《混凝土結(jié)構(gòu)受力特性》課件

混凝土結(jié)構(gòu)受力特性本課程將深入探討混凝土結(jié)構(gòu)的受力特性，從材料組成到構(gòu)件設(shè)計(jì)，再到特殊結(jié)構(gòu)的分析，全面解析混凝土結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的性能表現(xiàn)。通過本課程的學(xué)習(xí)，您將掌握混凝土結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理、設(shè)計(jì)方法和工程實(shí)踐，為您的職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)使學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)的受力基本理論和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。課程內(nèi)容包括混凝土材料、鋼筋、基本構(gòu)件的受力性能、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、檢測(cè)與加固等內(nèi)容。教學(xué)方法采用課堂講授、案例分析、實(shí)踐操作相結(jié)合的教學(xué)方法，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合?；炷恋慕M成材料1水泥是混凝土的主要膠凝材料，決定了混凝土的強(qiáng)度和耐久性。2骨料包括粗骨料和細(xì)骨料，在混凝土中起骨架作用，影響混凝土的體積穩(wěn)定性和強(qiáng)度。3水參與水泥的水化反應(yīng)，影響混凝土的和易性和強(qiáng)度。4外加劑改善混凝土的性能，如提高強(qiáng)度、耐久性、和易性等。水泥的種類與特性硅酸鹽水泥強(qiáng)度高，水化熱大，早期強(qiáng)度發(fā)展快。礦渣水泥水化熱低，耐腐蝕性好，后期強(qiáng)度發(fā)展快?；鹕交宜嗨療岬停透g性好，強(qiáng)度較低。骨料的種類與特性粗骨料粒徑大于5mm的骨料，如碎石、卵石，影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。細(xì)骨料粒徑小于5mm的骨料，如砂，影響混凝土的和易性和強(qiáng)度。混凝土的配合比設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度根據(jù)工程要求和混凝土強(qiáng)度等級(jí)確定。選擇水泥品種根據(jù)工程環(huán)境和性能要求選擇。確定水灰比根據(jù)強(qiáng)度要求和水泥品種確定。確定砂率根據(jù)骨料種類和級(jí)配確定?；炷恋陌韬?、運(yùn)輸與澆筑1拌和保證混凝土的均勻性和和易性。2運(yùn)輸防止混凝土離析和坍落度損失。3澆筑保證混凝土的密實(shí)性和均勻性?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)保濕養(yǎng)護(hù)保持混凝土表面的濕潤，防止水分蒸發(fā)。溫度控制控制混凝土的溫度，防止溫度裂縫。養(yǎng)護(hù)時(shí)間保證混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度?；炷恋牧W(xué)性能抗壓強(qiáng)度混凝土最重要的力學(xué)性能指標(biāo)。1抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，是混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。2彈性模量反映混凝土的剛度。3泊松比反映混凝土的橫向變形能力。4抗壓強(qiáng)度影響因素水灰比、水泥品種、骨料種類、養(yǎng)護(hù)條件等。試驗(yàn)方法立方體抗壓試驗(yàn)、圓柱體抗壓試驗(yàn)?？估瓘?qiáng)度1直接拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)方法復(fù)雜，結(jié)果離散性大。2劈裂抗拉試驗(yàn)試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。3彎拉試驗(yàn)主要用于測(cè)定混凝土的彎拉強(qiáng)度。彈性模量定義應(yīng)力與應(yīng)變的比值。影響因素混凝土強(qiáng)度等級(jí)、骨料種類等。泊松比定義橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值。取值范圍一般在0.15~0.25之間。混凝土的耐久性1定義混凝土抵抗環(huán)境侵蝕的能力。2重要性保證混凝土結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。3影響因素環(huán)境條件、混凝土材料、施工質(zhì)量等。影響混凝土耐久性的因素凍融循環(huán)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。化學(xué)侵蝕硫酸鹽侵蝕、氯鹽侵蝕等。鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開裂和剝落。提高混凝土耐久性的措施選擇優(yōu)質(zhì)材料使用抗?jié)B性好的水泥和骨料。1優(yōu)化配合比降低水灰比，提高密實(shí)性。2改善施工質(zhì)量加強(qiáng)振搗，保證密實(shí)性。3采取防護(hù)措施涂刷防護(hù)涂層，使用外加劑。4鋼筋的種類與特性熱軋鋼筋強(qiáng)度高，塑性好，焊接性能好。冷軋帶肋鋼筋強(qiáng)度高，但塑性較差，焊接性能一般。鋼筋的力學(xué)性能1屈服強(qiáng)度鋼筋開始產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力。2抗拉強(qiáng)度鋼筋能夠承受的最大應(yīng)力。3伸長(zhǎng)率鋼筋斷裂時(shí)的塑性變形能力。鋼筋的防腐蝕涂層保護(hù)采用環(huán)氧樹脂涂層或鍍鋅等方法。加入阻銹劑減緩鋼筋的銹蝕速度。陰極保護(hù)利用電化學(xué)原理保護(hù)鋼筋。鋼筋與混凝土的粘結(jié)粘結(jié)力鋼筋與混凝土之間的相互作用力。影響因素混凝土強(qiáng)度、鋼筋表面特征、保護(hù)層厚度等。鋼筋與混凝土的共同工作1受力協(xié)調(diào)鋼筋和混凝土共同承受荷載。2變形協(xié)調(diào)鋼筋和混凝土的變形一致。3粘結(jié)滑移鋼筋和混凝土之間存在相對(duì)滑移。軸心受力構(gòu)件的受力分析受力特點(diǎn)軸向壓力作用在構(gòu)件的中心。破壞形式混凝土壓碎或鋼筋屈服。計(jì)算方法根據(jù)材料力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算。正截面承載力計(jì)算基本假定平截面假定、材料本構(gòu)關(guān)系等。1計(jì)算公式根據(jù)平衡條件和材料本構(gòu)關(guān)系推導(dǎo)。2適用范圍適用于各種截面形狀的軸心受力構(gòu)件。3斜截面承載力計(jì)算受剪承載力構(gòu)件抵抗剪切破壞的能力。計(jì)算方法根據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。偏心受力構(gòu)件的受力分析1受力特點(diǎn)軸向壓力作用在構(gòu)件的偏心位置。2破壞形式大偏心受壓、小偏心受壓。3計(jì)算方法根據(jù)平衡條件和材料本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。大偏心受力構(gòu)件破壞特征受拉鋼筋先屈服，然后混凝土壓碎。內(nèi)力分布受拉區(qū)拉應(yīng)力較大，受壓區(qū)壓應(yīng)力較小。小偏心受力構(gòu)件破壞特征混凝土先壓碎，然后受拉鋼筋屈服。內(nèi)力分布受壓區(qū)壓應(yīng)力較大，受拉區(qū)拉應(yīng)力較小。受彎構(gòu)件的受力分析1受力特點(diǎn)承受彎矩作用。2內(nèi)力分布受拉區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力，受壓區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力。3破壞形式受拉鋼筋屈服或受壓混凝土壓碎。正截面承載力計(jì)算單筋矩形截面只配置受拉鋼筋的矩形截面。雙筋矩形截面配置受拉和受壓鋼筋的矩形截面。T形截面截面形狀為T形的構(gòu)件。斜截面承載力計(jì)算受剪承載力構(gòu)件抵抗剪切破壞的能力。1受扭承載力構(gòu)件抵抗扭轉(zhuǎn)破壞的能力。2計(jì)算方法根據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。3裂縫控制裂縫寬度影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命?？刂拼胧┛刂其摻铋g距、混凝土保護(hù)層厚度等。變形驗(yàn)算1撓度構(gòu)件在荷載作用下的變形。2裂縫寬度控制裂縫寬度，保證結(jié)構(gòu)正常使用。3驗(yàn)算方法根據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行計(jì)算。剪力墻的受力特性受力特點(diǎn)承受水平荷載，如風(fēng)荷載、地震作用等。作用提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和抗震性能。剪力墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)墻體厚度保證墻體的穩(wěn)定性和承載力。配筋率滿足抗剪和抗彎要求。構(gòu)造措施設(shè)置邊緣構(gòu)件和水平構(gòu)造鋼筋?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的受力特性1受力特點(diǎn)梁和柱共同承受荷載。2內(nèi)力分布梁承受彎矩和剪力，柱承受軸力和彎矩。3變形特點(diǎn)產(chǎn)生側(cè)移?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)梁柱截面尺寸滿足承載力和剛度要求。配筋率滿足抗彎和抗剪要求。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的受力特性123預(yù)加應(yīng)力在混凝土構(gòu)件中施加預(yù)先的壓力。受力特點(diǎn)提高構(gòu)件的抗裂性和剛度。適用范圍大跨度結(jié)構(gòu)、高層建筑等。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的類型先張法先張拉鋼筋，然后澆筑混凝土。后張法先澆筑混凝土，然后張拉鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1預(yù)應(yīng)力值確定合理的預(yù)應(yīng)力值。2錨固設(shè)計(jì)保證預(yù)應(yīng)力鋼筋的可靠錨固。3徐變和收縮考慮混凝土的徐變和收縮對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響。特殊混凝土結(jié)構(gòu)的受力特性高性能混凝土強(qiáng)度高、耐久性好。輕骨料混凝土自重輕，保溫性能好。纖維混凝土抗裂性能好，韌性好。高性能混凝土特點(diǎn)強(qiáng)度高、耐久性好、抗裂性好。應(yīng)用高層建筑、大跨度橋梁等。輕骨料混凝土1特點(diǎn)自重輕、保溫性能好、抗震性能好。2應(yīng)用高層建筑、屋面保溫層等。纖維混凝土特點(diǎn)抗裂性能好、韌性好、耐沖擊。應(yīng)用路面、隧道、礦井支護(hù)等?；炷两Y(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基本原則小震不壞、中震可修、大震不倒。1抗震措施提高結(jié)構(gòu)的延性和強(qiáng)度。2設(shè)計(jì)方法考慮地震作用進(jìn)行計(jì)算。3地震作用水平地震作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移和內(nèi)力。豎向地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較小，一般不考慮。結(jié)構(gòu)抗震措施1加強(qiáng)延性提高結(jié)構(gòu)的塑性變形能力。2提高強(qiáng)度提高結(jié)構(gòu)的承載力。3避免薄弱環(huán)節(jié)防止結(jié)構(gòu)在薄弱部位發(fā)生破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)的檢測(cè)與加固檢測(cè)評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。加固提高結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性?；炷两Y(jié)構(gòu)的常見病害裂縫表面裂縫、深層裂縫等。變形撓度過大、傾斜等。腐蝕鋼筋銹蝕、混凝土碳化等?；炷两Y(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法1外觀檢查觀察結(jié)構(gòu)的表面狀況。2無損檢測(cè)超聲波法、回彈法等。3鉆芯取樣獲取混凝土試樣進(jìn)行試驗(yàn)。混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法增大截面提高結(jié)構(gòu)的承載力。外包鋼提高結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。粘貼碳纖維提高結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪能力。課程總結(jié)重點(diǎn)回顧混凝土的組成材料、力學(xué)性能、耐久性等。1難點(diǎn)解析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)等。2實(shí)踐應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)與加固等。3重點(diǎn)回顧材料特性混凝土和鋼筋的力學(xué)性能。構(gòu)件受力軸心受力構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻、框架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)解析1預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的確定、錨固設(shè)計(jì)等。2抗震設(shè)計(jì)地震作用的計(jì)算、抗震措施的采用等。3結(jié)構(gòu)加固加固方法的選擇、施工技術(shù)等。思考題問題一如何提高混凝土的耐久性？問題二預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)有哪些優(yōu)點(diǎn)？問題三如何進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)？參考文獻(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理清華大學(xué)出版社?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理與設(shè)計(jì)同濟(jì)大學(xué)出版社。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高等教育出版社。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范1GB50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。2GB50011-2010建筑抗震設(shè)