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*,Page:,34,项目一 任务,1,结构的整体认识,项目一 任务1结构的整体认识,学习目标,掌握混凝土结构的一般概念及特点；,了解混凝土结构的发展与应用概况；,了解本课程的主要内容、要求和学习方法。,学习目标,教学提示,对混凝土结构的一般概念应作重点讲述；,同时应简要介绍混凝土结构在工程中的 应用、发展前景以及相关行业的,规范,情况；,并应对混凝土结构课程的特点及学习方法 提出建议。,教学提示 对混凝土结构的一般概念应作重点讲述； 同,主要内容,混凝土结构的一般概念和特点,混凝土结构的发展简况及其应用,课程的主要内容、特点及学习方法,主要内容,1.1,混凝土结构一般概念和特点,素混凝土结构,钢筋混凝土结构,预应力混凝土结构,钢骨混凝土结构,钢管混凝土结构,二、分类,以,混凝土,为主材，并根据需要配置,钢筋,、,钢骨,、,钢管,等，作为主要承重材料的结构，均可称为,混凝土结构,(,Concrete Structure,),。,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,一、定义,1.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构钢筋混凝土结构预,1.1,混凝土结构一般概念和特点,素混凝土结构,（,Plain Concrete),1.1 混凝土结构一般概念和特点素混凝土结构（Plain C,1.1,混凝土结构一般概念和特点,钢筋混凝土结构,（,Reinforced Concrete,),1.1 混凝土结构一般概念和特点钢筋混凝土结构（Reinfo,1.1,混凝土结构一般概念和特点,预应力混凝土结构,（,Prestressed Concrete,),1.1 混凝土结构一般概念和特点预应力混凝土结构（Prest,1.1,混凝土结构一般概念和特点,钢骨混凝土结构,（,Steel Reinforced Concrete,),(,Encased Concrete,),1.1 混凝土结构一般概念和特点钢骨混凝土结构（Steel,1.1,混凝土结构一般概念和特点,钢管混凝土结构,（,Concrete Filled Tube,),1.1 混凝土结构一般概念和特点钢管混凝土结构（Concre,1,、混凝土的主要力学性能,（,1,）抗压强度较高，而抗拉强度却很低,(,只有抗压强度的,1/8-1/20,),。,（,2,）破坏时具有明显的,脆性性质,。,1.1,混凝土结构一般概念和特点,1.1.2,、配筋的作用与要求,一、为什么想将钢筋与混凝土组合起来使用？,主要由两者的,力学性能,和,经济性,决定的,1、混凝土的主要力学性能1.1 混凝土结构一般概念和特点1.,P,cr,= 9.7kN,150,300,f,c,=13.4N/mm,2,f,t,=1.54N/mm,2,f,t,s,c,=,f,t,2500,2,、素混凝土梁的受力性能,P,u,P,cr,s,c,=,f,t,f,t,破坏时跨中截面,受压边缘的压应力,与抗拉强度相近，,远未达到混凝土的抗压强度,，破坏表现为,脆性断裂,，无明显预兆。,1.1,混凝土结构一般概念和特点,Pcr = 9.7kN150300fc=13.4N/mm2,（,1,）抗拉和抗压强度都很高。,（,2,）延性好,：,多数钢材具有,屈服,现象，破坏时表现出较好的,延性,。,（,3,）易于压曲失稳,：,细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件。,（,4,）耐久性和耐火性差。,因此，,将,混凝土,和,钢材,这两种材料有机地,结合在一起,，可以取长补短，充分利用材料的性能。,1.1,混凝土结构一般概念和特点,3,、钢材的主要性能,（1）抗拉和抗压强度都很高。因此，将混凝土和钢材这两种材料,P,cr,= 9.7kN,f,c,=13.4N/mm,2,f,t,=1.54N/mm,2,f,y,=335N/mm,2,f,t,s,c,=,f,t,150,300,2500,4,、钢筋混凝土梁的受力性能,P,u,52.5kN,s,c,=,f,t,f,t,s,s,s,c,2,f,16,f,y,配置钢筋后：,RC,梁,的,承载力,（,52.5kN,),比,素混凝土梁,（,9.7kN,),大大提高,，,钢筋的,抗拉强度和混凝土的抗压强度,均得到充分利用，,破坏过程有,明显预兆,。,P,y,50.0kN,f,c,Pcr = 9.7kNfc=13.4N/mm2 ftsc=,（,1,）,钢筋和混凝土之间存在,良好的粘结力,；,保证在,荷载作用,下两种材料协调变形，共同受力；,（,2,）,钢材与混凝土具有,基本相同的温度线膨胀系数,（,钢材为,1.210,-5,/,o,C,，混凝土为,1.01.510,-5,/,o,C,）；,保证,温度变化,时，两种材料不会产生,过大的变形差,而导致两者间的粘结力破坏。,（,3,）,混凝土的,碱性,环境,粘结力,Bond,二、钢筋与混凝土共同工作的条件,（1）钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力；粘结力Bond二,一、,优点,（,1,）就地取材,（,2,）合理用材、经济性好,（,3,）耐久性和耐火性好、维护费用低,（,4,）可模性好,（,5,）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,结构等；,1.1.3,混凝土结构的优缺点,一、优点1.1.3 混凝土结构的优缺点,自重大,不适用于大跨、高层结构。,轻质、高强和预应力。,抗裂性差,普通,RC,结构，在,正常使用阶段,往往,带裂缝,工作。,预应力混凝土。,1.1,混凝土结构一般概念和特点,二、缺点, 自重大1.1 混凝土结构一般概念和特点二、缺点,1824,年英国人阿斯普丁,(J.Aspdin),发明硅酸盐水泥,。,1849,年法国人朗波,(L.Lambot),制造了第一只钢筋,混凝土小船,。,1872,年在纽约,建造第一所钢筋混凝土房屋,。,1.2,混凝土结构的发展简况,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，目前,混凝土结构,已成为土,木工程中,最主要的结构,。, 1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水,第一阶段：,从钢筋混凝土,发明到,20,世纪初。,材料：,钢筋和混凝土的强度都比较低（,C20,）。,计算理论：,容许应力设计方法,。,应用：,主要用于建造,中小型,楼板、梁、柱、拱和,基础等,构件,。,1.2,混凝土结构的发展简况及其应用,混凝土结构发展的三个阶段,第一阶段：从钢筋混凝土发明到20世纪初。1.2 混凝土结构的,材料：,混凝土、钢筋,强度,不断,提高,。,计算理论：,破损阶段设计法,极限状态设计法,（定值法）。,第二阶段：,从,上世纪,20,年代,到,第二次世界大战,前后,应用：,已应用于,简单的结构,中，特别是,1928,年法国,土木工程师弗雷西奈（,E.Freyssnet,）发明了,预应力混凝土,，使得,混凝土结构,可以用来建造,大跨度结构,。,材料：混凝土、钢筋强度不断提高。第二阶段：从上世纪20年代到,材料：,强度继续提高。,尤其是,高强、高性能混凝土和高强钢筋,的发展，,泵送商品混凝土技术的发展等。,目前国内常用的砼强度等级为,C20 C45,。,第三阶段：,二战以后到现在,设计计算理论：,以概率理论为基础的极限状态设计法,。,计算机技术推进了设计理论的发展。,应用：,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。,材料：强度继续提高。第三阶段：二战以后到现在设计计算理论：以,台北,101,101,层, 508m,金茂大厦,88,层, 421m,台北101金茂大厦,第一章 绪论,1.2,混凝土结构的发展简况及其应用,重庆市万县长江大桥,第一章 绪论1.2 混凝土结构的发展简况及其应用重庆市万县,1.2,混凝土结构的发展简况及其应用,元江大桥,1.2 混凝土结构的发展简况及其应用元江大桥,受弯构件,受压构件,受扭构件,受拉构件,受弯构件,受压构件,1.3,课程的主要内容、特点与学习方法,一、课程的主要内容,研究,四种构件,在,两种极限状态,下的受力性能、设计计算方法及构造措施。,受弯构件受压构件受扭构件受拉构件受弯构件受压构件1.3 课程,四种基本构件,承载能力极限状态,（安全性）,正常使用极限状态,（适用性、耐久性）,SR,课程的内容框架,二、课程的内容框架,设计方法,材性,四种基本构件承载能力极限状态正常使用极限状态SR课程的内容,三、课程的特点,1,、实验性,、,理论性,和,实践性,很强。,2,、突出特点,是以实验研究为基础，提出假定、,进行简化、建立实用的设计计算方法和公式，,用于解决工程实际问题。,3,、内容存在,“,七多,”,，即概念多、公式多、系数多、,符号多、构造规定多、教学环节多，文字叙述多。,三、课程的特点1、实验性、理论性和实践性很强。,问题的复杂性,问题的综合性,基本理论,工程应用,受力性能,理论分析,构件设计,结构设计,问题不是单一的,解答是不唯一的,材料的力学性能,两种材料的配比,两种材料的共同工作,问题的复杂性问题的综合性基本理论工程应用受力性能理论分析构件,四、学习方法,由,钢筋,和,混凝土,两种力学性能,不同且复杂,的材料组成，所以,钢筋混凝土,的力学性能十分复杂。,因此，其受力性能、设计计算方法及配筋构造不可能用,力学方法,推出，,必须建立在,实验研究,的基础上。,1.3,课程的主要内容、特点和学习方法,1,、钢筋混凝土结构是一门,实验性,很强的学科,四、学习方法由钢筋和混凝土两种力学性能不同且复杂的材料组成，,1.3,课程的主要内容、特点和学习方法,设计过程包括,结构选型、构件布置、内力分析、,配筋计算,、,配筋构造,、绘制施工图,等。,设计中,许多数据,可能有多种选择，因此设计结果不是唯一的。,最终的设计结果应是,安全适用,和,经济合理,的。,2,、构件和结构设计是一个,综合性,问题,1.3 课程的主要内容、特点和学习方法设计过程包括结构选型、,（,1,）设计规范的作用：,设计规范是具有约束性和立法性的文件，其目的是使工程结构设计既,安全适用,又,经济合理,。,（,2,）国内的五本砼结构设计规范：,铁路,TB10002.3-2005,）,、,建工,GB50010-2010,、公路,JTG D62-2004,、,水工,SL/T191-96,、港工,JTJ267-98,3,、本课程的学习,应与设计规范相结合,（1）设计规范的作用：设计规范是具有约束性和立法性的文件，其,（,3,）本课程学习的重点：,本课程以基本理论为主，并结合主要用于,铁路结构的,铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范,（,TB10002.32005,）,道桥结构的,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范,（,JTG D622004,）,学习。,（3）本课程学习的重点：本课程以基本理论为主，并结合主要用于,一方面设计应遵循规范，,另一方面只有深刻地理解规范，才能发挥设计者的,主动性,和,创造性,。,本学科还在不断地发展和更新，因此设计工作也不应被规范束缚，在经过各方面的可靠性论证后，应积极采用先进的理论和技术。,规范一般十年左右修订一次,，就是为了反映学科最新的发展成果。,4,、设计工作是一项,创造性,工作,一方面设计应遵循规范，4、设计工作是一项创造性工作,5,、基本构件学习时应抓住的一条基本线索,（,1,）,实验研究；,（,2,）,简化（基本假定）；,（,3,）,建立计算公式和公式条件；,（,4,）,设计计算（截面复核和截面设计）；,（,5,）,构造措施。,5、基本构件学习时应抓住的一条基本线索（1）实验研究；,
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