混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(yunl)第1章 緒論(xln)共三十六頁0.11.1 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的一般概念第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 結(jié)構(gòu)的分類及本門課程的研究對(duì)象結(jié) 構(gòu)：廣義上指房屋建筑和土木工程的建筑物、 構(gòu)筑物 及其相關(guān)組成部分的實(shí)體。 狹義上指各種工程實(shí)體的承重骨架。建筑結(jié)構(gòu)：由基本構(gòu)件（板、梁、墻、柱、基礎(chǔ)等），按照一定的組成規(guī)則，通過正確的連接方式所組成的能承受并傳遞作用的體系（骨架）。混凝土結(jié)構(gòu)：以混凝土為主要材料制作而成的結(jié)構(gòu)。 研究混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中各種基本構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和抗裂度設(shè)計(jì)問題。共三十六頁柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下

2、室底板共三十六頁（1）按組成材料分混凝土結(jié)構(gòu)： 素混凝土結(jié)構(gòu)（plain concrete structure） （如設(shè)備基礎(chǔ)、混凝土擋土墻等） 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（reinforced concrete structure） （如一般鋼筋混凝土板、梁、柱、剪力墻、基礎(chǔ)等） 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（pre-stressed concrete structure ） （如預(yù)應(yīng)力板、梁、柱等） 纖維(xinwi)混凝土結(jié)構(gòu)（fiber concrete structure ） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（ concrete-filled tube structure ）結(jié)構(gòu)(jigu)的分類第1章 緒論 1.1 混凝土

3、結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁素砼結(jié)構(gòu)(jigu)鋼筋(gngjn)砼結(jié)構(gòu)勁性砼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)鋼管砼結(jié)構(gòu)第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁砌體結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)（現(xiàn)采用較少）鋼結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)（2）按應(yīng)用領(lǐng)域分建筑結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)水電(shu din)結(jié)構(gòu)特種結(jié)構(gòu)（如煙囪、水池、水塔、筒倉、擋土墻等）第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁為什么要將鋼筋(gngjn)配置在混凝土結(jié)構(gòu)中素混凝土梁 破壞特征：一裂即斷，脆性， 破壞無預(yù)兆；Fmax8kN 破壞特征：裂不等于壞， 破壞有預(yù)兆；Fmax36kN鋼筋混凝土梁第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念

4、共三十六頁由此可見，素混凝土結(jié)構(gòu)中加入少量鋼筋(gngjn)以后：承載力有很大提高；受力性能和破壞特征有明顯改善。第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁P(yáng)P鋼筋（加筋）+混凝土鋼筋(gngjn)混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）拉壓、壓性能均好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）-各盡其能，相得益彰第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁混凝土結(jié)硬后與鋼筋牢固地粘結(jié)在一起，可共同受力，共同變形 。鋼筋與混凝土有相近的溫度線膨脹系數(shù), 溫度變化時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生較大的相對(duì)變形而使材料之間的粘結(jié)應(yīng)力受到破壞。 鋼筋：c=1.210-5-1 混凝土：c=

5、1.010-5 1.510-5-1混凝土可以(ky)保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕。 注意：玻璃纖維、碳纖維等抗拉強(qiáng)度高的材料也可作配筋用。鋼筋和混凝土為什么能共同(gngtng)工作第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁混凝土結(jié)構(gòu)主要的優(yōu)點(diǎn)(yudin)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)合理用材承載力大就地取材耐久、耐火可模性好整體性好、剛度大阻隔射線 優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少；缺點(diǎn)可克服。自重大 混凝土：2425 kN/m3 粘土磚: 1819kN/m3 杉木：4 kN/m3易開裂：帶裂縫工作費(fèi)工費(fèi)模施工受季節(jié)性影響隔熱隔聲性能差缺點(diǎn)第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐

6、漸被克服共三十六頁1.2 混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的發(fā)展及應(yīng)用概況1824年，英國人J.Aspdin發(fā)明水泥；1850年，法國人L.Lambot制成鐵絲網(wǎng)水泥船；1859年，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功；1861年，法國人J.Monier用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后又申請了鋼筋混凝土板、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(shnzh)將鋼筋配置在板的中部，他仍被認(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。第1章 緒論

7、1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁材料(cilio)方面的發(fā)展：第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 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。C10 C25 C60 C80 C100 C200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、陶粒混凝土、火山巖混凝土、碎磚混凝土等共三十六頁高性能混凝土（HPC，High Performance Concrete) HPC是采用現(xiàn)

8、代先進(jìn)的混凝土技術(shù)制作的，是以耐久性作為混凝土設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合不同(b tn)建筑的具體要求，具有高強(qiáng)度、高韌性、高抗?jié)B性、易施工和經(jīng)濟(jì)性等。纖維混凝土（FRC，F(xiàn)iber Reinforced Concrete) 鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維及合成纖維等，短纖維或連續(xù)的長纖維作為混凝土的增強(qiáng)材料。第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁結(jié)構(gòu)方面(fngmin)的發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(yngyng) 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

9、合結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁結(jié)構(gòu)(jigu)：高層、大跨。如： 臺(tái)北101，101層，508m, 鋼結(jié)構(gòu)； 馬來西亞吉隆坡石油大廈，88層，452m，鋼-混凝土 結(jié)構(gòu)； 上海金茂大廈，88層，421m，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)； 香港國際金融中心，88層，415m，混合結(jié)構(gòu)； 美國亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主體育館240m193m， 張拉整體結(jié)構(gòu)； 橋梁跨度也越來越大。如四川萬縣拱橋，跨度為420m。 第1章 緒論(xln) 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁哈利法塔(迪拜塔高度為世界(shji)第一，160層828米)共三十六頁國際(guj)金融中心 88

10、層, 415m鋼-混凝土結(jié)構(gòu)臺(tái)北101101層, 508m鋼結(jié)構(gòu)金茂大廈(dsh)88層, 421m鋼-混凝土結(jié)構(gòu)第1章 緒論 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁廣州中信大廈80層, 391m鋼筋(gngjn)混凝土結(jié)構(gòu)第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁重慶市萬縣長江大橋跨度(kud)為420m第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁施工(sh gng)中的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁施工中的鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展

11、(fzhn)及應(yīng)用概況 共三十六頁設(shè)計(jì)(shj)方法: 第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 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)BJG21-66 TJ10-74 GBJ11-89 GB50010 理論研究方面的發(fā)展: 共三十六頁結(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)用第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展(fzhn)及應(yīng)用概況 共三十六頁

12、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)測損傷分析加固理論第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用(yngyng)概況 共三十六頁結(jié)構(gòu)基本理論(lln)-結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的完善第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁混凝土結(jié)構(gòu)(jigu)的工程應(yīng)用工程應(yīng)用：工業(yè)與民用建筑橋梁隧道礦井水利水電海港近海工程海底建筑地下建筑核電站安全殼月球表面建筑第1章 緒論(xln) 1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用概況 共三十六頁混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用(yngyng) 1.房屋工程我國超過100m高的高層建筑(o cn jin zh

13、)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)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第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁 2.交通(jiotng)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(nn p d qio)、楊浦大橋的塔架，1995年建成的地鐵一號(hào)線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁3.水利工程(shulgngchng)大壩、攔海閘墩、渡槽、港口(gngku)等多用混凝土結(jié)構(gòu)瑞士大狄克桑期壩，1962年，高285m，

14、世界最高的混凝土重力壩我國的三峽大壩高186m，裝機(jī)容量1786千瓦第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁 4.特種(tzhng)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(shyu)平臺(tái)、電視塔等第1章 緒論 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念 共三十六頁1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意(zh y)的問題課程內(nèi)容緒論鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本(jbn)原則受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算受扭構(gòu)件扭曲截面的承載力計(jì)算鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件共三十六頁材 性設(shè)計(jì)方法軸拉

15、構(gòu)件軸壓構(gòu)件受彎構(gòu)件受剪構(gòu)件受扭構(gòu)件偏壓、偏拉構(gòu)件變形、裂縫及 結(jié)構(gòu)的耐久性預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)樓蓋結(jié)構(gòu)單層廠房 結(jié)構(gòu)多、高層 框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后續(xù)課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(yunl)=基礎(chǔ)知識(shí)+構(gòu)件設(shè)計(jì)原理與方法學(xué)習(xí)(xux)內(nèi)容第1章 緒論 1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題 共三十六頁注意本課程與相關(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；混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗(yàn)研究(ynji)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。學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)要注意思維方式的轉(zhuǎn)變；學(xué)習(xí)(xux)要求第1章 緒論

16、 1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題 共三十六頁由于鋼筋混凝土構(gòu)件是由鋼筋和混凝土兩種力學(xué)性能相差很大的材料所組成，因此存在著選定兩種材料的不同強(qiáng)度和兩種材料所用數(shù)量多少的配比問題，而這種配比可由設(shè)計(jì)者自行(zxng)確定；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一門綜合性的應(yīng)用學(xué)科，需要滿足安全、適用、經(jīng)濟(jì)以及施工方便等方面的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單靠理論分析還不夠，還要輔以一定的構(gòu)造措施，才能保證安全可靠；本課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課，學(xué)習(xí)時(shí)除閱讀教材外，還應(yīng)了解有關(guān)規(guī)范，完成習(xí)題和課程設(shè)計(jì)。第1章 緒論(xln) 1.3 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題 共三十六頁內(nèi)容摘要混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。第1章 緒論。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念。1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般