《混凝土结构基本原理》 课件 第1章 绪论

混凝土结构基本原理课程地位：是高等学校土木工程专业重要的核心专业课，主要讲述混凝土结构基本原理，为学生后续专业课学习和毕业设计奠定基础。混凝土结构基本原理主要内容：包括绪论；混凝土结构材料性能；混凝土结构设计方法；受弯构件正截面和斜截面承载力计算；受压、受拉和受扭构件承载力计算，正常使用阶段验算及结构耐久性设计；预应力混凝土构件和装配式混凝土结构简介。编排特色：各章均设学习目标、小结、思考题、测试题，主要专业术语配有英文注释，主要章节编有典型的计算例题和习题，便于教师开展教学设计，同时有助于学生自学和考研强化训练。目录混凝土结构基本原理第1章绪论第2章混凝土结构材料性能第3章混凝土结构设计方法第4章受弯构件正截面承载力计算第5章受弯构件斜截面承载力计算第6章受压构件承载力计算第7章受拉构件承载力计算第8章受扭构件承载力计算第9章正常使用阶段验算及结构耐久性设计第10章预应力混凝土构件第11章装配式混凝土结构简介绪论第1章1.1混凝土结构基本概念1.2混凝土结构发展及应用简况1.3本书主要内容及特点51.1混凝土结构基本概念

◆定义与分类

◆配筋作用

◆工作原理

◆主要特点2024/7/222024/7/22绪论1.定义与分类混凝土结构（concretestructure）是以混凝土为主制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。◆素混凝土结构（plainconcretestructure）是指无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构◆钢筋混凝土结构（reinforcedconcretestructure）是指配置受力普通钢筋的混凝土结构◆预应力混凝土结构（prestressedconcretestructure）是指配置受力的预应力筋，通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构1.1混凝土结构基本概念第1章2.配筋作用混凝是一种脆性材料，其抗拉强度一般只有抗压强度的1/16~1/8。1.1混凝土结构基本概念破坏特征：☞一裂即断，脆性，破坏无征兆；☞Fmax≈8kN200300200300316210破坏特征：☞裂不等于坏，破坏有征兆；☞Fmax≈46kN第1章破坏现象对比图由此可见，素混凝土结构构件中加入少量钢筋后：☞承载力有很大提高☞受力性能和破坏特征有明显改善钢筋混凝土梁素混凝土梁2.配筋作用1.1混凝土结构基本概念第1章钢筋和混凝土之间存在黏结力。在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；2.钢材与混凝土的线膨胀系数接近。钢材为1.2×10-5/°C，混凝土为（1.0~1.5）×10-5/°C，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黏结力破坏。3.工作原理1.1混凝土结构基本概念3.混凝土对钢筋具有保护和固定作用。混凝土包裹钢筋，钢筋不易发生锈蚀，受压时不易失稳，火灾时可避免钢筋快速软化。第1章4.主要特点1.1混凝土结构基本概念优点取材方便用材合理可塑性好整体性好耐火性好耐久性好自重大抗裂性差缺点隔热、隔声性能较差损伤修复困难施工复杂且受季节气候影响第1章111.2混凝土结构发展及应用简况

◆发展阶段

◆工程应用

◆技术拓展绪论1.发展阶段混凝土结构自开始应用至今约170年历史。与钢、木、砌体结构相比，历史最短，但发展最快，应用也最为广泛。◆第一阶段：钢筋混凝土发明至20世纪初。这一阶段主要制作中小型的梁、板、拱、柱和基础等构件，所用材料强度都很低。计算理论套用弹性理论，构件设计采用容许应力法计算。◆第二阶段：20世纪初至第二次世界大战前后。这一阶段钢筋和混凝土强度有所提高，重要的发明和应用是预应力混凝土，可用来建造各种大跨度空间结构。计算理论开始考虑材料塑性，构件设计按破损阶段计算，随后又过渡到按极限状态法。◆第三阶段：第二次世界大战前后至现在。这一阶段高强钢筋和高强混凝土的出现，装配式钢筋混凝土和泵送商品混凝土的发展，计算机技术的运用和先进施工机械设备的发明，进一步扩大了混凝土结构的应用范围。计算理论已充分考虑钢筋和混凝土材料的塑性，构件设计按基于可靠度的极限状态法计算。1.2混凝土结构发展及应用简况第1章建筑工程2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况第1章桥梁工程2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况第1章水利工程2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况第1章地下工程2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况第1章2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况港口工程第1章军事工程2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况第1章

中国最高建筑（截止到2022年1月）2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况序号建筑物城市层数高度（m）材料建成时间1上海中心大厦上海127632钢/砼2016年2平安国际金融中心深圳112599钢/砼2015年3高银金融117大厦天津117597钢/砼2019年4周大福金融中心广州111530钢/砼2016年5周大福滨海中心天津97530钢/砼2019年6中国尊大厦北京108528钢/砼2018年7台北101台北101509钢/砼2004年8环球金融中心上海101492钢/砼2008年9环球贸易广场香港118484钢/砼2010年10武汉绿地中心武汉97476钢/砼2021年第1章哈利法塔

828米高阿联酋迪拜2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况上海中心大厦632米高中国上海麦加皇家钟塔601米高沙特麦加世贸中心一号楼541.3米高美国纽约台北101大厦508米高中国台北第1章2.工程应用1.2混凝土结构发展及应用简况环球贸易广场484米高中国香港双子塔452米高马来西亚吉隆坡南京紫峰大厦450米高中国南京西尔斯大厦443米高美国芝加哥环球金融中心492米高中国上海第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

材料方面（混凝土材料）

高性能混凝土（1）高强混凝土（high-strengthconcrete）

具有强度高、变形小、密度大、孔隙率低等特点，在相同条件下可减少构件截面，但受压时呈现出更大的脆性，因此在结构设计和构造措施上与普通混凝土存在差别，在地震区应用也受到限制，具体按我国现行规范执行。（2）高性能混凝土（highperformanceconcrete）是高强混凝土的发展与提高，具有高耐久性、高工作性、高强度和体积稳定性等特点，是土木工程结构向大跨度、高抗力、高耸方向发展和承受恶劣环境条件的需要，也是混凝土材料今后的发展方向。第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

材料方面（混凝土材料）

活性粉末混凝土

活性粉末混凝土（reactivepowderconcrete，简称RPC）是一种超高强、超高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料，其超高的耐久性和超高的力学性能又称超高性能混凝土（简称UHPC）。具有密度大，空隙率低，抗渗能力强，流动性好，耐久性、耐火性和耐腐蚀性好等特点。纤维混凝土

纤维混凝土（fiberconcrete）是以混凝土作基材，以非连续的短纤维材料作增强材料所组成的水泥基复合材料。由于纤维抗拉强度高、延伸率大，使混凝土抗拉、抗弯、抗折强度显著提高，抗裂、抗疲劳、抗冻融、抗冲击爆炸等性能不同程度的改善，因而得到快速发展和应用。

第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

材料方面（混凝土材料）

聚合物混凝土

聚合物混凝土（polymerconcrete）是由有机聚合物、无机胶凝材料和骨料结合而成，主要伴随着工程维修和维护发展而来。具有抗拉、抗折强度高，延性、黏结性和抗渗、抗冲击、耐磨性好等优点，但耐热、耐火、耐候性较差，主要用于铺设地面和修补路面、机场跑道面层等。智能混凝土

智能混凝土(smartconcrete)是在原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知和记忆、自适应、自修复等特性的多功能材料。主要功能有：预报混凝土材料内部损伤；实现混凝土结构自身安全检测；防止混凝土结构潜在内部破坏；实现材料及结构自动修复；提高结构安全性和耐久性。第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

材料方面（钢筋材料）

纤维增强塑料筋纤维增强塑料（fiberreinforcedpolymer）筋是由高性能纤维和基体材料组成，纤维为增强材料，起加劲作用，基材起黏结、传递剪力作用。具有高强、轻质、耐腐蚀、抗疲劳、抗磁性、电绝缘性、徐变小、比重小、低弹模等性质，是混凝土结构中钢筋的理想替代材料。玄武岩纤维筋

玄武岩纤维（basaltfiberreinforcedplastics）筋作为一种新型复合材料。具有强度高、质量轻和优良的耐腐蚀性等特点，可代替钢筋用于特殊环境下的混凝土结构，以解决钢筋混凝土结构的耐久性问题。第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

结构方面钢与混凝土组合结构

钢与混凝土组合结构（steel-concretecompositestructures）是指利用型钢或用钢板焊接成钢骨架，再在其上、四周或内部浇注混凝土，使型钢与混凝土形成整体而共同受力、变形协调的结构。钢与混凝土组合梁压型钢板混凝土组合楼板梁第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

结构方面钢与混凝土组合结构

钢与混凝土组合结构（steel-concretecompositestructures）是指利用型钢或用钢板焊接成钢骨架，再在其上、四周或内部浇注混凝土，使型钢与混凝土形成整体而共同受力、变形协调的结构。钢管混凝土柱型钢混凝土柱外包钢混凝土柱第1章3.技术拓展1.2混凝土结构发展及应用简况

结构方面装配式混凝土结构

装配式混凝土结构(prefabricatedconcretestructure)是指预制构件通过可靠连接方式装配而成的混凝土结构，主要结构体系有框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等，主要构件形式有叠合板、叠合梁、预制框架柱、预制剪力墙、预制楼梯、预制阳台、外挂墙板、内挂墙板等。第1章291.3本书的主要内容及特点

◆主要内容

◆主要特点

◆注意问题绪论1.主要内容1.3本书主要内容及特点

混凝土结构的设计步骤确定结构方案进行内力分析截面配筋设计绘制施工图※概括起来讲：怎样使结构具有足够的抵抗能力？※具体细化研究有三个方面：1、施加在其上的作用力;2、所用材料的力学性能;3、研究失效的现象和原因，找出解决措施。

课程内容第1章☞材料性能

☞设计方法基础知识☞受弯构件

☞受剪构件☞受压构件☞受拉构件☞受扭构件☞变形、裂缝及结构的耐久性☞预应力混凝土构件构件设计☞梁板结构☞板柱结构☞单层工业厂房…结构设计，后续课程1.主要内容1.3本书主要内容及特点第1章受压构件受扭构件受弯构件受拉构件受弯构件受压构件1.主要内容1.3本书主要内容及特点第1章基本理论工程应用问题的复杂性问题的综合性

问题不是单一的

解答是不唯一的受力性能理论分析构件设计结构设计

材料的力学性能

材料的配比理论性强、实践性强、综合性强2.主要特点1.3本书主要内容及特点第1章3.注意问题1.3本书主要内容及特点■掌握基本原理熟练掌握钢筋混凝土基本构件的设计计算方法，重视适用条件和构造要求，注意本课程不同于数学、力学的学习方法。■加强实践环节除课堂教学、课外研学外，应通过工地参观教学、课程作业和课程试验等实践环节，激发工程兴趣，增加感性认识，逐步提高工程实践能力和结构创新能力。

■熟悉现行规范学好混凝土结构基本原理，才能更好理解和掌握现行的国家标准。

第1章3.注意问题1.3本书主要内容及特点★应注意钢筋与混凝土两种材料自身的特点