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1、第一章 绪论,绍兴文理学院土木工程学科梁超锋,混凝土结构基本原理,一、混凝土结构的概念和特点 1.一般概念,素混凝土梁承载力小，破坏突然,钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告,一、混凝土结构的概念和特点 1.一般概念,钢筋混凝土结构（构件）Reinforced concrete structure,一、混凝土结构的概念和特点 2.混凝土和钢筋共同工作的原因,*混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形(粘结与锚固),*两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.010-51.5 10-5，钢筋：1.2 10-5,*混
2、凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化（混凝土保护层）,一、混凝土结构的概念和特点 3.预应力混凝土结构的一般概念,一、混凝土结构的概念和特点 4.混凝土结构的组成,一、混凝土结构的概念和特点 5.混凝土结构的优缺点,优点：耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 就地取材 节约钢材 阻止射线的穿透,缺点：自重大 易开裂 耗模板 施工受季节性影响 隔热隔声性能差,随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服,二、混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的诞生,*1824年，英国人J.Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；,*1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆
3、涂在钢丝网的两面做成小船-最早的钢筋混凝土结构；,*1861年，法国花匠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，他却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。,二、混凝土结构的发展 2.材料方面的发展,强度不断提高 美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代：42N/mm2，有特殊需要时：40N/
4、mm2100 N/mm2，试验室中：266 N/mm2,轻质混凝土的应用 容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等,聚合物混凝土,FRP筋的应用或钢纤维混凝土 用FRP筋代替钢筋,特殊性能混凝土和智能混凝土的发展,二、混凝土结构的发展 3.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、FRP混凝土及预应力混凝土结构等,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发
5、展,设计方法,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,二、混凝土结构的发展 4.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,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展,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,修复理论,灾害评估等,二、混凝土结构的发展 4
6、.理论研究方面的发展,结构基本理论-计算机仿真技术的应用,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展,结构基本理论-结构试验技术的完善,三、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,上海金茂大厦,双塔大厦型钢混凝土,三、混凝土结构的应用 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,三、混凝土结构的应用 3.水利工程,大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结
7、构,瑞士大狄克桑期坝，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力坝,我国湖北宜昌的三峡大坝，高186m，装机容量1786千瓦,三、混凝土结构的应用 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,四、结构的功能和极限状态简述 1.结构功能,统称为结构的可靠性,安全性,适用性,耐久性,四、结构的功能和极限状态简述 2.结构的极限状态,结构或一部分超过某一 特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求称为该功能的极限状态,承载能力极限状态,正常使用极限状态,材料强度破坏 疲劳破坏过大塑性变形失稳等,过大变形 过宽裂缝 局部损坏或振动等,四、结构的功能和极限状态简
8、述 3.荷载和材料强度,荷载标准值和荷载设计值,材料强度标准值和设计值,正常使用极限状态验算,承载能力极限状态验算,五、本课程的目的和学习方法 1.目的,土木工程专业的一门重要专业基础课,学位课。,建筑工程、交通工程、地下工程共同的专业基础课,先修课程：土木工程材料、材料力学、结构力学、高等数学等,现有结构材料：钢筋混凝土、钢材、砌体,后继课程：混凝土结构、高层建筑结构设计、建筑抗震设计 基础工程、桥梁工程、地下建筑结构、毕业设计等等,五、本课程的目的和学习方法 1.目的,混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法,混凝土结构构件的设计方法,现有混凝土结构构件的性能评估,土木工程专业的一门重要专业基础课,学位课。,五、本课程的目的和学习方法 2.学习方法,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,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,注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益,五、本课程的考核方式,闭卷考试80%,平时作业12%(ABCDE五级制),平时表现8%(考勤+课堂表现),
