混凝土结构设计原理课件(按新规范GB50010-2010编写)第1章绪论.ppt
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混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理邵永健邵永健苏州科技学院苏州科技学院土木工程学院土木工程学院混凝土结构设计原理（第2版）配套课件，邵永健主编，北京大学出版社2013年8月出版课程性质课程性质主干专业基础课、考试课主要前修课程主要前修课程高等数学、材力、结力、工程制图和土木工程材料主要后修课程主要后修课程混凝土房屋结构、混凝土桥梁结构、工程结构抗震、高层建筑结构、特种结构以以数学、力学为数学、力学为基础基础，考虑考虑工程实际应用材工程实际应用材料的特性料的特性-物理及几何非线性物理及几何非线性，确定确定实用的设计实用的设计方法，方法，解决解决工程结构设计、施工问题的学科。
工程结构设计、施工问题的学科。
课程性质及课程性质及基本要求基本要求混凝土结构基本要求考核方式：
考核方式：
点名、课堂提问测验、作业、考试点名、课堂提问测验、作业、考试本学期学时安排本学期学时安排：
1010章、章、6868学时学时作业要求作业要求:
教学方式：
教学方式：
课堂教学、作业、教学试验课堂教学、作业、教学试验混凝土结构基本要求作业占平时成绩的主要成分，要求作业占平时成绩的主要成分，要求33点：
点：
11、按时完成。
按时完成。
22、独立完成。
独立完成。
33、字迹清晰、整齐、书写认真。
字迹清晰、整齐、书写认真。
第1章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点第第11章章绪绪论论Introduction本章主要内容本章主要内容混凝土结构的一般概念及特点混凝土结构的一般概念及特点混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展与应用概况课程的主要内容、特点和学习方法课程的主要内容、特点和学习方法第一章绪论1.1混凝土结构一般概念及特点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预应力混凝土结构预应力混凝土结构型钢混凝土结构型钢混凝土结构钢管混凝土结构钢管混凝土结构二、分类二、分类以以混凝土混凝土为主材，并根据需要配置为主材，并根据需要配置钢筋钢筋、型钢型钢、钢钢管管等，作为主要承重材料的结构，均可称为等，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（ConcreteStructure）。
1.11.1混凝土结构的一般概念及特点混凝土结构的一般概念及特点1.1.11.1.1混凝土结构的一般概念混凝土结构的一般概念一、定义一、定义第一章绪论1.1混凝土结构一般概念及特点素混凝土结构素混凝土结构（PlainConcrete）第一章绪论1.1混凝土结构一般概念及特点钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构（ReinforcedConcrete）第一章绪论1.1混凝土结构一般概念及特点预应力混凝土结构预应力混凝土结构（PrestressedConcrete）预应力混凝土预应力混凝土T梁钢筋骨架梁钢筋骨架第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点型钢（钢骨）混凝土结构型钢（钢骨）混凝土结构（SteelReinforcedConcrete）（EncasedConcrete）第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点钢管混凝土结构钢管混凝土结构（ConcreteFilledTube）巫山巫峡长江大桥1、混凝土的主要力学性能、混凝土的主要力学性能
（1）抗压强度较高，而抗拉强度却很低）抗压强度较高，而抗拉强度却很低（只有抗压强度的只有抗压强度的1/8-1/201/8-1/20）。
（2）破坏时具有明显的）破坏时具有明显的脆性性质脆性性质。
第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点三三、配筋的作用与要求、配筋的作用与要求为什么将钢筋与混凝土组合起来使用？
为什么将钢筋与混凝土组合起来使用？
主要由两者的主要由两者的力学性能力学性能和和经济性经济性决定的决定的Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2ftssc=ft25002、素混凝土梁的受力性能、素混凝土梁的受力性能PuPcrssc=ftft破坏时跨中截面破坏时跨中截面受压边缘的压应力受压边缘的压应力与抗拉强度相近，与抗拉强度相近，远未达到远未达到混凝土的抗压强度混凝土的抗压强度，表现为，表现为脆性脆性破坏，无明显预兆。
破坏，无明显预兆。
第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点
（1）抗拉和抗压强度都很高。
抗拉和抗压强度都很高。
（2）延性好延性好：
多数钢材具有多数钢材具有屈服屈服现象，破坏时表现现象，破坏时表现出较好的出较好的延性延性。
（3）易于压曲失稳易于压曲失稳：
细长的钢筋受压时极易压曲，细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件。
仅能作为受拉构件。
（4）耐久性和耐火性差。
耐久性和耐火性差。
因此，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。
第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点3、钢材钢材的主要性能的主要性能Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2ftssc=ft15030025004、钢筋混凝土梁的受力性能、钢筋混凝土梁的受力性能Pu52.5kNssc=ftftsssssc2f16fy配置钢筋后：
配置钢筋后：
RC梁梁的的承载力承载力承载力承载力（约约约约52.5kN52.5kN）比比素混凝土梁素混凝土梁素混凝土梁素混凝土梁（约约约约9.7kN9.7kN）大大提高大大提高大大提高大大提高，钢筋的钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度抗拉强度和混凝土的抗压强度抗拉强度和混凝土的抗压强度抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，均得到充分利用，破坏过程有破坏过程有明显预兆，明显预兆，明显预兆，明显预兆，表现为表现为延性延性破坏破坏。
Py50.0kN第一章绪论fc（11）钢筋和混凝土之间存在钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力良好的粘结力；保证在保证在荷载作用荷载作用下两种材料协调变形，共同受力；下两种材料协调变形，共同受力；（22）钢材与混凝土具有钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数基本相同的温度线膨胀系数（钢材为钢材为1.210-5/oC，混凝土为，混凝土为1.01.510-5/oC）；）；保证保证温度变化温度变化时，两种材料不会产生时，两种材料不会产生过大的变形差过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。
而导致两者间的粘结力破坏。
（33）混凝土的混凝土的碱性碱性环境环境粘结力粘结力Bond第一章绪论四、钢筋与混凝土共同工作的条件四、钢筋与混凝土共同工作的条件一、一、一、一、优点优点（1111）就地取材）就地取材）就地取材）就地取材（2222）合理用材、经济性好）合理用材、经济性好）合理用材、经济性好）合理用材、经济性好（3333）耐久性和耐火性好、维护费用低）耐久性和耐火性好、维护费用低）耐久性和耐火性好、维护费用低）耐久性和耐火性好、维护费用低（4444）可模性好）可模性好）可模性好）可模性好（5555）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性的延性的延性的延性：
适用于适用于抗震抗震、抗爆抗爆结构等；结构等；第一章绪论1.1.2混凝土结构的特点混凝土结构的特点自重大自重大自重大自重大不适用于大跨、高层结构。
不适用于大跨、高层结构。
轻质、高强和预应力。
轻质、高强和预应力。
抗裂性差抗裂性差抗裂性差抗裂性差普通普通RC结构，在结构，在正常使用阶段正常使用阶段往往往往带裂缝带裂缝工作。
工作。
预应力混凝土。
预应力混凝土。
第一章绪论1.1混凝土结构一般概念和特点二、缺点二、缺点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。
1850年法国人朗波年法国人朗波（L.Lambot）制造了第一只钢筋制造了第一只钢筋混凝土小船混凝土小船。
1872年在纽约年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋建造第一所钢筋混凝土房屋。
第一章绪论1.21.2混凝土结构的发展与应用概况混凝土结构的发展与应用概况（ZX）混凝土结构混凝土结构开始应用开始应用于土木工程于土木工程至今至今只有约只有约160年年。
与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前不长，但发展非常迅速，目前混凝土结构混凝土结构已成为土已成为土木工程中木工程中最主要的结构最主要的结构。
第一阶段：
第一阶段：
从钢筋混凝土从钢筋混凝土发明到发明到2020世纪初。
世纪初。
（1850185019201920年）年）材料：
材料：
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（C20）。
计算理论：
计算理论：
容许应力设计方法容许应力设计方法。
应用：
应用：
主要用于建造主要用于建造中小型中小型楼板、梁、柱、拱和楼板、梁、柱、拱和基础等基础等构件构件。
第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构发展的三个阶段混凝土结构发展的三个阶段第一章绪论材料：
材料：
混凝土、钢筋混凝土、钢筋强度强度不断不断提高提高。
计算理论：
计算理论：
破损阶段设计法破损阶段设计法极限状态设计法极限状态设计法（定值法）。
（定值法）。
第二阶段：
第二阶段：
从从19201950年年应用：
应用：
已应用于已应用于简单的结构简单的结构中，特别是中，特别是19281928年法国年法国土木工程师弗雷西奈（土木工程师弗雷西奈（E.FreyssnetE.Freyssnet）发明了）发明了预应力混凝土预应力混凝土，使得，使得混凝土结构混凝土结构可以用来建造可以用来建造大跨度结构大跨度结构。
第一章绪论材料：
材料：
强度继续提高。
强度继续提高。
尤其是尤其是高强、高性能混凝土和高强钢筋高强、高性能混凝土和高强钢筋的发展，的发展，泵送商品混凝土技术的发展等。
泵送商品混凝土技术的发展等。
目前国内常用的砼强度等级为目前国内常用的砼强度等级为C25C45。
第三阶段：
第三阶段：
从从1950年到现在年到现在设计计算理论：
设计计算理论：
以概率理论为基础的极限状态设计法以概率理论为基础的极限状态设计法。
计算机技术推进了设计理论的发展。
计算机技术推进了设计理论的发展。
应用：
应用：
建造了一大批建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构特长跨海隧道、高耸结构等大型工程。
等大型工程。
第一章绪论台北台北101101层层,508m金茂大厦金茂大厦88层层,421m第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用重庆市万县长江大桥重庆市万县长江大桥第一章绪论1.2混凝土结构的发展简况及其应用元江大桥受弯构件受弯构件受压构件受压构件受扭构件受扭构件受拉构件受拉构件受弯构件受弯构件受压构件受压构件1.31.3课程的主要内容、特点和学习方法课程的主要内容、特点和学习方法1.3.11.3.1课程的主要内容课程的主要内容第一章绪论研究研究四种构件四种构件在在两种极限状态两种极限状态下的受力性能、截面设下的受力性能、截面设计方法和构造措施。
计方法和构造措施。
四种基本构件四种基本构件承载能力极限状态承载能力极限状态（安全性）（安全性）正常使用极限状态正常使用极限状态（适用性、耐久性）（适用性、耐久性）0SRSC课程的内容框架课程的内容框架第一章绪论设计方法设计方法材性材性第一章绪论1.3.21.3.2课程的特点和学习方法课程的特点和学习方法1111、课程内容复杂、课程内容复杂、课程内容复杂、课程内容复杂。
相当于钢筋混凝土。
相当于钢筋混凝土。
相当于钢筋混凝土。
相当于钢筋混凝土“材料力学材料力学材料力学材料力学”，不仅由两种材料组成，且混凝土又是非均匀、不仅由两种材料组成，且混凝土又是非均匀、不仅由两种材料组成，且混凝土又是非均匀、不仅由两种材料组成，且混凝土又是非均匀、非连续、非弹性材料。
非连续、非弹性材料。
非连续、非弹性材料。
非连续、非弹性材料。
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