混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理上冊

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理上冊演講人：日期:CATALOGUE目錄02材料性能與協(xié)同工作01緒論與基本概念03結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)理論04受彎構(gòu)件設(shè)計計算05受壓構(gòu)件設(shè)計原理06構(gòu)造措施與耐久性01PART緒論與基本概念混凝土結(jié)構(gòu)定義與分類混凝土結(jié)構(gòu)定義混凝土結(jié)構(gòu)特點混凝土結(jié)構(gòu)分類以混凝土為主要材料，通過與鋼筋、鋼材等組合而成的結(jié)構(gòu)。按用途分為建筑結(jié)構(gòu)、水利工程結(jié)構(gòu)、道路工程結(jié)構(gòu)等；按材料分為素混凝土結(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。具有較高的抗壓強(qiáng)度，耐久性好，但抗拉、抗彎強(qiáng)度較低，自重大，施工周期較長。結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則安全性結(jié)構(gòu)必須能夠承受各種荷載和變形，保證在使用期限內(nèi)不發(fā)生破壞或倒塌。01適用性結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足建筑物的使用要求，包括空間布局、功能分區(qū)、使用舒適度等。02耐久性結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的耐久性，能夠抵抗自然環(huán)境的侵蝕和長期使用中的磨損。03經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮成本效益，合理控制材料用量和施工難度，降低造價。04混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程古代混凝土結(jié)構(gòu)如中國的長城、古羅馬的萬神廟等，主要采用天然混凝土和簡單的手工制作技術(shù)。近現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)代混凝土結(jié)構(gòu)隨著工業(yè)革命的發(fā)展，混凝土材料和技術(shù)得到了快速進(jìn)步，出現(xiàn)了鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等新型結(jié)構(gòu)形式?；炷两Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中占據(jù)主導(dǎo)地位，不僅用于普通建筑，還廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁、隧道等大型工程中，同時，新型混凝土材料和智能化施工技術(shù)也在不斷發(fā)展和應(yīng)用。12302PART材料性能與協(xié)同工作混凝土在受壓狀態(tài)下的強(qiáng)度表現(xiàn)，是其最主要的力學(xué)性能指標(biāo)，決定了混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力?；炷猎谑芾瓲顟B(tài)下的強(qiáng)度，通常較低，但通過合理設(shè)計可以避免抗拉破壞。包括彈性模量、徐變、收縮等，對混凝土結(jié)構(gòu)的變形和裂縫控制有重要影響。根據(jù)抗壓強(qiáng)度劃分的混凝土等級，用于不同結(jié)構(gòu)部位和受力狀態(tài)的混凝土選擇?；炷翉?qiáng)度與變形特性抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度變形特性強(qiáng)度等級鋼筋力學(xué)性能與分類鋼筋力學(xué)性能與分類鋼筋強(qiáng)度韌性塑性變形能力鋼筋分類包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等，是鋼筋設(shè)計的主要依據(jù)。鋼筋在屈服后的塑性變形能力，有助于消耗能量、延緩破壞。鋼筋抵抗斷裂的能力，與鋼筋的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和冶煉工藝有關(guān)。按強(qiáng)度、韌性、加工工藝等可分為多種類型，如熱軋鋼筋、冷軋鋼筋等。粘結(jié)力來源混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力主要由化學(xué)吸附力、摩擦力、機(jī)械咬合力等組成。粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度決定了鋼筋與混凝土之間的傳力效果，是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)。粘結(jié)破壞形式包括鋼筋拔出、混凝土被劈裂、鋼筋斷裂等，設(shè)計中應(yīng)避免出現(xiàn)粘結(jié)破壞。粘結(jié)性能改善措施采用變形鋼筋、設(shè)置錨固長度、使用粘結(jié)劑等可以提高粘結(jié)性能?；炷僚c鋼筋粘結(jié)機(jī)理03PART結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)理論極限狀態(tài)設(shè)計方法基本原則以結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到某種功能上的極限狀態(tài)為基準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計和校核。承載力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在荷載作用下，達(dá)到最大承載能力或失去繼續(xù)承載能力的狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常使用條件下，達(dá)到某一規(guī)定的變形、裂縫等限值的狀態(tài)。極限狀態(tài)設(shè)計方法的優(yōu)點能夠考慮結(jié)構(gòu)在各種可能荷載下的安全性，保證結(jié)構(gòu)在極端情況下的可靠性。荷載類型永久荷載（如自重）、可變荷載（如風(fēng)載、雪載）、偶然荷載（如地震、爆炸）。荷載分類與組合原則01荷載組合原則根據(jù)不同荷載同時出現(xiàn)的概率及其可能造成的后果，進(jìn)行合理的組合。02荷載代表值在設(shè)計中，用具有統(tǒng)計意義的某一荷載值作為荷載代表值進(jìn)行計算。03荷載分項系數(shù)為了考慮各種不確定性因素，對荷載代表值進(jìn)行修正的系數(shù)。04結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率?？煽慷鹊亩x用來衡量結(jié)構(gòu)可靠度的數(shù)值指標(biāo)，如可靠概率、失效概率等。可靠度指標(biāo)可靠度是描述結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下安全性的指標(biāo)。極限狀態(tài)與可靠度的關(guān)系010302結(jié)構(gòu)可靠度基本概念增加結(jié)構(gòu)的安全儲備、采用抗震設(shè)計、進(jìn)行結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計等。提高結(jié)構(gòu)可靠度的措施0404PART受彎構(gòu)件設(shè)計計算采用平截面假定，考慮混凝土和鋼筋的變形協(xié)調(diào)關(guān)系，根據(jù)力的平衡條件求解承載力。M=As*fy*(d-a/2)適用于矩形、梯形等截面形狀的受彎構(gòu)件，且需滿足配筋率、鋼筋間距等構(gòu)造要求?；炷恋膹?qiáng)度、鋼筋的強(qiáng)度、截面尺寸和配筋率等。正截面承載力計算理論基本假定與原理承載力計算公式適用范圍與限制影響因素分析斜截面抗剪設(shè)計方法破壞形態(tài)與機(jī)理斜截面破壞主要由剪力引起，包括斜拉破壞、斜壓破壞和剪壓破壞等。02040301設(shè)計方法與步驟根據(jù)截面尺寸和配筋情況，先按構(gòu)造要求初選箍筋，然后驗算斜截面抗剪承載力。抗剪承載力計算公式V=Vc+Vs=0.7*ft*b*h0+fyv*Asv/s影響因素與措施混凝土強(qiáng)度、配箍率、剪跨比等，可通過合理設(shè)計箍筋形式、間距等來提高抗剪能力。構(gòu)造配筋要求與規(guī)范受力鋼筋的直徑與間距根據(jù)構(gòu)件的受力情況和鋼筋的屈服強(qiáng)度確定，滿足最小配筋率和最大間距的要求。鋼筋的彎鉤與錨固保證鋼筋在混凝土中的錨固長度和彎鉤形式，確保鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。構(gòu)造鋼筋的設(shè)置包括箍筋、架立筋、分布筋等，其作用是固定受力鋼筋位置、承擔(dān)溫度應(yīng)力等。規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)引用根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行配筋設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。05PART受壓構(gòu)件設(shè)計原理軸心受壓構(gòu)件計算方法軸心受壓構(gòu)件計算方法強(qiáng)度計算截面設(shè)計穩(wěn)定性驗算構(gòu)造要求根據(jù)構(gòu)件截面的面積和材料強(qiáng)度確定軸心受壓構(gòu)件的承載力。驗算構(gòu)件在壓力作用下是否會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，通常采用歐拉公式進(jìn)行驗算。根據(jù)構(gòu)件的承載力要求和穩(wěn)定性要求，選擇合適的截面形狀和尺寸。確定構(gòu)件的構(gòu)造細(xì)節(jié)，如鋼筋布置、保護(hù)層厚度等，以滿足施工和使用要求。偏心距計算構(gòu)件截面的偏心距，即壓力作用線與截面形心軸之間的距離。偏心受壓構(gòu)件受力分析01應(yīng)力分布分析偏心受壓構(gòu)件截面的應(yīng)力分布情況，包括正應(yīng)力和剪應(yīng)力。02承載力計算根據(jù)構(gòu)件的截面尺寸、材料強(qiáng)度和偏心距，計算偏心受壓構(gòu)件的承載力。03變形和穩(wěn)定性驗算驗算構(gòu)件在偏心壓力作用下的變形和穩(wěn)定性，確保構(gòu)件安全可靠。04穩(wěn)定系數(shù)長柱效應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長細(xì)比和支撐情況，確定穩(wěn)定系數(shù)，用于計算構(gòu)件的臨界承載力。長柱在壓力作用下容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，表現(xiàn)為整體彎曲或扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。穩(wěn)定系數(shù)與長柱效應(yīng)影響因素構(gòu)件的截面形狀、材料強(qiáng)度、長細(xì)比、支撐條件等均會影響穩(wěn)定系數(shù)和長柱效應(yīng)。改善措施通過加強(qiáng)構(gòu)件的支撐、改變截面形狀、提高材料強(qiáng)度等方法，可以改善構(gòu)件的穩(wěn)定性，減小長柱效應(yīng)的影響。06PART構(gòu)造措施與耐久性采用焊接、螺栓連接等強(qiáng)度高的連接方式，保證節(jié)點安全可靠。節(jié)點連接形式分析節(jié)點的受力情況，確保節(jié)點連接具有足夠的承載能力。節(jié)點受力分析采取防止節(jié)點變形和裂縫的構(gòu)造措施，如加設(shè)墊板、擴(kuò)大節(jié)點等。構(gòu)造措施節(jié)點連接構(gòu)造要求裂縫控制技術(shù)措施裂縫控制原則通過設(shè)計、施工和維護(hù)等措施，將裂縫控制在允許范圍內(nèi)。01根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和受力情況，確定裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)。02裂縫處理措施采取填縫、灌漿、加固等處理措施，確保裂縫不影響結(jié)構(gòu)安全