高强轻质（1)1)混凝土材料强度大幅提高混凝土材料强度大幅提高 在在2020世纪世纪3030年代混凝土平均强度约为年代混凝土平均强度约为10MPa10MPa，到，到2020世纪世纪5050年代初已提高到年代初已提高到20 20 MPaMPa，2020世纪世纪6060年代约为年代约为30 30 MPaMPa，2020世世纪纪7070年代初已提高到年代初已提高到40 40 MPaMPa。到。到2020世纪世纪8080年代初，在发达国家年代初，在发达国家C60C60级混凝土已级混凝土已经普遍采用。经普遍采用。0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展0 绪 论

26、 2 2 混凝土结构用材料的发展混凝土结构用材料的发展高强轻质高强轻质 近年来国内外采用附加减水剂的方近年来国内外采用附加减水剂的方法已制成强度为法已制成强度为200 200 MPaMPa以上的混凝以上的混凝土。土。 高强混凝土的出现更加扩大了混凝高强混凝土的出现更加扩大了混凝土结构的应用范围，为钢筋混凝土的土结构的应用范围，为钢筋混凝土的防护工程、压力容器、海洋工程等领防护工程、压力容器、海洋工程等领域的应用创造了条件。域的应用创造了条件。0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展（2 2）轻质混凝土的研究与应用）轻质混凝土的研究与应用从从2020世纪世纪6060年

27、代以来，轻骨料（陶年代以来，轻骨料（陶粒、浮石等）混凝土和多孔（主粒、浮石等）混凝土和多孔（主要是加气）混凝土得到迅速发展，要是加气）混凝土得到迅速发展，其重度为其重度为141418KN/m318KN/m3。0 绪 论0 绪 论 3 3、预应力混凝土结构的发展、预应力混凝土结构的发展 19281928年法国工程师弗耐西涅成功地年法国工程师弗耐西涅成功地将高强钢丝用于预应力混凝土，使将高强钢丝用于预应力混凝土，使预预应力混凝土的概念应力混凝土的概念得以在工程实践中得以在工程实践中成为现实。成为现实。 预应力混凝土的概念在预应力混凝土的概念在1919世纪世纪8080年年代已提出，但是当时因钢筋强度

28、偏低代已提出，但是当时因钢筋强度偏低及对预应力损失缺乏深入研究，使预及对预应力损失缺乏深入研究，使预应力混凝土未能成功地实现。应力混凝土未能成功地实现。0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展预应力混凝土结构的发展预应力混凝土结构的发展 预应力混凝土的广泛应用是在预应力混凝土的广泛应用是在19381938年年弗耐西涅发明锥形楔式锚具（弗式锚具）弗耐西涅发明锥形楔式锚具（弗式锚具）和和19401940年比利时的门格尔发明门格尔体年比利时的门格尔发明门格尔体系之后。预应力混凝土结构的抗裂性得系之后。预应力混凝土结构的抗裂性得到根本的改善，使到根本的改善，使高强钢筋能够在

29、混凝高强钢筋能够在混凝土结构中和到有效的利用土结构中和到有效的利用，使混凝土结，使混凝土结构能够用于大跨结构、压力贮罐、核电构能够用于大跨结构、压力贮罐、核电站容器等领域中。站容器等领域中。0 绪 论0 绪 论4 4、在结构形式方面的发展、在结构形式方面的发展 （1 1）钢筋混凝土结构在桥梁，特）钢筋混凝土结构在桥梁，特种结构、水利工程、海洋工程、港种结构、水利工程、海洋工程、港口码头工程等各个领域内的发展口码头工程等各个领域内的发展 18751875年法国莫尼埃曾主持修建过年法国莫尼埃曾主持修建过一座长达一座长达16m16m的钢筋混凝土桥；的钢筋混凝土桥； 19831983年巴西建成主跨为年

30、巴西建成主跨为440m440m的预的预应力混凝土斜拉桥应力混凝土斜拉桥. . 0.3 0.3 钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展 1997 1997年我国在四川万县建成主跨年我国在四川万县建成主跨420m420m的混凝土拱桥等。的混凝土拱桥等。 从从19251925年德国第一次采用折板结构大年德国第一次采用折板结构大型煤仓开始，薄壁空间结构逐渐在屋盖型煤仓开始，薄壁空间结构逐渐在屋盖及贮仓水塔、水池等构建物中得到广泛及贮仓水塔、水池等构建物中得到广泛应用。应用。0 绪 论万县长江大桥是劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥，主跨420m

31、 0.30.3钢筋混凝土结构的应用和发展钢筋混凝土结构的应用和发展0 绪 论（2 2）钢筋混凝土在高层建筑中的应用）钢筋混凝土在高层建筑中的应用 高强混凝土的发展，促进了混凝土结构高强混凝土的发展，促进了混凝土结构在超高层建筑中的应用。在超高层建筑中的应用。19761976年建成的美年建成的美国芝加哥水塔广场大厦达国芝加哥水塔广场大厦达7474层，高层，高262262米。米。朝鲜平壤的柳京大厦，朝鲜平壤的柳京大厦，105105层，高层，高305305米，米，也是混凝土结构。美国、俄罗斯等国在启也是混凝土结构。美国、俄罗斯等国在启层建筑中采用的混凝土，强度已达层建筑中采用的混凝土，强度已达C80

32、C80C100C100。美国西雅图市的。美国西雅图市的Two Union SquareTwo Union Square大厦（大厦（5858层）层）60%60%的竖向荷载由中央四根直的竖向荷载由中央四根直径为径为1010英尺（英尺（3.05m3.05m）的钢管混凝土柱承受，）的钢管混凝土柱承受，钢管内填充的混凝土强度等级达钢管内填充的混凝土强度等级达C135C135。朝鲜平壤的柳京大厦朝鲜平壤的柳京大厦0 绪 论0 绪 论 5 5、计算理论与设计方法方面的发展、计算理论与设计方法方面的发展 2020世纪世纪3030年代以前，将钢筋混凝土视年代以前，将钢筋混凝土视为理想弹性材料，按材料力学的为理想

33、弹性材料，按材料力学的允许应力允许应力法进行设计计算。但从法进行设计计算。但从2020世纪初即开始了世纪初即开始了对钢筋混凝土构件考虑材料塑性性能的研对钢筋混凝土构件考虑材料塑性性能的研究。究。 前苏联在前苏联在19381938年颁布了世界上第年颁布了世界上第一本按一本按破损阶段设计破损阶段设计钢筋混凝土构件的规钢筋混凝土构件的规范，标志着钢筋混凝土构件承载力计算的范，标志着钢筋混凝土构件承载力计算的实用方法进入了一个新的发展阶段。实用方法进入了一个新的发展阶段。计算理论与设计方法方面的发展计算理论与设计方法方面的发展计算理论与设计方法方面的发展计算理论与设计方法方面的发展n2020世纪世纪3

34、030年代以后，在钢筋混凝土超年代以后，在钢筋混凝土超静定结构中考虑静定结构中考虑塑性内力重分布塑性内力重分布的计的计算理论也取和了很大进展，从算理论也取和了很大进展，从2020世纪世纪5050年代开始，已在双向板、连续梁及年代开始，已在双向板、连续梁及框架的设计中得到了应用。框架的设计中得到了应用。n关于计算理论的发展在下一章还作进关于计算理论的发展在下一章还作进一步介绍。一步介绍。0 绪 论0.4 本课程的特点及学习方法 1 本课程主要教授的主要内容：本课程主要教授的主要内容： （1 1）钢筋混凝土结构基本理论课程主要）钢筋混凝土结构基本理论课程主要是对是对公路桥涵工程公路桥涵工程与与房屋

35、建筑房屋建筑中混凝土中混凝土结构结构构件构件的的受力性能受力性能、计算方法计算方法和和构造构造要求等问题进行讨论。要求等问题进行讨论。 0 绪 论0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 1 本课程主要教授的主要内容：本课程主要教授的主要内容：主要内容：主要内容：钢筋混凝土结构材料的物理力学性能，钢筋混凝土结构材料的物理力学性能，它是学习以后各章的基础。它是学习以后各章的基础。结构按极限状态法设计计算的原则，它结构按极限状态法设计计算的原则，它是钢筋混凝土结构设计的基本原则。是钢筋混凝土结构设计的基本原则。受弯构件正截面承载力计算。受弯构件正截面承载力计算。受弯构件斜截面承

36、载力计算。受弯构件斜截面承载力计算。0 绪 论0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法 1 本课程主要教授的主要内容：本课程主要教授的主要内容：受扭构件承载力计算。受扭构件承载力计算。轴心受压构件的正截面承载力计算。轴心受压构件的正截面承载力计算。 偏心受压构件的正截面承载力计算。偏心受压构件的正截面承载力计算。受拉构件的承载力计算。受拉构件的承载力计算。钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算。形计算。预应力混凝土构件的基本概念及其材料预应力混凝土构件的基本概念及其材料预应力混凝土构件受弯的设计。预应力混凝土构件受弯的设计。0 绪 论0.

37、4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0 绪 论 2、课程特点及学习应注意的事项：课程特点及学习应注意的事项： (1)(1)混凝土结构通常是由钢筋和混凝土混凝土结构通常是由钢筋和混凝土结合而成的一种结构结合而成的一种结构。 钢筋混凝土材料与理论力学中的钢筋混凝土材料与理论力学中的刚性材刚性材料料以及材料力学、钢结构力学中以及材料力学、钢结构力学中理想弹理想弹性材料性材料或或理想弹塑材料理想弹塑材料有很大的区别。有很大的区别。为了对混凝土结构的为了对混凝土结构的受力性能受力性能与与破坏特破坏特征征有较好的了解，首先要求对钢筋混凝有较好的了解，首先要求对钢筋混凝土的土的力学性能力

38、学性能要很好地掌握。要很好地掌握。0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0 绪 论(2)(2)混凝土结构计算公式具有混凝土结构计算公式具有经验性经验性： 1 1）混凝土结构在裂缝出现以前的抗力行）混凝土结构在裂缝出现以前的抗力行为，与理想弹性结构相近。但是在裂缝为，与理想弹性结构相近。但是在裂缝出现以后，与理想弹性材料有显著不同。出现以后，与理想弹性材料有显著不同。 2 2）混凝土结构的受力性能还与结构的受）混凝土结构的受力性能还与结构的受力状态、配筋方式和配筋数量等多种因力状态、配筋方式和配筋数量等多种因素有关，暂时还素有关，暂时还难以用一中简单的数学、难以用一中简单的

39、数学、力学模型来描述力学模型来描述。 0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0 绪 论因因此此，目目前前主主要要以以混混凝凝土土结结构构构构件件的的试试验验与与工工程程实实践践经经验验为为基基础础进进行行分分析析，许许多多计计算算公公式式都都带带有有经经验验性性质质。它它们们虽虽然然不不那那样样严严谨谨，然然而而却却能能够够较较好好地地反映结构的真实受力性能反映结构的真实受力性能。0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0 绪 论(3(3）明明白白分分析析公公式式与与设设计计公公式式之之间间区区别别，了了解解和和掌掌握握我国当前有关混凝土结构设计的技术

40、和经济政策。我国当前有关混凝土结构设计的技术和经济政策。 工程实际情况是非常复杂的，结构上的实际荷载工程实际情况是非常复杂的，结构上的实际荷载和实际材料指标与规范规定的大小会有一定的出入。和实际材料指标与规范规定的大小会有一定的出入。它们可能高于规范规定的数值，也可能低于规范规定它们可能高于规范规定的数值，也可能低于规范规定的数值。此外，不同结构的重要性也不一样，它们对的数值。此外，不同结构的重要性也不一样，它们对结构的安全、适用和耐久的要求不相同。为了使混凝结构的安全、适用和耐久的要求不相同。为了使混凝土结构设计满足讲技术先进、经济合理、安全适用、土结构设计满足讲技术先进、经济合理、安全适用

41、、确保质量的要求，将混凝土结构各种确保质量的要求，将混凝土结构各种分析公式用于设分析公式用于设计时，要考虑上述各种因素的影响。计时，要考虑上述各种因素的影响。0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0 绪 论(4)(4)构造要求是非常主要的内容构造要求是非常主要的内容 进行混凝土结构设计时离不开计算。但进行混凝土结构设计时离不开计算。但是，现行的计算方法一般只考虑是，现行的计算方法一般只考虑荷载效应荷载效应。混凝土收缩、温度影响以及地基不均匀沉混凝土收缩、温度影响以及地基不均匀沉陷等其他影响因素，难用计算公式来表达。陷等其他影响因素，难用计算公式来表达。 在学习本课程时，除

42、了要对各种计算在学习本课程时，除了要对各种计算公式了解和掌握以外，对于公式了解和掌握以外，对于各种各种构造措施构造措施也必须给予足够的重视。在设计混凝土结也必须给予足够的重视。在设计混凝土结构时，除了进行各种计算之外，还必须检构时，除了进行各种计算之外，还必须检查各项构造要求是否得到满足。查各项构造要求是否得到满足。0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范范(JTG D62-2004) (以下简称以下简称公路桥规公路桥规) 及及混凝土结构设计规范（混凝土结构设计规范（ GB50010-2002）0 绪 论

43、0 绪 论(5)相关规范的掌握、应用与不断探索创新 公公路路钢钢筋筋混混凝凝土土及及预预应应力力混混凝凝土土桥桥涵涵设设计计规规范范(JTG (JTG D6D62 2-2004-2004) )( (以以下下简简称称公路桥规公路桥规) ) 公公 路路 桥桥 涵涵 设设 计计 通通 用用 规规 范范 (JTGD60-(JTGD60-20042004) )混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范（GB50010-GB50010-2002)2002)0.4 0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法0.4 本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法各国都制订专门的技术标准的设计规范各国都制订专门的技术标准的设计规范混凝土结构是一门比较年轻和迅速发展混凝土结构是一门比较年轻和迅速发展的学科，许多计算方法和构造措施还的学科，许多计算方法和构造措施还不不一定尽善尽美一定尽善尽美。 各国每隔一段时间都要对其结构设计标各国每隔一段时间都要对其结构设计标准或规范进行准或规范进行修订修订，使之更加完善合理。，使之更加完善合理。 在很好地学习的运用规范的过程中，也在很好地学习的运用规范的过程中，也在关于发现问题，灵活运用，并且要在关于发现问题，灵活运用，并且要勇勇于进行探索与创新于进行探索与创新。0 绪 论