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1、第 1章 绪 论,常州工学院土木建筑工程学院土木工程系,混凝土结构基本原理,主要内容：,掌握混凝土结构的一般概念及特点。了解混凝土结构在国内外土木工程中的发展与应用概况。结构的功能和极限状态简述 了解本课程的主要内容、要求和学习方法。,重点和难点：,配筋的作用与要求。混凝土与钢筋共同工作的条件。结构的功能和极限状态 简述,主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等，作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构(Concrete Structure)。,素混凝土结构,钢筋混凝土结构,预应力混凝土结构,钢骨混凝土结构,钢管混凝土结构,FRP筋混凝土,钢-混凝土混合结构,纤维混凝土,
2、素混凝土结构（Plain Concrete),Masonry wall,钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete Structure),预应力混凝土结构（Pre-stressed Concrete Structure),钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete)(Encased Concrete),Steel,Reinforcement,Stirrup,Steel reinforced Concrete column,钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube),FRP混凝土（Fiber Reinforced Polymer(Plastic
3、)Concrete),钢-混凝土组合（混合）结构,混凝土：抗压强度高，而抗拉强度却很低 一般抗拉强度只有抗压强度的1/81/20 破坏时具有明显的脆性性质,因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。,钢 材(Steel)：抗拉和抗压强度都很高具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性 但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件,而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。,优点:将混凝土和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。,配筋的作用,素混凝土结构,钢筋混凝土结构,ss,sc,fy,fc,钢
4、筋混凝土Reinforced Concrete除在构件的受拉区配筋外，还有许多其他配筋方式可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压力在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等），可以配置箍筋或纵横交错的钢筋当构件受力很大时，可以直接配置钢骨还可以利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用钢管采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与混凝土一起搅拌形成的纤维混凝土，其抗拉强度可以达到提高因此，两种(或两种以上)材料的有机组合，可充分发挥各自的长处，创造出多种形式的复合材料，适应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益,钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同，它们可
5、以结合在一起共同工作，是因为：（1）钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力，在荷载作用下，保证两种材料变形协调，共同受力；（2）钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，混凝土为(1.01.5)10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏；（3）受力钢筋的端部应有足够的锚固长度。,钢筋与混凝土共同工作的条件,易于取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材；合理用材：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。耐久性好：密实的混凝土有较高的强度，包裹在钢筋的外表面，钢筋不易锈蚀。耐火性好：钢筋有混凝土的保护层
6、，混凝土是不良热导体，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。整体性好：且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；,优点,自重大：不适用于大跨、高层结构。,抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。,承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。,施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。,混凝土结构一旦破坏，其修复、加
7、固、补强比较困难。,混凝土结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。,缺点,房屋建筑工程,自左向右：台北101大楼、芝加哥席尔斯大楼、吉隆坡双子星大楼、上海金茂大厦、香港国际金融中心、纽约帝国大厦,奥体中心体育场,国家体育场,悉尼歌剧院,香港中国银行,地下建筑工程,地下建筑工程，是指建造在地下或水底以下的工程建筑物。包括各种工业、交通、民用和军用的地下工程。,如矿井和巷道、铁路隧道和道路隧道、地下铁道和水底隧道、地下仓库和油库，以及各种用途的输水和其他的水工隧洞等都采用了混凝土材料。,地铁车站工程,地铁,引水洞工程,特种工程结构,是指一般工程结构之外，
8、具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构和容器结构等。,特种结构中的烟囱、冷却塔、水池、筒仓、料斗、料仓和储罐、塔桅结构、电视塔等也多采用了钢筋混凝土结构。,电视塔,冷却塔,筒仓,道路，是指为陆地交通运输服务，通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称。,桥梁，是指供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的建筑物。,道路和桥梁工程中，钢筋混凝土结构主要用于中小跨径桥、涵洞、挡土墙及其他中、小型构件。,道路桥梁工程,拱桥,悬索桥,立交桥,长江大桥,斜拉索桥,活动桥,造型奇特的斜拉桥,水利工程，是指用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到
9、除害兴利目的而修建的工程，包括防洪、农田水利、水力发电、航运工程等。,水利工程的坝、水电站、拦洪坝、引水渡槽、船闸、船坞、码头、污水、港口、排灌管等均采用钢筋混凝土结构。,水利工程结构,葛洲坝,都江堰,三峡工程,水利工程,1）安全性：结构应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。2）适用性：结构在正常使用期间，不发生过大的变形（挠 度、侧移）、振动（频率、振幅），或过大的裂缝宽度。3）耐久性：结构在正常使用和正常维护条件下，不发生 严重的的风化、腐蚀、脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等,极限状态的概
10、念,整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此状态称为该功能的极限状态,极限状态的分类,承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力货真变形达到不适于继续承载的状态。,正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或者耐久性能中某项规定限度的状态。,承载能力极限状态 结构或构件达到最大承载力；结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡；结构塑性变形过大而不适于继续使用；结构形成几何可变体系 结构或构件丧失稳定,正常使用极限状态过大的变形、侧移；过大的裂缝；过大的振动（不舒适）；其他正常使用要求。,荷载的分类：永久荷载（恒荷载）：荷载值基本不随时间变化的可变荷载（活荷载）：荷
11、载值随时间变化的荷载的标准值：荷载的基本代表值,材料强度的分项系数,荷载的分项系数,钢筋强度的分项系数根据钢筋种类不同，取值范围在1.11.5，混凝土强度的分项系数规定为1.4。,永久荷载的分项系数，根据其效应对结构不利和有利分别取1.2或1.35和1.0，可变荷载的分项系数一般取1.4等。,1、加强实验、实践性教学环节,本课程与试验、力学、建材、建筑学、施工等密切相关，具有很强的实践性和综合性。要搞好钢筋混凝土结构设计，应综合运用多门专业基础课的知识，综合考虑材料、施工、经济等多种因素。因此，学习本课程时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析判断能力。要加强课程作业、课程设计、毕设设计等实践教学环节，学习过程中不断熟悉相关规范的内容。,2、突出重点、注意难点的学习,本课程的内容多、负好多、计算公式多、构造规定多，学习时要遵循教学大纲的要求，贯彻少而精的原则，突出重点学习内容。重点是第3章受弯构件正截面受弯承载力和第5章偏心受压构件的承载力。难点是保证斜截面受弯承载力的构造措施、裂缝与变形、构造措施等。,3、深刻理解重要的概念，切忌死记硬背,
