-绪论PPT课件

陈凯水利与土木工程学院手机 1342224615Email chenkai 本学期课程内容 课程总学时80学时 1 14周 第一章绪论2学时第二章混凝土结构材料的物理力学性能2学时第三章受弯构件的正截面受弯承载力10学时第四章受弯构件的斜截面承载力10学时第五章受压构件的截面承载力12学时第六章受拉构件的截面承载力2学时第七章受扭构件的扭曲截面承载力8学时第八章钢筋混凝土构件的变形 裂缝及混凝土结构的耐久性6学时第九章预应力混凝土构件12学时第十章按近似概率理论的极限状态设计法2学时第十一章楼板楼盖设计12学时课程复习总结2学时14周期末考试15 16周两周课程设计 钢筋混凝土肋梁楼盖设计 课程考试和成绩总评的要求 该课程是本专业重要的专业基础课之一 故考试方式是半闭卷笔试 该课程作业较多 要求认真完成 并将计入平时成绩 不定期进行课堂点名 并计入平时成绩 期末总评成绩包括 试卷成绩 70 和平时成绩 30 课程作业的要求 作业用A4或B5纸完成 作业成绩按高低依次评为 A 优 B 良 C 中 D 合格 E 不合格 要求重做 迟交成绩评 阅 不超过D 作业要求整齐 干净 图表齐全 占三分之一的作业未交 不准予参加考试 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 钢筋混凝土结构 根据构件的受力特征 在混凝土构件的适当部分配置钢筋 混凝土结构 1 1混凝土结构的一般概念1 1 1混凝土结构的定义与分类 第1章绪论 例 一跨度为4m 跨中作用集中荷载的简支梁 梁截面尺寸200 300mm 混凝土为C20 如图所示 图1 现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验 a 素砼梁极限荷载P 8kN由砼抗拉强度控制破坏形态 脆性 b 钢筋砼梁极限荷载P 36kN由钢筋受拉 砼受压而破坏破坏形态 延性 由此得出钢筋和混凝土结合的有效性 大大提高结构的承载力 结构的受力性能得到改善 钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的任意组合 其组合的原则 发挥钢筋抗拉 抗压强度高的特点 发挥混凝土抗压强度高 而避免抗拉强度低的弱点 钢筋与混凝土合理的组合原则 图2 钢筋和混凝土共同工作的基础是什么 钢筋和混凝土两种材料的物理力学性能很不相同 他们可以结合在一起共同工作 是因为 混凝土结硬后 能与钢筋牢固地粘结在一起 传递应力 二者具有相近的线胀系数 不会由于温度变化产生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力 钢筋 st 1 2 10 5混凝土 ct 1 0 1 5 10 5 3 呈碱性的混凝土可以保护钢筋 使钢筋混凝土结构具有较好的耐久性 另外 钢筋端部要有足够的锚固长度也是不可忽视的 混凝土结构的组成 1 1 2混凝土的优缺点 优点 易于就地取材 混凝土所用的大量砂 石 易于就地取材 近年来 已有利用工业废料来制造人工骨料 或作为水泥的外加成分 改善混凝土的性能 材料利用合理 钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥 结构承载力与刚度比例合适 基本无局部稳定问题 单位应力价格低 对于一般工程结构 经济指标优于钢结构 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 耐久性和耐火性较好 维护费用低 钢筋有混凝土的保护层 不易产生锈蚀 而混凝土的强度随时间而增长 混凝土是热不良导体 30mm厚混凝土保护层可耐火2 5小时 使钢筋不致因升温过快而丧失强度 现浇混凝土结构的整体性好 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 同时防振性和防辐射性能较好 适用于防护结构 刚度大 阻尼大 有利于结构的变形控制 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 加固 补强比较困难 6 混凝土结构对资源环境生态的不利影响 水泥年产9亿吨 占全球40 混凝土消耗15亿m3 钢产量3亿吨 建筑用钢7000万吨 占全球30 以上 缺点 1 2混凝土结构的发展与应用概况 考古学者认为 水泥的起源约在公元前5 10万年 以后在公元前3000年 用熟石膏和石灰混合在一起建造了著名埃及的金字塔 这是现存的最早的混凝土结构物 其后古希腊和罗马时代 用这种水泥建造了很多建筑物和公路 1824年英国人阿斯普丁 J Aspdin 发明硅酸盐水泥 取得专利 1849年法国人朗波 L Lambot 制造了第一只钢筋混凝土小船 1867年法国技师JosephMonier取得了用格子状配筋制作桥面板的专利 RC工艺迅速地向前发展 这一年 是全世界公认为最早的RC桥架设的一年 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋 1887年德国的Konen提出了用混凝土承担压力和用钢筋承担拉力的设计方案 德国的J Baushinger确认了混凝土中的钢筋不受锈蚀等问题1892年法国的Hennebique阐述了箍筋对抗剪的有效作用 并于1898年提出了T形粱的方案 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年 与砖石结构 钢木结构相比 混凝土结构的历史并不长 但发展非常迅速 是目前土木工程结构中应用最为广泛结构 而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展 此外 轻质混凝土 加气混凝土 陶粒砼及利用工业废料的 绿色砼 防射线 耐磨 耐腐蚀 防渗透 保温等特殊砼也在研究中 从工业与民用建筑 交通设施 水利水电建筑和基础工程扩大到了近海工程 海底建筑 地下建筑 核电站安全壳等 甚至开始构思和实验用于月面建筑 在19世纪末20世纪初 我国也开始有了钢筋混凝土建筑物 如上海市的外滩 广州市的沙面等 但工程规模很小 建筑数量也很少 我国20世纪70年代起 在一般民用建设中巳较广泛地采用定型化 标准化的装配式钢筋混凝土构件 并随着建筑工业化的发展以及墙体改革的推行 发展了装配式大板居住建筑 在多高层建筑中还广泛采用大模剪力墙承重结构外加挂板或外砌砖墙结构体系 各地还研究了框架轻板体系 最轻的每平方米仅为3 5kN 上海的金贸大厦 94层 460米 上海电视塔 456米亚洲第一 长江三峡水利枢纽工程 大坝高186米 砼用量1527平方米 广州的中信广场 80层322m高 为框架 筒体结构 混凝土的理论和设计方法近年来也取得很多新的成果 新颁布了 混凝土结构设计规范 GB50010 计算机的普及和多功能化 CAD等软件系统的开发 减轻了结构设计的工作量 提高了经济效益 第一阶段 从钢筋混凝土的发明至上世纪初 钢筋和混凝土的强度都比较低 主要用于建造中小型楼板 梁 柱 拱和基础等构件 计算理论 结构内力和构件截面计算均套用弹性理论 采用容许应力设计方法 第二阶段 从上世纪20年代到第二次世界大战前后 混凝土和钢筋强度的不断提高 1928年法国杰出的土木工程师E Freyssnet发明了预应力混凝土 使得混凝土结构可以用来建造大跨度计算理论 前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫 开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法 50年代又提出更为合理的极限状态设计法 奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论 第三阶段 二战以后到现在随着建设速度加快 对材料性能和施工技术提出更高要求 出现装配式钢筋混凝土结构 泵送商品混凝土等工业化生产技术 高强混凝土和高强钢筋的发展 计算机的采用和先进施工机械设备的发明 建造了一大批超高层建筑 大跨度桥梁 特长跨海隧道 高耸结构等大型工程 成为现代土木工程的标志 设计计算理论 发展了以概率理论为基础的极限状态设计法 基础理论问题大都得到解决 而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题 并不断促进混凝土结构的发展 混凝土结构的发展归纳为三阶段 理论研究方面的发展 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 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 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 1 3学习本课程要注意的问题 1 课程内容混凝土结构课程可分为 钢筋混凝土基本构件 和 混凝土结构设计 两部分 前者主要讲述混凝土构件的受力性能 设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论 属于专业基础课内容 后者主要讲述梁板结构 单层厂房 多层和高层房屋 公路桥梁等的结构设计 属于专业课内容 2 本课程的知识特点与学习方法 1 掌握好材料的力学性能 钢筋混凝土既然是一种符合材料 就存在着两种材料的数量比例和强度搭配问题 超过一定范围 构件的受力性能就会改变 不能正常使用 2 钢筋混凝土材料得力学性能和构件的计算方法都是建立在实验研究基础上的 许多计算公式都是在大量试验资料的基础上用统计分析方法得出的半理论半经验公式 3 学习本课程是为了在工程建设中进行混凝土结构的设计 它包括方案 材料选择 截面形式 配筋 构造措施等 混凝土结构课程的实践性很强 因此要加强课程作业 课程设计和毕业设计等实践性教学环节的学习 并在学习过程中逐步熟悉和正确运用我国颁布的一些设计规范和设计规程 诸如 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 JGJ3 91 3 注重实验与实践 4 突出重点 并注意难点的学习 本课程的内容多 符号多 计算公式多 构造规定也多 学习时要遵循教学大纲