绪论-砼结构设计原理

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1、混凝土结构设计原理导学课程任务学习内容一、课程任务混凝土结构设计原理是土木工程专业一门重要的专业基础课。主要任务是讨论混凝土结构构件受力性能、设计计算方法和配筋构造。为混凝土结构设计奠定基础。本课程在性质上相当于钢筋混凝土的“材料力学”，但它既与材料力学有不少相似之处，又有很多不同的地方。在学习本课程时要着重从它与材料力学的不同方面来掌握钢筋混凝土的特点。二、学习内容课程内容主要由六个部分组成：混凝土、钢筋的力学性能；梁的抗弯、抗剪、抗扭的力学性能及计算方法；柱的力学性能及计算方法；受拉构件的力学性能及计算方法；裂缝与变形的计算方法；预应力混凝

2、土的基本原理。混凝土和钢筋的最基本力学性能钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋混凝土结构的优、缺点绪论以混凝土材料为主的结构均可称为混凝土结构。包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。一、混凝土结构的一般概念和特点1.混凝土结构的定义与分类素混凝土结构（PlainConcrete)是指不配任何钢材的砼结构。砼抗压强度高，抗拉强度低；破坏时有明显的脆性性质，承载力很低。素砼主要用于以受压为主的基础、堤坝、柱墩和一些非承重结构。P1=10.1kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftsc=ft2500素砼梁sc=f

3、tft破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到砼的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。钢筋砼结构（ReinforcedConcrete)缩写RC由钢筋和砼两种材料组成共同受力的结构。砼抗压强度高，抗拉强度低，为抗压强度的1/8~1/20；破坏时有明显的脆性性质。钢材◎抗拉和抗压强度都很高；◎具有屈服现象，破坏时有较好的延性；◎细长钢筋受压时易压曲。◎易锈蚀，不耐高温。将砼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，改善了构件的受力性能。fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/m

4、m2ftsc=ft1503002500钢筋砼梁P2≈55.7kNsc=ftftsssc2f16fy配置钢筋后，钢筋砼梁的承载力比素砼梁大大提高，钢筋的抗拉强度和砼的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆，属于延性破坏。fc预应力砼结构（PrestressedConcrete)在结构受荷之前，预先对砼施加压力，造成人为的压应力状态，使产生的压应力可部分或全部抵消荷载引起的拉应力。钢骨砼结构（SteelReinforcedConcrete)(EncasedConcrete)指用型钢或钢板焊成的钢骨架作为配筋的砼结构。钢管砼结构（Concret

5、eFilledTube)是在钢管内浇捣砼制成的结构。2.钢筋与混凝土共同工作的条件：钢筋和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：⑴钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力。⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。(3)混凝土作为钢筋的保护层,使钢筋不容易发生锈蚀。3.钢筋混凝土结构的优缺点：优点⑴材料利用合理：钢筋和混凝土的材料

6、强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。⑵可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2.5小时，钢筋不致因升温过快而丧失强度。⑷现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。⑸刚度大、

7、阻尼大，有利于结构的变形控制。⑹易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。⑵抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。⑶承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。(采用预应力混凝土)⑷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。⑸混凝土结构一旦破

8、坏，其修复、加固、补强比较困难。（碳纤维布）二、混凝土结构的发展与应用概况1824年英国人阿斯匹丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。1850年法国人