混凝土结构设计第1章绪论.ppt

第一章第一章 绪论绪论  1.混凝土结构（混凝土结构（Concrete structure））混凝土结构包括：混凝土结构包括：素混凝土结构（素混凝土结构（Plain concrete structure）；）；钢筋混凝土结构（钢筋混凝土结构（Reinforced concrete structure）；）；预应力混凝土结构（预应力混凝土结构（Pre-stressing concrete structure）；）；其它形式的加筋混凝土结构（如纤维混凝土结构等）其它形式的加筋混凝土结构（如纤维混凝土结构等） 在一般情况下混凝土结构是指由钢筋和混凝土组成的在一般情况下混凝土结构是指由钢筋和混凝土组成的钢筋钢筋混凝土结构混凝土结构1.1 混凝土结构的一般概念和特点钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete Structure)ReinforcementStirrupSupport钢管混凝土结构钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube)Steel tubeConcrete Concrete filled tube column（（（（1 1）可以显著提高构件的承载力（梁可以带裂缝工作）；）可以显著提高构件的承载力（梁可以带裂缝工作）；）可以显著提高构件的承载力（梁可以带裂缝工作）；）可以显著提高构件的承载力（梁可以带裂缝工作）；（（（（2 2）可以改善构件的受力性能提高变形能力（使构件有明显的）可以改善构件的受力性能提高变形能力（使构件有明显的）可以改善构件的受力性能提高变形能力（使构件有明显的）可以改善构件的受力性能提高变形能力（使构件有明显的破坏预兆）。

破坏预兆）破坏预兆）破坏预兆）◆◆◆◆混凝土混凝土(Concrete)：： ◎◎抗压强度高，而抗拉强度却很低抗压强度高，而抗拉强度却很低 High compressive strength, but lower tensile strength ◎◎一般抗拉强度只有抗压强度的一般抗拉强度只有抗压强度的1/8~1/20 ◎◎破坏时具有明显的破坏时具有明显的脆性性质脆性性质( Brittle) 2.混凝土构件中配置钢筋的效果混凝土构件中配置钢筋的效果◆◆◆◆钢钢 材材(Steel)：：◎◎抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高◎◎具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 Ductile◎◎但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件Advantage: 将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能3.钢筋和混凝土两种材料能够结合在一起共同工作的原钢筋和混凝土两种材料能够结合在一起共同工作的原因因（（1）钢筋和混凝土之间存在粘结力，能够传递力和变形；）钢筋和混凝土之间存在粘结力，能够传递力和变形；（（2）钢筋和混凝土的线膨胀系数接近（温度变化时不会产生过）钢筋和混凝土的线膨胀系数接近（温度变化时不会产生过大的相对变形）。

大的相对变形）此外，混凝土可以保护钢筋，防止钢筋锈蚀此外，混凝土可以保护钢筋，防止钢筋锈蚀4.钢筋混凝土结构的优点钢筋混凝土结构的优点（（1）强度高（）强度高（15-80Mpa或更高）或更高）和砌体、木结构相比，其和砌体、木结构相比，其强度高在一定条件下可以用来代替钢结构，达到节约钢强度高在一定条件下可以用来代替钢结构，达到节约钢材、降低造价的目的材、降低造价的目的2）耐久性好（使用年限可达到）耐久性好（使用年限可达到100年以上）年以上） 在一般环境在一般环境条件下，钢筋可以受到混凝土的保护不易生锈，而且混凝条件下，钢筋可以受到混凝土的保护不易生锈，而且混凝土的强度随着时间的增长还会有所增长，并能减少维护费土的强度随着时间的增长还会有所增长，并能减少维护费用3）耐火性好耐火性好当发生火灾时，由于有混凝土作为保护层，当发生火灾时，由于有混凝土作为保护层，混凝土内的钢筋不会像钢结构那样很快达到软化温度而破混凝土内的钢筋不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏4）可模性好可模性好可以根据需要浇注成各种形状和尺寸的结构可以根据需要浇注成各种形状和尺寸的结构（（5）整体性好整体性好现浇式或装配整体式的钢筋混凝土结构整现浇式或装配整体式的钢筋混凝土结构整体性好，对抗震、抗爆有利。

体性好，对抗震、抗爆有利6）易于就地取材易于就地取材在混凝土结构中，钢筋和水泥这两种在混凝土结构中，钢筋和水泥这两种工业产品所占的比例较小，砂、石等材料所占比例虽然工业产品所占的比例较小，砂、石等材料所占比例虽然较大，但属于地方材料，可就地供应较大，但属于地方材料，可就地供应5.钢筋混凝土结构的缺点及克服措施钢筋混凝土结构的缺点及克服措施（（1）自重较大（采用轻骨料混凝土减轻自重）；）自重较大（采用轻骨料混凝土减轻自重）；（（2）抗裂性较差（采用预应力混凝土结构提高抗裂性）；）抗裂性较差（采用预应力混凝土结构提高抗裂性）；（（3）修复补强困难（研究混凝土结构修复补强新技术）；）修复补强困难（研究混凝土结构修复补强新技术）；（（4）施工受季节影响（采用工厂化生产、装配式结构等））施工受季节影响（采用工厂化生产、装配式结构等） 1.2 混凝土结构的发展简况及其工程应用混凝土结构的发展简况及其工程应用1.2.1 混凝土结构发展的几个阶段混凝土结构发展的几个阶段1 第一阶段：第一阶段： 从钢筋混凝土发明至从钢筋混凝土发明至20世纪初钢筋和混凝土的强度都比世纪初钢筋和混凝土的强度都比较低，建造中小型楼板、梁、拱和基础等构件。

计算理论套用较低，建造中小型楼板、梁、拱和基础等构件计算理论套用弹性理论，设计方法采用弹性理论，设计方法采用容许应力法容许应力法2 第二阶段：第二阶段： 从从20世纪初到第二次世界大战前后混凝土和钢筋的强度世纪初到第二次世界大战前后混凝土和钢筋的强度有所提高，预应力混凝土结和大跨的空间结构出现混凝土结有所提高，预应力混凝土结和大跨的空间结构出现混凝土结构的试验研究开始进行，计算理论开始考虑材料的塑性，开始构的试验研究开始进行，计算理论开始考虑材料的塑性，开始按按破损阶段计算结构的破坏承载力破损阶段计算结构的破坏承载力3 第三阶段：第三阶段： 从第二次世界大战以后到现在高强混凝土和高强钢筋从第二次世界大战以后到现在高强混凝土和高强钢筋出现，泵送商品混凝土以及各种新的施工技术广泛应用，出现，泵送商品混凝土以及各种新的施工技术广泛应用，钢筋混凝土超高层建筑、大跨度桥梁、跨海隧道、高耸结钢筋混凝土超高层建筑、大跨度桥梁、跨海隧道、高耸结构出现在计算理论已充分考虑混凝土和钢筋塑性的极限构出现在计算理论已充分考虑混凝土和钢筋塑性的极限状态设计理论，设计方法采用以状态设计理论，设计方法采用以概率论为基础的设计公式概率论为基础的设计公式。

1.2.3 混凝土结构发展概况混凝土结构发展概况 目前，我国水泥年产量已超过目前，我国水泥年产量已超过4亿吨，年混凝土用量亿吨，年混凝土用量约为约为5亿亿m3，年钢筋用量接近，年钢筋用量接近2000万吨，混凝土结构在万吨，混凝土结构在各类工程结构中占有主导地位各类工程结构中占有主导地位1 材料方面材料方面 混凝材料主要发展方向是高强、轻质、耐久、提高混凝材料主要发展方向是高强、轻质、耐久、提高抗裂性和易于成型，钢筋的发展方向是高强、较好的延抗裂性和易于成型，钢筋的发展方向是高强、较好的延性和较好的粘结锚固性能性和较好的粘结锚固性能2 结构方面结构方面 预应力混凝土现在已有先张法、后张法、无粘结预应预应力混凝土现在已有先张法、后张法、无粘结预应力和体外张拉等技术力和体外张拉等技术 学习中应注意的问题：学习中应注意的问题：1 1、构件和结构设计是一个综合性问题、构件和结构设计是一个综合性问题设计过程包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、设计过程包括结构方案、构件选型、材料选择、配筋构造、施工方案等施工方案等还需要考虑安全适用和经济合理还需要考虑安全适用和经济合理。

设计中许多数据可能有多种选择方案，因此设计结果不是设计中许多数据可能有多种选择方案，因此设计结果不是唯一的最终设计结果应经过各种方案的比较，综合考虑使用、材最终设计结果应经过各种方案的比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等各项指标的可行性，才能确定较为合适料、造价、施工等各项指标的可行性，才能确定较为合适的一个设计结果的一个设计结果第一章 绪论2 2、工程项目的建设是国家的重要工作，必须依照国、工程项目的建设是国家的重要工作，必须依照国家颁布的法规进行家颁布的法规进行设计人员必须遵照各种结构类型的设计规范或规程进行设计设计人员必须遵照各种结构类型的设计规范或规程进行设计各种设计规范或规程是具有约束性和立法性的文件，其目的各种设计规范或规程是具有约束性和立法性的文件，其目的是使工程结构的设计在符合国家经济政策的条件下，保证设是使工程结构的设计在符合国家经济政策的条件下，保证设计的质量和工程项目的安全可靠计的质量和工程项目的安全可靠注意在学习中，有关基本理论的应用最终都要落实到规范的注意在学习中，有关基本理论的应用最终都要落实到规范的具体规定具体规定第一章 绪论3 3、设计工作是一项创造性工作、设计工作是一项创造性工作一方面在设计工作中必须按照规范进行一方面在设计工作中必须按照规范进行另一方面只有深刻理解规范的理论依据，才能更好地应用规另一方面只有深刻理解规范的理论依据，才能更好地应用规范，充分发挥设计者的主动性和创造性。

范，充分发挥设计者的主动性和创造性本学科还在不断的发展和更新，因此本学科还在不断的发展和更新，因此设计工作不应被规范束设计工作不应被规范束缚缚，在经过各方面的可靠性论证后，应积极采用先进的理论，在经过各方面的可靠性论证后，应积极采用先进的理论和技术规范一般十年左右修订一次，就是为了反映学科最和技术规范一般十年左右修订一次，就是为了反映学科最新发展的成果新发展的成果。