绪论哈工大混凝土结构设计原理.ppt

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第一章第一章绪论绪论混凝土结构设计原理DesignPrincipleforConcreteStructures主讲主讲：

哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学土木工程学院土木工程学院SchoolofCivilEngineering,HarbinInstituteofTechnology郑文忠郑文忠教授教授王震宇王震宇副教授副教授邹超英邹超英教授教授第一章第一章绪论绪论主要教学主要教学主要教学主要教学参考书参考书参考书参考书（TextBookandReferencesTextBookandReferences）第一章第一章绪论绪论1.1混凝土结构的概念和特点混凝土结构的概念和特点Introduction1.2混凝土结构的应用与发展混凝土结构的应用与发展1.3学习内容、目的及方法学习内容、目的及方法1.4本课程考核方式本课程考核方式第一章第一章绪论绪论以以混凝土混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为混凝土混凝土结构结构（ConcreteStructures）。

）。

1.11.1混凝土结构的混凝土结构的概念概念和特点和特点素混凝土素混凝土PlainConcrete纤维增强混凝土纤维增强混凝土FiberReinforcedConcrete钢骨混凝土钢骨混凝土SteelReinforcedConcrete钢筋混凝土钢筋混凝土ReinforcedConcrete钢管混凝土钢管混凝土ConcreteFilledSteelTube预应力混凝土预应力混凝土PrestressedConcrete钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构CompositeStructure第一章第一章绪论绪论混凝土结构的混凝土结构的特点特点素混凝土梁L=1500mm120200C20P钢筋混凝土梁L=1500mm1202002ff14C20PP=4.4kNP=62.5kN由上述对比试验可知：

由上述对比试验可知：

钢筋混凝土梁的钢筋混凝土梁的承载力承载力比素混凝土梁比素混凝土梁大大提高（大大提高（14倍倍）；）；素混凝土梁素混凝土梁破坏突然，没有明显预兆；破坏突然，没有明显预兆；而钢筋混凝土梁则而钢筋混凝土梁则表现出较好的表现出较好的延性延性，破坏前，破坏前有明显预兆；有明显预兆；钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已经屈服，钢筋和混凝土的经屈服，钢筋和混凝土的材料强度均得到充分利用。

材料强度均得到充分利用。

第一章第一章绪论绪论抗压强度高，而抗拉强度却很低抗压强度高，而抗拉强度却很低通常抗拉强度只有抗压强度的通常抗拉强度只有抗压强度的1/81/20破坏时具有明显的破坏时具有明显的脆性特征脆性特征混凝土混凝土的材料特性的材料特性第一章第一章绪论绪论抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高具有具有屈服屈服现象，破坏时表现出现象，破坏时表现出较好的延性较好的延性细长的钢筋受压时极易细长的钢筋受压时极易压曲压曲钢筋钢筋的材料特性的材料特性第一章第一章绪论绪论将将混凝土混凝土和和钢筋钢筋这两种材料有机地结合在一起，这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分发挥各自的材料性能可以取长补短，充分发挥各自的材料性能。

除在构件的受拉区配置钢筋外除在构件的受拉区配置钢筋外在构件的在构件的受压区受压区也可配置钢筋，来协助混凝土承受压力也可配置钢筋，来协助混凝土承受压力第一章第一章绪论绪论V+_PabcdPPPPPMbacdbc段称为纯弯段，段称为纯弯段，ab、cd段段称为弯剪段称为弯剪段在在复杂应力区域复杂应力区域配置钢筋配置钢筋第一章第一章绪论绪论当构件所受压力很大时，可直接配置当构件所受压力很大时，可直接配置钢骨钢骨混凝土混凝土钢骨混凝土钢骨混凝土SteelReinforcedConcrete（SRC）第一章第一章绪论绪论核心混凝土核心混凝土三向受压三向受压可利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直可利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用接采用钢管钢管来约束混凝土来约束混凝土钢管混凝土钢管混凝土ConcretefilledSteelTube第一章第一章绪论绪论配置预应力筋，形成预应力混凝土构件或结构配置预应力筋，形成预应力混凝土构件或结构张拉钢筋张拉钢筋砼成型及养护砼成型及养护放张钢筋放张钢筋第一章第一章绪论绪论钢筋和混凝土钢筋和混凝土共同工作的基础：

共同工作的基础：

1.两者之间有良好的粘结力，可以保证两者协同工作两者之间有良好的粘结力，可以保证两者协同工作2.温度线膨胀系数相近，因此当温度变化时两者之间不会产温度线膨胀系数相近，因此当温度变化时两者之间不会产生过大的变形差生过大的变形差3.（钢材为（钢材为1.210-5，混凝土为，混凝土为1.01.510-5）本课程主要研究本课程主要研究钢筋混凝土钢筋混凝土基本构件和基本原理基本构件和基本原理，不同的，不同的结构和构件中，钢筋位置和形式并不相同，可见钢筋和混结构和构件中，钢筋位置和形式并不相同，可见钢筋和混凝土不是随意结合的，而凝土不是随意结合的，而应根据构件的受力特点布置钢筋应根据构件的受力特点布置钢筋。

第一章第一章绪论绪论1.21.2混凝土结构的应用与发展混凝土结构的应用与发展&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&1849年法国人朗波年法国人朗波（L.Lambot）制造了第一只钢筋混凝土小船制造了第一只钢筋混凝土小船&1872年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋年在纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋&混凝土结构开始应用距今仅混凝土结构开始应用距今仅150多年多年&与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前已成为大量土木工程中主要采用的结构形发展非常迅速，目前已成为大量土木工程中主要采用的结构形式，而且式，而且高性能混凝土高性能混凝土和和新型钢混凝土组合结构新型钢混凝土组合结构还在不断发还在不断发展。

展。

钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的优点优点材料利用合理材料利用合理钢筋与混凝土的材料强度可充分发挥；钢筋与混凝土的材料强度可充分发挥；可模性好可模性好适用于各种复杂的结构形式；适用于各种复杂的结构形式；耐久和耐火性好耐久和耐火性好维护费用低；维护费用低；结构整体性好结构整体性好有利于结构的抗震、抗爆；有利于结构的抗震、抗爆；刚度、阻尼大刚度、阻尼大有利于结构的变形控制；有利于结构的变形控制；材料易获得材料易获得混凝土材料可就地取材，还可利用工业废料混凝土材料可就地取材，还可利用工业废料作为其原材料，进而保护环境。

作为其原材料，进而保护环境。

第一章第一章绪论绪论台北台北101大厦大厦（508米）米）第一章第一章绪论绪论吉隆坡国家石油吉隆坡国家石油双子星座大厦双子星座大厦（452米）米）第一章第一章绪论绪论多伦多电视塔多伦多电视塔（549米）米）预应力混凝土结构预应力混凝土结构第一章第一章绪论绪论上海金茂大厦上海金茂大厦（421米）米）外外形形轮轮廓廓共共十十三三层层，每每隔隔若若干干层层渐渐渐渐收收进进，似似中中国国古古代代的的宝宝塔塔，具具有有独独特特的的民族风格。

民族风格。

第一章第一章绪论绪论金金茂茂大大厦厦主主体体结结构构中中部部为为八八角角形形型型钢钢配配筋筋混混凝凝土土（SRC）核核心心筒筒束束，筒筒内内井井字字形形墙墙到到56层层结结束束，然然后后单单筒筒升升到到335.3m；核核心心筒筒四四周周为为八八根根SRC大大柱柱，截截面面由由1.5m5m逐逐渐渐收收至至1m3.5m，以适应逐渐收进的外形。

以适应逐渐收进的外形。

第一章第一章绪论绪论上海环球金融中心上海环球金融中心（492米）米）阿拉伯酋长国阿拉伯酋长国迪拜摩天大楼（迪拜摩天大楼（800米）米）国际金融中心国际金融中心（415米）米）第一章第一章绪论绪论钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的缺点缺点自重大自重大不适于发展高层和大跨结构；不适于发展高层和大跨结构；？

钢材和混凝土同时承受钢材和混凝土同时承受100吨吨的压力的压力抗压强度：

抗压强度：

混凝土混凝土30MPa钢材钢材235MPa容重容重25kN/m3容重容重78kN/m30.837kN0.33kN18365承载力较低承载力较低往往导致受力构件的截面尺寸较大；往往导致受力构件的截面尺寸较大；抗裂性差抗裂性差对防渗防漏的结构不利，还会影响结构的耐久性；对防渗防漏的结构不利，还会影响结构的耐久性；施工较复杂施工较复杂工期长，受季节影响；工期长，受季节影响；修复、加固难修复、加固难混凝土产生裂缝或被压碎后修复困难；混凝土产生裂缝或被压碎后修复困难；早期容易开裂早期容易开裂高性能混凝土水胶比较小，早期收缩大。

高性能混凝土水胶比较小，早期收缩大。

第一章第一章绪论绪论自重大自重大抗裂性差抗裂性差承载力较低承载力较低施工较复杂施工较复杂修复、加固难修复、加固难混凝土结构的混凝土结构的发展取决于发展取决于混凝土混凝土材料的发展材料的发展轻质混凝土轻质混凝土纤维混凝土纤维混凝土高性能混凝土高性能混凝土自密实混凝土自密实混凝土碳纤维加固碳纤维加固高性能、高功能高性能、高功能和和智能化智能化是是21世纪混凝土科技的主要发展趋势世纪混凝土科技的主要发展趋势第一章第一章绪论绪论轻集（骨）料混凝土主要为解决混凝土自重大的缺陷，采用轻集（骨）料混凝土主要为解决混凝土自重大的缺陷，采用浮石、工业废渣及轻砂为原料，减少了混凝土结构的自重浮石、工业废渣及轻砂为原料，减少了混凝土结构的自重目前世界上最高的轻骨料混凝土目前世界上最高的轻骨料混凝土高层建筑为美国的高层建筑为美国的休斯敦贝壳广休斯敦贝壳广场大厦场大厦，共，共52层，高层，高215米米。

第一章第一章绪论绪论第一章第一章绪论绪论高性能混凝土包括高性能混凝土包括高强度高强度、高耐久性高耐久性和和高工作性高工作性三个要素三个要素林立岩林立岩设计大师与沈阳北方建筑材料试验有限责任公司设计大师与沈阳北方建筑材料试验有限责任公司成功地成功地在在沈阳皇朝万鑫大厦沈阳皇朝万鑫大厦工程中工程中应用了应用了C100级高性能级高性能泵送混凝土。

泵送混凝土。

序序号号工程名称工程名称建筑面积建筑面积（万万m2）应用部位应用部位（层层）混凝土混凝土供应方供应方施工年月施工年月强度平均值强度平均值（MPa）1远吉远吉大厦大厦2.4-2+5华兴华兴2003.4116.32贵和贵和大厦大厦2.113泰丰泰丰2004.3114.53皇朝万鑫大厦皇朝万鑫大厦20-2+8汉拿汉拿2005.47119.14东北大学科技东北大学科技综合楼综合楼3.813健富健富2005.9正在施工正在施工5宏发宏发国际名城国际名城10.5-2+12华兴华兴2005.9116.9第一章第一章绪论绪论第一章第一章绪论绪论活性粉末混凝土活性粉末混凝土ReactivePowderConcrete,RPC抗压强度可达抗压强度可达200MPa、500MPa和和800MPa采用粒径小于采用粒径小于1mm的细石英砂为粗骨料的细石英砂为粗骨料在成型过程中施加压力、热水养护或蒸压养护在成型过程中施加压力、热水养护或蒸压养护掺入细而短的钢纤维，抗折强度可达掺入细而短的钢纤维，抗折强度可达50MPa。

法国法国Bouygues公司公司1993年研究成功年研究成功第一章第一章绪论绪论1994加拿大魁北克省加拿大魁北克省70米跨的米跨的Sherbrooke人行混凝土桁架桥人行混凝土桁架桥上首次应用上首次应用RPC混凝土，全部构件在现场组装。

混凝土，全部构件在现场组装。

第一章第一章绪