混凝土结构设计原理

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1、第一章绪论提要本章的主要内容：·混凝土和钢筋的最基本力学性能。·钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别。·钢筋与混凝土共同工作的条件。·钢筋混凝土结构的优、缺点。·混凝土和钢筋的最基本力学性能。·本课程学习需注意的问题。计划学时：2学时混凝土结构的一般概念和特点混凝土结构的概念——以混凝土作为主要承重材料——根据需要配置一定量钢筋、预应力筋常见的混凝土结构构件形式如图所示： 图1-1常见混凝土结构构件形式混凝土结构的主要材料混凝土和钢材的材性特点混凝土——抗压强度高，抗拉强度极低，破坏时具有明显的脆性。钢材——抗拉和抗压强度都很高，破坏时表现出较好的延性。但受压时极易压曲，强度不能充分发挥，故一

2、般只作为受拉构件。可以想见，二者如能有机地结合在一起，相互取长补短，就可以充分利用材料的性能。物理性质差异很大的情况下，二者能很好地结合在一起工作吗？回答是肯定的。这是因为：1.二者存在着良好的粘结力，可以保证协调变形共同受力。2.二者具有基本相同的温度线膨胀系数，可以保证温度变化时两种材料不会产生过大的变形差而导致粘结力的破坏。混凝土结构的优点材料利用合理——结构承载力与其刚度比例合适，基本无局部稳定问题。可模性好——适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱型结构。耐久性和耐火性较好，维护费用低——混凝土保护层使得钢筋不易锈蚀，耐火时间长。整体性好（对现浇结构），防振和防辐射性能较好—

3、—适用于抗震抗爆结构和防护结构。刚度大、阻尼大——有利于结构的变形控制。易于就地取材——有利于当地建材的利用和工业废料的再利用。混凝土结构的缺点自重大(对重力坝，自重大是一个优点）——发展轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土。抗裂性差，影响结构的耐久性 ——发展预应力混凝土，利用树脂涂层钢筋。承载力有限——发展高强混凝土、钢骨混凝土、钢管混凝土。施工复杂，工序多，工期长，受季节、天气的影响较大——利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术，采用泵送混凝土、早强混凝土、高性能混凝土、免振自密实混凝土等，提高施工效率。 破坏后的修复、加固、补强比较困难——发展新型的混凝土加固技术，如碳纤维布加固混凝

4、土结构技术。混凝土结构的发展阶段※1824年——英国人阿斯普丁（J.Aspdin）发明硅酸盐水泥※1850年——法国人朗波（L.Lambot）制造了世界上第一只钢筋混凝土小船※1872年——纽约建造了世界上第一所钢筋混凝土房屋目前，混凝土结构已经成为土木工程结构中最主要的结构。其发展大体可以分为三个阶段：◆第一阶段——钢筋混凝土发明至20世纪初钢筋和混凝土的强度比较低应用领域——用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件设计方法——容许应力设计方法，弹性理论◆第二阶段——从20世纪20年代到第二次世界战争前后出现了预应力混凝土应用领域——开始用于大跨度结构设计方法——破损阶段设计法和极限

5、状态设计法◆第三阶段——第二次世界战争以后至今出现了装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产的结构应用领域——超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型结构工程设计方法——以概率理论为基础的极限状态设计法混凝土结构的工程应用（以课件图片为例）混凝土结构的课程内容和学习过程◆混凝土结构的课程内容——基本构件和基本理论、混凝土结构设计※基本构件受弯构件受压构件受扭构件受拉构件截面的基本受力形态正截面受力（拉、压、弯、拉弯和压弯）斜截面受力（剪、弯）扭曲截面受扭基本构件的受力往往是上述基本受力形态的复合图1-2典型建筑结构中的基本构件混凝土结构的学习过程  ※基本材料的受力性

6、能和理论分析构成了本学科的基本理论，是混凝土结构的基础知识 ※构件设计和结构设计是基本理论的工程应用，二者既紧密联系，又在层次上有所不同在基本理论的学习过程中应注意的问题 ◆混凝土结构的基本理论是一门特殊的材料力学，分析问题仍然以材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系为出发点。 ◆学习中要注意钢筋和混凝土的受力性能、二者的相互作用和配比关系对结构构件受力性能的影响。 ◆学习中要注意使钢筋与混凝土共同工作的基础——二者之间可靠的粘结力得以充分保证。 ◆学习中应重视试验研究的方法，了解反映试验中规律性现象的受力性能，注意经验公式建立的条件和适用范围。在构件和结构设计的学习过程中应注意

7、的问题 ◆构件和结构设计是一个综合性问题，设计结果不惟一，确定方案时要综合考虑使用、材料、造价、施工等方面的因素。 ◆构件和结构设计必须遵循各种结构类型的设计规范或规程，因此本课程的学习要结合《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）（以下简称《规程》来进行。 ◆设计工作是一项创造性工作，不应该被规范所束缚，要充分发挥设计者的主动性和创造性。本章小结1、混凝土的最基本力学性能：抗压强度高，但抗拉强度却很低。一般混凝土的抗拉强