混凝土结构设计原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,混凝土结构设计原理,第1章 绪论,0.1,1.1 混凝土结构的一般概念,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,结构的分类及本门课程的研究对象,结 构：,广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物,及其相关组成部分的实体。,狭义上指各种工程实体的承重骨架。,建筑结构：,由基本构件（板、梁、墙、柱、基础等），按照一定的组成规则，通过正确的连接方式所组成的能承受并传递作用的体系（骨架）。,混凝土结构：,以混凝土为主要材料制作而成的结构。,研究混凝土结构和预应力混凝土结构中各种基本构件的,强度,、,刚度,和,抗裂度,设计问题。,柱下基础,楼板,柱,梁,梁,墙,楼梯,墙下基础,地下室底板,（1）按组成材料分,混凝土结构：,素混凝土结构,（,plain concrete structure,）,（如设备基础、混凝土挡土墙等）,钢筋混凝土结构,（,reinforced concrete structure,）,（如一般钢筋混凝土板、梁、柱、剪力墙、基础等）,预应力混凝土结构,（,pre-stressed concrete structure,）,（如预应力板、梁、柱等）,纤维混凝土结构,（,fiber concrete structure,）,钢管混凝土结构（,concrete-filled tube structure,）,结构的分类,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,素砼结构,钢筋砼结构,劲性砼结构,预应力砼结构,钢管砼结构,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,砌体结构,木结构（现采用较少）,钢结构,组合结构,（,2,）按应用领域分,建筑结构,桥梁,结构,水电,结构,特种,结构,（如烟囱、水池、水塔、筒仓、挡土墙等）,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,为什么要将钢筋配置在混凝土结构中,素混凝土梁,破坏特征：,一裂即断，脆性,，,破坏,无预兆；,F,max,8kN,破坏特征：,裂不等于坏，,破坏有预兆；,F,max,36kN,钢筋混凝土梁,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：,承载力有很大提高；,受力性能和破坏特征有明显改善。,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,混凝土结构主要的优点、缺点,优点,合理用材,承载力大,就地取材,耐久、耐火,可模性好,整体性好、刚度大,阻隔射线,优点多，缺点少；缺点可克服。,自重大,混凝土：,2425,kN/m,3,粘土砖:,1819,kN/m,3,杉木：,4,kN/m,3,易开裂：带裂缝工作,费工费模,施工受季节性影响,隔热隔声性能差,缺点,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,1824,年，英国人,J.Aspdin,发明水泥；,1850,年，法国人,L.Lambot,制成铁丝网水泥船；,1859,年，转炉炼钢成功；,1861,年，法国人,J.Monier,用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后又申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利,-,尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他仍被认为是钢筋混凝土结构的发明者；,1884,年，德国人,Wayss,Bauschingger,和,Koenen,等提出了钢筋应配置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,材料方面的发展：,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,强度不断提高,美国,60,年代混凝土抗压强度平均值：,28N/mm,2,，,70,年代：,42N/mm,2,，,有特殊需要时：,40N/mm,2,100 N/mm,2,，,试验室中：,266 N/mm,2,。,C10 C25 C60 C80 C100 C200,轻质混凝土的应用,容重一般为：,14kN/m,3,18kN/m,3,(,普通混凝土为,24kN/m,3,),，,加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等,高性能混凝土（,HPC,，,High Performance Concrete),HPC,是采用现代先进的混凝土技术制作的，是以耐久性作为混凝土设计的主要技术指标，同时结合不同建筑的具体要求，具有高强度、高韧性、高抗渗性、易施工和经济性等。,纤维混凝土（,FRC,，,Fiber Reinforced Concrete),钢纤维、玻璃纤维、碳纤维及合成纤维等，短纤维或连续的长纤维作为混凝土的增强材料。,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,结构方面的发展,预应力混凝土结构的应用,在,混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重,结构体系的丰富,不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构及预应力混凝土结构等,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,结构：,高层、大跨。如：,台北,101,，,101,层，,508,m,钢结构；,马来西亚吉隆坡石油大厦，,88,层，,452,m,，钢,-,混凝土,结构；,上海金茂大厦，,88,层，,421,m,，钢,-,混凝土结构；,香港国际金融中心，,88,层，,415,m,，混合结构；,美国亚特兰大奥运会主体育馆,240,m,193,m,，,张拉整体结构；,桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为,420,m,。,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,哈利法塔(迪拜塔高度为世界第一，160层828米),国际金融中心 88层,415m,钢-混凝土结构,台北101,101层,508m,钢结构,金茂大厦,88层,421m,钢-混凝土结构,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,广州中信大厦,80层,391m,钢筋混凝土结构,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,重庆市万县长江大桥,跨度为420m,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,施工中的钢筋混凝土建筑结构,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,施工中的钢筋混凝土桥梁结构,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,设计方法,:,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,允许应力设计法,破坏阶段设计法,极限状态设计法,半经验半概率法,近似概率法,全概率法,生命全过程设计法,材料力学的方法,按经验法确定安全系数,BJG21-66 TJ10-74 GBJ11-89 GB50010,理论研究方面的发展:,结构基本理论,-,如何设计一个新结构,荷载的确定方法,结构的力学分析：线性和非线性,构件的承载力计算、设计方法和构造措施,未来的方向：计算机的应用与发展，结构整体空间作用分析方法的完善与应用,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,结构基本理论,-,旧结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）,承载力计算,耐久性评估,寿命预测,损伤分析,加固理论,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,结构基本理论,-,结构试验技术的完善,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,混凝土结构的工程应用,工程应用：,工业与民用建筑,桥梁,隧道,矿井,水利水电,海港,近海工程,海底建筑,地下建筑,核电站安全壳,月球表面建筑,第1章 绪论,1.2 混凝土结构的发展及应用概况,混凝土结构的应用 1.房屋工程,我国超过100m高的高层建筑中绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构,混凝土组合柱,组合楼板,钢柱,组合梁,组合桁架,钢筋混凝土筒体,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,2.交通工程,隧道、桥梁、高速公路、城市高架公路、地铁大都采用混凝土结构。如1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,3.水利工程,大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构,瑞士大狄克桑期坝，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力坝,我国的三峡大坝高186m，装机容量1786千瓦,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,4.特种工程,核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、海洋石油平台、电视塔等,第1章 绪论,1.1 混凝土结构的一般概念,1.3 学习本课程应注意的问题,课程内容,绪论,钢筋混凝土材料的物理力学性能,结构设计基本原则,受弯构件正截面承载力计算,受弯构件斜截面承载力计算,受压构件的承载力计算,受拉构件的承载力计算,受扭构件扭曲截面的承载力计算,钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性,预应力混凝土构件,材 性,设计方法,轴拉构件,轴压构件,受弯构件,受剪构件,受扭构件,偏压、偏拉构件,变形、裂缝及,结构的耐久性,预应力混凝土结构,楼盖结构,单层厂房,结构,多、高层,框架结构,基础,知识,构件,设计,结构设计，,后续课程,结构设计原理,=,基础知识,+,构件设计原理与方法,学习内容,第1章 绪论,1.3 学习本课程应注意的问题,注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同点，正确运用已有的力学知识解决实际问题；,混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变；,学习要求,第1章 绪论,1.3 学习本课程应注意的问题,由于钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种力学性能相差很大的材料所组成，因此存在着选定两种材料的不同强度和两种材料所用数量多少的配比问题，而这种配比可由设计者自行确定；,钢筋混凝土结构是一门综合性的应用学科，需要满足安全、适用、经济以及施工方便等方面的要求。结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安全可靠；,本课程是实践性很强的一门课，学习时除阅读教材外，还应了解有关规范，完成习题和课程设计。,第1章 绪论,1.3 学习本课程应注意的问题,