《绪论混凝土》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 绪论,School of Civil Engineering And Architecture,混凝土结构设计原理,Concrete Structure,主要教学参考书,Text Book and References,沈蒲生 混凝土结构设计原理 高等教育出版社,蓝宗建 混凝土结构设计原理 东南大学出版社,滕智明 朱金铨 编著 混凝土结构及砌体结构（上册）建筑工业出版社,混凝土结构设计规范：,GB50010-2002,建筑结构可靠度设计统一标准：,GB50068,2001,建筑结构设计荷载规范：,GB50011-2002,（,06,版）,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：,JTG D62,2004,公路水泥混凝土路面设计规范：,JTG D40,2002,1,绪 论,Introduction,主要以混凝土材料，并根据需要配置,钢筋、预应力筋、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,FRP,筋混凝土,（玻璃钢,）,第一章 绪论,钢,-,混凝土混合结构,纤维混凝土,第一章 绪论,素混凝土结构,（,Plain Concrete,),Foundation,Masonry wall,P,P,素混凝土梁承载力小，破坏突然,第一章 绪论,1.1,混凝土结构一般概念和特点,钢筋混凝土结构,（,Reinforced Concrete Structure,),Reinforcement,Stirrup,Cover,Support,P,P,钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告,预应力混凝土结构,（,Pre-stressed Concrete Structure,),Pre-stress rebar,Concrete,Hollow,tube,Pre-stressed concrete hollow floor,第一章 绪论,钢骨混凝土结构,（,Steel Reinforced Concrete,),(,Encased Concrete,),Steel,Reinforcement,Stirrup,Steel reinforced Concrete column,第一章 绪论,钢管混凝土结构,（,Concrete Filled Tube,),Steel tube,Concrete,Concrete filled tube column,第一章 绪论,FRP,混凝土,（,Fiber Reinforced Polymer(Plastic)Concrete,),第一章 绪论,钢,-,混凝土组合（混合）结构,(,Composite Structure,or,Hybrid Structure,),What about the material properties?,Are there any advantage to composite two kind materials to work together?,Can the materials work together well?,How to ensure the materials to work together well?,Element types?Mechanical behavior under loading for different kind elements?,How to design the elements and structure?,第一章 绪论,Any question about the above definition for concrete structure?,混凝土,(Concrete),：,抗压强度高，而抗拉强度却很低,High compressive strength,but lower tensile strength,一般抗拉强度只有抗压强度的,1/81/20,破坏时具有明显的,脆性性质,(,Brittle,),第一章 绪论,因此，素混凝土构件在实际工程的应用很有限，主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。,基本材料性能,Basic Materials Properties,素混凝土梁试验,Test of Plain Concrete Beam,第一章 绪论,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,素混凝土梁受力性能,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。,第一章 绪论,钢 材,(Steel),：,抗拉和抗压强度都很高,Both tensile and compressive Strengths are high,具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性,Ductile,但细长的钢筋受压时极易压曲，仅能作为受拉构件,而纯钢构件的承载力也往往取决于钢材的压曲，材料强度一般得不到充分地发挥。,Advantage,:,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。,learn from otherss strong points to offset ones weakness,第一章 绪论,钢筋混凝土梁试验,Test of Reinforced Concrete Beam,第一章 绪论,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,钢筋混凝土梁,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,梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。,P,y,50.0kN,第一章 绪论,f,c,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,钢筋混凝土梁,P,u,52.5kN,s,c,=,f,t,f,t,s,s,s,c,2,f,16,f,y,P,y,50.0kN,第一章 绪论,f,c,但从开裂荷载到屈服荷载,，,在很长的过程带裂缝工作；,通常裂缝宽度很小，不致影响正常使用。,但裂缝导致梁的刚度显著降低，使得钢筋混凝土梁不能应用于大跨度结构。,如何解决？,钢筋混凝土,Reinforced Concrete,除在构件的受拉区配筋外，还有许多其他配筋方式,可以在构件的受压区配置钢筋协助混凝土承受压力,在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等），可以配置箍筋或纵横交错的钢筋,当构件受力很大时，可以直接配置钢骨,还可以利用箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度，甚至直接采用钢管,采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与混凝土一起搅拌形成的纤维混凝土，其抗拉强度可以得到提高,因此，两种,(,或两种以上,),材料的有机组合，可充分发挥各自的长处，创造出多种形式的复合材料，适应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益,第一章 绪论,第一章 绪论,钢筋与混凝土共同工作的条件,(The conditions for the reinforcement and concrete working together),钢筋（材）和混凝土两种材料的物理力学性能,(physical mechanics performance),很不相同，它们可以结合在一起共同工作，是因为：,钢筋与混凝土之间存在良好的粘结力,(,Bond,),，,在荷载作用下，保证两种材料变形协调,(,Same Deformation under load,),，,共同受力；,第一章 绪论,粘结力,Bond,钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数,(Temperature linear expanding index),（,钢材为,1.210,-5,，混凝土为,(1.01.5)10,-5,），,因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。,Definition:Bond is a kind of stress which exits on the surface of the reinforcement along the direction of the surface.,The main influencing factors of the bond:,The strength degree of concrete;,The diameter of the reinforcement;,The surface property of the reinforcement.,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,混凝土结构的优点：,材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位价格低，对于,一般工程结构,，经济指标优于钢结构。,可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。,耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，,30mm,厚混凝土保护层,可耐火,2,小时,，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。,第一章 绪论,现浇混凝土结构的整体性好，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；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。,刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。,易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。,第一章 绪论,混凝土结构的缺点：,自重大：不适用于大跨、高层结构。,第一章 绪论,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，环境较差,(,露天、沿海、化学侵蚀,),时会影响耐久性；也限制了普通,RC,用于大跨结构，高强钢筋无法应用。,预应力混凝土,承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。,高强、钢骨、钢管混凝土,施工复杂，工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），工期长，施工受季节、天气的影响较大。,混凝土结构一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难。,钢模、滑模等,，,泵送、早强、商品、高性能、免振自密实混凝土等,混凝土结构加固技术,不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固混凝土结构技术，快速简便。,1.2,混凝土结构的发展简况及其应用,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,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大量土木工程结构中最主要的结构，而且,高性能混凝土,和,新型混凝土结构,形式还在不断发展。,第一章 绪论,第一阶段,(The first stage):,从钢筋混凝土的发明至,20,世纪初,钢筋和混凝土的强度都比较低主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。,计算理论：,结构内力和构件截面计算均套用弹性理论,(Elastic theory),，,采用,容许应力设计方法,(Allowable stress design me