一級結(jié)構(gòu)工程師混凝土教學第一章緒論

1、一級結(jié)構(gòu)工程師混凝土教學第一章緒論一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點 1. 一般概念PPPP素混凝土素混凝土梁承載力小，破壞突然鋼筋混凝土鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預告一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點 1. 一般概念PP鋼筋（加筋） +混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）Reinforced concrete structure拉壓性能均好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）-各盡其能，相得益彰一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點 2. 混凝土和鋼筋共同工作的原因* 混凝土和鋼筋之間有良好的工作性能，兩者可靠地結(jié)合在混凝土和鋼筋之間有良好的工作性能，兩者可靠地結(jié)合在一起，可共同受力，共同變形一起，可共

2、同受力，共同變形 (粘結(jié)與錨固粘結(jié)與錨固)* 兩者的溫度線膨脹系數(shù)很接近，避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力兩者的溫度線膨脹系數(shù)很接近，避免產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力破壞兩者的粘結(jié)力，混凝土：破壞兩者的粘結(jié)力，混凝土：10-51.5 10-5，鋼筋：，鋼筋： 1.2 10-5 * 混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化混凝土包裹在鋼筋的外部，可使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化 （混凝土保護層）（混凝土保護層）PP一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點 3. 預應(yīng)力混凝土預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念PP預應(yīng)力鋼筋PP+=一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點 4. 混凝土結(jié)構(gòu)的組成柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板一、混凝土結(jié)構(gòu)

3、的概念和特點 5.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點： 耐久性好 耐火性好 整體性好 可模性好 就地取材 節(jié)約鋼材 阻止射線的穿透缺點： 自重大 易開裂 耗模板 施工受季節(jié)性影響 隔熱隔聲性能差隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐漸被克服隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐漸被克服PP二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的誕生* 1824年，英國人年，英國人J. Aspdin 發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土；發(fā)明了波特蘭水泥，有了混凝土； * 1849年，法國人年，法國人Joseph Louis Lambot 用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成用水泥砂漿涂在鋼絲網(wǎng)的兩面做成小船小船-最早的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；最早的鋼筋混凝土結(jié)

4、構(gòu)； * 1861年，法國花匠年，法國花匠J. Monier 用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后又申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利后又申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利-盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)盡管他不懂鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他卻被認為是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)明者；構(gòu)的發(fā)明者； * 1884年，德國人年，德國人Wayss, Bauschingger和和Koenen等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)等提出了鋼筋應(yīng)配置在構(gòu)件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來，鋼筋

5、混凝土結(jié)構(gòu)逐件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸得到了推廣應(yīng)用。漸得到了推廣應(yīng)用。二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 2.材料方面的發(fā)展強度不斷提高強度不斷提高 美國美國60年代混凝土抗壓強度平均值：年代混凝土抗壓強度平均值：28N/mm2，70年代年代 ：42N/mm2，有特殊需要時：有特殊需要時： 40N/mm2100 N/mm2，試驗室中：，試驗室中： 266 N/mm2輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用輕質(zhì)混凝土的應(yīng)用 容重一般為：容重一般為：14kN/m318kN/m3(普通混凝土為普通混凝土為24kN/m3)，加氣混凝，加氣混凝土、陶?；炷?、火山巖混凝土、碎磚混凝土等土、陶?；炷?/p>

6、、火山巖混凝土、碎磚混凝土等聚合物混凝土聚合物混凝土 FRP筋的應(yīng)用或鋼纖維混凝土筋的應(yīng)用或鋼纖維混凝土 用用FRP筋代替鋼筋筋代替鋼筋NoImage特殊性能混凝土和智能混凝土的發(fā)展特殊性能混凝土和智能混凝土的發(fā)展 二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 3.結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展PPPP預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 在混凝土的受拉區(qū)施加預應(yīng)力，以提高混凝在混凝土的受拉區(qū)施加預應(yīng)力，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度，減輕構(gòu)件的自重土結(jié)構(gòu)的抗裂度，減輕構(gòu)件的自重結(jié)構(gòu)體系的豐富結(jié)構(gòu)體系的豐富 不同用途、不同結(jié)構(gòu)功能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體不同用途、不同結(jié)構(gòu)功能具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系：混凝土結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)、系：混凝土

7、結(jié)構(gòu)、鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)、FRP混凝土及預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等混凝土及預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展設(shè)計方法允許應(yīng)力設(shè)計法破壞階段設(shè)計法極限狀態(tài)設(shè)計法半經(jīng)驗半概率法近似概率法近似概率法全概率法生命全過程設(shè)計法材料力學的方法材料力學的方法按經(jīng)驗法確定安按經(jīng)驗法確定安全系數(shù)全系數(shù)二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展結(jié)構(gòu)基本理論-如何設(shè)計一個新結(jié)構(gòu)荷載的確定方法荷載的確定方法結(jié)構(gòu)的力學分析：線性和非線性結(jié)構(gòu)的力學分析：線性和非線性構(gòu)件的承載力計算、設(shè)計方法和構(gòu)造措施構(gòu)件的承載力計算、設(shè)計方法和構(gòu)造措施未來的方向：計算機的應(yīng)用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體未來的方向：計算機的應(yīng)

8、用與發(fā)展，結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完善與應(yīng)用空間作用分析方法的完善與應(yīng)用二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展結(jié)構(gòu)基本理論-舊結(jié)構(gòu)的維護、改造與加固（80年代中期發(fā)展起來）承載力計算承載力計算耐久性評估耐久性評估壽命預測壽命預測損傷分析損傷分析加固理論加固理論修復理論修復理論災害評估等災害評估等二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展結(jié)構(gòu)基本理論-計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 4.理論研究方面的發(fā)展結(jié)構(gòu)基本理論-結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)的完善NoImageNoImage三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1.房屋工程我國超過100m高的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或為混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)混凝土

9、組合柱組合樓板鋼柱組合梁組合桁架鋼筋混凝土筒體上海金茂大廈上海金茂大廈NoImage雙塔大廈雙塔大廈型鋼混凝土型鋼混凝土三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 2.交通工程隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。如1994年建成的上海內(nèi)環(huán)線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大橋、楊浦大橋的塔架，1995年建成的地鐵一號線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等NoImage三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 3.水利工程大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土結(jié)構(gòu)瑞士大狄克桑期壩，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力壩我國湖北宜昌的三峽大壩，高186m，裝機容量1786千瓦三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 4.特種工程

10、核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲水池、儲氣灌、海洋石油平臺、電視塔等NoImageNoImageNoImage四、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡述 1.結(jié)構(gòu)功能統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的可靠性統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的可靠性 安全性安全性 適用性適用性 耐久性耐久性四、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡述 2.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或一部分超過某一結(jié)構(gòu)或一部分超過某一 特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求稱為特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求稱為該功能的極限狀態(tài)該功能的極限狀態(tài) 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 材料強度破壞材料強度破壞 疲勞破壞疲勞破壞過大塑性變形過大塑性變形失穩(wěn)等失穩(wěn)等p 過大變

11、形過大變形p 過寬裂縫過寬裂縫p 局部損壞或振動等局部損壞或振動等四、結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡述 3.荷載和材料強度 荷載標準值和荷載設(shè)計值荷載標準值和荷載設(shè)計值 材料強度標準值和設(shè)計值材料強度標準值和設(shè)計值正常使用極限狀態(tài)驗算承載能力極限狀態(tài)驗算kGGGkQQQ標準值設(shè)計值分項系數(shù)cckcff/sykyff/標準值設(shè)計值分項系數(shù)五、本課程的目的和學習方法 1.目的土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課, 學位課。學位課。 建筑工程、交通工程、地下工程共同的專業(yè)基礎(chǔ)課建筑工程、交通工程、地下工程共同的專業(yè)基礎(chǔ)課先修課程：土木工程材料、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、高等數(shù)學等先修課

12、程：土木工程材料、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、高等數(shù)學等現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料：鋼筋混凝土、鋼材、砌體現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料：鋼筋混凝土、鋼材、砌體后繼課程：混凝土結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑抗震設(shè)計后繼課程：混凝土結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑抗震設(shè)計 基礎(chǔ)工程、橋梁工程、地下建筑結(jié)構(gòu)、畢業(yè)設(shè)計等等基礎(chǔ)工程、橋梁工程、地下建筑結(jié)構(gòu)、畢業(yè)設(shè)計等等五、本課程的目的和學習方法 2.學習方法注意本課程與相關(guān)課程尤其是注意本課程與相關(guān)課程尤其是“材料力學材料力學”、“結(jié)構(gòu)力學結(jié)構(gòu)力學”課程的異同課程的異同點，正確運用已有的力學知識解決實際問題點，正確運用已有的力學知識解決實際問題混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論體系。很多公式不能有嚴密的邏輯推導得出，只能由試驗結(jié)果回歸