鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)第一章緒論.ppt

第一章 緒論,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 1. 一般概念,素混凝土梁承載力小，破壞突然,鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)告,采用券拱技術(shù)筑成隧道、石砌渡槽等城市輸水道11條，總長530米。其中尼姆城的加爾河谷輸水道橋，有268.8米長的一段是架在3層疊合的連續(xù)券上的。,加爾輸水道橋：公元前63年-前13年，古羅馬,世界著名古石橋。位于河北省趙縣，為隋朝匠人李春所建。 趙州橋是世界現(xiàn)存最早、跨度最大的空腹式單孔圓弧石拱橋，全長50.83米，凈跨37.02米，矢高7.23米，橋面寬9米。,趙州橋：595年-605年,拜占庭建筑最光輝的代表，東正教的中心教堂。為集中式建筑，東西長77.0米，南北長71.7米。教堂正中是直徑32.6米，高15米的穹頂，有40個(gè)肋，通過帆拱架在四個(gè)7.6米寬的墩子上。中央穹頂?shù)膫?cè)推力在東西兩面由半個(gè)穹頂扣在大券上抵擋，它們的側(cè)推力又各由斜角上兩個(gè)更小的半穹頂和東、西兩端的各兩個(gè)墩子抵擋。這兩個(gè)小半穹頂?shù)牧τ謧鞯絻蓚?cè)更矮的拱頂上去。中央穹頂?shù)哪媳狈较騽t以18.3米深的四片墻抵住側(cè)推力。,圣索菲亞大教堂 532-537年，君士坦丁堡,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 1. 一般概念,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 2. 混凝土和鋼筋共同工作的原因,* 混凝土和鋼筋之間有良好的工作性能，兩者可靠地結(jié)合在一起，可共同受力，共同變形,* 兩者的溫度線膨脹系數(shù)很接近，避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力破壞兩者的粘結(jié)力，混凝土：1.010-51.5 10-5，鋼筋： 1.2 10-5,* 混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 3. 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 4. 混凝土結(jié)構(gòu)的組成,一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 5.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 耐久性好 耐火性好 整體性好 可模性好 就地取材 節(jié)約鋼材 阻止射線的穿透,缺點(diǎn)： 自重大 易開裂 耗模板 施工受季節(jié)性影響 隔熱隔聲性能差,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐漸被克服,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：,1、合理地利用了鋼筋和混凝土材料的受力性能特點(diǎn)、可以形成強(qiáng)度較高、剛度較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；非常的經(jīng)濟(jì)，就地取材，砂、石在鋼筋混凝土中占了重大的比例。 2、耐久性好，混凝土的強(qiáng)度隨時(shí)間的增長而不斷的增加（三十年時(shí)能長到原來的兩倍以上）；鋼筋在混凝土的包裹中而不致于銹蝕。,3、耐火性能好， 混凝土是不良的傳熱體，在火災(zāi)中由于保護(hù)層的作用，鋼筋不會(huì)很快地軟化，而使結(jié)構(gòu)破壞，所以一般比鋼結(jié)構(gòu)耐火性能要好； 4、整體性能好，特別是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，具有必要的延性，適用于抗振結(jié)構(gòu)。同時(shí)適用于保護(hù)結(jié)構(gòu)，抗御強(qiáng)烈的爆炸沖擊波或者暴風(fēng)浪的襲擊；,5、剛性好，剛度大，在使用荷載下僅產(chǎn)生較小的變形。 6、可塑性好，由于新拌合的混凝土是可塑體，可以根據(jù)需要用模板澆成各類型長尺寸的混凝土結(jié)構(gòu)；,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn),1、自重大，達(dá)到對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)，高層結(jié)構(gòu)和對(duì)抗震都是很不利的（采用輕質(zhì)高強(qiáng)的混凝土）。 2、抗裂性能差，配筋混凝土承載能力大大提高，但抗裂性能提高不大，是帶裂縫工作（采用預(yù)應(yīng)力的辦法）。,3、工期長、費(fèi)工多、戶外施工受季節(jié)性的氣候條件的限制制作、支撐模板費(fèi)工大（28天齡期，工期比較長）北方地區(qū)受季節(jié)的影響；（采用工具式模板，用滑模、飛模、升板等施工工藝、提高工業(yè)化的程度，增加預(yù)制構(gòu)件的品種和數(shù)量）,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的誕生,* 1824年，英國人J. Aspdin 發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土；,* 1849年，法國人Joseph Louis Lambot 用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船-最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；,* 1861年，法國花匠J. Monier 用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請(qǐng)了專利，后由申請(qǐng)年了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利-盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認(rèn)為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)明者；,* 1884年，德國人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計(jì)算理論。后來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得到了推廣應(yīng)用。,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 2.材料方面的發(fā)展,強(qiáng)度不斷提高 美國60年代混凝土抗壓強(qiáng)度平均值：28N/mm2，70年代 ：42N/mm2，有特殊需要時(shí)： 40N/mm2100 N/mm2，試驗(yàn)室中： 266 N/mm2,輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用 容重一般為：14kN/m318kN/m3(普通混凝土為24kN/m3)，加氣混凝土、陶?；炷痢⒒鹕綆r混凝土、碎磚混凝土等,無砂混凝土 只有粗骨料，無細(xì)骨料,FRP筋的應(yīng)用 用FRP筋代替鋼筋,江陰長江公路大橋，建成于1999年，主跨1385米。江陰長江大橋是一座主跨徑超過1000米的特大型橋梁。,多倫多電視塔 高553.34m,裝備有4 部高速電梯，每分鐘運(yùn)行速度367 米；距地面346 米處，有一間可供500人同時(shí)進(jìn)餐的旋轉(zhuǎn)式餐，設(shè)在距地面350 米處，據(jù)說這也是世界上最高的餐廳，餐廳每隔65 分鐘旋轉(zhuǎn)一周；塔上有三級(jí)瞭望臺(tái)，分別設(shè)在距地面342 米（室外瞭望臺(tái)）、346 米（室內(nèi)瞭望臺(tái)）和447 米（空間瞭望臺(tái)）。,上海東方明珠電視塔 位居亞洲第一、世界第三 ；由三根直徑為9米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個(gè)小球、塔座和廣場組成?？奢d50人的雙層電梯和每秒7米的高速電梯為目前國內(nèi)所僅有；上球體觀光層直徑45米，高263米；高聳入云的太空艙建在350米處，內(nèi)有觀光層。,臺(tái)北101大樓 中國臺(tái)北，2003年10月完工，拿下了“世界高樓”四項(xiàng)指標(biāo)中的三項(xiàng)世界之最，即“最高建筑物”（508米）、“最高使用樓層”（438米）和“最高屋頂高度”（448米）。剩下的一項(xiàng)“世界最高天線高度”仍為美國芝加哥的席爾斯大樓所保有。,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 3.結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在混凝土的受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度，減輕構(gòu)件的自重,結(jié)構(gòu)體系的豐富 不同用途、不同結(jié)構(gòu)功能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系：混凝土結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)、FRP混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等,預(yù)應(yīng)力技術(shù)，克服了鋼筋混凝土容易產(chǎn)生裂縫的這一缺點(diǎn)，增加跨度，減小截面。（白令海峽洲際大橋主跨365米）,Bridge Street Bridge （c）,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展,設(shè)計(jì)方法,允許應(yīng)力設(shè)計(jì)法,破壞階段設(shè)計(jì)法,極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,半經(jīng)驗(yàn)半概率法,近似概率法,全概率法,生命全過程設(shè)計(jì)法,材料力學(xué)的方法,按經(jīng)驗(yàn)法確定安全系數(shù),二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展,結(jié)構(gòu)基本理論-如何設(shè)計(jì)一個(gè)新結(jié)構(gòu),荷載的確定方法,結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析：線性和非線性,構(gòu)件的承載力計(jì)算、設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施,未來的方向：計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完善與應(yīng)用,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展,結(jié)構(gòu)基本理論-舊結(jié)構(gòu)的維護(hù)、改造與加固（80年代中期發(fā)展起來）,承載力計(jì)算,耐久性評(píng)估,壽命預(yù)測(cè),損傷分析,加固理論,修復(fù)理論,災(zāi)害評(píng)估等,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展,結(jié)構(gòu)基本理論-計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展,結(jié)構(gòu)基本理論-結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的完善,二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 5.施工工藝方面的發(fā)展,建筑工業(yè)化 （1）、裝配式的建筑（工業(yè)廠房的構(gòu)件，住宅的樓板等） （2）、采用工具式的模板 （3）、機(jī)械化現(xiàn)澆（泵送混凝土） 加速了建設(shè)速度，降低了建筑造價(jià)，保證施工質(zhì)量,6、電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD技術(shù)），提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約成本間的造價(jià)。,三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1.房屋工程,我國超過100m高的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或?yàn)榛炷梁弯摰慕M合結(jié)構(gòu),三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 2.交通工程,隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。如1994年建成的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大橋、楊浦大橋的塔架，1995年建成的地鐵一號(hào)線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等,三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 3.水利工程,大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土結(jié)構(gòu),瑞士大狄克桑期壩，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力壩,我國湖北宜昌的三峽大壩，高186m，裝機(jī)容量1786千瓦,三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 4.特種工程,核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲(chǔ)水池、儲(chǔ)氣灌、海洋石油平臺(tái)、電視塔等,四、本課程的目的和學(xué)習(xí)方法 1.目的,是土木工程專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能和力學(xué)分析方法,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法,現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能評(píng)估,四、本課程的目的和學(xué)習(xí)方法 2.學(xué)習(xí)方法,注意本課程與相關(guān)課程尤其是“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的異同點(diǎn)，正確運(yùn)用已有的力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題;,