第1章緒論...

1、Reinforced Concrete Structure平時成績平時成績+期中成績（期中成績（30%）+期末成績（期末成績（70%）4 學分學分 （1至至15周）周） 混凝土結(jié)構(gòu)設計原理是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基混凝土結(jié)構(gòu)設計原理是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學習混凝土結(jié)構(gòu)的基本設計理論及相關(guān)知識。礎(chǔ)課，學習混凝土結(jié)構(gòu)的基本設計理論及相關(guān)知識。 本課程的學習目的（結(jié)構(gòu)設計的目的）本課程的學習目的（結(jié)構(gòu)設計的目的）混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應用和發(fā)展簡況鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應用和發(fā)展簡況本課程的主要內(nèi)容、特

2、點及學習方法等本課程的主要內(nèi)容、特點及學習方法等設計結(jié)構(gòu)，使其：設計結(jié)構(gòu)，使其： 能夠承受正常施工和正常使用條件下出現(xiàn)的各種作能夠承受正常施工和正常使用條件下出現(xiàn)的各種作用，不產(chǎn)生跨塌、失穩(wěn)等危及生命和財產(chǎn)安全的事件。用，不產(chǎn)生跨塌、失穩(wěn)等危及生命和財產(chǎn)安全的事件。 不至產(chǎn)生過大的撓度，過寬的裂縫。不至產(chǎn)生過大的撓度，過寬的裂縫。 能夠達到設計預期的使用年限。能夠達到設計預期的使用年限。學習本課程的目的：學習本課程的目的： 掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本知識，使結(jié)構(gòu)滿足安全、掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本知識，使結(jié)構(gòu)滿足安全、適用和耐久的功能要求。適用和耐久的功能要求。以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)

3、稱為混凝土結(jié)構(gòu)。以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)。素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼鋼- -混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土組合結(jié)構(gòu)預應力混凝土結(jié)構(gòu)預應力混凝土結(jié)構(gòu)纖維增強混凝土纖維增強混凝土素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)不配置鋼筋等其他材料的混凝土結(jié)構(gòu)不配置鋼筋等其他材料的混凝土結(jié)構(gòu)混凝土混凝土抗拉能力很弱抗壓能力很強砼結(jié)構(gòu)砼結(jié)構(gòu)易開裂易開裂 因混凝土材料抗拉能力很因混凝土材料抗拉能力很弱，所以素混凝土結(jié)構(gòu)在工程弱，所以素混凝土結(jié)構(gòu)在工程中很少使用，主要使用在一些中很少使用，主要使用在一些以受壓為主的結(jié)構(gòu)中，如素混以受壓為主的結(jié)構(gòu)中，如素混凝土基礎(chǔ)。凝土基礎(chǔ)。Pcr = 9.7k

4、N150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500素砼梁Pu Pcrs sc= ft ft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，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明顯預兆。砼的抗壓強度，破壞表現(xiàn)為脆性斷裂，無明顯預兆。 緒 論鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工作原理v鋼鋼 材材 抗拉和抗壓強度都很高；抗拉和抗壓強度都很高； 具有屈服現(xiàn)象，破壞時有較好的延性；具有屈服現(xiàn)象，破壞時有較好的延性； 細長鋼筋受壓時易壓曲，僅作為受拉構(gòu)件。細長鋼筋受壓時易壓曲，僅作為受拉構(gòu)件。純鋼構(gòu)件的承載力取決于鋼材的壓曲，

5、材料強度一般得不純鋼構(gòu)件的承載力取決于鋼材的壓曲，材料強度一般得不到充分地發(fā)揮。到充分地發(fā)揮。將將砼砼和和鋼材鋼材這兩種材料有機地結(jié)合在一起，這兩種材料有機地結(jié)合在一起，可以取長補短，充分利用材料的性能?？梢匀￠L補短，充分利用材料的性能。 緒 論鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工作原理Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500鋼筋砼梁Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置鋼筋后，鋼筋砼梁的承載力比素砼梁大大提高，鋼筋的抗配置鋼筋后，鋼筋砼梁的承載力比素砼梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和砼

6、的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預拉強度和砼的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。兆。Py 50.0kN fc緒 論鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工作原理Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500鋼筋砼梁Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fyPy 50.0kN fc從開裂荷載到屈服荷載，有很長帶裂縫工作過程；從開裂荷載到屈服荷載，有很長帶裂縫工作過程；通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋砼梁不能

7、應用于大但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋砼梁不能應用于大跨度結(jié)構(gòu)。如何解決？跨度結(jié)構(gòu)。如何解決？緒 論鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工作原理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Reinforced Concrete（縮寫（縮寫RC）如鋼筋混凝土梁：如鋼筋混凝土梁： 為什么要把鋼筋和混凝土結(jié)為什么要把鋼筋和混凝土結(jié)合在一起組成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)？合在一起組成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)？ 發(fā)揮鋼筋抗拉能力強和混凝發(fā)揮鋼筋抗拉能力強和混凝土抗壓能力強的特點，將砼和鋼土抗壓能力強的特點，將砼和鋼筋兩種不同的材料結(jié)合起來共同筋兩種不同的材料結(jié)合起來共同工作。工作。 為什么能把鋼筋和混凝土結(jié)為什么能把鋼筋和混凝土結(jié)合在一起組成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)？

8、合在一起組成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)？ 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比素混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比素混凝土結(jié)構(gòu)在性能上得到哪些改善？結(jié)構(gòu)在性能上得到哪些改善？兩種材料可以可靠地粘結(jié)在一兩種材料可以可靠地粘結(jié)在一起，相互傳力，共同工作。起，相互傳力，共同工作。兩種材料的線膨脹系數(shù)相近。兩種材料的線膨脹系數(shù)相近。鋼鋼- -混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土組合結(jié)構(gòu)用型鋼和混凝土組合而成的結(jié)構(gòu)用型鋼和混凝土組合而成的結(jié)構(gòu) 型鋼有工字鋼，型鋼有工字鋼，H型鋼、鋼管等，如型鋼、鋼管等，如左圖。左圖。 鋼鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，型鋼在混凝混凝土組合結(jié)構(gòu)中，型鋼在混凝土內(nèi)就象骨架一樣，因此又叫土內(nèi)就象骨架一樣，因此又叫鋼骨混凝鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)土結(jié)構(gòu)。預應

9、力混凝土結(jié)構(gòu)預應力混凝土結(jié)構(gòu) 在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受拉區(qū)人為地預先施在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受拉區(qū)人為地預先施加壓應力的混凝土結(jié)構(gòu)加壓應力的混凝土結(jié)構(gòu)鋼鋼-砼混合結(jié)構(gòu)砼混合結(jié)構(gòu)(Composite Structure) (Hybrid Structure) 緒 論鋼筋砼結(jié)構(gòu)的工作原理抗裂能力抗裂能力 很快開裂，開裂時很快開裂，開裂時荷載很小荷載很小 很快開裂，開裂時很快開裂，開裂時荷載略大，但仍很小荷載略大，但仍很小破壞性質(zhì)破壞性質(zhì) 開裂后，梁即折斷開裂后，梁即折斷破壞，脆性破壞破壞，脆性破壞 先受拉鋼筋屈服，先受拉鋼筋屈服，發(fā)生很大變形后，砼壓發(fā)生很大變形后，砼壓壞而破壞，延性破壞壞而破壞，延性破壞材料

10、的利用情況材料的利用情況 混凝土抗壓能力沒混凝土抗壓能力沒有得到充分利用有得到充分利用 混凝土和鋼筋的材混凝土和鋼筋的材料性能得到了充分利用料性能得到了充分利用承載能力承載能力 很弱很弱 強強優(yōu)優(yōu) 點點便于就地取材；便于就地取材；可模性好；可模性好；耐久性好；耐久性好；耐火性好；耐火性好；整體性好；整體性好；節(jié)約鋼材等。節(jié)約鋼材等。缺缺 點點自重大；自重大；抗裂性差；抗裂性差；施工周期長、復雜；施工周期長、復雜；需模板，費木材等；需模板，費木材等；素混凝土重度：素混凝土重度：24kN/m3；鋼筋混凝土重度：；鋼筋混凝土重度：25kN/m3。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與磚石砌體、木結(jié)構(gòu)相比，歷史并不長，鋼

11、筋混凝土結(jié)構(gòu)與磚石砌體、木結(jié)構(gòu)相比，歷史并不長，至盡約有至盡約有150年的歷史，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)已年的歷史，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)已成為大量土木工程結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)。成為大量土木工程結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)。1824年，英國人阿斯普丁年，英國人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥。發(fā)明硅酸鹽水泥。1849年，法國人朗波年，法國人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋混凝土小船。制造了第一只鋼筋混凝土小船。1872年，在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。年，在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展大體上可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展大體上可分為3個階段。個階段。從

12、鋼筋混凝土發(fā)明至從鋼筋混凝土發(fā)明至20世紀初。世紀初。計算理論：計算理論：結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面設計計算均套用彈性理論，結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面設計計算均套用彈性理論，采用采用容許應力設計法。容許應力設計法。第一階段第一階段材料：材料：鋼筋和砼的鋼筋和砼的強度較低強度較低，主要用于建造中小型樓板、梁、，主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。從從20世紀初到第二次世界大戰(zhàn)前后。世紀初到第二次世界大戰(zhàn)前后。第二階段第二階段計算理論：計算理論：考慮砼塑性性能的考慮砼塑性性能的破損階段設計法破損階段設計法，50年代又提年代又提出更為合理的出更為合理的極限狀態(tài)設計法。極限狀態(tài)設計法。

13、材料：材料：砼和鋼筋砼和鋼筋強度提高強度提高，1928年發(fā)明了年發(fā)明了預應力砼預應力砼，為砼結(jié)，為砼結(jié)構(gòu)向大跨度、高層發(fā)展提供了保障，此外，裝配式鋼筋混凝土構(gòu)向大跨度、高層發(fā)展提供了保障，此外，裝配式鋼筋混凝土和薄壁空間混凝土結(jié)構(gòu)有了很大發(fā)展。和薄壁空間混凝土結(jié)構(gòu)有了很大發(fā)展。從第二次世界大戰(zhàn)以后到現(xiàn)在。從第二次世界大戰(zhàn)以后到現(xiàn)在。第三階段第三階段計算理論：計算理論：發(fā)展了以發(fā)展了以概率理論為基礎(chǔ)概率理論為基礎(chǔ)的的極限狀態(tài)設計法極限狀態(tài)設計法。新。新型砼材料及其復合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，不斷型砼材料及其復合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，不斷促進砼結(jié)構(gòu)計算理論的發(fā)展。促進砼結(jié)構(gòu)計

14、算理論的發(fā)展。材料：材料：材料向材料向高強、輕質(zhì)、耐久和高性能高強、輕質(zhì)、耐久和高性能發(fā)展。隨著高強混發(fā)展。隨著高強混凝土以及高強鋼筋的出現(xiàn)，預制裝配式砼結(jié)構(gòu)、高效預應力砼凝土以及高強鋼筋的出現(xiàn)，預制裝配式砼結(jié)構(gòu)、高效預應力砼結(jié)構(gòu)、泵送商品混凝土以及各種施工技術(shù)廣泛地應用于各類土結(jié)構(gòu)、泵送商品混凝土以及各種施工技術(shù)廣泛地應用于各類土木工程。建造了高壩、超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧木工程。建造了高壩、超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木水利工程的標志。道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木水利工程的標志。世界第一高樓世界第一高樓臺北臺北101大樓（大樓（50

15、8米）米） 臺北臺北101大大樓拿下了樓拿下了“世界世界高樓高樓”四項指標四項指標中的三項世界之中的三項世界之最，即最，即“最高建最高建筑物筑物”(508米米)、“最高使用樓最高使用樓層層”(438米米)和和“最高屋頂高最高屋頂高度度”(448米米)。 由臺灣省李祖原建筑師事務所設由臺灣省李祖原建筑師事務所設計，總建筑面積計，總建筑面積35.835.8萬萬m m2 2。地下。地下5 5層，層，地上地上101101層，大樓內(nèi)主干是層，大樓內(nèi)主干是8 8根巨形勁根巨形勁性骨架高強混凝土柱。性骨架高強混凝土柱。馬來西亞石油雙塔大廈馬來西亞石油雙塔大廈 位于馬來西亞吉隆坡，位于馬來西亞吉隆坡，451.

16、9米。米。 雙塔大廈由兩個并排的圓形建筑所組成，雙塔大廈由兩個并排的圓形建筑所組成，為鋼筋混凝土及鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。為鋼筋混凝土及鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。上海金茂大廈上海金茂大廈 位于上海浦東新區(qū)陸家位于上海浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，與著名的外嘴金融貿(mào)易區(qū)，與著名的外灘風景區(qū)隔江相望。金茂大灘風景區(qū)隔江相望。金茂大廈總高度為廈總高度為420.5米，是目前米，是目前世界第四、中國第二高樓，世界第四、中國第二高樓，為鋼為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)混凝土組合結(jié)構(gòu),占地占地面積面積2.3萬平方米，地上萬平方米，地上88層，層，地下地下3層，裙房層，裙房6層，總建筑層，總建筑面積面積29平方米。大廈里有辦平方米。大廈里有

17、辦公樓、酒店、觀光廳等等。公樓、酒店、觀光廳等等。悉尼歌劇院悉尼歌劇院 世界上最著名的歌劇院之世界上最著名的歌劇院之一，由一，由3組、組、10對殼片組成，以對殼片組成，以環(huán)境優(yōu)美和建筑造型獨特而聞環(huán)境優(yōu)美和建筑造型獨特而聞名于世。名于世。 悉尼歌劇院為鋼筋混凝土結(jié)悉尼歌劇院為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其外部造型已完全無墻、柱構(gòu)，其外部造型已完全無墻、柱的概念。由于結(jié)構(gòu)的復雜和施工的概念。由于結(jié)構(gòu)的復雜和施工的困難，使該建筑的工期長達的困難，使該建筑的工期長達17年之久。年之久。上海東方明珠電視塔上海東方明珠電視塔 東方明珠電視塔高東方明珠電視塔高468米，成為米，成為亞洲第一、世界第三之高塔。亞洲第一、

18、世界第三之高塔。 采用三根預應力混凝土采用三根預應力混凝土管柱貫穿著上下管柱貫穿著上下3個球形，小個球形，小球直徑球直徑7m，兩個大球直徑各，兩個大球直徑各50m。毛里塔尼亞友誼港毛里塔尼亞友誼港 天津港大沽燈塔天津港大沽燈塔 塞那河上的諾曼底大橋塞那河上的諾曼底大橋美國密執(zhí)安州的麥基那克海峽大橋美國密執(zhí)安州的麥基那克海峽大橋安全性安全性適用性適用性耐久性耐久性能夠承受在正常使用期間可能在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起的各種能夠承受在正常使用期間可能在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起的各種內(nèi)力內(nèi)力彎矩彎矩M剪力剪力V軸向壓力軸向壓力N軸向拉力軸向拉力N扭矩扭矩T第第3章章第第4章章第第5章章第第6章章?lián)隙炔贿^大，裂縫不過寬撓度不過大，

19、裂縫不過寬撓度計算、裂縫寬度計算撓度計算、裂縫寬度計算第第8章章（各種（各種構(gòu)造措施構(gòu)造措施等）等）鋼筋和混凝土的物理力學性能鋼筋和混凝土的物理力學性能結(jié)構(gòu)設計方法結(jié)構(gòu)設計方法第第2章章第第10章章第第7章章使結(jié)構(gòu)達到設計使用年限使結(jié)構(gòu)達到設計使用年限第第8章章第第9章章預應力混凝土結(jié)構(gòu)預應力混凝土結(jié)構(gòu)第第11章章鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋設計鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋設計適用規(guī)范：適用規(guī)范：混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50010-2002）主要參考書主要參考書（教材）：（教材）：混凝土結(jié)構(gòu)設計原理混凝土結(jié)構(gòu)設計原理 藍宗建主編藍宗建主編 東南大學出版社東南大學出版社混凝土結(jié)構(gòu)設計原理（第混凝

20、土結(jié)構(gòu)設計原理（第2版）版） 沈蒲生主編沈蒲生主編 高等教育出版社高等教育出版社混凝土結(jié)構(gòu)設計混凝土結(jié)構(gòu)設計 彭剛彭剛 蔡江勇主編蔡江勇主編 北京大學出版社北京大學出版社混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（精編本）混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（精編本） 熊丹安主編熊丹安主編 武漢理工大學出版社武漢理工大學出版社鋼筋砼結(jié)構(gòu)課程的特點鋼筋砼結(jié)構(gòu)課程的特點v本課程是研究鋼筋砼這一復合材料的力學理論課程。鋼筋砼是本課程是研究鋼筋砼這一復合材料的力學理論課程。鋼筋砼是由鋼筋和混凝土結(jié)合而成的一種結(jié)構(gòu)，由鋼筋和混凝土結(jié)合而成的一種結(jié)構(gòu)，不是理想彈性材料不是理想彈性材料，與研，與研究彈性體的究彈性體的材料力學材料力學、結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力

21、學等有很大的不同。為了等有很大的不同。為了對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能與破壞特征有較好的了解對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能與破壞特征有較好的了解，首先必，首先必須對須對鋼筋和混凝土材料的力學性能要很好的掌握鋼筋和混凝土材料的力學性能要很好的掌握。v由于材料的復雜性，所以對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計算理論的由于材料的復雜性，所以對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計算理論的研究也很復雜。所以目前在基本構(gòu)件的計算公式中有相當一部分研究也很復雜。所以目前在基本構(gòu)件的計算公式中有相當一部分是根據(jù)試驗獲得的是根據(jù)試驗獲得的半經(jīng)驗半理論公式半經(jīng)驗半理論公式，要注意它們的，要注意它們的適用范圍和適用范圍和條件條件。AsAs0.7lalav設計結(jié)果并不唯一，任何一項設計都有設計結(jié)果并不唯一，任何一項設計都有多種方案多種方案可以選擇。可可以選擇?？赡苡卸喾N方案，應經(jīng)過方案比較，綜合考慮使用、材料、造價、能有多種方案，應經(jīng)過方案比較，綜合考慮使用、材料、造價、施工等方面確定最終結(jié)果施工等方面確定最終結(jié)果。v注意注意構(gòu)造規(guī)定