(4)--1 混凝土结构原理绪论.ppt

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1、1 1 绪绪 论论2 2 混凝土结构的设计基础混凝土结构的设计基础3 3 混凝土结构材料的性能混凝土结构材料的性能4 4 钢筋混凝土受弯构件承载力钢筋混凝土受弯构件承载力5 5 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件承载力承载力课课 程程 目目 录录6 6 钢筋混凝土受拉构件钢筋混凝土受拉构件承载力承载力7 7 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件承载力承载力8 8 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算9 9 预应力混凝土构件预应力混凝土构件课课 程程 目目 录录1 1 1 1 绪绪绪绪 论论论论1 1 绪绪 论论 Introduction 主要以混凝土材料，并根

2、据需要配置钢筋、预应力筋、主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土混凝土结构结构(Concrete Structure)。1.1 混凝土结构的一般概念素混凝土结构素混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构钢骨钢骨混凝土混凝土结构结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构纤维增强塑料混凝土纤维增强塑料混凝土1 绪 论1.1 混凝土结构的一般概念钢钢-混凝土混合结构混凝土混合结构1.1.1 混凝土结构的种类1.1 混凝土结构的一般概念素混凝土结构（Plain Concret

3、e)1 绪 论v素混凝土结构无筋或不配置受力钢筋的混凝土无筋或不配置受力钢筋的混凝土=素混凝土素混凝土素混凝土形成的结构素混凝土形成的结构=素混凝土结构素混凝土结构v特点和应用抗压强度较高，抗拉强度很低抗压强度较高，抗拉强度很低用作以受压为主的构件，如墩、柱、基础，重用作以受压为主的构件，如墩、柱、基础，重力式挡土墙、水坝，公路路面等力式挡土墙、水坝，公路路面等1.1 混凝土结构的一般概念钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete)1 绪 论v钢筋混凝土结构的概念混凝土结构中配置受力的普通钢筋，钢筋网混凝土结构中配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢筋骨架或钢筋骨架受拉区的钢筋承担拉应力，

4、受压区的钢筋协受拉区的钢筋承担拉应力，受压区的钢筋协助混凝土受压助混凝土受压v钢筋和混凝土共同工作的原因 （1 1）黏结作用）黏结作用 （2 2）线膨胀系数几乎相同）线膨胀系数几乎相同 （3 3）钢筋被混凝土包裹、保护）钢筋被混凝土包裹、保护v钢筋混凝土结构的优点 （1 1）强度高）强度高 （2 2）耐久性好）耐久性好 （3 3）耐火性好）耐火性好 （4 4）可模性好）可模性好 （5 5）整体性好）整体性好 （6 6）易于就地取材）易于就地取材v钢筋混凝土结构的主要缺点 （1 1）结构自重大）结构自重大 （2 2）抗裂性能差）抗裂性能差 （3 3）现浇结构施工周期工期长）现浇结构施工周期工期长

5、1.1 混凝土结构的一般概念预应力混凝土结构（Prestressed Concrete)1 绪 论v预应力混凝土结构的概念配置受力的预应力筋通过张拉建立预压应力配置受力的预应力筋通过张拉建立预压应力部分或全部抵消外力引起的拉应力部分或全部抵消外力引起的拉应力提高抗裂能力、增加结构刚度提高抗裂能力、增加结构刚度v预应力混凝土结构的应用目的抗裂为主要目的抗裂为主要目的：使用上要求不开裂的结构，：使用上要求不开裂的结构，或裂缝宽度控制较严的结构或裂缝宽度控制较严的结构减小变形为主要目的减小变形为主要目的：大跨度：大跨度（跨径）结构（跨径）结构1.1 混凝土结构的一般概念钢骨混凝土结构（Steel R

6、einforced Concrete)(Encased Concrete)1 绪 论1.1 混凝土结构的一般概念钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube)1 绪 论1.1 混凝土结构的一般概念纤维增强塑料混凝土（Fiber Reinforced Plastic Concrete)1 绪 论1.1 混凝土结构的一般概念钢-混凝土混合结构(Composite Structure)(Hybrid Structure)1 绪 论1.2 混凝土结构的应用混凝土结构的应用领域建筑结构桥梁结构水工结构岩土工程结构特种结构2024/1/417排架结构排架结构承重体系：屋面横梁（屋架）、柱和基础

7、。柱顶与横梁铰结，柱脚与基础顶面固结 应用范围：单层工业厂房构件型式：钢筋混凝土排架柱、基础预应力混凝 土屋面板、屋架1.2.1 建筑结构2024/1/418框架结构 定义：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向定义：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向 和水平作用的结构和水平作用的结构 组成：梁、柱刚接，形成整体刚架底层柱脚组成：梁、柱刚接，形成整体刚架底层柱脚 与基础固接与基础固接 应用：多层、高层工业与民用建筑应用：多层、高层工业与民用建筑2024/1/419北京长城饭店我国现存较高的钢筋混凝土框架结构18层（局部突出部分22层），总高82.85m2024/1/420剪力墙结构 主要承担水平力的钢

8、筋混凝土实体墙（钢板墙、钢支主要承担水平力的钢筋混凝土实体墙（钢板墙、钢支撑墙）称为剪力墙撑墙）称为剪力墙 剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构称为剪力墙剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构称为剪力墙结构结构 抗侧刚度大、水平力作用下侧移较小，承载力大抗侧刚度大、水平力作用下侧移较小，承载力大2024/1/421北京国际饭店1987年，剪力墙厚600200mm，楼板厚180120mm地下3层+主体27层+屋顶4层总高度104.4m广州白天鹅宾馆36层，总高100m墙厚450200mm板厚200mm2024/1/422框架剪力墙结构 由框架和剪力墙共同承受水平和竖向作用的结构由框架和剪力墙共同承

9、受水平和竖向作用的结构 框架结构布置部分剪力墙框架结构布置部分剪力墙=框架框架剪力墙结构剪力墙结构 两个方向的剪力墙围成筒体两个方向的剪力墙围成筒体=框架框架筒体结构筒体结构统称为框架剪力墙结构兼具框架结构布置灵活，延性好剪力墙结构刚度大，承载力高的优点2024/1/423上海虹桥宾馆19881988年建成年建成年建成年建成地下地下地下地下2 2层层层层+主体主体主体主体3434层层层层+屋顶屋顶屋顶屋顶1 1层层层层总高总高总高总高104.4m104.4m2024/1/424筒体结构由剪力墙围成的实腹筒（薄壁筒）由密柱（深梁）框架围成的框筒由竖杆和斜杆组成的桁架围成的桁架筒由竖向筒体为主组成

10、的承受竖向和水平作用的建筑结构2024/1/425桥梁概念公路或铁路跨越江河、湖泊或其他障碍物而修建的跨越结构由上部结构和下部结构组成混凝土桥梁结构混凝土梁桥混凝土拱桥混凝土刚构桥斜拉桥的混凝土桥塔悬索桥的混凝土桥塔1.2.2 桥梁结构2024/1/426水坝重力坝：混凝土重力坝拱坝：混凝土拱坝石门水库1.2.3 水工结构2024/1/427 丁坝丁坝丁坝丁坝 溢流坝溢流坝溢流坝溢流坝v船闸 单级船闸单级船闸单级船闸单级船闸 多级船闸多级船闸多级船闸多级船闸v河堤 沿河岸设置沿河岸设置沿河岸设置沿河岸设置 作用：护岸作用：护岸作用：护岸作用：护岸2024/1/428结构基础浅基础：天然地基上浅

11、基础 人工地基上浅基础深基础：桩基础 桩-筏基础 桩-箱基础 沉井基础 沉箱基础墙下条形基础柱下条形基础柱下单独基础片筏基础箱形基础1.2.4 岩土工程结构2024/1/429衬砌结构隧道工程（穿山隧道，穿水隧道，地铁隧道）衬砌地下工程（人防工程，武器弹药库工程）衬砌挡土结构挡土墙护坡2024/1/430定义：特殊用途的结构特种结构类型双曲冷却塔工厂烟囱自来水塔电视塔机场塔台1.2.5 特种结构2024/1/4311.3 混凝土结构的构件体系工程结构中的基本构件受弯构件受拉构件受压构件受扭构件2024/1/432内力弯矩M剪力V变形 弯曲变形为主剪切变形为辅构件代表梁：主梁、次梁，楼梯平台梁、

12、梯段梁板：楼面板，屋面板、梯段板基础：钢筋混凝土扩展基础底 板、桩基承台1.3.1 受弯构件2024/1/433两类受压构件轴心受压构件：轴心压力（轴力）N 轴向压缩变形偏心受压构件：轴心压力N、弯矩M、剪力V =压弯构件，压弯组合变形构件代表框架柱、排架柱屋架上弦杆、受压腹杆桥墩、索塔、斜拉桥的加劲梁1.3.2 受压构件2024/1/434两类受拉构件轴心受拉构件：轴心拉力N 轴向伸长变形偏心受拉构件：轴力N、弯矩M、剪力V =拉弯构件，拉弯组合变形构件代表混凝土屋架下弦杆件、受拉腹杆砌体结构墙梁中的钢筋混凝土托梁1.3.3 受拉构件2024/1/435受扭构件类型纯扭构件：内力仅有扭矩T剪

13、扭构件：剪力V和扭矩T共同作用弯扭构件：弯矩M和扭矩T共同作用弯剪扭构件：弯矩M、剪力V和扭矩T共 同作用构件代表雨篷梁、框架边梁吊车梁1.3.4 受扭构件2024/1/4361.4 混凝土结构设计理论 的发展结构设计理论指导容许应力法破损阶段设计法先秦考工记民间鲁班经凭经验赵宋营造法式满清工部工程做法则例半概率极限状态设计法近似概率极限状态设计法2024/1/4371.4.1 容许应力法方法源头材料力学材料力学18261826年，法国人纳维提出，弹性定值法年，法国人纳维提出，弹性定值法极限应力安全系数v方法的缺陷不能从定量上确定结构的可靠度不能从定量上确定结构的可靠度不能从定量上确定结构的可

14、靠度不能从定量上确定结构的可靠度不能使各类结构安全度达到同一水准不能使各类结构安全度达到同一水准不能使各类结构安全度达到同一水准不能使各类结构安全度达到同一水准应用一百余年后被淘汰（应用一百余年后被淘汰（应用一百余年后被淘汰（应用一百余年后被淘汰（19501950年代被淘汰年代被淘汰年代被淘汰年代被淘汰）2024/1/438方法起源20世纪50年代初，起于东北地区设计原则：结构构件达到破损阶段时的计算承载能力不应小于标准荷载引起的构件内力乘以承载能力安全系数：1.4.2 破损阶段设计法Mu构件最终破坏时的承载能力K安全系数v方法的特点与应用特点：考虑塑性状态，终结了长特点：考虑塑性状态，终结了

15、长特点：考虑塑性状态，终结了长特点：考虑塑性状态，终结了长 期的弹性设计期的弹性设计期的弹性设计期的弹性设计应用：应用：应用：应用：19551955年制定年制定年制定年制定钢筋混凝土结构设计暂行钢筋混凝土结构设计暂行钢筋混凝土结构设计暂行钢筋混凝土结构设计暂行规范规范规范规范（规结（规结（规结（规结6-556-55）仍然属于定值法又称为最大荷载设计法2024/1/4391.4.3 半概率极限状态设计法方法的含义用概率统计的方法，考虑材料强度的变异、考虑荷载的变异分项安全系数由工程经验确定方法的应用钢筋混凝土结构设计规范BJG21-66年，三系数法（荷载系数，工作条件系 数，材料强度系数）钢筋混

16、凝土结构设计规范TJ10-74，多系数分析，单一系数表达廿十世纪八十年代末期淘汰2024/1/440设计参数确定材料强度按概论统计理论确定荷载按概率统计理论确定分项安全系数按概率方法确定优点有明确的极限状态可给出结构构件的可靠度（可靠概率）不足忽略了基本变量随时间的变化复杂关系线性化处理 1.4.4 近似概率极限状态设计法现在采用的设计方法混凝土结构设计规范GBJ10-89混凝土结构设计规范GB50010-2002混凝土结构设计规范GB50010-20102024/1/4411.5 课程的特点和要求课程内容混凝土结构设计理论基础，材料性能混凝土结构各构件的设计计算与构造课程性质土木工程专业的专

17、业知识体系组成之一从属于结构原理和方法知识领域重要的专业基础课1.5.1 课程的性质起“承上启下”的作用2024/1/442材料的特殊性钢材是均质、各向同性材料，混凝土则不然不能照搬材料力学公式公式的实验性许多公式是通过试验总结得到的经验公式或半经验公式应注意其适用条件设计的规范性：混凝土结构设计规范解答的多样性1.5.2 课程的特点GB50010-20102024/1/443本课程的特点与学习方法v熟悉材性，以解释现象；v熟悉设计方法，以便更好掌握设计原理；v注意与几门力学的联系与区别；v重视试验，重视实践经验；v拓宽专业面，重点在建工、桥梁结构；v适应采用电子文档的教学，记好笔记；v及时复习，按时做作业；v平时成绩（作业、测验）与期末考试的比例为2:8。绪 论