jAAA混凝土结构设计原理(新规范第1章概论

1、p本章主要内容本章主要内容混凝土结构的基本概念和特点混凝土结构的基本概念和特点 混凝土结构的应用和发展混凝土结构的应用和发展 本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点 p 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念p 混凝土结构的特点混凝土结构的特点1.1.1 混凝土结构的基本概念1. 1. 混凝土结构的定义及类型混凝土结构的定义及类型n 以以混凝土混凝土为主要为主要材料材料制成的结构制成的结构，并，并可以可以根据需要配置根据需要配置钢筋、预应力钢筋、预应力钢钢筋、钢骨、钢管等。筋、钢骨、钢管等。n 混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型混凝土结构的主要类型素混凝土素混

2、凝土钢筋钢筋混凝土混凝土 预应力预应力混凝土混凝土钢管钢管混凝土混凝土钢骨钢骨混凝土混凝土钢钢-混凝土混凝土组合结构组合结构frp混凝混凝土土纤维纤维混凝土混凝土n 素混凝土结构素混凝土结构素混凝土基础素混凝土基础1.1.1混凝土结构的基本概念n 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁1.1.1混凝土结构的基本概念n 预应力混凝土结构预应力混凝土结构预应力的概念预应力的概念预应力混凝土电杆预应力混凝土电杆预应力的锚具预应力的锚具预应力混凝土构件预应力混凝土构件1.1.1混凝土结构的基本概念n 钢管混凝土结构钢管混凝土结构建国门地铁建国门地铁1.1.1混凝土结构的基本概念n 钢骨（

3、型钢）混凝土结构钢骨（型钢）混凝土结构1.1.1混凝土结构的基本概念n frp ( (fiber reinforced polymer) ) 混凝土结构混凝土结构1.1.1混凝土结构的基本概念n 钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构组合楼板组合楼板钢混凝土钢混凝土组合柱组合柱1.1.1混凝土结构的基本概念n 纤维混凝土纤维混凝土冷轧带钢剪切型冷轧带钢剪切型钢纤维钢纤维 生生态态合合成成纤纤维维合成纤维合成纤维纤维混凝土井盖纤维混凝土井盖1.1.1混凝土结构的基本概念1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念重要概念重要概念：优良结构应满

4、足两个条件，：优良结构应满足两个条件，承载力高承载力高，变形能力好（延性好）变形能力好（延性好）1.1.1 混凝土结构的基本概念混凝土结构的基本概念n 混凝土结构的混凝土结构的优点优点n 就地取材就地取材n 耐久性耐久性n 耐火性耐火性n 整体性整体性n 可模性可模性n 节约钢材节约钢材n 混凝土结构的混凝土结构的缺点缺点及及改进改进n 自重大：自重大： 轻质高强混凝土轻质高强混凝土n 抗裂性差：抗裂性差：预应力混凝土预应力混凝土n 需用模板：需用模板：钢模板，预制构件（工业化）钢模板，预制构件（工业化）n 施工复杂：施工复杂：预制装配式结构预制装配式结构1.1.2 混凝土结构的特点p 混凝土

5、结构的应用混凝土结构的应用p 混凝土结构的发展混凝土结构的发展1.2.1发展阶段发展阶段n1824年，英国泥瓦匠年，英国泥瓦匠joseph aspdin发明硅酸盐水泥耐久性发明硅酸盐水泥耐久性n 1848年，法国人朗波年，法国人朗波j. j. lambot 制造了第一只钢筋混凝土小船制造了第一只钢筋混凝土小船n18711875年，在纽约建造第一所年，在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋钢筋混凝土房屋n 早期阶段（早期阶段（1850-19201850-1920）n 第二阶段（第二阶段（1920-19501920-1950）n预力应混凝土的应用预力应混凝土的应用n 第三阶段（第三阶段（1950-1980

6、1950-1980）n高强材料的应用，先进施工方法的应用高强材料的应用，先进施工方法的应用n 第四阶段（第四阶段（1980- 1980- ）n新结构体系在高层建筑中的应用新结构体系在高层建筑中的应用n近代混凝土力学近代混凝土力学- -混凝土结构非线性分析混凝土结构非线性分析n以以概率理论为基础的极限状态设计方法概率理论为基础的极限状态设计方法1.2.2 应用应用应用范围应用范围：建筑工程，桥梁工程，隧道与地下工程，水利建筑工程，桥梁工程，隧道与地下工程，水利 工程，特种结构，高耸结构工程，特种结构，高耸结构，n 混凝土结构混凝土结构朝鲜柳京大厦朝鲜柳京大厦香港中央广场大厦香港中央广场大厦广东国

7、际大厦广东国际大厦65s, 200m底层柱底层柱1.82.2m1.2.2 应用应用rankbuilding, cityyear1.taipei 101, taipei, taiwan2004101508steel2.petronas tower 1, kuala lumpur, malaysia199888452mixed3.petronas tower 2, kuala lumpur, malaysia199888452mixed4.sears tower, chicago1974110442steel5.jin mao building, shanghai 199988421mixed6.

8、two international finance center, hong kong200388412mixed7.citic plaza, guangzhou, china199680391mixed8.shun hing square, shenzhen, china199669384mixed9.empire state building, new york1931102381mixed10.central plaza, hong kong199278374mixedn 世界最高建筑的前世界最高建筑的前1010幢幢1.2.2 应用应用petronas tower, kuala lump

9、ur, malaysiataipei 101, taipei, taiwansears tower, chicagojin mao building, shanghai two international finance center, hong kong1.2.2 应用应用central plaza, hong kongempire state building, new yorkcitic plaza, guangzhou, chinashun hing square, shenzhen, chinabank of china (boc) tower 1.2.2 应用应用n 混凝土桥梁结构

10、混凝土桥梁结构1.2.2 应用应用六库怒江桥是当时国内跨度最大的预应力混凝土连续梁桥。六库怒江桥是当时国内跨度最大的预应力混凝土连续梁桥。n 混凝土桥梁结构混凝土桥梁结构1.2.2 应用应用n 高性能混凝土高性能混凝土( (high performance concrete) 高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性高强度、高耐久性、高流动性、高抗渗性n 纤维增强混凝土纤维增强混凝土（fibre reinforced concrete） 在普通混凝土中掺入适当的各种在普通混凝土中掺入适当的各种纤维材料纤维材料而形成而形成, ,其抗拉、抗其抗拉、抗剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能

11、均有较剪、抗折强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震和抗爆等性能均有较大提高大提高 . . 纤维材料纤维材料有有钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维钢纤维、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等等, , 碳纤维碳纤维具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛用于建筑、桥梁结构的加固补强以及机场飞机跑道工程等。固补强以及机场飞机跑道工程等。 1.2.3 拓展拓展1.2.3 拓展拓展n活性粉未混凝土活性粉未混凝土（reactive powder concrete, rpc） 由骨料（级配良好的石英砂）、水泥、硅粉、高效减水剂以由骨料（级配良好的石英砂）、水泥、硅粉

12、、高效减水剂以及一定量的纤维（如钢纤维等）等组成及一定量的纤维（如钢纤维等）等组成, ,是一种超高强度、超高是一种超高强度、超高韧性和高耐久性的韧性和高耐久性的超高性能混凝土超高性能混凝土, ,比普通混凝土和现有的高性比普通混凝土和现有的高性能混凝土有质的飞跃。能混凝土有质的飞跃。工程化纤维增强水泥基复合材料工程化纤维增强水泥基复合材料 （engineered cementitious composites，ecc） ecc具有类似于具有类似于金属材料的拉伸强化现象金属材料的拉伸强化现象，其极限拉应变可，其极限拉应变可达到达到56%，与钢材的塑性变形能力几乎相近，是具有像金属，与钢材的塑性变形

13、能力几乎相近，是具有像金属一样变形的混凝土材料。一样变形的混凝土材料。ecc的抗压强度类似于混凝土，抗压的抗压强度类似于混凝土，抗压弹性模量较低，但受压变形能力比普通混凝土大很多；其耐火弹性模量较低，但受压变形能力比普通混凝土大很多；其耐火性和耐久性也超过普通混凝土。性和耐久性也超过普通混凝土。1.2.3 拓展拓展n钢与混凝土组合结构钢与混凝土组合结构 用型钢或钢板焊（或冷压）成钢截面用型钢或钢板焊（或冷压）成钢截面, , 再将其埋置于混凝土再将其埋置于混凝土中，使混凝土与型钢形成整体共同受力，称为钢与混凝土组合结中，使混凝土与型钢形成整体共同受力，称为钢与混凝土组合结构，简称构，简称src

14、(steel reinforced concrete)。 压型钢板与混凝土组合楼板压型钢板与混凝土组合楼板 钢与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁 型钢混凝土结构型钢混凝土结构 钢管混凝土结构钢管混凝土结构 外包钢混凝土结构外包钢混凝土结构p 本课程的主要内容本课程的主要内容p 课程特点与学习方法课程特点与学习方法1.3.1 主要内容主要内容n 主要内容主要内容n 受弯构件受弯构件n 受压构件受压构件n 受拉构件受拉构件n 受扭构件受扭构件n 混凝土构件的裂缝宽度与挠度混凝土构件的裂缝宽度与挠度n 预应力混凝土构件预应力混凝土构件1.3.1 主要内容主要内容应注意应注意钢筋钢筋与与混凝土混凝土两种材

15、料自身的特点两种材料自身的特点 材料力学公式不能直接计算混凝土构件的承载力和变形；材料力学公式不能直接计算混凝土构件的承载力和变形； 可用平衡条件、物理条件和几何条件建立基本方程，在具体可用平衡条件、物理条件和几何条件建立基本方程，在具体应用时应注意钢筋混凝土性能上的特点。应用时应注意钢筋混凝土性能上的特点。计算方法是建立在理论研究与计算方法是建立在理论研究与试验研究试验研究基础之上基础之上 根据构件受力性能试验，研究其破坏机理和受力性能，建立根据构件受力性能试验，研究其破坏机理和受力性能，建立物理和数学模型，并根据试验数据拟合出半理论半经验公式。物理和数学模型，并根据试验数据拟合出半理论半经

16、验公式。 学习时一定要学习时一定要深刻理解构件的破坏机理和受力性能深刻理解构件的破坏机理和受力性能，特别要，特别要注意构件注意构件计算方法的适用条件计算方法的适用条件。1.3.2 课程特点与学习方法课程特点与学习方法1.3.2 课程特点与学习方法课程特点与学习方法构件与结构设计是一个构件与结构设计是一个综合性问题综合性问题 构件的构件的承载力和变形计算承载力和变形计算，构件的，构件的截面形式、材料选用截面形式、材料选用及配筋构造及配筋构造等。等。 学习时要注意学会对多种因素进行综合分析，培养综合分析学习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。判断能力。两种材料在两种材料在强度和数量强度和数量上存在一个上存在一个合理的配比范合理的配比范围。围。 如果钢筋和混凝土在面积上的比例及材料强度的搭