混凝土结构设计原理PPT课件第1章绪论

1、绪绪 论论结构的种类及特点结构的种类及特点l木结构木结构结构的种类及特点结构的种类及特点l圬工结构圬工结构结构的种类及特点结构的种类及特点l钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构l钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构结构的种类及特点结构的种类及特点l钢结构钢结构结构的种类及特点结构的种类及特点l组合结构组合结构第一章第一章 钢筋混凝土结构的基本概念钢筋混凝土结构的基本概念 及材料的物理力学性能及材料的物理力学性能钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材料钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材料钢筋钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑和混凝土结合成整体，共同发挥作用的一种建筑材料。材料。 破坏特征：破坏特征：一裂

2、即断，脆性一裂即断，脆性， 破坏破坏无预兆；无预兆；f fmaxmax8kn8kn素混凝土梁素混凝土梁 破坏特征：破坏特征：裂不等于坏，裂不等于坏， 破坏有预兆；破坏有预兆；f fmaxmax36kn36kn钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁1、受弯构件（梁）、受弯构件（梁）f1f2f2、受压构件（柱）、受压构件（柱）试验表明：与素混凝土受压构件截面尺寸及长细比相同的钢筋混凝土受压构件相比，不仅承载能力大为提高，而且受力性能得到改善。3 3、钢筋和混凝土能够共同工作的原因。、钢筋和混凝土能够共同工作的原因。混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起，能相互混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起，能相互传递应力。传递

3、应力。注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料也可作配筋用。也可作配筋用。混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。自重大自重大抗裂性较差抗裂性较差施工受季节环境施工受季节环境影响较大影响较大现浇结构模板耗现浇结构模板耗用木材较多用木材较多 缺点优点l耐久性好耐久性好l耐火性好耐火性好l整体性好整体性好l可模性好可模性好l取材容易取材容易1.2 混凝土混凝土1.2.1 混凝土的强度混凝土的强度试验方法试验方法 ：试件与压力机之间不加油脂润滑剂。：试件与压力机之间不加油脂润滑

4、剂。试件尺寸：试件尺寸愈小，摩阻力影响越大，测得试件尺寸：试件尺寸愈小，摩阻力影响越大，测得的强度愈高。的强度愈高。cuf1)试件试件01.02.0 fcu/fch/b1.02.03.04.0 h/b对抗压强度的影响3、抗拉强度、抗拉强度ft2)2)采用劈裂试验测抗拉强度的原因采用劈裂试验测抗拉强度的原因4、复合应力状态下的混凝土强度、复合应力状态下的混凝土强度双向应力双向应力 两个垂直平面上作用有法向应两个垂直平面上作用有法向应力，第三个平面上应力为零。力，第三个平面上应力为零。 双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力增双向受压时，一向的混凝土强度随着另一向压应力增加而增加。加而增加。

5、双向受拉时，双向受拉混凝土抗拉强度均接近于单向抗双向受拉时，双向受拉混凝土抗拉强度均接近于单向抗拉强度。拉强度。一向受拉、一向受压时，混凝土强度均低于单向受力一向受拉、一向受压时，混凝土强度均低于单向受力强度。强度。压剪应力状态下，混凝土的抗压强度由于剪应力的存在压剪应力状态下，混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低；当而降低；当/fc/fc（0.50.7)时，抗剪强度随压应力的时，抗剪强度随压应力的增大而减小。增大而减小。三向受压状态下，混凝土的轴心抗压强度随另外两向压三向受压状态下，混凝土的轴心抗压强度随另外两向压应力增加而增加。与侧向应力的关系为：应力增加而增加。与侧向应力的关系为：2k

6、ffccc1.2.2 1.2.2 混凝土的变形混凝土的变形1）混凝土在单调、短期加载作用下的变形。应力应变曲线。0a:近似弹性近似弹性 ab:非线性非线性 bc:体积增大体积增大 cf:破坏破坏 中、低强度混凝土高强混凝土：高强混凝土： ， 0cu 混凝土的弹性模量、变形模量公路桥规公路桥规弹性模量确定方法：试验采用棱柱体试件，弹性模量确定方法：试验采用棱柱体试件，取应力上限为取应力上限为0.5，进行反复加载，进行反复加载5 51010次，取应力应变次，取应力应变曲线的斜率作为弹性模量。曲线的斜率作为弹性模量。kcu5c7 .342 . 210，fe经验公式：剪切模量：cccceueg4 .

7、0)1 (22 2）混凝土在长期荷载作用下的变形性能）混凝土在长期荷载作用下的变形性能（2）原因：在长期荷载的作用下，混凝土胶）原因：在长期荷载的作用下，混凝土胶体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流体中的水分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动，微孔隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，动，微孔隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐产生等综合作用的结果。微细裂缝逐渐产生等综合作用的结果。（3）徐变曲线）徐变曲线原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发引起的干缩。蒸发引

8、起的干缩。影响因素影响因素1.31.3钢筋钢筋1.3.11.3.1钢筋的种类钢筋的种类热轧钢筋强度级别品种外形强度等级代号r235hrb335hrb400kl335光圆钢筋变形钢筋代号直径范围820625 2850625 2850825 2540 中、高强钢丝、钢绞线中、高强钢丝、钢绞线u做预应力筋用。做预应力筋用。中强：中强：8001370mpa高强：高强：14701860mpa 冷加工钢筋冷加工钢筋 冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。u冷拉钢筋仍有屈服台阶。冷拉钢筋仍有屈

9、服台阶。1.3.2 1.3.2 钢筋的强度和变形钢筋的强度和变形有明显流幅的钢筋应力应变曲线b0.2%0.2没有明显流幅的钢筋应力应变关系这类没有明显流幅的钢筋，这类没有明显流幅的钢筋，在结构设计时，需对这类钢在结构设计时，需对这类钢筋定义一个名义的屈服强度筋定义一个名义的屈服强度作为设计值。将对于参与应作为设计值。将对于参与应变为变为0.2%时的应力时的应力0.20.2作为作为屈服点（又称为条件屈服屈服点（又称为条件屈服点），点），公路桥规公路桥规取：取：b0.850.21.3.3 1.3.3 混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求v 强度高强度高v 塑性好塑性好用伸长率和冷弯性能衡量。用伸长率和冷弯性能衡量。 伸长率伸长率同一根钢筋同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。不反映钢筋总伸长率情况。1051510100100%510100m mlllldldl l1lddd 冷弯冷弯 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 =90,180 ,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。d 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次