混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課件(按新規(guī)范GB5編寫)緒論

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理邵永健邵永健蘇州科技學(xué)院蘇州科技學(xué)院土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第2版）配套課件，邵永健主編，北京大學(xué)出版社2013年8月出版課程性質(zhì)課程性質(zhì)主干專業(yè)基礎(chǔ)課、考試課主要前修課程主要前修課程高等數(shù)學(xué)、材力、結(jié)力、工程制圖和土木工程材料主要后修課程主要后修課程混凝土房屋結(jié)構(gòu)、混凝土橋梁結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)抗震、高層建筑結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu) 以以數(shù)學(xué)、力學(xué)為數(shù)學(xué)、力學(xué)為基礎(chǔ)基礎(chǔ)，考慮考慮工程實(shí)際應(yīng)用材工程實(shí)際應(yīng)用材料的特性料的特性-物理及幾何非線性物理及幾何非線性，確定確定實(shí)用的設(shè)計(jì)實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，方法，解決解決工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工問題的學(xué)科。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工

2、問題的學(xué)科。課程性質(zhì)及課程性質(zhì)及基本要求基本要求混凝土結(jié)構(gòu)基本要求考核方式：考核方式：點(diǎn)名、課堂提問測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、考試點(diǎn)名、課堂提問測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、考試本學(xué)期學(xué)時(shí)安排本學(xué)期學(xué)時(shí)安排：1010章、章、6868學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)作業(yè)要求作業(yè)要求: :教學(xué)方式：教學(xué)方式：課堂教學(xué)、作業(yè)、教學(xué)試驗(yàn)課堂教學(xué)、作業(yè)、教學(xué)試驗(yàn)混凝土結(jié)構(gòu)基本要求 作業(yè)占平時(shí)成績(jī)的主要成分，要求作業(yè)占平時(shí)成績(jī)的主要成分，要求3 3點(diǎn)：點(diǎn)：1 1、按時(shí)完成。按時(shí)完成。2 2、獨(dú)立完成。獨(dú)立完成。3 3、字跡清晰、整齊、書寫認(rèn)真。字跡清晰、整齊、書寫認(rèn)真。第1章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)第第1 1章章 緒緒 論論 Introducti

3、on本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念及特點(diǎn)素混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(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)二、分類二、分類以以混凝土混凝土為主材，并根據(jù)需要配置為主材，并根據(jù)需要配置鋼筋鋼筋、型鋼型鋼、鋼鋼管管等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱為等，作為主要承重材料的結(jié)構(gòu)，均可稱為混凝土混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(Concrete Structure)。1.1 1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)混凝

4、土結(jié)構(gòu)的一般概念及特點(diǎn)1.1.1 1.1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念一、定義一、定義第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念及特點(diǎn)（Plain Concrete)第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念及特點(diǎn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（Reinforced Concrete)第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念及特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（Prestressed Concrete)預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土T梁鋼筋骨架梁鋼筋骨架第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)（Steel Reinforced Concrete) (Encased Concrete)第一章

5、 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)（Concrete Filled Tube)巫山巫峽長(zhǎng)江大橋 1、混凝土的主要力學(xué)性能、混凝土的主要力學(xué)性能（1）抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度卻很低）抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度卻很低 (只有抗壓強(qiáng)度的只有抗壓強(qiáng)度的1/8-1/201/8-1/20)。（2）破壞時(shí)具有明顯的）破壞時(shí)具有明顯的脆性性質(zhì)脆性性質(zhì)。第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)三三、配筋的作用與要求、配筋的作用與要求 為什么將鋼筋與混凝土組合起來使用？為什么將鋼筋與混凝土組合起來使用？ 主要由兩者的主要由兩者的力學(xué)性能力學(xué)性能和和經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性決定的決定的Pcr = 9.7kN150300f

6、c=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc= ft2500Pu Pcrs sc= ft ft破壞時(shí)跨中截面破壞時(shí)跨中截面受壓邊緣的壓應(yīng)力受壓邊緣的壓應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度相近，與抗拉強(qiáng)度相近，遠(yuǎn)未達(dá)到遠(yuǎn)未達(dá)到混凝土的抗壓強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度，表現(xiàn)為，表現(xiàn)為脆性脆性破壞，無明顯預(yù)兆。破壞，無明顯預(yù)兆。第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn) （1）抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。 （2）延性好延性好：多數(shù)鋼材具有多數(shù)鋼材具有屈服屈服現(xiàn)象，破壞時(shí)表現(xiàn)現(xiàn)象，破壞時(shí)表現(xiàn)出較好的出較好的延性延性。 （3）易于壓曲失穩(wěn)易于壓曲失穩(wěn)：細(xì)長(zhǎng)的鋼筋受壓時(shí)極易壓曲，細(xì)長(zhǎng)的鋼筋受壓時(shí)極易壓

7、曲，僅能作為受拉構(gòu)件。僅能作為受拉構(gòu)件。 （4）耐久性和耐火性差。耐久性和耐火性差。因此，將混凝土和鋼材這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分利用材料的性能。第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)3、鋼材鋼材的主要性能的主要性能Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc= ft1503002500Pu 52.5kNs sc= ft ft s ss s sc2f16 fy配置鋼筋后：配置鋼筋后： RC梁梁的的（)比比，鋼筋的鋼筋的均得到充分利用，均得到充分利用，破壞過程有破壞過程有表現(xiàn)為表現(xiàn)為延性延性破壞破壞。Py 5

8、0.0kN第一章 緒論 fc（1 1）鋼筋和混凝土之間存在鋼筋和混凝土之間存在良好的粘結(jié)力良好的粘結(jié)力； 保證在保證在荷載作用荷載作用下兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；下兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；（2 2）鋼材與混凝土具有鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)基本相同的溫度線膨脹系數(shù) （鋼材為鋼材為1.210-5/oC，混凝土為，混凝土為1.01.510-5 /oC ）；）； 保證保證溫度變化溫度變化時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生過大的變形差過大的變形差 而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。（3 3）混凝土的混凝土的堿性堿性環(huán)境環(huán)境粘結(jié)力粘結(jié)力Bond第一章 緒論 適

9、用于適用于抗震抗震、抗爆抗爆結(jié)構(gòu)等；結(jié)構(gòu)等；第一章 緒論 不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。不適用于大跨、高層結(jié)構(gòu)。 輕質(zhì)、高強(qiáng)和預(yù)應(yīng)力。輕質(zhì)、高強(qiáng)和預(yù)應(yīng)力。普通普通RC結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)，在正常使用階段正常使用階段往往往往帶裂縫帶裂縫工作。工作。 預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土。第一章 緒論1.1 混凝土結(jié)構(gòu)一般概念和特點(diǎn)1824年英國(guó)人阿斯普丁年英國(guó)人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥發(fā)明硅酸鹽水泥。 1850年法國(guó)人朗波年法國(guó)人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋制造了第一只鋼筋 混凝土小船混凝土小船。 1872年在紐約年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋建造第一所鋼筋混凝土房屋。第一章 緒論混凝土

10、結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)開始應(yīng)用開始應(yīng)用于土木工程于土木工程至今至今只有約只有約160年年。與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并并 不長(zhǎng)，但發(fā)展非常迅速，目前不長(zhǎng)，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)已成為已成為土土 木工程中木工程中最主要的結(jié)構(gòu)最主要的結(jié)構(gòu)。第一階段：第一階段：從鋼筋混凝土從鋼筋混凝土發(fā)明到發(fā)明到2020世紀(jì)初。世紀(jì)初。 （1850185019201920年）年）材料：材料：鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低（鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低（C20）。計(jì)算理論：計(jì)算理論：容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于建造主要用于建造中小

11、型中小型樓板、梁、柱、拱和樓板、梁、柱、拱和 基礎(chǔ)等基礎(chǔ)等構(gòu)件構(gòu)件。第一章 緒論1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況及其應(yīng)用第一章 緒論材料：材料：混凝土、鋼筋混凝土、鋼筋強(qiáng)度強(qiáng)度不斷不斷提高提高。計(jì)算理論：計(jì)算理論：破損階段設(shè)計(jì)法破損階段設(shè)計(jì)法 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（定值法）。（定值法）。第二階段：第二階段：從從19201950年年應(yīng)用：應(yīng)用：已應(yīng)用于已應(yīng)用于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，特別是中，特別是19281928年法國(guó)年法國(guó) 土木工程師弗雷西奈（土木工程師弗雷西奈（E.FreyssnetE.Freyssnet）發(fā)明了）發(fā)明了 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土，使得，使得混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)可以用來

12、建造可以用來建造 大跨度結(jié)構(gòu)大跨度結(jié)構(gòu)。第一章 緒論材料：材料：強(qiáng)度繼續(xù)提高。強(qiáng)度繼續(xù)提高。 尤其是尤其是高強(qiáng)、高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋高強(qiáng)、高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展，的發(fā)展， 泵送商品混凝土技術(shù)的發(fā)展等。泵送商品混凝土技術(shù)的發(fā)展等。 目前國(guó)內(nèi)常用的砼強(qiáng)度等級(jí)為目前國(guó)內(nèi)常用的砼強(qiáng)度等級(jí)為C25 C45。第三階段：第三階段：從從1950年到現(xiàn)在年到現(xiàn)在設(shè)計(jì)計(jì)算理論：設(shè)計(jì)計(jì)算理論：以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。 計(jì)算機(jī)技術(shù)推進(jìn)了設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)推進(jìn)了設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。應(yīng)用：應(yīng)用：建造了一大批建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、超高層建筑、大跨度橋梁、

13、特長(zhǎng)跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)特長(zhǎng)跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程。等大型工程。第一章 緒論臺(tái)北臺(tái)北101101層層, 508m金茂大廈金茂大廈88層層, 421m第一章 緒論1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況及其應(yīng)用重慶市萬縣長(zhǎng)江大橋重慶市萬縣長(zhǎng)江大橋第一章 緒論1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況及其應(yīng)用元江大橋受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件第一章 緒論研究研究四種構(gòu)件四種構(gòu)件在在兩種極限狀態(tài)兩種極限狀態(tài)下的受力性能、截面設(shè)下的受力性能、截面設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施。計(jì)方法和構(gòu)造措施。四種基本構(gòu)件四種基本構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)（安全性）（安全

14、性）正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)（適用性、耐久性）（適用性、耐久性）0SRSC第一章 緒論設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法材性材性第一章 緒論是以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，提出假是以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，提出假 定、進(jìn)行簡(jiǎn)化、建立實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和公式，定、進(jìn)行簡(jiǎn)化、建立實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和公式， 用于解決工程實(shí)際問題。用于解決工程實(shí)際問題。，即概念多、公式多、系數(shù)多、，即概念多、公式多、系數(shù)多、 符號(hào)多、構(gòu)造規(guī)定多、教學(xué)環(huán)節(jié)多，文字?jǐn)⑹龆?。符?hào)多、構(gòu)造規(guī)定多、教學(xué)環(huán)節(jié)多，文字?jǐn)⑹龆唷?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基本理論基本理論工程應(yīng)用工程應(yīng)用受力性能受力性能理論分析理論分析構(gòu)件設(shè)計(jì)構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)

15、計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題不是單一的問題不是單一的解答是不唯一的解答是不唯一的材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能兩種材料的配比兩種材料的配比兩種材料的共同工作兩種材料的共同工作第一章 緒論第一章 緒論由由鋼筋鋼筋和和混凝土混凝土兩種力學(xué)性能兩種力學(xué)性能不同且復(fù)雜不同且復(fù)雜的材料組成，的材料組成，所以所以鋼筋混凝土鋼筋混凝土的力學(xué)性能十分復(fù)雜。的力學(xué)性能十分復(fù)雜。因此，其受力性能、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及配筋構(gòu)造不可能因此，其受力性能、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及配筋構(gòu)造不可能用用力學(xué)方法力學(xué)方法推出，推出，必須建立在必須建立在實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上。的基礎(chǔ)上。1.3 課程的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法第一章 緒論1.3 課程的主要內(nèi)容、

16、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法設(shè)計(jì)過程包括設(shè)計(jì)過程包括結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件布置、內(nèi)力分析、結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件布置、內(nèi)力分析、配筋配筋計(jì)算計(jì)算、配筋構(gòu)造配筋構(gòu)造、繪制施工圖、繪制施工圖等。等。設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)中許多數(shù)據(jù)許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇，因此設(shè)計(jì)結(jié)果不是可能有多種選擇，因此設(shè)計(jì)結(jié)果不是唯一的。唯一的。最終的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)是最終的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)是安全適用安全適用和和經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)合理的。的。第一章 緒論設(shè)計(jì)規(guī)范是具有約束性和立法設(shè)計(jì)規(guī)范是具有約束性和立法性的文件，其目的是使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既性的文件，其目的是使工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全適用安全適用又又經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理濟(jì)合理。 建工建工GB50010-2010GB50010-2010、公路公路JTG D

17、62-2004 JTG D62-2004 、水工水工SL/T191-2008SL/T191-2008、港工、港工JTJ267-98JTJ267-98、鐵路鐵路TB10002.3-2005TB10002.3-2005）。本課程以基本理論為主，并本課程以基本理論為主，并結(jié)合主要用于結(jié)合主要用于 建筑結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010GB50010-2010 道橋結(jié)構(gòu)的道橋結(jié)構(gòu)的公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)規(guī)范（JTG D62JTG D6220042004）學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)。第一章 緒論一方面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范，一方面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范，另一方面只有深刻地理解規(guī)范，才能發(fā)揮設(shè)計(jì)者的另一方面只有深刻地理解規(guī)范，才能發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主主動(dòng)性動(dòng)性和和創(chuàng)造性創(chuàng)造性。本學(xué)科還在不斷地發(fā)展和更新，因此設(shè)計(jì)工作也不應(yīng)本學(xué)科還在不斷地發(fā)展和更新，因此設(shè)計(jì)工作也不應(yīng)被規(guī)范束縛，在經(jīng)過各方面的可靠性論證后，應(yīng)積極被規(guī)范束縛，在經(jīng)過各方面的可靠性論證后，應(yīng)積極采用先進(jìn)的理論和技術(shù)。采用先進(jìn)的理論和技術(shù)。規(guī)范一般十年左右修訂一次