《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課件2

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》本課程將深入淺出地介紹混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理，涵蓋混凝土材料、鋼筋材料、構(gòu)件設(shè)計(jì)等方面。通過學(xué)習(xí)本課程，您將掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論知識和實(shí)踐技能，為日后從事相關(guān)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程目標(biāo)掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論了解混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念、設(shè)計(jì)原理、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等。熟悉混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從材料選擇、構(gòu)件計(jì)算到施工圖繪制的完整流程。提升混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力通過案例分析和實(shí)踐練習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立完成混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。課程大綱1混凝土材料介紹混凝土的組成、性能指標(biāo)、配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)取?鋼筋材料介紹鋼筋的種類、性能指標(biāo)、連接方式等。3構(gòu)件設(shè)計(jì)原理詳細(xì)講解抗壓、抗彎、抗剪、抗拉、抗扭構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理。4框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析框架梁、框架柱、框架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。5其他結(jié)構(gòu)類型介紹板、樓梯、邊梁、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。6抗震設(shè)計(jì)與加固介紹混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原理和部分受損構(gòu)件的修復(fù)加固方法。7橋梁、水利結(jié)構(gòu)概述橋梁上部結(jié)構(gòu)、橋梁下部結(jié)構(gòu)、水利混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。8特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹其他特殊混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如工業(yè)廠房、高層建筑等。9規(guī)范解讀與計(jì)算實(shí)例解讀相關(guān)規(guī)范條文，并進(jìn)行多個計(jì)算實(shí)例講解。10常見問題解答總結(jié)課程內(nèi)容，并解答常見問題?；炷敛牧虾喗槎x與組成混凝土是一種人工制造的建筑材料，由水泥、砂、石、水等材料混合而成。水泥是混凝土的主要膠凝材料，它與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成水泥石，將砂、石等材料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)固的整體。分類與應(yīng)用混凝土根據(jù)其強(qiáng)度等級、耐久性、用途等可分為多種類型，常用的類型有普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、抗凍混凝土、防水混凝土等。混凝土廣泛應(yīng)用于各種建筑工程，如房屋、橋梁、道路、水利工程等。混凝土的性能指標(biāo)25強(qiáng)度混凝土的強(qiáng)度是指它抵抗外力破壞的能力，通常用抗壓強(qiáng)度表示，單位為兆帕（MPa）。100密度混凝土的密度是指單位體積的質(zhì)量，單位為千克每立方米（kg/m3）。1.5收縮率混凝土的收縮率是指混凝土在硬化過程中體積縮小的百分比。20抗凍性混凝土的抗凍性是指它在反復(fù)凍融循環(huán)中抵抗破壞的能力。混凝土的配合比設(shè)計(jì)基本原則混凝土的配合比設(shè)計(jì)是指根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定水泥、砂、石、水等材料的比例，以滿足混凝土強(qiáng)度、耐久性等性能指標(biāo)。主要步驟混凝土的配合比設(shè)計(jì)主要包括以下幾個步驟：1）確定混凝土強(qiáng)度等級；2）根據(jù)材料性質(zhì)，選擇適宜的砂石；3）確定水灰比；4）進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，調(diào)整配合比?；炷恋纳a(chǎn)和運(yùn)輸1攪拌混凝土的生產(chǎn)主要包括攪拌、運(yùn)輸、澆筑等環(huán)節(jié)。攪拌是指將水泥、砂、石、水等材料按比例混合，使其均勻分布。2運(yùn)輸攪拌好的混凝土必須及時運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。運(yùn)輸過程中要防止混凝土離析和凝固。3澆筑將混凝土運(yùn)到施工現(xiàn)場后，要及時進(jìn)行澆筑，使混凝土能夠充分填實(shí)模板，并達(dá)到預(yù)期的形狀和尺寸。混凝土構(gòu)件的成型與養(yǎng)護(hù)模板混凝土構(gòu)件的成型通常采用模板，模板的作用是使混凝土能夠形成預(yù)期的形狀和尺寸。模板材料主要有木材、鋼材、塑料等。養(yǎng)護(hù)混凝土澆筑后，需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土能夠正常硬化，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和耐久性。養(yǎng)護(hù)方法主要有保濕養(yǎng)護(hù)、保溫養(yǎng)護(hù)等。混凝土的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1）強(qiáng)度高；2）耐久性好；3）成本低；4）可塑性強(qiáng)；5）施工方便。缺點(diǎn)1）自重較大；2）抗拉強(qiáng)度低；3）易發(fā)生裂縫；4）抗火性能較差。鋼筋材料簡介定義與分類鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)中常用的鋼材，主要用于增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。鋼筋根據(jù)其生產(chǎn)工藝、化學(xué)成分、力學(xué)性能等可分為多種類型，常用的類型有熱軋鋼筋、冷軋鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋等。特性與應(yīng)用鋼筋具有強(qiáng)度高、韌性好、延伸率大等特點(diǎn)。鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中通常以鋼筋骨架的形式存在，與混凝土共同工作，構(gòu)成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，廣泛應(yīng)用于各種建筑工程。鋼筋的性能指標(biāo)400強(qiáng)度鋼筋的強(qiáng)度是指它抵抗外力破壞的能力，通常用抗拉強(qiáng)度表示，單位為兆帕（MPa）。200延伸率鋼筋的延伸率是指鋼筋在斷裂前所能承受的伸長量占其原始長度的百分比。100屈服強(qiáng)度鋼筋的屈服強(qiáng)度是指鋼筋開始發(fā)生明顯塑性變形時的應(yīng)力。20抗彎強(qiáng)度鋼筋的抗彎強(qiáng)度是指鋼筋抵抗彎曲變形的能力。鋼筋的連接方式焊接焊接是指利用高溫將鋼筋熔化，然后使其冷卻凝固，形成牢固的連接。焊接連接方法簡單、快捷，但對鋼筋的材質(zhì)和焊接工藝要求較高。機(jī)械連接機(jī)械連接是指利用專用工具，將鋼筋連接在一起。機(jī)械連接方法操作方便，不易產(chǎn)生焊接缺陷，但成本較高。搭接搭接是指將兩根鋼筋的末端相互重疊，并通過綁扎或焊接的方式連接起來。搭接連接方法成本低，但連接強(qiáng)度較低?？箟簶?gòu)件設(shè)計(jì)原理基本概念抗壓構(gòu)件是指主要承受軸向壓力作用的混凝土構(gòu)件，如柱、墻等?？箟簶?gòu)件的設(shè)計(jì)目的是保證其在壓力作用下不發(fā)生破壞。設(shè)計(jì)依據(jù)抗壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括：1）混凝土的抗壓強(qiáng)度；2）鋼筋的抗拉強(qiáng)度；3）構(gòu)件的截面尺寸；4）荷載的大小和分布?？箯潣?gòu)件設(shè)計(jì)原理基本概念抗彎構(gòu)件是指主要承受彎矩作用的混凝土構(gòu)件，如梁、板等?？箯潣?gòu)件的設(shè)計(jì)目的是保證其在彎矩作用下不發(fā)生破壞。設(shè)計(jì)依據(jù)抗彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括：1）混凝土的抗壓強(qiáng)度；2）鋼筋的抗拉強(qiáng)度；3）構(gòu)件的截面尺寸；4）彎矩的大小和分布。抗剪構(gòu)件設(shè)計(jì)原理基本概念抗剪構(gòu)件是指主要承受剪力作用的混凝土構(gòu)件，如墻、剪力墻等。抗剪構(gòu)件的設(shè)計(jì)目的是保證其在剪力作用下不發(fā)生破壞。設(shè)計(jì)依據(jù)抗剪構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括：1）混凝土的抗剪強(qiáng)度；2）鋼筋的抗剪強(qiáng)度；3）構(gòu)件的截面尺寸；4）剪力的的大小和分布?？估瓨?gòu)件設(shè)計(jì)原理基本概念抗拉構(gòu)件是指主要承受軸向拉力作用的混凝土構(gòu)件，由于混凝土抗拉強(qiáng)度較低，一般在抗拉構(gòu)件中配筋，由鋼筋來承受拉力。設(shè)計(jì)依據(jù)抗拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括：1）鋼筋的抗拉強(qiáng)度；2）構(gòu)件的截面尺寸；3）拉力的的大小和分布?？古?gòu)件設(shè)計(jì)原理基本概念抗扭構(gòu)件是指主要承受扭矩作用的混凝土構(gòu)件，如柱、梁等?？古?gòu)件的設(shè)計(jì)目的是保證其在扭矩作用下不發(fā)生破壞。設(shè)計(jì)依據(jù)抗扭構(gòu)件的設(shè)計(jì)依據(jù)主要包括：1）混凝土的抗扭強(qiáng)度；2）鋼筋的抗扭強(qiáng)度；3）構(gòu)件的截面尺寸；4）扭矩的大小和分布?？蚣芰涸O(shè)計(jì)要點(diǎn)截面尺寸框架梁的截面尺寸要根據(jù)荷載的大小和跨度來確定，以保證梁的強(qiáng)度和剛度。配筋框架梁的配筋要根據(jù)荷載的大小和方向來確定，以保證梁的抗彎、抗剪和抗扭能力。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架梁與框架柱的連接節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)，以保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度。框架柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)截面尺寸框架柱的截面尺寸要根據(jù)荷載的大小和高度來確定，以保證柱的強(qiáng)度和剛度。配筋框架柱的配筋要根據(jù)荷載的大小和方向來確定，以保證柱的抗壓、抗彎和抗剪能力。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架柱與框架梁的連接節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)，以保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度?？蚣芑A(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)類型選擇框架基礎(chǔ)的類型要根據(jù)地基土的承載力、荷載的大小和分布、經(jīng)濟(jì)性等因素來選擇，常用的類型有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等。尺寸確定框架基礎(chǔ)的尺寸要根據(jù)荷載的大小和分布、地基土的承載力等因素來確定，以保證基礎(chǔ)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。配筋框架基礎(chǔ)的配筋要根據(jù)荷載的大小和方向、地基土的性質(zhì)等因素來確定，以保證基礎(chǔ)的抗剪、抗彎和抗拉能力。板的受力分析與設(shè)計(jì)受力特點(diǎn)板是主要承受橫向荷載的混凝土構(gòu)件，如樓板、屋頂板等。板的受力特點(diǎn)是主要承受彎矩和剪力。設(shè)計(jì)要點(diǎn)板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）確定板的類型，如平板、肋板等；2）確定板的厚度，以保證板的強(qiáng)度和剛度；3）確定板的配筋，以保證板的抗彎和抗剪能力。樓梯的受力分析與設(shè)計(jì)受力特點(diǎn)樓梯是主要承受人流或貨物荷載的混凝土構(gòu)件。樓梯的受力特點(diǎn)是主要承受彎矩、剪力和扭矩。設(shè)計(jì)要點(diǎn)樓梯的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）確定樓梯的類型，如直線樓梯、折線樓梯等；2）確定樓梯的跨度、高度、寬度等；3）確定樓梯的配筋，以保證樓梯的強(qiáng)度和剛度。邊梁的受力分析與設(shè)計(jì)受力特點(diǎn)邊梁是位于板的邊緣，用來支撐板的混凝土構(gòu)件。邊梁的受力特點(diǎn)是主要承受彎矩、剪力和軸力。設(shè)計(jì)要點(diǎn)邊梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）確定邊梁的類型，如矩形邊梁、T形邊梁等；2）確定邊梁的截面尺寸，以保證邊梁的強(qiáng)度和剛度；3）確定邊梁的配筋，以保證邊梁的抗彎、抗剪和抗拉能力。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)概述概念與優(yōu)點(diǎn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是指將預(yù)先制作好的混凝土構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場，通過拼接的方式進(jìn)行組裝，從而完成建筑工程。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量易控制、節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用范圍裝配式混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種建筑工程，如住宅、辦公樓、工業(yè)廠房等。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)概述概念與優(yōu)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指在混凝土澆筑前或澆筑后，在鋼筋上施加預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗裂能力。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、抗裂性好、剛度大、荷載大等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用范圍預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種建筑工程，如橋梁、水利工程、大型建筑等?；炷两Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述基本原則混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮地震作用，并采取相應(yīng)的措施，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用下能夠安全可靠。設(shè)計(jì)要點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）提高結(jié)構(gòu)的整體性和剛度；2）設(shè)置抗震構(gòu)造措施；3）選用抗震性能好的材料；4）進(jìn)行抗震性能分析和驗(yàn)算。部分受損構(gòu)件的修復(fù)加固加固目的混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固是指對受損或老化的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修或增強(qiáng)，以延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。加固方法常用的加固方法有：1）粘貼鋼板；2）注射加固；3）碳纖維布加固；4）外包鋼加固等。橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述類型與特點(diǎn)橋梁上部結(jié)構(gòu)是指橋梁的承重部分，主要由橋面、梁、拱、桁架等構(gòu)成。橋梁上部結(jié)構(gòu)的類型和特點(diǎn)取決于橋梁的跨度、荷載、地形等因素。設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）確定橋梁上部結(jié)構(gòu)的類型；2）進(jìn)行荷載計(jì)算；3）進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性分析；4）進(jìn)行施工圖繪制。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述類型與特點(diǎn)橋梁下部結(jié)構(gòu)是指橋梁的支承部分，主要由橋墩、橋臺、基礎(chǔ)等構(gòu)成。橋梁下部結(jié)構(gòu)的類型和特點(diǎn)取決于地基土的承載力、橋梁跨度、荷載等因素。設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）進(jìn)行地基土的勘察；2）確定橋墩、橋臺的類型和尺寸；3）進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析；4）進(jìn)行施工圖繪制。水利混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述類型與特點(diǎn)水利混凝土結(jié)構(gòu)是指用于水利工程的混凝土結(jié)構(gòu)，如水庫、大壩、水閘、堤防等。水利混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是需要考慮水的侵蝕、水壓等因素。設(shè)計(jì)要點(diǎn)水利混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：1）進(jìn)行水文調(diào)查和分析；2）確定結(jié)構(gòu)的類型和尺寸；3）進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性、防水性能分析；4）進(jìn)行施工圖繪制。其他特殊混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)廠房工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是需要考慮廠房的用途、生產(chǎn)工藝、荷載、環(huán)境等因素。高層建筑高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是需要考慮建筑物的抗風(fēng)、抗震、抗沉降等因素。地下結(jié)構(gòu)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是需要考慮防水、防潮、防腐等因素。相關(guān)規(guī)范條文解讀《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010本規(guī)范是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，涵蓋了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則、材料性能、構(gòu)件計(jì)算、抗震設(shè)計(jì)等內(nèi)容?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010本規(guī)范是混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，涵蓋了抗震設(shè)計(jì)的基本原則、抗震等級劃分、抗震構(gòu)造措施等內(nèi)容。《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ31-2010本規(guī)范是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，涵蓋了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則、材料性能、構(gòu)件計(jì)算、施工圖繪制等內(nèi)容。計(jì)算實(shí)例1：框架梁設(shè)計(jì)荷載計(jì)算根據(jù)框架梁的跨度、荷載類型和分布情況，計(jì)算框架梁的永久荷載、活荷載和雪荷載。截面尺寸根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和梁的跨度，確定框架梁的截面尺寸，以保證梁的強(qiáng)度和剛度。配筋設(shè)計(jì)根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和梁的截面尺寸，確定框架梁的配筋，以保證梁的抗彎、抗剪和抗扭能力。計(jì)算實(shí)例2：框架柱設(shè)計(jì)荷載計(jì)算根據(jù)框架柱的荷載類型和分布情況，計(jì)算框架柱的永久荷載、活荷載和風(fēng)荷載。截面尺寸根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和柱的高度，確定框架柱的截面尺寸，以保證柱的強(qiáng)度和剛度。配筋設(shè)計(jì)根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和柱的截面尺寸，確定框架柱的配筋，以保證柱的抗壓、抗彎和抗剪能力。計(jì)算實(shí)例3：板設(shè)計(jì)荷載計(jì)算根據(jù)板的跨度、荷載類型和分布情況，計(jì)算板的永久荷載、活荷載和雪荷載。厚度確定根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和板的跨度，確定板的厚度，以保證板的強(qiáng)度和剛度。配筋設(shè)計(jì)根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和板的厚度，確定板的配筋，以保證板的抗彎和抗剪能力。計(jì)算實(shí)例4：樓梯設(shè)計(jì)荷載計(jì)算根據(jù)樓梯的跨度、荷載類型和分布情況，計(jì)算樓梯的永久荷載、活荷載和雪荷載。截面尺寸根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和樓梯的跨度，確定樓梯的截面尺寸，以保證樓梯的強(qiáng)度和剛度。配筋設(shè)計(jì)根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果和樓梯的截面尺寸，確定樓梯的配筋，以保證樓梯的抗彎、抗剪和抗扭能力。計(jì)算實(shí)例5：框架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)地基土勘察進(jìn)行地基土的勘察，了解地基土的承載力、性質(zhì)等。基礎(chǔ)類型根據(jù)地基土的承載力、荷載的大小和分布、經(jīng)濟(jì)性等因素，選擇合適的框架基礎(chǔ)類型。基礎(chǔ)尺寸與配筋根據(jù)荷載的大小和方向、地基土的性質(zhì)等因素，確定框架基礎(chǔ)的尺寸和配筋。計(jì)算實(shí)例6：橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)