混凝土结构 Concrete Structures

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1 混凝土结构 Concrete Structures
主 讲：朱 天 志 城市建设学院

2 课程基本情况介绍 课程名称：混凝土结构 课程名称（英文）：Concrete Structures 课程编号：B05033 课程总学时：126
课程学分：6.5学分 课程分类：必修课 开设学期：第五学期(80)、第六学期(46) 适用专业：土木工程、工程管理 先修课程：高等数学、概率论与数理统计、理论力学、材料力学、结构力学的静定部分、土木工程材料等 后续课程：土力学与地基基础、建筑结构抗震设计、高层建筑结构设计等

3 课程性质与任务 本课程适用于土木工程本科专业，是一门实践性很强与现行的规范、规程等有关的专业主干必修课程。本课程分为混凝土结构I和混凝土结构II 混凝土结构I ：其中混凝土结构I主要为混凝土设计原理部分，主要讲述混凝土学科的基本理论和基本知识，为在校继续学习混凝土结构II以及毕业后在混凝土学科领域继续学习提供坚实基础。 混凝土结构II：是在学习混凝土原理的基础上,学习常用混凝土结构(梁板结构、单层厂房结构、多层框架结构)的方案选择、构件布置、设计模型选取、内力分析等，并能按照有关专业规范正确进行构件设计和构造处理。

4 课程重要性 专业骨干课程 一级注册结构工程师考试课程 从事工程设计、工程管理的必备课程 学好其他专业课程的基础
钢筋混凝土结构；砌体结构与木结构；钢结构；地基基础；高层建筑结构、高耸结构及横向作用；建筑结构抗震；桥梁结构 其中本门课程涉及到钢筋混凝土结构和砌体结构，所占比重约20%； 从事工程设计、工程管理的必备课程 学好其他专业课程的基础

5 第一章 绪 论 1.1 混凝土结构的一般概念 1.1.1混凝土结构的定义与分类 以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。
第一章 绪论 第一章 绪 论 1.1 混凝土结构的一般概念 1.1.1混凝土结构的定义与分类 以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。 包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。 1.1 混凝土结构一般概念和特点

6 钢筋混凝土构件分类 受弯构件:如板、梁、楼盖等； 受压构件：如：柱、剪力墙、筒、屋架中的压杆； 受拉构件：水池的池壁、屋架的拉杆等；
受扭构件：框架结构的边梁、雨篷梁等。

7 1.1.2 钢筋与混凝土共同工作的条件： 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：
第一章 绪论 1.1.2 钢筋与混凝土共同工作的条件： 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： ⑴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； ⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。 1.1 混凝土结构一般概念和特点

8 ⑵ 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。
第一章 绪论 1.1.3 混凝土结构的优缺点： 优点 ⑴ 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。 ⑵ 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。 ⑶ 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。 1.1 混凝土结构一般概念和特点

9 ⑷ 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。
第一章 绪论 ⑷ 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。 ⑸ 刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。 ⑹ 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。 1.1 混凝土结构一般概念和特点

10 ⑶ 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。
第一章 绪论 缺点： ⑴ 自重大：不适用于大跨、高层结构。 ⑵ 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。 ⑶ 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。 ⑷ 施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。 ⑸ 混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。 1.1 混凝土结构一般概念和特点

11 1.2混凝土结构的发展与应用概况 1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。
第一章 绪论 1.2混凝土结构的发展与应用概况 1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。 1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 混凝土结构的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，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，是目前土木工程结构中应用最为广泛结构，而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。 1.2 混凝土结构的发展简况及其应用

12 混凝土结构的发展 第一阶段： 从钢筋混凝土的发明至上世纪初。 钢筋和混凝土的强度都比较低。 主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。
第一章 绪论 混凝土结构的发展 第一阶段： 从钢筋混凝土的发明至上世纪初。 钢筋和混凝土的强度都比较低。 主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。 计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。 1.2 混凝土结构的发展简况及其应用

13 1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度
第一章 绪论 第二阶段： 从上世纪20年代到第二次世界大战前后。 混凝土和钢筋强度的不断提高。 1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度 计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（Α.Α.Гвоздев）开始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，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。 1.2 混凝土结构的发展简况及其应用

14 随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。
第一章 绪论 第三阶段：二战以后到现在 随着建设速度加快，对材料性能和施工技术提出更高要求，出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。 高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木工程的标志。 设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，基础理论问题大都得到解决，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。 1.2 混凝土结构的发展简况及其应用

15 1.3 混凝土结构课程特点 材料力学的公式不能直接应用； 钢筋和混凝土的比例问题对构件受力性能敏感； 半理论、半经验的结构计算公式；
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料组成的复合材料，与材料力学的单一理想材料不同，材料力学的公式不能直接应用 钢筋和混凝土的比例问题对构件受力性能敏感； 半理论、半经验的结构计算公式； 钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种材料复合而成，因而二者之间存在受力和变形协调和相互制约的问题。两者材料在强度和数量上的配比问题较为敏感，如果钢筋和混凝土在面积上的比例和材料强度的搭配超过了一定的界限，则会引起构件受力性能的变化； 钢筋混凝土构件的计算时在试验的基础上建立起来的，因而钢筋混凝土结构的计算公式属于半理论、半经验公式，应注意它的使用范围和应用条件； 答案的非唯一性 材料力学、结构力学等课程侧重构件的应力分析和变形计算，其答案往往是唯一的，而钢筋混凝土构件所解决的问题不仅使强度和变形计算问题，主要是结构构件的设计，包括方案、截面形式和材料的选择、配筋构造等，结构设计是一个综合性问题，需要考虑安全可靠、适用经济和施工可行性，因而答案不是唯一的。

16 第一章 绪论 1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题 1、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝土及预应力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。 《混凝土结构设计规范》（GB )、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068)、《建筑结构荷载规范》（GB50009)、《建筑抗震设计规范》（GB50011） 1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题

17 3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。
第一章 绪论 2、突出重点并注意难点的学习。本课程的内容多、符号多、计算公式多、构造规定也多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻“少而精”的原则，突出重点内容的学习。 3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。 1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题