《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》 課件 第1章 緒論

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程地位：是高等學(xué)校土木工程專業(yè)重要的核心專業(yè)課，主要講述混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理主要內(nèi)容：包括緒論；混凝土結(jié)構(gòu)材料性能；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；受彎構(gòu)件正截面和斜截面承載力計算；受壓、受拉和受扭構(gòu)件承載力計算，正常使用階段驗算及結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)簡介。編排特色：各章均設(shè)學(xué)習(xí)目標(biāo)、小結(jié)、思考題、測試題，主要專業(yè)術(shù)語配有英文注釋，主要章節(jié)編有典型的計算例題和習(xí)題，便于教師開展教學(xué)設(shè)計，同時有助于學(xué)生自學(xué)和考研強(qiáng)化訓(xùn)練。目錄混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第1章緒論第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料性能第3章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法第4章受彎構(gòu)件正截面承載力計算第5章受彎構(gòu)件斜截面承載力計算第6章受壓構(gòu)件承載力計算第7章受拉構(gòu)件承載力計算第8章受扭構(gòu)件承載力計算第9章正常使用階段驗算及結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計第10章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件第11章裝配式混凝土結(jié)構(gòu)簡介緒論第1章1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況1.3本書主要內(nèi)容及特點51.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念

◆定義與分類

◆配筋作用

◆工作原理

◆主要特點2024/7/222024/7/22緒論1.定義與分類混凝土結(jié)構(gòu)（concretestructure）是以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等?！羲鼗炷两Y(jié)構(gòu)（plainconcretestructure）是指無筋或不配置受力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)◆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（reinforcedconcretestructure）是指配置受力普通鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)◆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（prestressedconcretestructure）是指配置受力的預(yù)應(yīng)力筋，通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念第1章2.配筋作用混凝是一種脆性材料，其抗拉強(qiáng)度一般只有抗壓強(qiáng)度的1/16~1/8。1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念破壞特征：?一裂即斷，脆性，破壞無征兆；?Fmax≈8kN200300200300316210破壞特征：?裂不等于壞，破壞有征兆；?Fmax≈46kN第1章破壞現(xiàn)象對比圖由此可見，素混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中加入少量鋼筋后：?承載力有很大提高?受力性能和破壞特征有明顯改善鋼筋混凝土梁素混凝土梁2.配筋作用1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念第1章鋼筋和混凝土之間存在黏結(jié)力。在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；2.鋼材與混凝土的線膨脹系數(shù)接近。鋼材為1.2×10-5/°C，混凝土為（1.0~1.5）×10-5/°C，當(dāng)溫度變化時，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的黏結(jié)力破壞。3.工作原理1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念3.混凝土對鋼筋具有保護(hù)和固定作用。混凝土包裹鋼筋，鋼筋不易發(fā)生銹蝕，受壓時不易失穩(wěn)，火災(zāi)時可避免鋼筋快速軟化。第1章4.主要特點1.1混凝土結(jié)構(gòu)基本概念優(yōu)點取材方便用材合理可塑性好整體性好耐火性好耐久性好自重大抗裂性差缺點隔熱、隔聲性能較差損傷修復(fù)困難施工復(fù)雜且受季節(jié)氣候影響第1章111.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

◆發(fā)展階段

◆工程應(yīng)用

◆技術(shù)拓展緒論1.發(fā)展階段混凝土結(jié)構(gòu)自開始應(yīng)用至今約170年歷史。與鋼、木、砌體結(jié)構(gòu)相比，歷史最短，但發(fā)展最快，應(yīng)用也最為廣泛?！舻谝浑A段：鋼筋混凝土發(fā)明至20世紀(jì)初。這一階段主要制作中小型的梁、板、拱、柱和基礎(chǔ)等構(gòu)件，所用材料強(qiáng)度都很低。計算理論套用彈性理論，構(gòu)件設(shè)計采用容許應(yīng)力法計算?！舻诙A段：20世紀(jì)初至第二次世界大戰(zhàn)前后。這一階段鋼筋和混凝土強(qiáng)度有所提高，重要的發(fā)明和應(yīng)用是預(yù)應(yīng)力混凝土，可用來建造各種大跨度空間結(jié)構(gòu)。計算理論開始考慮材料塑性，構(gòu)件設(shè)計按破損階段計算，隨后又過渡到按極限狀態(tài)法?！舻谌A段：第二次世界大戰(zhàn)前后至現(xiàn)在。這一階段高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土的出現(xiàn)，裝配式鋼筋混凝土和泵送商品混凝土的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的運用和先進(jìn)施工機(jī)械設(shè)備的發(fā)明，進(jìn)一步擴(kuò)大了混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。計算理論已充分考慮鋼筋和混凝土材料的塑性，構(gòu)件設(shè)計按基于可靠度的極限狀態(tài)法計算。1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章建筑工程2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章橋梁工程2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章水利工程2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章地下工程2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況港口工程第1章軍事工程2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況第1章

中國最高建筑（截止到2022年1月）2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況序號建筑物城市層數(shù)高度（m）材料建成時間1上海中心大廈上海127632鋼/砼2016年2平安國際金融中心深圳112599鋼/砼2015年3高銀金融117大廈天津117597鋼/砼2019年4周大福金融中心廣州111530鋼/砼2016年5周大福濱海中心天津97530鋼/砼2019年6中國尊大廈北京108528鋼/砼2018年7臺北101臺北101509鋼/砼2004年8環(huán)球金融中心上海101492鋼/砼2008年9環(huán)球貿(mào)易廣場香港118484鋼/砼2010年10武漢綠地中心武漢97476鋼/砼2021年第1章哈利法塔

828米高阿聯(lián)酋迪拜2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況上海中心大廈632米高中國上海麥加皇家鐘塔601米高沙特麥加世貿(mào)中心一號樓541.3米高美國紐約臺北101大廈508米高中國臺北第1章2.工程應(yīng)用1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況環(huán)球貿(mào)易廣場484米高中國香港雙子塔452米高馬來西亞吉隆坡南京紫峰大廈450米高中國南京西爾斯大廈443米高美國芝加哥環(huán)球金融中心492米高中國上海第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

材料方面（混凝土材料）

高性能混凝土（1）高強(qiáng)混凝土（high-strengthconcrete）

具有強(qiáng)度高、變形小、密度大、孔隙率低等特點，在相同條件下可減少構(gòu)件截面，但受壓時呈現(xiàn)出更大的脆性，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)造措施上與普通混凝土存在差別，在地震區(qū)應(yīng)用也受到限制，具體按我國現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。（2）高性能混凝土（highperformanceconcrete）是高強(qiáng)混凝土的發(fā)展與提高，具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性等特點，是土木工程結(jié)構(gòu)向大跨度、高抗力、高聳方向發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要，也是混凝土材料今后的發(fā)展方向。第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

材料方面（混凝土材料）

活性粉末混凝土

活性粉末混凝土（reactivepowderconcrete，簡稱RPC）是一種超高強(qiáng)、超高韌性和高耐久性的新型水泥基復(fù)合材料，其超高的耐久性和超高的力學(xué)性能又稱超高性能混凝土（簡稱UHPC）。具有密度大，空隙率低，抗?jié)B能力強(qiáng)，流動性好，耐久性、耐火性和耐腐蝕性好等特點。纖維混凝土

纖維混凝土（fiberconcrete）是以混凝土作基材，以非連續(xù)的短纖維材料作增強(qiáng)材料所組成的水泥基復(fù)合材料。由于纖維抗拉強(qiáng)度高、延伸率大，使混凝土抗拉、抗彎、抗折強(qiáng)度顯著提高，抗裂、抗疲勞、抗凍融、抗沖擊爆炸等性能不同程度的改善，因而得到快速發(fā)展和應(yīng)用。

第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

材料方面（混凝土材料）

聚合物混凝土

聚合物混凝土（polymerconcrete）是由有機(jī)聚合物、無機(jī)膠凝材料和骨料結(jié)合而成，主要伴隨著工程維修和維護(hù)發(fā)展而來。具有抗拉、抗折強(qiáng)度高，延性、黏結(jié)性和抗?jié)B、抗沖擊、耐磨性好等優(yōu)點，但耐熱、耐火、耐候性較差，主要用于鋪設(shè)地面和修補(bǔ)路面、機(jī)場跑道面層等。智能混凝土

智能混凝土(smartconcrete)是在原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土材料具有自感知和記憶、自適應(yīng)、自修復(fù)等特性的多功能材料。主要功能有：預(yù)報混凝土材料內(nèi)部損傷；實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自身安全檢測；防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在內(nèi)部破壞；實現(xiàn)材料及結(jié)構(gòu)自動修復(fù)；提高結(jié)構(gòu)安全性和耐久性。第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

材料方面（鋼筋材料）

纖維增強(qiáng)塑料筋纖維增強(qiáng)塑料（fiberreinforcedpolymer）筋是由高性能纖維和基體材料組成，纖維為增強(qiáng)材料，起加勁作用，基材起黏結(jié)、傳遞剪力作用。具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、抗疲勞、抗磁性、電絕緣性、徐變小、比重小、低彈模等性質(zhì)，是混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的理想替代材料。玄武巖纖維筋

玄武巖纖維（basaltfiberreinforcedplastics）筋作為一種新型復(fù)合材料。具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕和優(yōu)良的耐腐蝕性等特點，可代替鋼筋用于特殊環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，以解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題。第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

結(jié)構(gòu)方面鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)

鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)（steel-concretecompositestructures）是指利用型鋼或用鋼板焊接成鋼骨架，再在其上、四周或內(nèi)部澆注混凝土，使型鋼與混凝土形成整體而共同受力、變形協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)。鋼與混凝土組合梁壓型鋼板混凝土組合樓板梁第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

結(jié)構(gòu)方面鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)

鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)（steel-concretecompositestructures）是指利用型鋼或用鋼板焊接成鋼骨架，再在其上、四周或內(nèi)部澆注混凝土，使型鋼與混凝土形成整體而共同受力、變形協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土柱型鋼混凝土柱外包鋼混凝土柱第1章3.技術(shù)拓展1.2混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及應(yīng)用簡況

結(jié)構(gòu)方面裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(prefabricatedconcretestructure)是指預(yù)制構(gòu)件通過可靠連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等，主要構(gòu)件形式有疊合板、疊合梁、預(yù)制框架柱、預(yù)制剪力墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽臺、外掛墻板、內(nèi)掛墻板等。第1章291.3本書的主要內(nèi)容及特點

◆主要內(nèi)容

◆主要特點

◆注意問題緒論1.主要內(nèi)容1.3本書主要內(nèi)容及特點

混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟確定結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行內(nèi)力分析截面配筋設(shè)計繪制施工圖※概括起來講：怎樣使結(jié)構(gòu)具有足夠的抵抗能力？※具體細(xì)化研究有三個方面：1、施加在其上的作用力;2、所用材料的力學(xué)性能;3、研究失效的現(xiàn)象和原因，找出解決措施。

課程內(nèi)容第1章?材料性能

?設(shè)計方法基礎(chǔ)知識?受彎構(gòu)件

?受剪構(gòu)件?受壓構(gòu)件?受拉構(gòu)件?受扭構(gòu)件?變形、裂縫及結(jié)構(gòu)的耐久性?預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件構(gòu)件設(shè)計?梁板結(jié)構(gòu)?板柱結(jié)構(gòu)?單層工業(yè)廠房…結(jié)構(gòu)設(shè)計，后續(xù)課程1.主要內(nèi)容1.3本書主要內(nèi)容及特點第1章受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受彎構(gòu)件受拉構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件1.主要內(nèi)容1.3本書主要內(nèi)容及特點第1章基本理論工程應(yīng)用問題的復(fù)雜性問題的綜合性

問題不是單一的

解答是不唯一的受力性能理論分析構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計

材料的力學(xué)性能

材料的配比理論性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)2.主要特點1.3本書主要內(nèi)容及特點第1章3.注意問題1.3本書主要內(nèi)容及特點■掌握基本原理熟練掌握鋼筋混凝土基本構(gòu)件的設(shè)計計算方法，重視適用條件和構(gòu)造要求，注意本課程不同于數(shù)學(xué)、力學(xué)的學(xué)習(xí)方法?！黾訌?qiáng)實踐環(huán)節(jié)除課堂教學(xué)、課外研學(xué)外，應(yīng)通過工地參觀教學(xué)、課程作業(yè)和課程試驗等實踐環(huán)節(jié)，激發(fā)工程興趣，增加感性認(rèn)識，逐步提高工程實踐能力和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力。

■熟悉現(xiàn)行規(guī)范學(xué)好混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，才能更好理解和掌握現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)。

第1章3.注意問題1.3本書主要內(nèi)容及特點★應(yīng)注意鋼筋與混凝土兩種材料自身的特點