第1章混凝土結(jié)構(gòu).ppt

1、混凝土結(jié)構(gòu),混凝土結(jié)構(gòu),上冊(cè) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 （第五版）,東南大學(xué) 程文瀼 天津大學(xué) 王鐵成 主編 同濟(jì)大學(xué) 顏德姮 清華大學(xué) 葉列平 主審,第1章 緒論,1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念,1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類,以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)，包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。 由無(wú)筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)稱為素混凝土結(jié)構(gòu)。 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)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過(guò)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)稱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。,1.1.2 配筋的作用與要求,在混凝土中配置適量

2、的受力鋼筋，并使得混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高結(jié)構(gòu)承載能力和變形能力的作用。,圖1-1 簡(jiǎn)支梁和軸心受壓柱受力示意圖 (a)素混凝土梁；(b)鋼筋混凝土梁；(c)鋼筋混凝土軸心受壓柱,在混凝土中設(shè)置受力鋼筋構(gòu)成鋼筋混凝土，這就要求受力鋼筋與混凝土之間必須可靠地粘結(jié)在一起，以保證兩者共同變形，共同受力。,由于鋼筋和混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)十分接近(鋼1.210-5/；混凝土(1.010-51.510-5)/)，當(dāng)溫度變化時(shí)鋼筋與混凝土之間不會(huì)產(chǎn)生較大的相對(duì)變形而破壞粘結(jié)，為滿足兩種材料共同受力的要求創(chuàng)造了前提條件。,同時(shí)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中，受力鋼

3、筋的布置和數(shù)量都應(yīng)由計(jì)算和構(gòu)造要求確定，施工也要正確。,1.1.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 取材容易 合理用材 耐久性較好 耐火性好 可模性好 整體性好,缺點(diǎn)： 自重較大 抗裂性較差 施工復(fù)雜、工序多 隔熱隔聲性能較差,針對(duì)這些缺點(diǎn)，可采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土以減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。,1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況,混凝土結(jié)構(gòu)約有 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(lái)源以及工程造價(jià)等方面有許多優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展速度很快，應(yīng)用也最廣泛。,我國(guó)是采用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國(guó)家，在高層建筑和多層框架中大多采用混凝土結(jié)構(gòu)。,150年,目前，世界上最高的混凝

4、土建筑是高450m的位于馬來(lái)西亞吉隆坡的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的 。 我國(guó)最高的建筑是高382m(88層)的上海 ，主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中部分柱是型鋼混凝土柱。高322m(80層)的廣州 是我國(guó)最高的鋼筋混凝土建筑。 的預(yù)應(yīng)力混凝土電視塔高達(dá)549m，是有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)筑物。 我國(guó)最高的電視塔為上海電視塔(東方明珠)，高415.2m，主體為混凝土結(jié)構(gòu)。,雙塔大廈,金茂大廈,中天廣場(chǎng),加拿大多倫多,世界上最高的混凝土重力壩是瑞士狄克桑斯大壩，壩高285m，壩頂寬15m，壩底寬225m，壩長(zhǎng)695m。 我國(guó)長(zhǎng)江三峽水利樞紐工程，是世界上最大的水利工程，混凝土大壩高186m，壩體混凝土用量達(dá)15

5、27萬(wàn)m3。,現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 500102010)積累了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研成果，把我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法提高到了當(dāng)前的國(guó)際水平，在工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮指導(dǎo)作用。,隨著高強(qiáng)度鋼筋、高強(qiáng)高性能混凝土(強(qiáng)度達(dá)到100N/mm2)以及高性能外加劑和混合材料的研制使用，高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，鋼纖維混凝土和聚合物混凝土的研究和應(yīng)用有了很大發(fā)展。還有，輕質(zhì)混凝土、加氣混凝土、陶?；炷烈约袄霉I(yè)廢渣的“綠色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且對(duì)節(jié)能和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。此外，防射線、耐磨、耐腐蝕、防滲透、保溫等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其結(jié)構(gòu)也正在研究

6、中。,1.3 結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)簡(jiǎn)述,建筑結(jié)構(gòu)的功能包括 三個(gè)方面，簡(jiǎn)稱“三性”。,安全性是指建筑結(jié)構(gòu)承載能力的可靠性，即建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受正常施工和使用時(shí)的各種荷載和變形，在地震、爆炸等發(fā)生時(shí)和發(fā)生后能保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性 適用性要求結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中不產(chǎn)生影響使用的過(guò)大變形以及不發(fā)生過(guò)寬的裂縫和振動(dòng)等 耐久性要求在正常維護(hù)條件下結(jié)構(gòu)不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落、碳化，鋼筋不發(fā)生銹蝕等，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期的使用年限,1.3.1 結(jié)構(gòu)的功能,安全性、適用性和耐久性,1.3.2 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài),整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，則此狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。,1

7、承載能力極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者變形達(dá)到不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件由于材料強(qiáng)度不足而破壞，或因疲勞而破壞，或產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形而不能繼續(xù)承載，或喪失穩(wěn)定，或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系時(shí)，就認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)。 超過(guò)承載能力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。,2 正常使用極限狀態(tài) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。 例如，當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過(guò)大變形、過(guò)寬裂縫、局部損壞和振動(dòng)時(shí)，可認(rèn)為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)。超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的

8、功能要求。,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在滿足承載能力極限狀態(tài)的同時(shí)也要滿足正常使用極限狀態(tài)。,1.3.3 荷載和材料強(qiáng)度,荷載值基本上不隨時(shí)間而變化的荷載，稱為永久荷載或恒荷載(用G或g表示)，例如結(jié)構(gòu)的自重。 荷載值隨時(shí)間而變化的荷載，稱為可變荷載或活荷載(用Q或q表示)，例如樓面活荷載。,荷載的標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值，用下標(biāo)k表示，在驗(yàn)算變形和裂縫寬度時(shí)要用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。 在計(jì)算截面承載力時(shí)，為了滿足可靠度的要求，應(yīng)采用比其標(biāo)準(zhǔn)值大的荷載設(shè)計(jì)值。 荷載設(shè)計(jì)值等于荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)。恒荷載的荷

9、載分項(xiàng)系數(shù)一般取為1.2；活荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)一般取為1.4。,按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算得到的內(nèi)力，稱為內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值，例如彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Mk、軸向力標(biāo)準(zhǔn)值Nk等。 按荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算得到的內(nèi)力，稱為內(nèi)力的設(shè)計(jì)值，例如彎矩設(shè)計(jì)值M、軸向力設(shè)計(jì)值N等。 驗(yàn)算變形、裂縫寬度時(shí)，應(yīng)采用材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值；計(jì)算截面承載力時(shí)，要用比材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值小的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等于材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)。 例如，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=ftk/c。這里，t表示抗拉強(qiáng)度(tensile strength)，k表示標(biāo)準(zhǔn)值，c表示混凝土，c表示混凝土強(qiáng)度的分項(xiàng)系數(shù)，c=1.4。,1.4 混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別,環(huán)境類別是指混凝土結(jié)構(gòu)暴露表面所處的環(huán)境條件，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況 確定適當(dāng)?shù)沫h(huán)境類別。,1.5 學(xué)習(xí)本課程需要注意的問(wèn)題,混凝土結(jié)構(gòu)課程通常按內(nèi)容的性質(zhì)可分為“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”和“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”兩部分。 前者主要講述各種混凝土基本構(gòu)件的受力性能、截面計(jì)算和構(gòu)造等基本理論，屬于專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容。 后者主要講述梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房、多層和高層房屋、公路橋梁