1、 Page:1项目一项目一 任务任务1结构的整体认识结构的整体认识 Page:2学习目标学习目标掌握混凝土结构的一般概念及特点；掌握混凝土结构的一般概念及特点；了解混凝土结构的发展与应用概况；了解混凝土结构的发展与应用概况；了解本课程的主要内容、要求和学习方法。了解本课程的主要内容、要求和学习方法。Page:3教学提示教学提示 对混凝土结构的一般概念应作重点讲述；对混凝土结构的一般概念应作重点讲述；同时应简要介绍混凝土结构在工程中的同时应简要介绍混凝土结构在工程中的 应用、发展前景以及相关行业的应用、发展前景以及相关行业的规范规范 情况；情况；并应对混凝土结构课程的特点及学习方法并应对混凝土结
2、构课程的特点及学习方法 提出建议。提出建议。Page:4主要内容主要内容混凝土结构的一般概念和特点混凝土结构的一般概念和特点混凝土结构的发展简况及其应用混凝土结构的发展简况及其应用课程的主要内容、特点及学习方法课程的主要内容、特点及学习方法 Page:51.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构素混凝土结构钢骨混凝土结构钢骨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、钢骨钢骨、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(Concrete Structure
3、)。1.1 混凝土结构的一般概念混凝土结构的一般概念1.1.1 混凝土结构的定义与分类混凝土结构的定义与分类一、定义一、定义 Page:61.1 混凝土结构一般概念和特点（Plain Concrete)Page:7钢筋混凝土梁1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete)Page:81.1 混凝土结构一般概念和特点预应力混凝土结构预应力混凝土结构（Prestressed Concrete)Page:9钢骨混凝土柱1.1 混凝土结构一般概念和特点（Steel Reinforced Concrete)(Encased Concrete)Pag
4、e:101.1 混凝土结构一般概念和特点（Concrete Filled Tube)Page:111、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1/8-1/20)。（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。1.1 混凝土结构一般概念和特点1.1.2、配筋的作用与要求、配筋的作用与要求一、为什么想将钢筋与混凝土组合起来使用？一、为什么想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 Page:12Pcr=9.7kN150300fc=
5、13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 ftsc=ft2500Pu Pcrsc=ft ft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，破坏表现为，破坏表现为脆性断裂脆性断裂，无明显预兆。，无明显预兆。1.1 混凝土结构一般概念和特点 Page:13（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，
6、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。1.1 混凝土结构一般概念和特点3、钢材的主要性能、钢材的主要性能 Page:14Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 ftsc=ft1503002500Pu 52.5kNsc=ft ft ss sc2f16 fy配置钢筋后：配置钢筋后：RC梁梁的的（)比比，钢筋的钢筋的均得到充分利用，均得到充分利用，破坏过程有破坏过程有。Py 50.0kN fc Page:15（1）钢筋和混凝土之
7、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；（2）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。（3）混凝土的混凝土的碱性碱性环境环境粘结力粘结力Bond Page:16 适用于适用于抗震抗震、抗爆抗爆结构等；结构等；Page:17 不适
8、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。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。1.1 混凝土结构一般概念和特点 Page:181824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。混凝土结构的混凝土结构的开始应用开始应用于土木工程于土木工程距今仅距今仅150多年多
9、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。Page:19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20世纪初。世纪初。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。1.2 混凝土结构的发展简况及其应用 P
10、age:20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：从从上世纪上世纪20年代年代到到 第二次世界大战第二次世界大战前后前后应用：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1928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.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。Page:21材料：材料：强度继续提高。强度继续提高。尤其是
11、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C20 C45。第三阶段：第三阶段：二战以后到现在二战以后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。Page:22台北台北101101层层,
12、508m金茂大厦金茂大厦88层层,421m Page:23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 Page:241.2 混凝土结构的发展简况及其应用元江大桥 Page:25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、设计计下的受力性能、设计计算方法及构造措施。算方法及构造措施。Page:26四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）
13、SR设计方法设计方法材性材性 Page:27是以实验研究为基础，提出假定、是以实验研究为基础，提出假定、进行简化、建立实用的设计计算方法和公式，进行简化、建立实用的设计计算方法和公式，用于解决工程实际问题。用于解决工程实际问题。，即概念多、公式多、系数多、，即概念多、公式多、系数多、符号多、构造规定多、教学环节多，文字叙述多。符号多、构造规定多、教学环节多，文字叙述多。Page:28问题的复杂性问题的复杂性问题的综合性问题的综合性基本理论基本理论工程应用工程应用受力性能受力性能理论分析理论分析构件设计构件设计结构设计结构设计问题不是单一的问题不是单一的解答是不唯一的解答是不唯一的材料的力学性能
14、材料的力学性能两种材料的配比两种材料的配比两种材料的共同工作两种材料的共同工作 Page:29由由钢筋钢筋和和混凝土混凝土两种力学性能两种力学性能不同且复杂不同且复杂的材料组成，的材料组成，所以所以钢筋混凝土钢筋混凝土的力学性能十分复杂。的力学性能十分复杂。因此，其受力性能、设计计算方法及配筋构造不可能因此，其受力性能、设计计算方法及配筋构造不可能用用力学方法力学方法推出，推出，必须建立在必须建立在实验研究实验研究的基础上。的基础上。1.3 课程的主要内容、特点和学习方法 Page:301.3 课程的主要内容、特点和学习方法设计过程包括设计过程包括结构选型、构件布置、内力分析、结构选型、构件布
15、置、内力分析、配筋配筋计算计算、配筋构造配筋构造、绘制施工图、绘制施工图等。等。设计中设计中许多数据许多数据可能有多种选择，因此设计结果不是可能有多种选择，因此设计结果不是唯一的。唯一的。最终的设计结果应是最终的设计结果应是安全适用安全适用和和经济合理经济合理的。的。Page:31设计规范是具有约束性和立法设计规范是具有约束性和立法性的文件，其目的是使工程结构设计既性的文件，其目的是使工程结构设计既安全适用安全适用又又经经济合理济合理。铁路铁路TB10002.3-TB10002.3-20052005）、建工建工GB50010-2010GB50010-2010、公路、公路JTG D62-2004
16、 JTG D62-2004、水水工工SL/T191-96SL/T191-96、港工、港工JTJ267-98JTJ267-98 Page:32本课程以基本理论为主，并本课程以基本理论为主，并结合主要结合主要用于用于铁路结构的铁路结构的铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范构设计规范（TB10002.32005）道道桥结构的桥结构的公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范计规范（JTG D622004）学习。学习。Page:33一方面设计应遵循规范，一方面设计应遵循规范，另一方面只有深刻地理解规范，才能发挥设计者的另一方面只
17、有深刻地理解规范，才能发挥设计者的主主动性动性和和创造性创造性。本学科还在不断地发展和更新，因此设计工作也不应本学科还在不断地发展和更新，因此设计工作也不应被规范束缚，在经过各方面的可靠性论证后，应积极被规范束缚，在经过各方面的可靠性论证后，应积极采用先进的理论和技术。采用先进的理论和技术。规范一般十年左右修订一次规范一般十年左右修订一次，就是为了反映学科最新，就是为了反映学科最新的发展成果。的发展成果。Page:34（1）实验研究；实验研究；（2）简化（基本假定）；简化（基本假定）；（3）建立计算公式和公式条件；建立计算公式和公式条件；（4）设计计算（截面复核和截面设计）；设计计算（截面复核和截面设计）；（5）构造措施。构造措施。
