第一章混凝土設(shè)計原理緒論

1、 一、混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類一、混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類 主要以混凝土材料，并根據(jù)需要配置鋼筋、預(yù)主要以混凝土材料，并根據(jù)需要配置鋼筋、預(yù) 應(yīng)力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力筋、鋼骨、鋼管等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)， 均可稱為均可稱為混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)，主要有：，主要有： 素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu) 素混凝土結(jié)構(gòu)（Plain Concrere)：無筋或不配置受力無筋或不配置受力 鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土梁 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Rei

2、nforced Concrete ):由配置受力的由配置受力的 普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)Prestressed Concrete):由配置受由配置受 力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的 混凝土制成的結(jié)構(gòu)混凝土制成的結(jié)構(gòu) 鋼骨混凝土柱 鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)Steel Reinforced Concrete):用型鋼或用型鋼或 鋼板焊成的鋼骨架作為配筋的混凝土結(jié)構(gòu)。鋼板焊成的鋼骨架作為配筋的混凝土結(jié)構(gòu)。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)Concrete Filled Tube):鋼管

3、內(nèi)澆搗混鋼管內(nèi)澆搗混 凝土做成的結(jié)構(gòu)。凝土做成的結(jié)構(gòu)。 因此，素混凝土構(gòu)件在實際因此，素混凝土構(gòu)件在實際 工程的應(yīng)用很有限，主要用工程的應(yīng)用很有限，主要用 于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩 和一些非承重結(jié)構(gòu)。和一些非承重結(jié)構(gòu)。 二、配筋的作用與要求二、配筋的作用與要求 150 300 2500 fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 Pcr = 9.7kN 150 300 ftk s sc= ftk 2500 fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 Pcr = 9.7kN 150 300 ft s sc= ft 2500 Pu Pcr s sc=

4、 ftk ftk fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 Pcr = 9.7kN 150 300 ft s sc= ft 2500 Pu Pcr s sc= ftk ftk fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就是將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就是將混凝土混凝土和和鋼材鋼材這兩種材料這兩種材料 有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短，充分利用材有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短，充分利用材 料的性能料的性能。 150 300 2500 2f16 fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 fyk=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ftk s sc= ftk

5、150 300 2500 2f16 fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 fyk=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ft s sc= ft 150 300 2500 2f16 s ss s sc fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 fyk=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ft s sc= ft 150 300 2500 2f16 Py 50.0kN fyk s sc fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ft s sc= ft 150 300 2500 Pu 52.5kN s

6、sc= ft ft s ss s sc 2f16 fy Py 50.0kN fc fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ft s sc= ft 150 300 2500 Pu 52.5kN s sc= ft ft s ss s sc 2f16 fy Py 50.0kN fc fck=13.4N/mm2 ftk=1.54N/mm2 fyk=335N/mm2 Pcr = 9.7kN ft s sc= ft 150 300 2500 Pu 52.5kN s sc= ft ft s ss s sc 2f16 fy Py 50.0kN fc

7、但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作；但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作； 通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。 但裂縫導(dǎo)致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應(yīng)用于但裂縫導(dǎo)致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應(yīng)用于 大跨度結(jié)構(gòu)以及對裂縫和變形要求較高的結(jié)構(gòu)。大跨度結(jié)構(gòu)以及對裂縫和變形要求較高的結(jié)構(gòu)。如何解決？如何解決？ fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2 除在構(gòu)件的受拉區(qū)配筋外，還可：除在構(gòu)件的受拉區(qū)配筋外，還可： 。 還可以利用箍筋約束混凝土來提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，還可以利用箍筋約束混凝

8、土來提高混凝土的抗壓強(qiáng)度， 甚至直接采用鋼管約束混凝土。甚至直接采用鋼管約束混凝土。 采用纖維（采用纖維（鋼纖維、玻璃纖維等鋼纖維、玻璃纖維等）與混凝土一起攪拌形）與混凝土一起攪拌形 成的纖維混凝土，其抗拉強(qiáng)度可以提高。成的纖維混凝土，其抗拉強(qiáng)度可以提高。 在混凝土中配置適量的受力鋼筋，并混凝土主要承在混凝土中配置適量的受力鋼筋，并混凝土主要承 受壓力，鋼筋主要承受拉力，充分利用材料，提高受壓力，鋼筋主要承受拉力，充分利用材料，提高 結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的作用。受力鋼筋的布置結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的作用。受力鋼筋的布置 和數(shù)量由計算和構(gòu)造要求確定，施工也要正確。和數(shù)量由計算和構(gòu)造要求確定，施

9、工也要正確。 受壓構(gòu)件中配置受壓鋼筋 受扭構(gòu)件配筋螺旋箍筋約束混凝土 梁中配置箍筋 圖 1-3 常見配筋方式 粘結(jié)力粘結(jié)力Bond ： ： 三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點 。 ： ：輕質(zhì)、高強(qiáng)和預(yù)輕質(zhì)、高強(qiáng)和預(yù) 應(yīng)力。應(yīng)力。 。 u 一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難。一旦破壞，其修復(fù)、加固、補(bǔ)強(qiáng)比較困難。 四、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況四、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況 混凝土結(jié)構(gòu)約有150年的歷史，與鋼、木和 砌體結(jié)構(gòu)相比，由于它在物理力學(xué)性能、材料 來源以及工程造價等方面有許多優(yōu)點，所以發(fā) 展速度很快，應(yīng)用也最廣泛。 我國是采用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國家，在高 層建筑和多層框架中大多采

10、用混凝土結(jié)構(gòu)。 強(qiáng)度不斷提高強(qiáng)度不斷提高 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)型鋼混凝土結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 五、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題五、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題 混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)(上冊上冊): 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 受壓構(gòu)件 受扭構(gòu)件 受彎構(gòu)件 受拉構(gòu)件 受彎構(gòu)件 受壓構(gòu)件 構(gòu)件截面的基本受力形態(tài)有：構(gòu)件截面的基本受力形態(tài)有： 受彎受彎受剪受剪受扭受扭 基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合基本構(gòu)件的受力往往是基本受力形態(tài)的復(fù)合 基本構(gòu)件基本構(gòu)件受力形態(tài)受力形態(tài) 受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件 板 梁 受彎、受剪受彎、受剪 受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件 受壓弦桿 柱、墻

11、受壓彎受壓彎 受壓剪受壓剪 雙向受壓彎雙向受壓彎 受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件雨蓬梁 柱柱 受扭受扭 受彎、剪、扭受彎、剪、扭 受壓、彎、剪、扭受壓、彎、剪、扭 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件受拉弦桿受拉彎受拉彎 梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點受剪受剪 受壓受壓 基本理論基本理論工程應(yīng)用工程應(yīng)用 問題的復(fù)雜性問題的復(fù)雜性問題的綜合性問題的綜合性 問題不是單一的問題不是單一的 答案不是唯一的答案不是唯一的 受力性能受力性能理論分析理論分析構(gòu)件設(shè)計構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 復(fù)合的復(fù)合的受力狀態(tài)受力狀態(tài) 材料的力學(xué)性能不同材料的力學(xué)性能不同 兩種材料的共同工作兩種材料的共同工作 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題：學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題： 1 1、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)

12、設(shè)計是一個綜合性問題。、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個綜合性問題。 設(shè)計過程包括設(shè)計過程包括結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件選型、材料選擇、結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件選型、材料選擇、 配筋構(gòu)造、施工方案配筋構(gòu)造、施工方案等，同時還需要考慮等，同時還需要考慮安全適安全適 用用和和經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理。 設(shè)計中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇方案，因此設(shè)設(shè)計中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇方案，因此設(shè) 計結(jié)果不是唯一的。計結(jié)果不是唯一的。 最終設(shè)計結(jié)果應(yīng)經(jīng)過各種方案的比較，綜合考最終設(shè)計結(jié)果應(yīng)經(jīng)過各種方案的比較，綜合考 慮使用、材料、造價、施工等各項指標(biāo)的可行性，慮使用、材料、造價、施工等各項指標(biāo)的可行性， 才能確定較為合適的一個設(shè)計結(jié)果。才能確定較為合適的

13、一個設(shè)計結(jié)果。 2 2、工程建設(shè)必須依照國家頒布的法規(guī)進(jìn)行。、工程建設(shè)必須依照國家頒布的法規(guī)進(jìn)行。 必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型的必須遵照各種結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程設(shè)計規(guī)范或規(guī)程進(jìn)行設(shè)計。進(jìn)行設(shè)計。 各種設(shè)計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目各種設(shè)計規(guī)范或規(guī)程是具有約束性和立法性的文件，其目 的是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計在符合國家經(jīng)濟(jì)政策的條件下，保證的是使工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計在符合國家經(jīng)濟(jì)政策的條件下，保證 設(shè)計的質(zhì)量和工程項目的安全可靠。設(shè)計的質(zhì)量和工程項目的安全可靠。 基本理論的應(yīng)用最終都要落實到規(guī)范的具體規(guī)定。由于工基本理論的應(yīng)用最終都要落實到規(guī)范的具體規(guī)定。由于工 程結(jié)構(gòu)類型很多，不同的結(jié)構(gòu)類型

14、有不同的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程，程結(jié)構(gòu)類型很多，不同的結(jié)構(gòu)類型有不同的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程， 但混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論是一致的。但混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論是一致的。 本課程以基本理論為主，并結(jié)合本課程以基本理論為主，并結(jié)合用于建筑結(jié)構(gòu)的用于建筑結(jié)構(gòu)的混凝土混凝土 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010GB50010一一20022002。 學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題：學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題： 3 3、鋼筋砼結(jié)構(gòu)屬于彈塑性材料，其結(jié)構(gòu)分析采用不同、鋼筋砼結(jié)構(gòu)屬于彈塑性材料，其結(jié)構(gòu)分析采用不同 于材力、結(jié)力的特有分析方法。于材力、結(jié)力的特有分析方法。 4 4、內(nèi)容多、符號多、計算公式多、構(gòu)造規(guī)定多，要注、內(nèi)容多、符號多、計算公式多

15、、構(gòu)造規(guī)定多，要注 重重點和難點的把握。重重點和難點的把握。 5 5、本書中大部分計算公式都是在試驗的基礎(chǔ)上，通過、本書中大部分計算公式都是在試驗的基礎(chǔ)上，通過 理論分析得到的，是半理論半經(jīng)驗的計算公式。學(xué)習(xí)和理論分析得到的，是半理論半經(jīng)驗的計算公式。學(xué)習(xí)和 運(yùn)用計算公式時，應(yīng)注意它的適用范圍和應(yīng)用條件。運(yùn)用計算公式時，應(yīng)注意它的適用范圍和應(yīng)用條件。 6 6、在掌握基本計算理論的同時，還應(yīng)注意構(gòu)造要求。、在掌握基本計算理論的同時，還應(yīng)注意構(gòu)造要求。 7 7、注意混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的新動向和新成就，擴(kuò)大知識、注意混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的新動向和新成就，擴(kuò)大知識 面，為將來考研準(zhǔn)備面，為將來考研準(zhǔn)備 學(xué)習(xí)中應(yīng)

16、注意的問題：學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題： 本章小結(jié) n混凝土的最基本力學(xué)性能混凝土的最基本力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)：抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng) 度卻很低，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的度卻很低，抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/201/201/81/8。 混凝土破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)。混凝土破壞時具有明顯的脆性性質(zhì)。 n鋼材的最基本力學(xué)性能鋼材的最基本力學(xué)性能：抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。：抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。 鋼材一般具有屈服現(xiàn)象，破壞時表現(xiàn)出較好延性。鋼材一般具有屈服現(xiàn)象，破壞時表現(xiàn)出較好延性。 n配筋的作用：配筋的作用：鋼筋混凝土梁的鋼筋混凝土梁的承載力承載力和和變形能力變形能力比比 素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的 抗壓強(qiáng)度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預(yù)兆?？箟簭?qiáng)度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預(yù)兆。 n學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：掌握鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土