混凝土教程第1章.ppt

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混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构上册混凝土结构设计原理（重庆大学出版社）（重庆大学出版社）下册混凝土结构设计（中国建筑工业出版社）第第11章章概论概论1.1混凝土结构的基本概念和特点混凝土结构的基本概念和特点1.1.1混凝土结构的基本概念以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构混凝土结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构及配置各种纤维筋的混凝土结构等。

由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构称为素混凝土结构素混凝土结构。

由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构称为钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构。

由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力预应力混凝土结构混凝土结构。

配筋的作用与要求在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

图1-1简支梁和轴心受压柱受力示意图（a）素混凝土梁；（b）钢筋混凝土梁；（c）钢筋混凝土轴心受压柱为提高混凝土结构的抗裂性，可在加载前用张拉钢筋的方法使混凝土截面内产生预压应力，以全部或部分抵消荷载作用下的拉应力，即为预应力混凝土结构，也可在混凝土中加入各种纤维筋，形成纤维加强混凝土。

预应力混凝土由于施工难度较大，一般用于大跨度混凝土结构中。

钢筋与混凝土两种材料能够有效结合在一起而共同工作，基于以下条件：

1、在混凝土中设置受力钢筋构成钢筋混凝土，这就要求受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结在一起，以保证两者共同变形，共同受力。

2、由于钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系温度线膨胀系数十分接近数十分接近（钢1.210-5/；混凝土（1.010-51.510-5）/），当温度变化时钢筋与混凝土之间不会产生较大的相对变形而破坏粘结，为满足两种材料共同受力的要求创造了前提条件。

3、钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到保护和固定作用，使钢筋不容易锈蚀，且使其受压时不易失稳，在遭受火灾时不致因钢筋很快软化而导致结构整体破坏。

因此，在混凝土结构中，钢筋表面必须留有一定厚度的混凝土作保护层，这是保持两者共同工作的必要措施。

同时，在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施工也要正确。

1.1.2钢筋混凝土结构的优缺点针对这些缺点，1、可采用轻质高强混凝土及预应力混凝土以减轻自重，改善钢筋混凝土结构的抗裂性能。

2、采用可重复使用的钢模板可降低工程造价。

3、采用预制装配式结构，可改善混凝土的制作条件，不受气候影响，提高质量加快进度。

优点：

就地取材耐久性好耐火性好整体性好可模性好节约钢材缺点：

自重大：

25KN/m3抗裂性差需用模板1.2混凝土结构的应用和发展概况混凝土结构的应用和发展概况混凝土结构约有的历史，与钢、木和砌体结构相比，由于它在物理力学性能、材料来源以及工程造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也最广泛。

我国是采用混凝土结构最多的国家，在高层建筑和多层框架中大多采用混凝土结构。

150年年1.2.1应用目前，我国混凝土强度等级C20C80，更高强度的混凝土也已研制成功。

理论上已有C200的混凝土。

各种特殊用途的混凝土也有应用：

1、超耐久性混凝土耐久年限可达500年；2、耐热混凝土耐热温度达1800；3、防射线混凝土；4、耐磨混凝土；5、耐腐蚀混凝土；6、防渗透混凝土；7、保温混凝土。

1、世界上最高的钢筋混凝土建筑结构：

广州中信广场（1996,80层，391m）2、钢-混凝土混合结构：

马来西亚石油双子塔（1998,88层，452m）、台北101大厦（2003，101层，455m）.我国最高的建筑是高382m（88层）的上海，主体为钢筋混凝土结构，其中部分柱是型钢混凝土柱。

高322m（80层）的广州是我国最高的钢筋混凝土建筑。

的预应力混凝土电视塔电视塔高达549m，是有代表性的预应力混凝土构筑物。

我国最高的电视塔为上海电视塔上海电视塔（东方东方明珠明珠），高415.2m，主体为混凝土结构。

金茂大厦金茂大厦中天广场中天广场加拿大多伦多加拿大多伦多世界上最高的混凝土重力坝是瑞士狄克瑞士狄克桑斯大坝桑斯大坝，坝高285m，坝顶宽15m，坝底宽225m，坝长695m。

我国长江三峡水利枢纽工程长江三峡水利枢纽工程，是世界上最大的水利工程，混凝土大坝高185m，坝体混凝土用量达1527万m3。

现行混凝土结构设计规范（GB500102010）积累了半个世纪以来丰富的工程实践经验和科研成果，把我国混凝土结构设计方法提高到了当前的国际水平，在工程设计中发挥指导作用。

1、高性能混凝土优点：

高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗透性。

缺点：

塑性差，脆性。

抗震要求的混凝土结构，混凝土强度等级不宜超过C70.1.2.2发展2、纤维增强混凝土结构在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料而形成纤维增强混凝土。

优点：

抗拉、抗剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震、抗爆性能均有较大提高。

3、活性粉末混凝土（RPC）活性粉末混凝土由骨料、水泥、硅粉、高效减水剂以及一定量的纤维等组成。

优点：

除去大颗粒骨料，增加了细度和活性，具有超高强度、超高韧性、高耐久性。

且密度大，空隙率低，抗渗能力强，耐久性高，流动性好，韧性和变形性能好。

自重低，接近钢梁。

4、工程纤维增强水泥基复合材料美国Michigan大学采用高性能纤维增强水泥砂浆，研制出该材料，生产工艺类似于纤维混凝土，但不使用粗骨料，纤维的体积分数一般不超过2%。

具有金属材料的拉伸强化现象，与钢材的塑性变形能力接近。

5、钢与混凝土组合结构类型有：

型钢混凝土、钢管混凝土、钢与混凝土组合梁、压型钢板与混凝土组合楼板。

优点：

抗震性能好、施工方便、能充分发挥材料的性能。

1.3课程内容及特点课程内容及特点1、受弯构件2、受压构件3、受拉构件4、受扭构件1.3.1主要内容1、钢筋混凝土构件由钢筋和混凝土两种材料组成的构件，且混凝土非均匀、非连续和非弹性。

2、钢筋混凝土构件中的两种材料，在强度和数量上存在一个合理的配比范围，超出该范围，受力发生变化。

3、构件计算方法建立在试验研究基础上。

4、本课程需要解决承载力、变形、截面形式、材料选用、配筋构造等问题5、实践性强，主要依据混凝土结构设计规范（GB50009-2010）。

1.3.2课程特点与学习方法1.3.2结构的极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此状态称为该功能的极限状态极限状态。

1承载能力极限状态承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态，称为承承载载能力极限状能力极限状态态。

当结构或构件由于材料强度不足而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，或丧失稳定，或结构转变为机动体系时，就认为结构或构件超过了承载能力极限状态。

超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。

2正常使用极限状态正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态正常使用极限状态。

例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用极限状态。

超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。

进行结构设计时，结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。

也就是说，设计的结构设计的结构或构件在满足承载能力极限状态的同时也要或构件在满足承载能力极限状态的同时也要满足正常使用极限状态满足正常使用极限状态。

1.3.3荷载和材料强度荷载值基本上不随时间而变化的荷载，称为永永久荷载或恒荷载久荷载或恒荷载（用G或g表示），例如结构的自重。

荷载值随时间而变化的荷载，称为可变荷载或可变荷载或活荷载活荷载（用Q或q表示），例如楼面活荷载。

荷载的标准值标准值是荷载的基本代表值，用下标k表示，在验算变形和裂缝宽度时要用荷载的标准值。

在计算截面承载力时，为了满足可靠度的要求，应采用比其标准值大的荷载设计值荷载设计值。

荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数。

恒荷载的荷载分项系数一般取为1.2；活荷载的荷载分项系数一般取为1.4。

按荷载标准值计算得到的内力，称为内力的标准值内力的标准值，例如弯矩标准值Mk、轴向力标准值Nk等。

按荷载设计值计算得到的内力，称为内力的设计值，例如弯矩设计值M、轴向力设计值N等。

验算变形、裂缝宽度时，应采用材料强度的标准值；计算截面承载力时，要用比材料强度标准值小的材料强度设计值。

材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料强度的分项系数。

例如，混凝土轴心抗拉强度设计值ft=ftk/c。

这里，t表示抗拉强度（tensilestrength），k表示标准值，c表示混凝土，c表示混凝土强度的分项系数，c=1.4。

1.4混凝土结构的环境类别混凝土结构的环境类别环境类别是指混凝土结构暴露表面所处的环境条件，设计时可根据实际情况确定适当的环境类别。

1.5学习本课程需要注意的问题学习本课程需要注意的问题混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构混凝土结构设计原理设计原理”和“混凝土结构设计混凝土结构设计”两部分。

前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。

后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。

通过本课程的学习，并通过课程设计和毕业设计等实践性教学环节，使学生初步具有运用这些理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。

1.1.1.1.加加加加强实验强实验强实验强实验、实实实实践性教学践性教学践性教学践性教学环节环节环节环节并注意并注意并注意并注意扩扩扩扩大知大知大知大知识识识识面面面面2.2.2.2.突出重点，并注意突出重点，并注意突出重点，并注意突出重点，并注意难难难难点的学点的学点的学点的学习习习习3.3.3.3.深刻理解重要的概念，熟深刻理解重要的概念，熟深刻理解重要的概念，熟深刻理解重要的概念，熟练练练练掌握掌握掌握掌握设计计设计计设计计设计计算的基本功，切忌死算的基本功，切忌死算的基本功，切忌死算的基本功，切忌死记记记记硬背硬背硬背硬背