混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理基本設(shè)計原理

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理基本設(shè)計原理匯報人：AA2024-01-12目錄緒論混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則受彎構(gòu)件正截面承載力計算受彎構(gòu)件斜截面承載力計算受壓構(gòu)件承載力計算受拉構(gòu)件承載力計算受扭構(gòu)件承載力計算01緒論

混凝土結(jié)構(gòu)基本概念混凝土結(jié)構(gòu)定義由水泥、骨料（砂、石）和水按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護等工序形成的具有一定強度、耐久性等性能的建筑材料?；炷两Y(jié)構(gòu)類型根據(jù)施工方法、構(gòu)件受力特點等因素，混凝土結(jié)構(gòu)可分為素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等?；炷两Y(jié)構(gòu)特點具有較高的抗壓、抗拉、抗彎強度，良好的耐久性、耐火性和可塑性，以及較低的成本等優(yōu)點。早在古羅馬時期，人們就開始使用天然火山灰、石灰和海水等原料制作混凝土，并應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，如萬神廟、斗獸場等。古代混凝土結(jié)構(gòu)隨著水泥的發(fā)明和工業(yè)化生產(chǎn)的實現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。19世紀(jì)中葉，法國起源的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸在歐美國家普及，20世紀(jì)初傳入中國?，F(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)隨著材料科學(xué)、計算機技術(shù)和施工技術(shù)的進步，混凝土結(jié)構(gòu)不斷向高性能、高耐久性、智能化等方向發(fā)展。當(dāng)代混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程本課程學(xué)習(xí)目的與要求學(xué)習(xí)目的掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和方法，具備獨立進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，為從事土木工程領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)要求熟悉混凝土材料的物理力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系；掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和方法；了解混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和質(zhì)量控制；具備一定的實踐能力和創(chuàng)新意識。02混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能鋼筋具有較高的屈服強度和抗拉強度，能夠承受較大的拉力。強度高延性好與混凝土粘結(jié)力強鋼筋在達到屈服點后能產(chǎn)生較大的塑性變形，有利于吸收地震等外力產(chǎn)生的能量。鋼筋表面的肋紋能與混凝土牢固粘結(jié)，實現(xiàn)二者共同工作。030201鋼筋混凝土具有較高的抗壓強度，能夠承受較大的壓力?？箟簭姸雀呋炷猎谝话悱h(huán)境下不易受腐蝕，具有良好的耐久性。耐久性好混凝土在澆筑前為塑性狀態(tài)，可以澆筑成各種形狀和尺寸的構(gòu)件?？伤苄院没炷琳辰Y(jié)力來源01鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力主要來源于二者接觸面上的化學(xué)膠結(jié)力、摩擦力和機械咬合力。粘結(jié)性能影響因素02影響鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的主要因素包括混凝土強度、鋼筋直徑和表面形狀、保護層厚度以及橫向配筋等。粘結(jié)性能對結(jié)構(gòu)性能的影響03良好的粘結(jié)性能能夠保證鋼筋與混凝土共同工作，提高結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力。若粘結(jié)性能不良，則可能導(dǎo)致鋼筋滑移、混凝土開裂等問題，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。鋼筋與混凝土的粘結(jié)03混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則安全性在正常施工和正常使用時，結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種作用而不發(fā)生破壞；在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性。適用性在正常使用時，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工作性能。耐久性在正常維護的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)能在預(yù)計的使用年限內(nèi)滿足各項功能要求。結(jié)構(gòu)的功能要求和極限狀態(tài)永久荷載結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等?？勺兒奢d樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、溫度作用等。偶然荷載爆炸力、撞擊力等。荷載分類和荷載代表值材料的強度標(biāo)準(zhǔn)值具有95%保證率的強度值。材料強度的設(shè)計值根據(jù)強度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項系數(shù)得到。材料強度取值123以概率理論為基礎(chǔ)，以極限狀態(tài)為設(shè)計準(zhǔn)則的設(shè)計方法。極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。根據(jù)不同的設(shè)計狀況，采用不同的荷載組合和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、荷載分項系數(shù)、材料分項系數(shù)等來進行設(shè)計。概率極限狀態(tài)設(shè)計法04受彎構(gòu)件正截面承載力計算混凝土未開裂階段。當(dāng)荷載較小時，梁基本上處于彈性工作階段，隨著荷載增加，彎矩加大，拉區(qū)邊緣纖維混凝土表現(xiàn)出一定塑性性質(zhì)。第一階段混凝土開裂后至鋼筋屈服前階段。當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)裂縫后，混凝土退出工作，拉力主要由鋼筋承擔(dān)，隨著荷載增加，裂縫向中和軸方向發(fā)展，受壓區(qū)高度減小，最后受壓區(qū)混凝土達到極限壓應(yīng)變值而破壞。第二階段受彎構(gòu)件正截面的受力全過程適筋梁破壞時，鋼筋和混凝土均能達到設(shè)計強度，稱為適筋破壞。對于受彎構(gòu)件正截面承載力計算，應(yīng)控制在適筋破壞的范圍內(nèi)。適筋破壞原則根據(jù)截面受力平衡條件，建立受力平衡方程進行計算。平衡原則考慮受彎構(gòu)件的變形和裂縫開展情況，保證構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定性。變形協(xié)調(diào)原則正截面受彎承載力計算原則計算簡圖確定計算參數(shù)建立受力平衡方程求解承載力單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算01020304根據(jù)構(gòu)件的受力情況和幾何尺寸，繪制計算簡圖。包括截面尺寸、混凝土強度等級、鋼筋的強度和直徑等。根據(jù)平衡原則，建立受力平衡方程。通過求解方程，得到單筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力。與單筋矩形截面相似，根據(jù)受力情況和幾何尺寸繪制計算簡圖。計算簡圖包括截面尺寸、混凝土強度等級、鋼筋的強度和直徑等。確定計算參數(shù)考慮受壓區(qū)和受拉區(qū)鋼筋的共同作用，建立受力平衡方程。建立受力平衡方程通過求解方程，得到雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力。求解承載力雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計算05受彎構(gòu)件斜截面承載力計算指混凝土受彎構(gòu)件在斜截面上的抗剪承載能力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要參數(shù)。斜截面承載力包括混凝土強度、截面尺寸、配筋率、剪跨比、荷載類型等。影響因素確保受彎構(gòu)件在斜截面上的抗剪承載力滿足規(guī)范要求，以保證結(jié)構(gòu)的安全性。設(shè)計原則概述指沒有配置腹筋（箍筋和彎起鋼筋）的混凝土受彎構(gòu)件。無腹筋梁定義主要依靠混凝土自身的抗剪強度和縱向鋼筋的銷栓作用來抵抗剪力?？辜魴C理混凝土強度、截面尺寸、縱向鋼筋配筋率等。影響因素?zé)o腹筋梁的抗剪性能有腹筋梁定義指配置了腹筋的混凝土受彎構(gòu)件，腹筋包括箍筋和彎起鋼筋?？辜魴C理除了混凝土自身的抗剪強度和縱向鋼筋的銷栓作用外，腹筋的約束作用也能有效提高梁的抗剪承載力。影響因素混凝土強度、截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、腹筋配筋率等。有腹筋梁的抗剪性能03注意事項在計算過程中應(yīng)注意各種參數(shù)的取值范圍和單位，以及不同規(guī)范之間的差異。01計算方法根據(jù)規(guī)范提供的公式或圖表進行計算，通常需要考慮上述各種影響因素。02構(gòu)造要求為確保受彎構(gòu)件的斜截面抗剪承載力，需要滿足一定的構(gòu)造要求，如最小配箍率、箍筋間距等。受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算06受壓構(gòu)件承載力計算計算公式N≤φ·fc·A，其中N為軸向力設(shè)計值，φ為軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，A為構(gòu)件截面面積。適用范圍該公式適用于軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算，當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比較大或混凝土強度等級較高時，應(yīng)考慮穩(wěn)定系數(shù)φ的修正。軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算計算公式N≤α1·fc·bx+fy·As-σs·As，其中N為軸向力設(shè)計值，α1為系數(shù)，fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，bx為受壓區(qū)矩形截面寬度，fy為縱向鋼筋抗拉強度設(shè)計值，As為縱向鋼筋截面面積，σs為縱向鋼筋應(yīng)力。適用范圍該公式適用于偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算，當(dāng)構(gòu)件存在偏心距時，應(yīng)考慮偏心距對承載力的影響。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算V≤0.7·βh·ft·bh0+fyv·Ash/s+0.05·Np0，其中V為剪力設(shè)計值，βh為截面高度影響系數(shù)，ft為混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，bh0為截面有效高度，fyv為箍筋抗拉強度設(shè)計值，Ash為同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積，s為箍筋間距，Np0為計算截面上混凝土法向預(yù)應(yīng)力等于零時的預(yù)加力。計算公式該公式適用于偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計算，當(dāng)構(gòu)件存在斜裂縫時，應(yīng)考慮斜裂縫對承載力的影響。同時，對于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力的影響。適用范圍偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計算07受拉構(gòu)件承載力計算$N$軸向拉力設(shè)計值；$f_t$混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；計算公式$Nleqf_tA$軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算$A$：構(gòu)件截面面積。注意事項構(gòu)件的裂縫寬度和變形需滿足規(guī)范要求；對于重要構(gòu)件或在特殊環(huán)境下，需考慮混凝土的耐久性。01020304軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算計算公式$N$$f_t$軸向拉力設(shè)計值；混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；$Nleqf_tA+f_y'A_s'$$A$混凝土截面面積；$f_y'$受壓鋼筋抗壓強度設(shè)計值；$A_s'$受壓鋼筋截面面積。偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算注意事項需考慮偏心距對承載力的影響；當(dāng)偏心距較大時，需配置受壓鋼筋以提高承載力。偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算計算公式：$V\leq\alpha_cf_tbh_0+f_y\frac{A_s}{s}h_0$偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算剪力設(shè)計值；$V$混凝土斜截面受剪承載力系數(shù)；$alpha_c$混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；$f_t$偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算$b$截面寬度；$h_0$截面有效高度；$f_y$箍筋抗拉強度設(shè)計值；偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；箍筋間距。偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算$s$$A_s$需考慮斜裂縫對承載力的影響；箍筋的配置需滿足規(guī)范要求，以保證斜截面受剪承載力。偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算08受扭構(gòu)件承載力計算受扭構(gòu)件的定義扭矩可能由多種因素產(chǎn)生，包括地震力、風(fēng)力、不平衡荷載等。扭矩的來源設(shè)計的重要性準(zhǔn)確計算受扭構(gòu)件的承載力對于確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要承受扭矩作用的構(gòu)件被稱為受扭構(gòu)件，如梁的端部和柱子在某些情況下。概述純扭構(gòu)件的受力特點純扭構(gòu)件主要承受扭矩作用，其受力特點包括截面上的剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角。承載力計算原理純扭構(gòu)件的承載力計算通?；趶椥粤W(xué)和塑性力學(xué)原理，考慮混凝土的抗壓強度和鋼筋的抗拉強度。計算方法計算方法包括基于彈性理論的解析法、數(shù)值分析法和經(jīng)驗公式法等。其中，解析法主要適用于簡單截面和規(guī)則荷載情況，數(shù)值分析法（如有限元法）可處理復(fù)雜截面和不規(guī)則荷載情況。純扭構(gòu)件的受力性能及承載力計算彎剪扭構(gòu)件的受力特點彎剪扭構(gòu)件同時承受彎矩、剪力和扭矩作用，其受力特點