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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,同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林,混凝土结构基本原理,第一章 绪论同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林混凝土结构,1,一、混凝土结构的概念和特点,1.一般概念,P,P,P,P,素混凝土梁承载力小，破坏突然,钢筋混凝土梁承载力大，变形性能好，破坏有预告,一、混凝土结构的概念和特点 1.一般概念PPPP素混凝,2,一、混凝土结构的概念和特点,1.一般概念,P,P,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,一、混凝土结构的概念和特点 1.一般概念PP钢筋（加筋,3,一、混凝土结构的概念和特点,2.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工作性能，两者可靠地结合在一起，可共同受力，共同变形,*,两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力破坏两者的粘结力，混凝土：1.0,10,-5,1.5 10,-5,，钢筋：,1.2 10,-5,*,混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化,P,P,一、混凝土结构的概念和特点 2.混凝土和钢筋共同工作的,4,一、混凝土结构的概念和特点,3.预应力混凝土结构的一般概念,P,P,P,P,预应力钢筋,一、混凝土结构的概念和特点 3.预应力混凝土结构的一般,5,一、混凝土结构的概念和特点,4.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,一、混凝土结构的概念和特点 4.混凝土结构的组成柱下基础,6,一、混凝土结构的概念和特点,5.混凝土结构的优缺点,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,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，正逐渐被克服,P,P,一、混凝土结构的概念和特点 5.混凝土结构的优缺点优点：,7,二、混凝土结构的发展,1.钢筋混凝土结构的诞生,*,1824年，英国人J.Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；,*,1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船-最早的钢筋混凝土结构；,*,1861年，法国花匠J.Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利-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，他却被认为是钢筋混凝土结构的发明者；,P,P,*,1884年，德国人Wayss,Bauschingger和Koenen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计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。,二、混凝土结构的发展 1.钢筋混凝土结构的诞生*1824,8,二、混凝土结构的发展,2.材料方面的发展,P,P,强度不断提高,美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm,2,，70年代：42N/mm,2,，有特殊需要时：40N/mm,2,100 N/mm,2,，试验室中：266 N/mm,2,轻质混凝土的应用,容重一般为：14kN/m,3,18kN/m,3,(普通混凝土为24kN/m,3,)，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等,无砂混凝土,只有粗骨料，无细骨料,FRP筋的应用,用FRP筋代替钢筋,二、混凝土结构的发展 2.材料方面的发展PP强度不断提高轻,9,二、混凝土结构的发展,3.结构方面的发展,P,P,P,P,预应力混凝土结构的应用,在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝土结构的抗裂度，减轻构件的自重,结构体系的丰富,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、FRP混凝土及预应力混凝土结构等,二、混凝土结构的发展 3.结构方面的发展PPPP预应力混凝,10,二、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（兼顾安全性、使用性和耐久性）,材料力学的方法,按经验法确定安全系数,二、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,11,二、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,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,未来的方向：计算机的应用与发展，结构非线性分析、结构整体空间作用分析方法的完善与应用,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论,12,二、混凝土结构的发展,4.理论研究方面的发展,结构基本理论：,如何评价既有结构（20世纪80年代中期发展起来的）,安全性评定,使用性评定,耐久性评定,损伤分析,寿命预测,灾害评估等,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论：,13,二、混凝土结构的发展,4.理论研究方面的发展,结构基本理论,既有结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）,基于既有结构性能评定理论的结构修复技术,基于既有结构性能评定理论的结构改造技术,基于既有结构性能评定理论的加固技术,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论,14,二、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,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论,15,二、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,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论,16,二、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,二、混凝土结构的发展 4.理论研究方面的发展结构基本理论,17,三、混凝土结构的应用,1.建筑工程,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,我国超过100m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,三、混凝土结构的应用 1.建筑工程混凝土组合柱组合楼板钢柱,18,三、混凝土结构的应用,1.建筑工程,公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构,三、混凝土结构的应用 1.建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土,19,三、混凝土结构的应用,1.建筑工程,公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结构,三、混凝土结构的应用 1.建筑工程公共建筑绝大多数是混凝土,20,三、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1994年建成的上海内环线浦西段高架公路，以及与之相连的南浦大桥、杨浦大桥的塔架，1995年建成的地铁一号线、延安东路隧道、英吉利海峡隧道等,三、混凝土结构的应用 2.交通工程隧道、桥梁、高速公路、城,21,三、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285,m,，世界最高的混凝土重力坝,我国的三峡大坝,三、混凝土结构的应用 3.水利工程大坝、拦海闸墩、渡槽、港,22,三、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,三、混凝土结构的应用 4.特种工程核电站的安全壳、热电厂的,23,三、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,三、混凝土结构的应用 4.特种工程核电站的安全壳、热电厂的,24,四、本课程的目的和学习方法,1.目的,是土木工程专业的一门主要专业基础课,混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法,混凝土结构构件的设计方法,现有混凝土结构构件的性能评估,四、本课程的目的和学习方法 1.目的是土木工程专业的一门主,25,四、本课程的目的和学习方法,2.学习方法,注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同点，正确运用已有的力学知识解决实际问题,混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论体系。很多公式不能由严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。学习和应用时要注意思维方式的转变,结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安全可靠,注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益,四、本课程的目的和学习方法 2.学习方法注意本课程与相关课,26,
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