同濟(jì)大學(xué)-混凝土基本原理顧祥林課件-第一章緒論

1、第一章 緒論同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 1. 一般概念PPPP素混凝土梁承載素混凝土梁承載力小，破壞突然力小，破壞突然鋼筋混凝土梁承鋼筋混凝土梁承載力大，變形性載力大，變形性能好，破壞有預(yù)能好，破壞有預(yù)告告一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 1. 一般概念PP鋼筋鋼筋（加筋）（加筋）+混凝土混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）拉壓性能均好拉壓性能均好抗壓性能好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）受拉（亦可受壓）-各盡其能，相得益彰各盡其能，相得益彰一、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

2、之間有良好的工作性能，兩者可靠地結(jié)合在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：破壞兩者的粘結(jié)力，混凝土：1.010-51.5 10-5，鋼筋：，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混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化 PP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PPPP預(yù)應(yīng)力鋼筋一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn) 4. 混凝土結(jié)構(gòu)的組

3、成柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板一、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)：優(yōu)點(diǎn)： 耐久性好耐久性好 耐火性好耐火性好 整體性好整體性好 可模性好可模性好 就地取材就地取材 節(jié)約鋼材節(jié)約鋼材 阻止射線的穿透阻止射線的穿透缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 自重大自重大 易開裂易開裂 耗模板耗模板 施工受季節(jié)性影響施工受季節(jié)性影響 隔熱隔聲性能差隔熱隔聲性能差隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐漸被克服漸被克服PP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，英國人年，英國人J. Aspdin 發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土；發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土； *

4、 1849年，法國人年，法國人Joseph Louis Lambot 用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船小船-最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)； * 1861年，法國花匠年，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，用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請(qǐng)了專利，后由申請(qǐng)了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利后由申請(qǐng)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)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；構(gòu)的發(fā)明者； P

5、P* 1884年，德國人年，德國人Wayss, Bauschingger和和Koenen等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)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。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PP強(qiáng)度不斷提高強(qiáng)度不斷提高 美國美國60年代混凝土抗壓強(qiáng)度平均值：年代混凝土抗壓強(qiáng)度平均值：28N/mm2，70年代年代 ：42N/mm2，有特殊需要時(shí)：有特殊需要時(shí)： 40N/mm2100 N/mm2，試驗(yàn)室中：，試驗(yàn)室中： 266 N/mm2輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用

6、輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用 容重一般為：容重一般為：14kN/m318kN/m3(普通混凝土為普通混凝土為24kN/m3)，加氣混凝，加氣混凝土、陶?；炷?、火山巖混凝土、碎磚混凝土等土、陶粒混凝土、火山巖混凝土、碎磚混凝土等無砂混凝土無砂混凝土 只有粗骨料，無細(xì)骨料只有粗骨料，無細(xì)骨料FRP筋的應(yīng)用筋的應(yīng)用 用用FRP筋代替鋼筋筋代替鋼筋二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 3.結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展PPPP預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用預(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)體系的豐富結(jié)構(gòu)體系的豐富 不同用途

7、、不同結(jié)構(gòu)功能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)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)、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)等混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等二、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)方法設(shè)計(jì)方法允許應(yīng)允許應(yīng)力設(shè)計(jì)力設(shè)計(jì)法法破壞階破壞階段設(shè)計(jì)段設(shè)計(jì)法法極限狀極限狀態(tài)設(shè)計(jì)態(tài)設(shè)計(jì)法法半經(jīng)驗(yàn)半概率半經(jīng)驗(yàn)半概率法法近似概率法近似概率法全概率法全概率法生命全過程設(shè)生命全過程設(shè)計(jì)法計(jì)法材料力學(xué)的方法材料力學(xué)的方法按經(jīng)驗(yàn)法確定安按經(jīng)驗(yàn)法確定安全系數(shù)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)基本理論結(jié)構(gòu)基本理論-如何設(shè)計(jì)一個(gè)新結(jié)構(gòu)如

8、何設(shè)計(jì)一個(gè)新結(jié)構(gòu)荷載的確定方法荷載的確定方法結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析：線性和非線性結(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)基本理論結(jié)構(gòu)基本理論-舊結(jié)構(gòu)的維護(hù)、改造與加固（舊結(jié)構(gòu)的維護(hù)、改造與加固（80年代中期發(fā)展起來）年代中期發(fā)展起來）承載力計(jì)算承載力計(jì)算耐久性評(píng)估耐久性評(píng)估壽命預(yù)測壽命預(yù)測損傷分析損傷分析加固理論加固理論修復(fù)理論修復(fù)理論災(zāi)害評(píng)估等災(zāi)害評(píng)估等二、混

9、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)基本理論-計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用計(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)基本理論-結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的完善結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的完善三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1.建筑工程混凝土組合柱組合樓板鋼柱組合梁組合桁架鋼筋混凝土筒體我國超過我國超過100m高的高層建筑中高的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或?yàn)榛旖^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)凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1.建筑工程公共建筑絕大多數(shù)是混凝土結(jié)公共建筑絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或?yàn)榛炷梁弯摰慕M合結(jié)構(gòu)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

10、.交通工程隧道、橋梁、高速公路、城隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。如混凝土結(jié)構(gòu)。如1994年建成年建成的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大路，以及與之相連的南浦大橋、楊浦大橋的塔架，橋、楊浦大橋的塔架，1995年建成的地鐵一號(hào)線、延安年建成的地鐵一號(hào)線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道東路隧道、英吉利海峽隧道等等三、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)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，瑞士大狄克桑期壩，1962年，年，高高285m，世界最高的混凝土，

11、世界最高的混凝土重力壩重力壩我國的三峽大壩我國的三峽大壩三、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、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)、電視塔等海洋石油平臺(tái)、電視塔等三、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、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)課程尤其是注意本課程與相關(guān)課程尤其是“材料力學(xué)材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的異同課程的異同點(diǎn)，正確運(yùn)用已有的力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題點(diǎn)，正確運(yùn)用已有的力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論體系。很多公式不能有嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)得出，只能由試驗(yàn)結(jié)果回歸而成。體系。