混凝土及砌体结构 自考

1、主讲：赵冯兵电话QQ：2281633259重庆能源职业学院土木工程系第一章 绪论 1.1 钢筋混凝土结构的一般概念结构的定义： 建筑物中由梁、板、柱、墙、屋架和基础等基本构件组成，用以承受直接的荷载作用和间接作用的体系。结构的分类： 混凝土结构 砌体结构 钢结构 木结构 圬工结构等 混凝土结构的分类： 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 素混凝土结构1.1 钢筋混凝土结构的一般概念钢筋混凝土结构的组成： 混凝土： 类似天然石材，（脆性材料） 抗压强度高， 抗拉强度低，仅为抗压强度的1/8-1/16。 钢筋： 有较高的抗拉强度。 共同工作： 取长避短，钢筋用于受拉， 混凝

2、土只用于受压。PP素混凝土梁承载力小，破坏突然 1.1 钢筋混凝土结构的一般概念素混凝土梁的加载破坏过程：当荷载很小时，梁底部的拉应力小于抗拉强度时，不会开裂；a) 当荷载继续增大时，拉应力大于抗拉强度时，在最薄弱的截面上出现垂直裂缝，裂缝迅速向上发展，梁随即脆断而破坏（脆性破坏在工程中不允许）。 1.1 钢筋混凝土结构的一般概念 PP钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预兆 1.1 钢筋混凝土结构的一般概念 配筋混凝土梁的加载破坏过程：当荷载很小时，梁底部拉应力小于混凝土抗拉强度，不会开裂；当荷载继续增大时，拉应力大于混凝土抗拉强度时，在中间出现细裂缝，混凝土退出工作；a) 随着荷载继续

3、增大，钢筋的拉应力达到其抗拉强度，梁这时才破坏。（工程中只允许这种延性破坏） 1.1 钢筋混凝土结构的一般概念PP钢筋（加筋）+混凝土钢筋混凝土结构（构件）拉压性能均好抗压性能好利用混凝土抗压，钢筋受拉（亦可受压）-各尽其能，相得益彰1.1 钢筋混凝土结构的一般概念配筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。*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粘结，两者可靠地结合混凝土和钢筋之间有良好的粘结，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形在一起，可共同受力，共同变形 * * 两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温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

4、坏两者的粘结力，混凝土：度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.01.01010-5 -51.5 1.5 1010-5 -5，钢筋：，钢筋： 1.2 1.2 1010-5 -5 * * 混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化温软化 PP1.1 钢筋混凝土结构的一般概念预应力混凝土结构的一般概念PP预应力钢筋PP1.1 钢筋混凝土结构的一般概念混凝土结构的组成柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板1.1 钢筋混凝土结构的一般概念优点： 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

5、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，正逐随着科学技术的不断发展，正逐渐被克服，如采用加气混凝土。渐被克服，如采用加气混凝土。PP1.2 混凝土结构的优缺点1.3 混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的发展历史* 1824年，英国人年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；发明了波特兰水泥，有了混凝土； * 1849年，法国人年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船面做成小船-最早最早的钢筋混凝土结构；的钢筋混凝土结构； * 1861年，法国花匠年，法国花匠J. Monier 用铁丝作为配筋

6、制作了花盆并申请了用铁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、拱桥等专利专利，后又申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利-尽管他不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被认为是钢筋混凝土结构的发明者发明者； PP* 1884年，德国人年，德国人Wayss, Bauschingger和和Koenen等提出了钢筋应配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置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论计算理论。后来，钢筋。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推

7、广应用。混凝土结构逐渐得到了推广应用。A.初期阶段1.3 混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的发展历史* 20世纪世纪20年代以后，随着年代以后，随着生产生产的发展和的发展和试验试验理论的进展，混凝土理论的进展，混凝土结构得到了广泛应用；结构得到了广泛应用； * 1938年，前苏联学者提出破损阶段设计理论，首次反映了混凝土年，前苏联学者提出破损阶段设计理论，首次反映了混凝土材料的材料的塑性塑性性质。结构设计以构件最终破坏的截面承载力为依据，性质。结构设计以构件最终破坏的截面承载力为依据，并制定了相应的设计规范。并制定了相应的设计规范。 PPB.第二阶段*出现了出现了预应力预应力混凝土结构，不

8、仅克服了抗裂性能差的缺点，而且混凝土结构，不仅克服了抗裂性能差的缺点，而且拓宽了应用领域，混凝土结构得以大量用于拓宽了应用领域，混凝土结构得以大量用于大跨大跨和和高层高层结构；结构； 1.3 混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的发展历史* 二战以后，随着城市的重建，混凝土结构有了更快的发展，进入二战以后，随着城市的重建，混凝土结构有了更快的发展，进入了了工业化工业化的生产；的生产； * 我国在解放后，混凝土结构才得到广泛应用。我国在解放后，混凝土结构才得到广泛应用。1966年后，开始采年后，开始采用用极限状态设计极限状态设计理论。理论。 PPC.第三阶段*设计理论方面提出了更为合理的极限状态

9、设计理论，即工程设计设计理论方面提出了更为合理的极限状态设计理论，即工程设计应保证结构不进入承载力、变形和裂缝宽度这应保证结构不进入承载力、变形和裂缝宽度这三种极限状态三种极限状态中的任中的任何一种；何一种； 1.3 混凝土结构的发展 2.材料方面的发展PP强度不断提高强度不断提高 美国美国60年代混凝土抗压强度平均值：年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代年代 ：42N/mm2，有特殊需要时：，有特殊需要时： 40N/mm2100 N/mm2，试验室中：，试验室中： 266 N/mm2轻质混凝土的应用轻质混凝土的应用 容重一般为：容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝

10、土为普通混凝土为24kN/m3)，加，加气混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、火山岩气混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、火山岩混凝土等混凝土等改性混凝土改性混凝土 改善混凝土抗拉强度低和延性差改善混凝土抗拉强度低和延性差的不足，研究的不足，研究FRP混凝土（用混凝土（用FRP 筋筋代替钢筋）、合成纤维混凝土等。代替钢筋）、合成纤维混凝土等。1.3 混凝土结构的发展 3.结构方面的发展PPPP预应力混凝土结构的应用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，减轻构件的自重混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重结构体系的丰富结构体系的丰富 不同用途、不

11、同结构功能具有相应的结不同用途、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体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、构、FRP混凝土及预应力混凝土结构等混凝土及预应力混凝土结构等1.3 混凝土结构的发展 4.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1.3 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荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性结构的力学分析：线性和非线性构件的承载力计算、设计方法和构造措施构件的承载力计算、设计

12、方法和构造措施未来的方向：计算机的应用与发展，结构整未来的方向：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体空间作用分析方法的完善与应用1.3 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）承载力计算承载力计算耐久性评估耐久性评估寿命预测寿命预测损伤分析损伤分析加固理论加固理论修复理论修复理论灾害评估等灾害评估等1.3 混凝土结构的发展 4.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 1.3 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1.4 混凝土结构的应用 1.房屋工程我国超过100

13、m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1.4 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。如杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、英吉利海峡隧道等1.4 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1.4 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n砌体结构的范畴砌体结构的范畴 承重构件由各种块材和砂浆砌筑

14、而成的承重构件由各种块材和砂浆砌筑而成的结构，称为砌体结构。结构，称为砌体结构。 n砌体结构的范畴是砖石结构和砌块结构。砌体结构的范畴是砖石结构和砌块结构。本章讨论的重点是砖石结构。本章讨论的重点是砖石结构。 1.5 砌体结构的一般概念n主要用于受压构件；主要用于受压构件； n砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配；砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配；n块体与砂浆的选择；块体与砂浆的选择；n砌体结构受力性能的离散性比较大；砌体结构受力性能的离散性比较大；n砌体结构的整体性比较差。砌体结构的整体性比较差。 1.5 砌体结构的一般概念 一、砌体结构的主要特点 二、砌体结构的优缺点n1 1砌体结构的主要优点

15、砌体结构的主要优点 n(1)(1)便于就地取材便于就地取材 (2)(2)技术性能好技术性能好 (3)(3)施工简便施工简便 n2 2砌体结构的主要缺点砌体结构的主要缺点 (1)(1)强度低、材料用量多、构件自重大； (2)(2)砌筑劳动繁重； (3)(3)砂浆和块材间的黏结力较弱，无筋砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度很低，不宜用于承受较大弯矩和拉力的构件，抗震性能亦较差； (4)(4)砖结构中黏土砖的用量很大，造砖与农业争地 。三、砌体结构的应用范围 n砌体结构适用于以受压为主的结构：砌体结构适用于以受压为主的结构： (1)(1)民用建筑物中的墙体、柱、基础、地民用建筑物中的墙体、柱、基础、地沟等；沟等； (2)(2)中小型工业建筑物中的墙体、柱、基中小型工业建筑物中的墙体、柱、基础，起重量不超过础，起重量不超过3 3吨、中轻级吊车的砖拱吊吨、中轻级吊车的砖拱吊车梁等；工业构筑物中的烟囱、水池、水塔、车梁等；工业构筑物中的烟囱、水池、水塔、中小型贮仓等；中小型贮仓等； (3)(3)交通工程中的拱桥、隧道、涵洞、挡交通工程中的拱桥、隧道、涵洞、挡土墙等；土墙等； (4)(4)水利工程中的石坝、渡槽、围堰等。水利工程中的石坝