西南交大《混凝土結構設計原理》第一章 課堂筆記.doc

奧鵬遠程教育中心助學服務部 西南交大混凝土結構設計原理第一章 緒論 課堂筆記u 主要知識點 本章講述混凝土結構的一般概念。這些概念能啟發(fā)以后的學習，而學過以后各章內容再重新學習本章內容的話，將會對這些概念有進一步的認識。u 主要內容混凝土和鋼筋的基本材料特性混凝土結構的概念鋼筋與混凝土共同工作的條件鋼筋混凝土結構的優(yōu)、缺點混凝土結構的發(fā)展與運用簡況u 學習要求了解混凝土和鋼筋的基本材料特性和配筋的主要作用及基本要求;認識鋼筋與混凝土共同工作的條件；了解鋼筋混凝土結構的主要優(yōu)、缺點；了解本課程的性質和學習中需注意的問題。u 本章的重點:配筋的主要作用及對配筋的基本要求。鋼筋與混凝土共同工作的條件。學習本課程需注意的問題。u 本章的難點:配筋的主要作用及對配筋的基本要求一、混凝土結構的一般概念（一）混凝土結構的分類 主要以混凝土材料，并根據需要配置鋼筋、預應力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結構，均可稱為混凝土結構，主要有： 素混凝土結構 鋼管混凝土結構 鋼筋混凝土結構 鋼骨混凝土結構 預應力混凝土結構 鋼-混凝土結構鋼筋混凝土結構 （二）鋼筋混凝土的概念1. 混凝土的基本特性混凝土是一種人工石材，簡稱“砼”，其抗壓強度較高，而抗拉強度卻很低，一般只有抗壓強度的1/81/20，因此不宜用來受拉，而主要用來承受壓力。2. 鋼筋混凝土的概念鋼筋混凝土=混凝土+鋼筋 鋼筋和混凝土是性能完全不同的材料，將它們按一定的方式和比例有機地結合在一起，可取長補短，充分利用其材料性能優(yōu)點，使構件性能得到大大改善。下面通過素混凝土梁和鋼筋混凝土梁的受力過程對比，說明這一概念。3.素混凝土梁的受力特點（1）跨中受拉邊緣混凝土應力達到抗拉強度時，梁底將開裂，梁隨即破壞，表現為脆性斷裂，明顯預兆。（2）破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到砼的抗壓強度，混凝土抗強度高的特點未得到充分利用。（3）鋼筋混凝土梁受力性能的主要特點當梁底砼應力達到ftk時，梁受拉區(qū)將開裂。砼開裂后拉力由鋼筋承擔，可繼續(xù)增加荷載。鋼筋屈服后，鋼筋拉力不再繼續(xù)增加，最后受壓區(qū)混凝土壓碎而達到極限承載力。4.鋼筋與混凝土共同工作的條件鋼筋和砼可以結合在一起共同工作，是因為：（1）兩者之間有良好的粘結力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協調變形，共同受力。（2）兩者具有基本相同的溫度線膨脹系數。當溫度變化時，兩種材料不會產生過大的變形差而導致兩者間粘結力破壞。5.鋼筋混凝土的配筋方式和作用除在構件的受拉區(qū)配筋外，還可：（1）在構件受壓區(qū)配置鋼筋，協助混凝土承受壓力。（2）在復雜應力區(qū)域配置箍筋或縱橫交錯的鋼筋。（3）配置預應力鋼筋形成預應力鹼，改善構件性能。（4）直接配置鋼骨，形成鋼骨混凝土，提高承載力。（5）采用鋼管形成鋼管鹼，以約束鹼提高抗壓強度。（6）加入鋼纖維等形成纖維砼提高其抗拉強度。（三）鋼筋混凝土的主要優(yōu)點1材料利用合理，造價和維護費用低。 材料強度發(fā)揮充分，結構承載力與剛度比例合適，基本無局部穩(wěn)定問題。2可模性好。 可根據需要澆筑成各種性質和尺寸。3易于就地取材。（四）鋼筋混凝土的主要缺點自重大，抗裂性差 環(huán)境較差時會影響耐久性:這也限制了其用于大跨結構，并造成高強鋼筋的無法利用。 解決辦法:采用輕質、高強和預應力承載力有限對重載和高層結構，構件大，減小使用空間。解決辦法:采用高強砼、鋼骨砼、鋼管砼。施工復雜 工序多，工期長，施工受季節(jié)的影響較大。 解決辦法：采用鋼模、飛模、滑模等，泵送、早強、商品、高性能、免振自密實混凝土等。4修復加固補強困難。二、混凝土結構發(fā)展與應用（一）混凝土結構的發(fā)展簡況1824年英國人阿斯普丁發(fā)明硅酸鹽水泥。1849年法國人朗波制造了第一只鋼筋砼小船。1877年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。砼結構的開始應用于土木工程距今僅150多年。歷史不長，發(fā)展迅速，是最主要的土木工程結構。（二）混凝土結構的發(fā)展階段第一階段:從鋼筋混凝土的發(fā)明至本世紀初。這一時期，鋼筋和砼的強度都比較低，主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎等構件;第二階段:從本世紀20年代到第二次世界大戰(zhàn)前后。這一時期，砼和鋼筋強度的不斷提高，1928年法國土木工程師發(fā)明了預應力鹼，使得砼材料可用來建造大跨度結構。計算理論：前蘇聯砼專家格沃茲捷夫開始考慮t砼塑性性能的破損階段設計法，50年代又提出更為合理的極限狀態(tài)設計法，奠定了現代鋼筋砼結構的基本計算理論。（三）混凝土結構的發(fā)展趨勢 克服和解決混凝土結構的缺點是混凝土結構的主要發(fā)展方向。混凝土發(fā)展中各方面的相互影響，大大促進了混凝土的發(fā)展。 工程實踐：新形式、新用途。 材料創(chuàng)新：高強輕質。 理論研究：設計概率化。計算方面：非線性、全過程、整體分析。（四）混凝土結構的應用簡況混凝土結構被廣泛運用于土木工程各領域：建筑工程領域：房屋樓蓋、結構轉換、高層建筑、薄殼結構、結構立面、網格立柱橋梁工程領域：跨海大橋、跨谷大橋、內河大橋、城市立交地下工程領域：地下結構、公路隧道、鐵路隧道其它工程領域：道路工程、港口工程、水利工程等三、學習本課程應注意的問題（一）本課程的課程性質 本課程是在先修課基礎上，結合砼結構構件的實際工作特點，以現行國家標準混凝土結構設計規(guī)范等的條文為主要依據的技術基礎課和專業(yè)技術課。技術基礎課：基本構件的受力分析和設計方法專業(yè)技術課：構件和結構的設計計算及構造（二）本課程的主要內容受力分析，設計計算，構造要求（三）課程的學習要求 掌握混凝土各種基本構件在不同受力形態(tài)情況下的受力性能和分析方法，注意與材料力學分析方法的差別，了解其復雜性所在及其影響受力性能變化的配比關系。（四）課程學習中的注意要點注意學會分析和判斷結構構件的受力特點。注意基本構件部分內容和材料力學的異同。兩種材料在強度和數量配比上有一定限制。運用公式時，要特別注意其適用范圍和條件。適應設計多方案性和反復試算的特點，學會多因素綜合分析的設計方法。認真理解規(guī)范條文的概念和實質。四、本章小結在砼中配置鋼筋所得結構稱為鋼筋砼結構。在混凝土中配置鋼筋的主要作用是提高構件的承載能力和變形能力。鋼筋與混凝土之間的可靠粘結是保證兩者變形協調，共同工作的重要條件。鋼筋混凝土結