混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)01緒論

第1章緒論常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院土木工程系混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第一頁(yè)，共三十九頁(yè)。主要內(nèi)容：掌握混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)。了解混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用概況。結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡(jiǎn)述了解本課程的主要內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)方法。重點(diǎn)和難點(diǎn)：配筋的作用與要求。混凝土與鋼筋共同工作的條件。結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡(jiǎn)述第二頁(yè)，共三十九頁(yè)。

主要以混凝土材料，并根據(jù)需要配置鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱(chēng)為混凝土結(jié)構(gòu)(ConcreteStructure)。素混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)FRP筋混凝土鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)纖維混凝土混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念§1.11.1.1

混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類(lèi)

第三頁(yè)，共三十九頁(yè)。素混凝土結(jié)構(gòu)（PlainConcrete)MasonrywallFoundation素混凝土基礎(chǔ)第四頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcreteStructure)ReinforcementStirrupCoverSupport鋼筋混凝土梁第五頁(yè)，共三十九頁(yè)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（Pre-stressedConcreteStructure)Pre-stressrebarConcreteHollowtubePre-stressedconcretehollowfloor預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板第六頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete)SteelReinforcementStirrupSteelreinforcedConcretecolumn第七頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteFilledTube)SteeltubeConcrete

Concretefilledtubecolumn鋼管混凝土柱第八頁(yè)，共三十九頁(yè)。FRP混凝土（FiberReinforcedPolymer(Plastic)Concrete)第九頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼-混凝土組合（混合）結(jié)構(gòu)第十頁(yè)，共三十九頁(yè)?！艋炷粒?/p>

◎抗壓強(qiáng)度高，而抗拉強(qiáng)度卻很低

◎一般抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/8~1/20

◎破壞時(shí)具有明顯的脆性性質(zhì)因此，素混凝土構(gòu)件在實(shí)際工程的應(yīng)用很有限，主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩和一些非承重結(jié)構(gòu)。1.1.2

配筋的作用與要求

第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。◆鋼材(Steel)：◎抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高◎具有屈服現(xiàn)象，破壞時(shí)表現(xiàn)出較好的延性

◎但細(xì)長(zhǎng)的鋼筋受壓時(shí)極易壓曲，僅能作為受拉構(gòu)件而純鋼構(gòu)件的承載力也往往取決于鋼材的壓曲，材料強(qiáng)度一般得不到充分地發(fā)揮。優(yōu)點(diǎn):

將混凝土和鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分利用材料的性能。第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。配筋的作用素混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)sc=ftftsssc

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fc第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼筋混凝土——ReinforcedConcrete◆除在構(gòu)件的受拉區(qū)配筋外，還有許多其他配筋方式◆可以在構(gòu)件的受壓區(qū)配置鋼筋協(xié)助混凝土承受壓力◆在復(fù)雜應(yīng)力區(qū)域（如梁在受剪區(qū)段、受扭構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)區(qū)、剪力墻等），可以配置箍筋或縱橫交錯(cuò)的鋼筋◆當(dāng)構(gòu)件受力很大時(shí)，可以直接配置鋼骨◆還可以利用箍筋約束混凝土來(lái)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，甚至直接采用鋼管◆采用纖維（鋼纖維、玻璃纖維等）與混凝土一起攪拌形成的纖維混凝土，其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到提高★因此，兩種(或兩種以上)材料的有機(jī)組合，可充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，創(chuàng)造出多種形式的復(fù)合材料，適應(yīng)各種不同受力的要求，取得很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益

第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。受壓構(gòu)件中配置受壓鋼筋受扭構(gòu)件配筋螺旋箍筋約束混凝土梁中配置箍筋常見(jiàn)配筋方式第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同，它們可以結(jié)合在一起共同工作，是因?yàn)椋海?）鋼筋與混凝土之間存在良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，保證兩種材料變形協(xié)調(diào)，共同受力；（2）鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線(xiàn)膨脹系數(shù)（鋼材為1.2×10-5，混凝土為(1.0~1.5)×10-5），因此當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞；（3）受力鋼筋的端部應(yīng)有足夠的錨固長(zhǎng)度。鋼筋與混凝土共同工作的條件第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。易于取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材；合理用材：鋼筋和混凝土的材料強(qiáng)度可以得到充分發(fā)揮，對(duì)于一般工程結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。耐久性好：密實(shí)的混凝土有較高的強(qiáng)度，包裹在鋼筋的外表面，鋼筋不易銹蝕。耐火性好：鋼筋有混凝土的保護(hù)層，混凝土是不良熱導(dǎo)體，使鋼筋不致因升溫過(guò)快而喪失強(qiáng)度?？赡Ｐ院茫夯炷量筛鶕?jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸，適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如空間薄殼、箱形結(jié)構(gòu)等。整體性好：且通過(guò)合適的配筋，可獲得較好的延性，適用于抗震、抗爆結(jié)構(gòu)；1.1.3

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)。⑴自重大：不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。⑵抗裂性差：普通RC結(jié)構(gòu)，在正常使用階段往往帶裂縫工作，環(huán)境較差(露天、沿海、化學(xué)侵蝕)時(shí)會(huì)影響耐久性；也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)鋼筋無(wú)法應(yīng)用。⑶承載力有限：在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸太大，減小使用空間。⑷施工復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)），工期長(zhǎng)，施工受季節(jié)、天氣的影響較大。⑸混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難。混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)不斷得到發(fā)展，如最近研究開(kāi)發(fā)的采用碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，快速簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)。2.高層建筑

框架體系

剪力墻體系

內(nèi)芯和外伸體系

筒式體系

筒中筒體系

桁架筒體系

成束筒體系

混合體系轉(zhuǎn)換大梁與框支剪力墻體系

1.單層及多層房屋

框

架排

架混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況§1.2房屋建筑工程

第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)。第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)。自左向右：臺(tái)北101大樓、芝加哥席爾斯大樓、吉隆坡雙子星大樓、上海金茂大廈、香港國(guó)際金融中心、紐約帝國(guó)大廈第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。奧體中心體育場(chǎng)國(guó)家體育場(chǎng)第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。悉尼歌劇院香港中國(guó)銀行第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。地下建筑工程

地下建筑工程，是指建造在地下或水底以下的工程建筑物。包括各種工業(yè)、交通、民用和軍用的地下工程。

如礦井和巷道、鐵路隧道和道路隧道、地下鐵道和水底隧道、地下倉(cāng)庫(kù)和油庫(kù)，以及各種用途的輸水和其他的水工隧洞等都采用了混凝土材料。

第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。地鐵車(chē)站工程地鐵引水洞工程第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。特種工程結(jié)構(gòu)

是指一般工程結(jié)構(gòu)之外，具有特種用途的工程結(jié)構(gòu)，包括高聳結(jié)構(gòu)、海洋工程結(jié)構(gòu)、管道結(jié)構(gòu)和容器結(jié)構(gòu)等。特種結(jié)構(gòu)中的煙囪、冷卻塔、水池、筒倉(cāng)、料斗、料倉(cāng)和儲(chǔ)罐、塔桅結(jié)構(gòu)、電視塔等也多采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。特種結(jié)構(gòu)煙囪

冷卻塔

水池

水塔

料斗

料倉(cāng)

儲(chǔ)罐

污泥消化池

塔桅結(jié)構(gòu)

第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。電視塔冷卻塔筒倉(cāng)第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)。道路，是指為陸地交通運(yùn)輸服務(wù)，通行各種機(jī)動(dòng)車(chē)、人畜力車(chē)、馱騎牲畜及行人的各種路的統(tǒng)稱(chēng)。橋梁，是指供鐵路、道路、渠道、管線(xiàn)、行人等跨越河流、山谷或其他交通線(xiàn)路時(shí)使用的建筑物。

道路和橋梁工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要用于中小跨徑橋、涵洞、擋土墻及其他中、小型構(gòu)件。橋梁工程結(jié)構(gòu)板梁橋剛構(gòu)橋拱橋桁架橋桁架拱橋索橋斜拉橋懸索橋應(yīng)力板帶橋及倒桁架橋立交橋高架橋道路橋梁工程第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)。拱橋懸索橋立交橋長(zhǎng)江大橋第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)。斜拉索橋活動(dòng)橋造型奇特的斜拉橋第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)。水利工程，是指用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程，包括防洪、農(nóng)田水利、水力發(fā)電、航運(yùn)工程等。水利工程的壩、水電站、攔洪壩、引水渡槽、船閘、船塢、碼頭、污水、港口、排灌管等均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。水利工程結(jié)構(gòu)攔海閘墩

渡槽

船閘

船塢

碼頭

港口

壩

水利工程結(jié)構(gòu)

第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)。葛洲壩都江堰三峽工程水利工程第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)。1）安全性：結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常施工、正常使用情況下可能出現(xiàn)的各種荷載、外加變形（如超靜定結(jié)構(gòu)的支座不均勻沉降）、約束變形（如溫度和收縮變形受到約束時(shí)）等的作用。2）適用性：結(jié)構(gòu)在正常使用期間，不發(fā)生過(guò)大的變形（撓度、側(cè)移）、振動(dòng)（頻率、振幅），或過(guò)大的裂縫寬度。3）耐久性：

結(jié)構(gòu)在正常使用和正常維護(hù)條件下，不發(fā)生嚴(yán)重的的風(fēng)化、腐蝕、脫落、碳化，鋼筋不發(fā)生銹蝕等結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡(jiǎn)述§1.31.3.1

結(jié)構(gòu)的功能第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)。極限狀態(tài)的概念1.3.2

結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此狀態(tài)稱(chēng)為該功能的極限狀態(tài)極限狀態(tài)的分類(lèi)承載能力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力貨真變形達(dá)到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)。

正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或者耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)。第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)。承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力；結(jié)構(gòu)整體或其中一部分作為剛體失去平衡；結(jié)構(gòu)塑性變形過(guò)大而不適于繼續(xù)使用；結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定正常使用極限狀態(tài)過(guò)大的變形、側(cè)移；過(guò)大的裂縫；過(guò)大的振動(dòng)（不舒適）；其他正常使用要求。第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)。荷載的分類(lèi)：永久荷載（恒荷載）：荷載值基本不隨時(shí)間變化的可變荷載（活荷載）：荷載值隨時(shí)間變化的荷載的標(biāo)準(zhǔn)值：荷載的基本代表值1.3.3

荷載和材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)荷載的分項(xiàng)系數(shù)

鋼筋強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)根據(jù)鋼筋種類(lèi)不同，取值范圍在1.1～1.5，混凝土強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)規(guī)定為1.4。永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，根據(jù)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利和有利分別取1.2或1.35和1.0，可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)一般取1.4等。第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)。學(xué)習(xí)本課程需要注意的問(wèn)題§1.41、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)本課程與試驗(yàn)、力學(xué)、建材、建筑學(xué)、施工等密切相關(guān)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性。要搞好鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合運(yùn)用多門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)，綜合考慮材料、施工、經(jīng)濟(jì)等多種因素。因此，學(xué)習(xí)本課程時(shí)要注意學(xué)會(huì)對(duì)多種因素進(jìn)行綜合分析，培養(yǎng)綜合分析判斷能力。要加強(qiáng)課程作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、畢設(shè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷熟悉相關(guān)規(guī)范的內(nèi)容。

第三十七頁(yè)，共三十九頁(yè)。2、突出重點(diǎn)、注意難點(diǎn)的學(xué)習(xí)

本課程的內(nèi)容多、負(fù)好多、計(jì)算公式多、構(gòu)造規(guī)定多，學(xué)習(xí)時(shí)要遵循教學(xué)大綱的要求，貫徹少而精的原則，突出重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。重點(diǎn)是第3章受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和第5章偏心受壓構(gòu)件的承載力。難點(diǎn)是保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施、裂縫與變形、構(gòu)造措施等。

3、深刻理解重要的概念，切忌死記硬背第三十八頁(yè)，共三十九頁(yè)。內(nèi)容梗概第1章緒論?！?.1。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（ReinforcedConcreteStructure)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（Pre-stressedConcreteStructure)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（ConcreteFilledTube)?！蛞话憧估瓘?qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/8~1/20。因此，素混凝土構(gòu)件在實(shí)際工程的應(yīng)用很有限，主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩和一些非承重結(jié)構(gòu)。而純鋼構(gòu)件的承載力也往往取決于鋼材的壓曲，材料強(qiáng)度一般得不到充分地發(fā)揮。將混凝土和鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分利用材料的性能?！暨€可以利用箍筋約束混凝土來(lái)提高混凝土的抗