水工钢筋混凝土.ppt

教材教材：水工钢筋混凝土结构学水工钢筋混凝土结构学，河海大学，大连理工大学，西安理工大学，清河海大学，大连理工大学，西安理工大学，清华大学合编，华大学合编，1996年年10月第三版月第三版参考教材：参考教材：1.混凝土结构（上册）混凝土结构设计原理混凝土结构（上册）混凝土结构设计原理，东南大学，天东南大学，天津大学，同济大学合编，津大学，同济大学合编，2005年年1月第三版月第三版2.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构，宋玉普，王清湘编著，机械工业出版社，20033.混凝土结构设计原理（混凝土结构设计原理（2版）版），沈蒲生主编，高等教育出版社，20054.混凝土结构（上册）混凝土结构（上册），叶列平编著，清华大学出版社，2005（水工）（水工）（钢筋）混凝土结构（钢筋）混凝土结构 (Hydraulic)(Reinforced)Concrete Structure 简称RC Structure绪绪 论论 Introduction 钢筋混凝土结构的一般概念和特点钢筋混凝土结构的一般概念和特点0.1 混凝土结构的一般概念0.1.1 定义与分类 以以混凝土为主混凝土为主，并根据需要配置，并根据需要配置普通钢筋普通钢筋、预应预应力筋力筋、钢骨钢骨、钢管钢管等，作为等，作为主要承重材料主要承重材料的结构，均的结构，均可称为可称为混凝土结构混凝土结构。I.素素混凝土混凝土结构结构II.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构III.预应力混凝土结构预应力混凝土结构钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构钢钢-混凝土混合结构混凝土混合结构素混凝土结构（Plain Concrete)素混凝土基础素混凝土素混凝土钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete)预应力混凝土结构（Prestressed Concrete)钢-混凝土混合结构钢骨混凝土结构混凝土型钢钢管混凝土结构钢管混凝土0.1.2 配筋的作用与要求混凝土的力学性能特点：混凝土的力学性能特点：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。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1/81/20。破坏时具有明显的破坏时具有明显的脆性性质。脆性性质。钢材的力学性能特点：钢材的力学性能特点：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具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性延性。细长钢筋受压时极细长钢筋受压时极易压屈易压屈。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。Pcr=9.7kN150300 fts sc=ft2500Pu Pcrs sc=ft ftfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2素素混凝土简支梁混凝土简支梁Pcr=9.7kN fts sc=ft1503002500Pu 52.5kNs sc=ft ft s ss s sc2f16 fyPy 50.0kN fcfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2钢筋混凝土简支梁钢筋混凝土简支梁配置钢筋后，配置钢筋后，RC梁的承载力比素混凝土梁梁的承载力比素混凝土梁大大提高大大提高，钢筋钢筋的的抗抗拉强度拉强度和和混凝土混凝土的的抗压强度抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有均得到充分利用，且破坏过程有明明显预兆显预兆。P1M1图图M2图图P2受压构件中配置受压钢筋受扭构件配筋螺旋箍筋约束混凝土梁中配置箍筋常见配筋方式常见配筋方式钢筋与混凝土钢筋与混凝土二者共同工作的条件二者共同工作的条件混凝土硬化后与钢筋之间有良好的粘结力；二者的温度线膨胀系数十分接近，钢：1.210-5，混凝土：1.010-51.510-5。0.1.3 钢筋混凝土结构的优缺点优优点点取材容易：可就地取材，有效利用废料；取材容易：可就地取材，有效利用废料；节约钢材：发挥混凝土抗压，钢筋抗拉的特点。节约钢材：发挥混凝土抗压，钢筋抗拉的特点。耐久性好：混凝土包裹钢筋，不易锈蚀；耐久性好：混凝土包裹钢筋，不易锈蚀；耐火性好：混凝土包裹钢筋，延缓升温；耐火性好：混凝土包裹钢筋，延缓升温；可模性好：根据需要，浇筑成各种形状；可模性好：根据需要，浇筑成各种形状；整体性好：有利于抗震、抵抗冲击和爆炸冲击波。整体性好：有利于抗震、抵抗冲击和爆炸冲击波。缺缺点点自重大：对大跨、高层结构以及抗震不利；自重大：对大跨、高层结构以及抗震不利；轻质、高强和预应力轻质、高强和预应力抗裂性差：普通抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工结构，在正常使用阶段往往带裂缝工 作，环境较差作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；时会影响耐久性；预应力混凝土预应力混凝土施工复杂：工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工施工复杂：工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工 期长，施工受季节、天气的影响较大；期长，施工受季节、天气的影响较大；钢模、飞模、滑模等钢模、飞模、滑模等，泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等维修加固困难：一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。维修加固困难：一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。混凝土结构加固技术混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。构技术，快速简便。0.2 混凝土结构的发展与应用概况a 1824年英国人阿斯普丁年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。发明硅酸盐水泥。a 1849年法国人朗波年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。制造了第一只钢筋混凝土小船。a 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。a1928年法国杰出的土木工程师年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了预应力混凝土发明了预应力混凝土。a 混凝土结构的开始应用于土木工程距今混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅仅150多年多年。a 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量土木工程结构中最主要展非常迅速，目前混凝土结构已成为大量土木工程结构中最主要的结构，而且的结构，而且高强钢筋、高强高性能混凝土和高性能外加剂和混高强钢筋、高强高性能混凝土和高性能外加剂和混合材料的研制使用合材料的研制使用使其应用范围不断扩大，从工业与民用建筑、使其应用范围不断扩大，从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑、基础工程扩大到了交通设施、水利水电建筑、基础工程扩大到了近海工程、海底建近海工程、海底建筑、地下建筑、核安全壳筑、地下建筑、核安全壳等领域。等领域。上海金茂大厦，88层，382m广东国际大厦，广东国际大厦，63层，建筑高度层，建筑高度200.18米，米，20世纪世纪90年代初国内最高的钢筋砼结构，年代初国内最高的钢筋砼结构，也是世界上最高的无粘结预应力砼平板楼盖的超高层建筑。也是世界上最高的无粘结预应力砼平板楼盖的超高层建筑。三峡三峡大坝大坝奚落度奚落度拱坝拱坝黄河小浪底工程第一阶段：第一阶段：从钢筋混凝土的发明至上世纪初。从钢筋混凝土的发明至上世纪初。钢筋和混凝土的强度都比较低。钢筋和混凝土的强度都比较低。主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。构件。计算理论：计算理论：结构内力和构件截面计算均套用弹性结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计方法。理论，采用容许应力设计方法。混凝土结构的发展第二阶段：第二阶段：从上世纪从上世纪2020年代到第二次世界大战前后。年代到第二次世界大战前后。混凝土和钢筋强度不断提高。混凝土和钢筋强度不断提高。19281928年法国杰出的土木工程师年法国杰出的土木工程师E.E.FreyssnetFreyssnet发明了预发明了预应力混凝土，可以使用混凝土结构建造大跨度结构应力混凝土，可以使用混凝土结构建造大跨度结构计算理论：计算理论：前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫（.）开始考虑混凝土塑性性能开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法，的破损阶段设计法，5050年代又提出更为合理的极限状年代又提出更为合理的极限状态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理态设计法，奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。论。第三阶段：第三阶段：二战以后到现在二战以后到现在出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。化生产技术。高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大施工机械设备的发明，建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程。跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程。设计计算理论：设计计算理论：发展了以概率理论为基础的极限状态发展了以概率理论为基础的极限状态设计法，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现设计法，而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。又不断提出新的课题，并不断促进混凝土结构的发展。0.3 学习本课程要注意的问题课课程程性性质质钢筋混凝土基本构件专业基础课钢筋混凝土基本构件专业基础课混凝土结构设计专业课混凝土结构设计专业课混凝土构件的受力性能、设计计算方法、构造混凝土构件的受力性能、设计计算方法、构造等基本理论等基本理论。梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、水工梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、水工建筑物建筑物。注意的一些问题：注意的一些问题：1.理论联系实际，深入设计、施工一线；2.突出重点，注重基本理论的学习，打好基础；3.概念清晰，着眼于理解；受受力力状状态态和和构造外形构造外形杆系结构杆系结构非杆系结构非杆系结构（特种结构（特种结构)受弯构件受弯构件受压构件受压构件受拉构件受拉构件受扭构件受扭构件组合构件组合构件初始应力状态初始应力状态普通钢筋混凝土结构普通钢筋混凝土结构预应力钢筋混凝土结构预应力钢筋混凝土结构空间薄壁结构空间薄壁结构大体积结构大体积结构砼结构设计1).材料的力学性能.3).受弯构件设计偏心受压构件正截面承载力1).R.C.房屋结构的选型和设计原则2).结构设计准则正截面承载力计算4).受压构件设计8).预应力砼构件砼结构砼结构基本理论2).R.C.梁板结构4).R.C.多高层建筑结构 轴心受压构件正截面承载力3).R.C.单层厂房结构斜截面承载力计算5)受拉构件承载力6)受扭构件承载力