第1章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論0.1什么是混凝土結(jié)構(gòu)什么是混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)結(jié) 構(gòu)：廣義上，指房屋建筑和土木工程的建筑物、構(gòu)：廣義上，指房屋建筑和土木工程的建筑物、 構(gòu)構(gòu) 筑物及其相關(guān)組成部分的實(shí)體。筑物及其相關(guān)組成部分的實(shí)體。 狹義上，指各種工程實(shí)體的承重骨架。狹義上，指各種工程實(shí)體的承重骨架。根據(jù)制作材料的不同，可分為以下類(lèi)型：根據(jù)制作材料的不同，可分為以下類(lèi)型：混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)：以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)。（：以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)。（砼砼）砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)：以砌體為主制作的結(jié)構(gòu)。（磚、石、砌塊）：以砌體為主制作的結(jié)構(gòu)。（磚、石、砌塊）鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)：以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)。：以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu)

2、。木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)：以木材為主制作的結(jié)構(gòu)。：以木材為主制作的結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)：同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結(jié)構(gòu)。同一截面或各桿件由兩種或兩種以上材料制作的結(jié)構(gòu)。0.2混凝土結(jié)構(gòu)主要的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)主要的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)承載力大承載力大就地取材就地取材耐久、耐火耐久、耐火可模性好可模性好整體性好、剛度大整體性好、剛度大自重大自重大 混凝土：混凝土：2425 kN/m3 粘土磚粘土磚: 1719kN/m3 杉木：杉木：4 kN/m3易開(kāi)裂易開(kāi)裂性質(zhì)脆性質(zhì)脆缺點(diǎn)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少；缺點(diǎn)可克服。優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少；缺點(diǎn)可克服。0.3混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況如何混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況如何

3、v 1824年，英國(guó)人年，英國(guó)人阿斯匹丁阿斯匹丁 J. Aspdin發(fā)明水泥；發(fā)明水泥；v 1850年，法國(guó)人年，法國(guó)人藍(lán)波特藍(lán)波特 L. Lambot制成鐵絲網(wǎng)水泥船；制成鐵絲網(wǎng)水泥船；v 1859年，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功；年，轉(zhuǎn)爐煉鋼成功；v 1861年，法國(guó)人年，法國(guó)人莫尼埃莫尼埃 J. Monier取得鋼筋混凝土板、管取得鋼筋混凝土板、管道、拱橋的專(zhuān)利。道、拱橋的專(zhuān)利。 與鋼、木、砌體結(jié)構(gòu)相比，歷史最短，但發(fā)展最快，與鋼、木、砌體結(jié)構(gòu)相比，歷史最短，但發(fā)展最快， 已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國(guó)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國(guó)的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)。v 材料：材料：朝輕質(zhì)、高強(qiáng)方向發(fā)展。強(qiáng)度發(fā)展如：朝輕質(zhì)、高強(qiáng)方向發(fā)展

4、。強(qiáng)度發(fā)展如： 混凝土：混凝土：C10 C25 C60 C80 C100 C200 v 結(jié)構(gòu)形式：結(jié)構(gòu)形式：高層大跨。如：高層大跨。如： 臺(tái)北臺(tái)北101大樓，大樓，101層，層，508m, 鋼結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)； 馬來(lái)西亞吉隆坡石油大廈，馬來(lái)西亞吉隆坡石油大廈，88層，層，452m，鋼，鋼-混凝土混凝土 結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； 上海金茂大廈，上海金茂大廈，88層，層，421m，鋼，鋼-混凝土結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)； 香港國(guó)際金融中心，香港國(guó)際金融中心，88層，層，415m，混合結(jié)構(gòu)；，混合結(jié)構(gòu)； 美國(guó)亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主體育館美國(guó)亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)主體育館240m193m， 張拉整體結(jié)構(gòu)；張拉整體結(jié)構(gòu)； 橋梁跨度也越來(lái)越大

5、。如四川萬(wàn)縣拱橋，跨度為橋梁跨度也越來(lái)越大。如四川萬(wàn)縣拱橋，跨度為420m。 香港國(guó)際金融中心香港國(guó)際金融中心 88層層, 415m臺(tái)北臺(tái)北101大樓大樓101層層, 508m上海金茂大廈上海金茂大廈88層層, 421m該橋是長(zhǎng)江上該橋是長(zhǎng)江上第一座單孔跨第一座單孔跨江公路大橋，江公路大橋，也是當(dāng)時(shí)世界也是當(dāng)時(shí)世界上同類(lèi)型跨度上同類(lèi)型跨度最大的拱橋，最大的拱橋，1997年年5月竣月竣工通車(chē)。工通車(chē)。大橋在中國(guó)土大橋在中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)木工程學(xué)會(huì)2004年第年第16屆屆年會(huì)上入選首年會(huì)上入選首屆屆全國(guó)十佳全國(guó)十佳橋梁橋梁，名列，名列拱橋首位。拱橋首位。 重慶萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋重慶萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋（原名四川萬(wàn)

6、縣長(zhǎng)江大橋。全橋長(zhǎng)（原名四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋。全橋長(zhǎng)814米，寬米，寬23米，橋米，橋拱凈跨拱凈跨420米，橋面距江面高米，橋面距江面高140米）米） 湘潭四大橋（蓮城大橋）湘潭四大橋（蓮城大橋）（世界首創(chuàng)、我國(guó)最大的斜拉飛燕式鋼管混凝土系桿拱橋（世界首創(chuàng)、我國(guó)最大的斜拉飛燕式鋼管混凝土系桿拱橋 ）全長(zhǎng)全長(zhǎng)44884488米，米，20042004年年2 2月開(kāi)工建設(shè)，月開(kāi)工建設(shè)，20072007年年7 7月竣工月竣工通車(chē)。湘潭市第四座湘江大橋正式被命名為通車(chē)。湘潭市第四座湘江大橋正式被命名為“蓮城蓮城大橋大橋”，結(jié)束了該市橋梁長(zhǎng)期以數(shù)字命名的歷史。，結(jié)束了該市橋梁長(zhǎng)期以數(shù)字命名的歷史。v設(shè)計(jì)方法設(shè)

7、計(jì)方法: 經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法上世紀(jì)五十年代以前：允許應(yīng)力法上世紀(jì)五十年代以前：允許應(yīng)力法半經(jīng)驗(yàn)、半理論法半經(jīng)驗(yàn)、半理論法上世紀(jì)五、六十年代：半經(jīng)驗(yàn)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法上世紀(jì)五、六十年代：半經(jīng)驗(yàn)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法概率極限狀態(tài)法概率極限狀態(tài)法上世紀(jì)七十年代以來(lái)上世紀(jì)七十年代以來(lái): 以概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法以概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法0.4前置的基礎(chǔ)課程前置的基礎(chǔ)課程材料性能材料性能設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法軸拉構(gòu)件軸拉構(gòu)件軸壓構(gòu)件軸壓構(gòu)件受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件受剪構(gòu)件受剪構(gòu)件受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件偏壓、偏拉構(gòu)件偏壓、偏拉構(gòu)件變形、裂縫及變形、裂縫及 結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)的耐久性預(yù)應(yīng)力混凝

8、土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)樓蓋結(jié)構(gòu)樓蓋結(jié)構(gòu)單層廠房單層廠房 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)多、高層多、高層 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)構(gòu)件構(gòu)件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)：混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理研究對(duì)象：以單個(gè)混凝土構(gòu)件作為研究對(duì)象。研究對(duì)象：以單個(gè)混凝土構(gòu)件作為研究對(duì)象。 任任 務(wù)：重點(diǎn)對(duì)桿系構(gòu)件（梁、柱）的彎、剪、扭、壓、拉務(wù)：重點(diǎn)對(duì)桿系構(gòu)件（梁、柱）的彎、剪、扭、壓、拉 作用下的承載力和變作用下的承載力和變 形、裂縫寬度研究。形、裂縫寬度研究。研究方法：研究方法： 1. 以材料力學(xué)為基礎(chǔ)建立力學(xué)模型；以材料力學(xué)為基礎(chǔ)建立力學(xué)模型； 2. 進(jìn)行構(gòu)件試驗(yàn)，實(shí)測(cè)

9、材料應(yīng)力、應(yīng)變即變形；進(jìn)行構(gòu)件試驗(yàn)，實(shí)測(cè)材料應(yīng)力、應(yīng)變即變形； 3. 分析影響因素；分析影響因素； 4. 提出相應(yīng)的修正系數(shù)、簡(jiǎn)化公式及使用限制條件。提出相應(yīng)的修正系數(shù)、簡(jiǎn)化公式及使用限制條件。要要 求：求： 掌握常見(jiàn)混凝土基本構(gòu)件（梁、板、柱）在彎、剪、扭、壓、掌握常見(jiàn)混凝土基本構(gòu)件（梁、板、柱）在彎、剪、扭、壓、拉作用下的承載力計(jì)算和變形、裂縫寬度驗(yàn)算；熟悉其設(shè)計(jì)構(gòu)拉作用下的承載力計(jì)算和變形、裂縫寬度驗(yàn)算；熟悉其設(shè)計(jì)構(gòu)造要求。造要求?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 研究對(duì)象：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以整體結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，研究對(duì)象：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以整體結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象， 如梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房和框架結(jié)構(gòu)等如梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房和框架結(jié)構(gòu)等。任任 務(wù)：分析其受力，并進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)。務(wù)：分析其受力，并進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)。研究方法：研究方法： 1. 以結(jié)構(gòu)力學(xué)為基礎(chǔ)建立力學(xué)模型；以結(jié)構(gòu)力學(xué)為基礎(chǔ)建立力學(xué)模型； 2. 進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，實(shí)測(cè)構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變及變形；進(jìn)行結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，實(shí)測(cè)構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變及變形； 3. 分析影響因素；分析影響因素； 4. 提出相應(yīng)的修正系數(shù)、簡(jiǎn)化公式及使用限制條件。提出相應(yīng)的修正系數(shù)、簡(jiǎn)化公式及使用限制條件。要要 求：求：