四校聯(lián)合出版 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第1章-緒論 課件

第1章緒論混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

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本課程的教材四校合編，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第五版）中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012張晉元主編，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第1版）

天津大學(xué)出版社（2012)2考核方式：閉卷考試本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容：10章教學(xué)方式：課堂講授(60學(xué)時(shí))、試驗(yàn)教學(xué)(4學(xué)時(shí))平時(shí)：20%（作業(yè)10分、其他10分）考試：70%實(shí)驗(yàn)：10%考試結(jié)束后：1.5周課程設(shè)計(jì)教學(xué)及考核方式3學(xué)習(xí)本門課程的重要性

1.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》是土木工程專業(yè)最主要的一門專業(yè)課;

2.是一門關(guān)鍵的學(xué)位課程;

3.是報(bào)考結(jié)構(gòu)工程碩士研究生的考試課程;

4.該課程的實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，與該專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)有著很大的聯(lián)系;

5.今后報(bào)考“注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師”的一門重點(diǎn)的科目。

6.與先修課程密切聯(lián)系；

7.與畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后從事專業(yè)工作密切相關(guān)。4本門課程在土木工程領(lǐng)域的重要性1、混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程中應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式。2、混凝土結(jié)構(gòu)的原理和方法包含了土木工程結(jié)構(gòu)中

解決問(wèn)題的基本科學(xué)思想。3、混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)容和知識(shí)在不斷更新，一百多年來(lái)

已成為土木工程結(jié)構(gòu)的最重要的專門學(xué)科。4、國(guó)內(nèi)外的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)都是以混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

規(guī)范作為其水平的標(biāo)志。所以可以說(shuō)，不掌握“混凝土結(jié)構(gòu)”就不能成為一名合格的土木工程師和土木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究者。5第一章緒論6主要內(nèi)容：

1.混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類；

2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)；

3.混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用；

4.本課程的主要內(nèi)容和課程特點(diǎn)。7混凝土結(jié)構(gòu)的定義和分類8混凝土結(jié)構(gòu)：以混凝土為主制成的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)包括：

1.素混凝土結(jié)構(gòu)

2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

3.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)）（鋼管混凝土結(jié)構(gòu)）（鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)）

???什么是混凝土結(jié)構(gòu)910素混凝土結(jié)構(gòu)（PlainConcreteStructure)素混凝土基礎(chǔ)素混凝土

素混凝土構(gòu)件在實(shí)際工程的應(yīng)用很有限，主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)或基礎(chǔ)墊層、柱墩、室外地坪和一些非承重結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋的作用是什么？（ReinforcedConcreteStructure)111213預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)（PrestressedConcreteStructure)1415鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)（SteelembeddedinConcrete)混凝土型鋼鋼管混凝土結(jié)構(gòu)ConcreteFilledTube鋼管混凝土鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)（CompositeStructure）1617混凝土結(jié)構(gòu)中配筋的作用與要求18一、為什么將鋼筋與混凝土組合起來(lái)使用？混凝土的力學(xué)性能特點(diǎn)：1、抗壓強(qiáng)度高，而抗拉強(qiáng)度卻很低。2、一般抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/8~1/20。3、破壞時(shí)具有明顯的脆性性質(zhì)。

鋼材的力學(xué)性能特點(diǎn)：1、抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高。2、具有屈服現(xiàn)象，破壞時(shí)表現(xiàn)出較好的延性。3、細(xì)長(zhǎng)鋼筋受壓時(shí)極易壓屈。4、易生銹，且防火性能差。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。1920（1）鋼筋和混凝土之間存在良好的粘結(jié)力；保證在荷載作用下兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力；（2）鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)

（鋼材為1.2×10-5/oC，混凝土為1.0~1.5×10-5/oC

）；

保證溫度變化時(shí)，兩種材料不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。粘結(jié)力——Bond二、鋼筋與混凝土共同工作的條件21混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)22鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：取材容易，合理用材（與鋼結(jié)構(gòu)相比造價(jià)低），耐久性較好，耐火性好，可模性好，整體性好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：自重大，材料運(yùn)輸量大，施工吊裝較困難，結(jié)構(gòu)抗裂性較差，施工復(fù)雜、工序多，隔熱隔聲性能也較差。

采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土以及預(yù)應(yīng)力混凝土減輕自重，改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能。23莫斯科奧斯坦基諾電視塔26小時(shí)世貿(mào)中心1小時(shí)24混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用25▲

1824年英國(guó)人阿斯普丁(J.Aspdin)發(fā)明硅酸鹽水泥?！?/p>

1849年法國(guó)人朗波(L.Lambot)制造了第一只鋼筋

混凝土小船?！?/p>

1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋?；炷两Y(jié)構(gòu)的發(fā)展簡(jiǎn)況▲

混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)始應(yīng)用于土木工程距今僅160多年?！?/p>

與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并不長(zhǎng)，但發(fā)展非常迅速，目前混凝土結(jié)構(gòu)已成為土木工程中最主要的結(jié)構(gòu)。26第一階段：從鋼筋混凝土發(fā)明到20世紀(jì)初。材料：鋼筋和混凝土的強(qiáng)度都比較低（<C20）。計(jì)算理論：容許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用：主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段27材料：混凝土、鋼筋強(qiáng)度不斷提高。計(jì)算理論：破損階段設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（定值法）。第二階段：從上世紀(jì)20年代到第二次世界大戰(zhàn)前后應(yīng)用：已應(yīng)用于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，特別是1928年法國(guó)

土木工程師弗雷西奈（E.Freyssnet）發(fā)明了

預(yù)應(yīng)力混凝土，使得混凝土結(jié)構(gòu)可以用來(lái)建造大跨度結(jié)構(gòu)。28材料：強(qiáng)度繼續(xù)提高。尤其是高強(qiáng)、高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展，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C20~C45。第三階段：二戰(zhàn)以后到現(xiàn)在設(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。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：建造了一大批超高層建筑、大跨度橋梁、特長(zhǎng)跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程。29混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

房屋建筑

單層及多層房屋，如單層廠房、多層廠房、多層框架結(jié)構(gòu)等；高層建筑，如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、桁架筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)等；大跨屋蓋結(jié)構(gòu)，包括平面結(jié)構(gòu)體系和空間結(jié)構(gòu)體系。

地下建筑工程

包括各種工業(yè)、交通、民用和軍用的地下工程，如礦井和巷道、鐵路隧道和道路隧道、地下鐵道和水底隧道、地下倉(cāng)庫(kù)和油庫(kù)，以及各種用途的輸水和其他的水式隧道等。

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特種工程結(jié)構(gòu)

包括高聳結(jié)構(gòu)、海洋工程結(jié)構(gòu)、管道結(jié)構(gòu)和容器結(jié)構(gòu)等。如煙囪、冷卻塔、水池、筒倉(cāng)、料斗、料倉(cāng)和儲(chǔ)罐、電視塔等。

道路和橋梁

水利工程

如壩、水電站、攔洪壩、引水渡槽、船閘、船塢、碼頭、污水池、港口、排灌管等。31香港中環(huán)廣場(chǎng)大廈平壤柳京飯店3233343536三峽大壩我國(guó)湖北宜昌的三峽大壩，高186m，裝機(jī)容量1786kW世界最高建筑37阿聯(lián)酋迪拜塔

高828米！為防止競(jìng)爭(zhēng)者超越，從2004年開(kāi)始建造迪拜塔起就一直對(duì)其高度和層數(shù)保密。迪拜塔由美國(guó)建筑師阿德里安·史密斯設(shè)計(jì)，韓國(guó)三星公司承建，于2010年1月4日底竣工。迪拜塔37層以下是一家酒店，45層至108層則作為公寓。第123層將是一個(gè)觀景臺(tái)，站在上面可俯瞰整個(gè)迪拜市。3839中國(guó)117大廈總高度597米

117層將成為天津新地標(biāo)2007年12月12日奠基40本課程的主要內(nèi)容和課程特點(diǎn)

41建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程建筑材料截面基本承重構(gòu)件建筑結(jié)構(gòu)基本承重構(gòu)件截面上的控制內(nèi)力（M、V、N等）荷載作用于建筑結(jié)構(gòu)通過(guò)一定的組成方式（梁、板、墻、柱等）（如鋼筋、混凝土、各種塊材、砂漿等）（承重結(jié)構(gòu)型式）42受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件受扭構(gòu)件受拉構(gòu)件受彎構(gòu)件受壓構(gòu)件一、課程的主要內(nèi)容研究四種構(gòu)件在兩種極限狀態(tài)下的受力性能、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及構(gòu)造措施。43四種基本構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)（安全性）正常使用極限狀態(tài)（適用性、耐久性）S≤R二、課程的內(nèi)容框架設(shè)計(jì)方法材性44三、課程的特點(diǎn)1、實(shí)驗(yàn)性、理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)。2、突出特點(diǎn)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，用于解決工程實(shí)際問(wèn)題。3、內(nèi)容存在“七多”，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龆唷?5四、學(xué)習(xí)方法由鋼筋和混凝土兩種力學(xué)性能不同且復(fù)雜的材料組成，所以鋼筋混凝土的力學(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)造不可能用力學(xué)方法推出，必須建立在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上。1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科46設(shè)計(jì)過(guò)程包括結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件布置、內(nèi)力分析、配筋計(jì)算、配筋構(gòu)造、繪制施工圖等。設(shè)計(jì)中許多數(shù)據(jù)可能有多種選擇，因此設(shè)計(jì)結(jié)果不是唯一的。最終的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)是安全適用和經(jīng)濟(jì)合理的。2、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性問(wèn)題47（1）設(shè)計(jì)規(guī)范的作用：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)既安全適用又經(jīng)濟(jì)合理。（2）國(guó)內(nèi)的五本砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：建工GB50010-2010、公路JTGD62-2004、水工SL/T191-96、港工JTJ267-98、鐵路TB10002.3-）。3、本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)與設(shè)計(jì)規(guī)范相結(jié)合48（3）本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)：本課程以基本理論為主，并結(jié)合主要用于建筑結(jié)構(gòu)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010》49與本課程有關(guān)的主要規(guī)范和規(guī)程：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》

(GB50068-2001)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

(JGJ3-2002；J186-2010)50一方面設(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)者的主動(dòng)性和創(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)被規(guī)范束縛，在經(jīng)過(guò)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)。規(guī)范一般十年左右修訂一次，就是為了反映學(xué)科最新的發(fā)展成果。4、設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)創(chuàng)造性工作515、基本構(gòu)件學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)抓住的一條基本線