鋼筋混凝土教學指導第1章

1、鋼筋混凝土教學指導第1章混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu) 上冊 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 （第五版）第第1 1章章 緒論緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類 以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。 由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)。 由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 由配置受力的預應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預加應(yīng)力的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為預應(yīng)力混預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)凝土結(jié)構(gòu)。1.1.2 配筋的作用與要求 在混

2、凝土中配置適量的受力鋼筋，并使得混凝土混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的作用。圖1-1 簡支梁和軸心受壓柱受力示意圖(a)素混凝土梁；(b)鋼筋混凝土梁；(c)鋼筋混凝土軸心受壓柱 在混凝土中設(shè)置受力鋼筋構(gòu)成鋼筋混凝土，這就要求受力鋼筋與混凝土之間必須可靠地粘結(jié)鋼筋與混凝土之間必須可靠地粘結(jié)在一起，以保證兩者共同變形，共同受力。 由于鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線膨脹系溫度線膨脹系數(shù)十分接近數(shù)十分接近(鋼1.210-5/；混凝土(1.010-51.510-5)/)，當溫度變化時鋼筋與混凝土之間不會產(chǎn)生較大的相對變

3、形而破壞粘結(jié)，為滿足兩種材料共同受力的要求創(chuàng)造了前提條件。 同時，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中，受力鋼筋的布置和數(shù)量都應(yīng)由計算和構(gòu)造要求確定，施工也要正確。1.1.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 針對這些缺點，可采用輕質(zhì)高強混凝土及預應(yīng)力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 混凝土結(jié)構(gòu)約有 的歷史，與鋼、木和砌體結(jié)構(gòu)相比，由于它在物理力學性能、材料來源以及工程造價等方面有許多優(yōu)點，所以發(fā)展速度很快，應(yīng)用也最廣泛。 我國是采用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國家，在高層建筑和多層框架中大多采用混凝土結(jié)構(gòu)。150年年 目前，世界上最高的混凝土建筑是高450m的位

4、于馬來西亞吉隆坡的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的 。 我國最高的建筑是高382m(88層)的上海 ，主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中部分柱是型鋼混凝土柱。高322m(80層)的廣州 是我國最高的鋼筋混凝土建筑。 的預應(yīng)力混凝土電視塔電視塔高達549m，是有代表性的預應(yīng)力混凝土構(gòu)筑物。 我國最高的電視塔為上海電視塔上海電視塔(東方東方明珠明珠)，高415.2m，主體為混凝土結(jié)構(gòu)。雙塔大廈雙塔大廈金茂大廈金茂大廈中天廣場中天廣場加拿大多倫多加拿大多倫多 世界上最高的混凝土重力壩是瑞士狄瑞士狄克桑斯大壩克桑斯大壩，壩高285m，壩頂寬15m，壩底寬225m，壩長695m。 我國長江三峽水利樞紐工程長江三峽水利樞紐工程，

5、是世界上最大的水利工程，混凝土大壩高186m，壩體混凝土用量達1527萬m3。 現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 500102010)積累了半個世紀以來豐富的工程實踐經(jīng)驗和科研成果，把我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法提高到了當前的國際水平，在工程設(shè)計中發(fā)揮指導作用。 隨著高強度鋼筋高強度鋼筋、高強高性能混凝土高強高性能混凝土(強度達到100N/mm2)以及高性能外加劑和混合材料的研制使用，高強高性能混凝土的應(yīng)用范圍不斷擴大，鋼纖維混凝土和聚合物混凝土的研究和應(yīng)用有了很大發(fā)展。還有，輕質(zhì)混凝土、加氣混凝土、陶?；炷烈约袄霉I(yè)廢渣的“綠色混凝土綠色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且對節(jié)能和保護環(huán)境具有重

6、要的意義。此外，防射線、耐磨、耐腐蝕、防滲透、保溫等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其結(jié)構(gòu)也正在研究中。1.3 結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡述結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡述 建筑結(jié)構(gòu)的功能包括 三個方面，簡稱“三性”。是指建筑結(jié)構(gòu)承載能力的可靠性，即建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和使用時的各種荷載和變形，在地震、爆炸等發(fā)生時和發(fā)生后能保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性要求結(jié)構(gòu)在正常使用過程中不產(chǎn)生影響使用的過大變形以及不發(fā)生過寬的裂縫和振動等要求在正常維護條件下結(jié)構(gòu)不發(fā)生嚴重風化、腐蝕、脫落、碳化，鋼筋不發(fā)生銹蝕等，達到設(shè)計預期的使用年限1.3.1 結(jié)構(gòu)的功能安全性、適用性和耐久性安全性、適用性和耐久性1.3.2 結(jié)構(gòu)的極

7、限狀態(tài) 整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，則此狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài)。1 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或者變形達到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)。 當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于材料強度不足而破壞，或因疲勞而破壞，或產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，或喪失穩(wěn)定，或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系時，就認為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過了承載能力極限狀態(tài)。 超過承載能力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。2 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能中某項規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)正常使用極

8、限狀態(tài)。 例如，當結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、過寬裂縫、局部損壞和振動時，可認為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過了正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要求。 進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進行計算后，還應(yīng)該按正常使用極限狀態(tài)進行驗算。也就是說，設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在滿足承載能力極限狀態(tài)的同時也要或構(gòu)件在滿足承載能力極限狀態(tài)的同時也要滿足正常使用極限狀態(tài)滿足正常使用極限狀態(tài)。1.3.3 荷載和材料強度 荷載值基本上不隨時間而變化的荷載，稱為永永久荷載或恒荷載久荷載或恒荷載(用G或g表示)，例如結(jié)構(gòu)的自重。 荷載值隨時間而變化的荷載，稱為可

9、變荷載或可變荷載或活荷載活荷載(用Q或q表示)，例如樓面活荷載。 荷載的標準值標準值是荷載的基本代表值，用下標k表示，在驗算變形和裂縫寬度時要用荷載的標準值。 在計算截面承載力時，為了滿足可靠度的要求，應(yīng)采用比其標準值大的荷載設(shè)計值荷載設(shè)計值。 荷載設(shè)計值等于荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)。恒荷載的荷載分項系數(shù)一般取為1.2；活荷載的荷載分項系數(shù)一般取為1.4。 按荷載標準值計算得到的內(nèi)力，稱為內(nèi)力的標準值內(nèi)力的標準值，例如彎矩標準值Mk、軸向力標準值Nk等。 按荷載設(shè)計值計算得到的內(nèi)力，稱為內(nèi)力的設(shè)計值，例如彎矩設(shè)計值M、軸向力設(shè)計值N等。 驗算變形、裂縫寬度時，應(yīng)采用材料強度的標準值；計算截面

10、承載力時，要用比材料強度標準值小的材料強度設(shè)計值。材料強度設(shè)計值等于材料強度標準值除以材料強度的分項系數(shù)。 例如，混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值ft=ftk/c。這里，t表示抗拉強度(tensile strength)，k表示標準值，c表示混凝土，c表示混凝土強度的分項系數(shù)，c=1.4。1.4 混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別 環(huán)境類別是指混凝土結(jié)構(gòu)暴露表面所處的環(huán)境條件，設(shè)計時可根據(jù)實際情況 確定適當?shù)沫h(huán)境類別。1.5 學習本課程需要注意的問題學習本課程需要注意的問題 混凝土結(jié)構(gòu)課程通常按內(nèi)容的性質(zhì)可分為“混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理設(shè)計原理”和“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”兩部分。 前