给水排水工程结构01 绪论(2012)习题答案

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。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
素混凝土梁试验（Test of Plain Concrete Beam)
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
素混凝土梁受力性能
Pu ≈ Pcr Pcr = 9.7kN
Pre-stressed concrete hollow floor
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢骨混凝土结构（Steel Reinforced Concrete) (Encased Concrete)
Steel
Reinforcement Stirrup
Ö ¹ ¸ Ç » ì Ä ý Í Á Ö ù
150 300 2f16
sc= ft
sc= f s fc ct
ft s fys
ft
2500
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。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢筋混凝土梁
Pu ≈ 52.5kN Py ≈ 50.0kN Pcr = 9.7kN
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
⑷ 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。 ⑸ 刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。 ⑹ 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
300 150
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2
sc= ft
sc= ft
ft
2500
ft
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
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
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
Ü Ñ Ê ¹ ¹ ¼ þ Ö Ð Å ä Ö Ã Ê Ü Ñ ¹ ¸ Ö ½ î
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按所用材料的不同分为： 1）混凝土结构（以混凝土为主要材料的结构）包括： 钢筋混凝土结构—配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架； 预应力砼结构—配置预应力钢筋的混凝土结构； 素混凝土结构—没有配置受力的钢筋的混凝土结构。
6 1.1 建筑结构的分类
第一章 总论
2）钢结构:以钢材(钢板、型钢）为主制作的结构 3）砌体结构:由块材通过砂浆砌筑而成的结构 4) 木结构 :指全部或大部分用木材制作的结构 5）混合结构:由两种及两种以上材料作为主要承重结构 的房屋 此外还有钢-混凝土组合结构、钢管混凝土结构等。 按其承重结构的类型分为： 1）框架结构 2）剪力墙结构 3）框架-剪力墙结构 4）筒体结构。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
混凝土结构的优点：
⑴ 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，单位应力价格低，对于一般工程结构， 经济指标优于钢结构。 ⑵ 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。 ⑶ 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。
Stirrup
Cover
Reinforcement
Ö ½ ¸ î » ì Ä ý Í Á Á º
Support
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
预应力混凝土结构（Pre-stressed Concrete Structure)
Concrete
Hollow tube Pre-stress rebar
4）筒体结构
※用钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构 ※筒体可以由密柱深梁组成一个筒体，也可以用多个 筒体组成筒中筒、束筒，还可以将框架和筒体联合 起来组成框筒结构。 ※筒体结构在各个方向的抗侧刚度都很大，是目前高 层建筑中较多采用的结构形式。框筒是上个世纪60 年代由美国工程师法卢齐－坎恩第一次提出来的。
基本材料性能 Basic Materials Properties
◆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1/8~1/20 ◎破坏时具有明显的脆性性质( Brittle)
工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性
能。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
混凝土结构的缺点：
⑴ 自重大：不适用于大跨、高层结构。轻质、高强和预应力 ⑵ 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
本章 7 目录 1.1 建筑结构的分类
第一章 总论
1）框架结构
※采用梁、柱组成的结构体系作为建筑承重结构。 ※框架结构的主要构件是梁和柱，而墙体只是作为 围护构件。 ※可以做成预制或现浇框架，平面布置比较灵活， 可以获得较大的使用空间， ※比混合结构强度高整体性强，但随层数增多抗侧 刚度不足。
8 1.1 建筑结构的分类
第一章 绪论
◆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，其抗拉强度可以达到提高 ★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
其它结构还有壳体结构、网架结构、悬索结构等等，它 们大多用于大跨度结构中。
18 1.1 建筑结构的分类
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给排水专业的同学应该了解混凝土结构的基本特点，熟 悉混凝土结构设计的基本原理和方法。
第一章 绪论
1 绪 论 Introduction
1.1 混凝土结构的一般概念和特点
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)。 素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构
FRP混凝土（Fiber Reinforced Polymer(Plastic) Concrete )
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢-混凝土组合（混合）结构
(Composite Structure or Hybrid Structure)
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2
150 300 2f16
sc= ft
sc= f s fc ct
ft s fys
ft
2500
★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？
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第一章 总论
2）剪力墙结构
※利用建筑物的纵向及横向的钢筋混凝土墙体作为 主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。 ※其墙体同时也起围护及分割房间的作用。 ※整体性好，刚度大，抗震性能好，适于建造高层 建筑（10－50层范围内都适用）。 ※不过剪力墙间距太小，平面布置不灵活，自重 大，不适应建造公共建筑，一般适用于建造住宅。
1.1 混凝土结构一般概念和特点
⑵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1.2³10-5，混凝土为(1.0~1.5)³10-5）， 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。
粘结力——Bond
◎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 others's strong points to offset one's weakness
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢筋混凝土梁试验（Test of Reinforced Concrete Beam)
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢筋混凝土梁
Pu ≈ 52.5kN Py ≈ 50.0kN Pcr = 9.7kN
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2 fy=335N/mm2
钢管混凝土结构
FRP筋混凝土 钢 -混凝土混合结构 纤维混凝土
1.1 混凝土结构一般概念和特点
钢骨混凝土结构
第一章 绪论
素混凝土结构（Plain Concrete)
Masonry wall
Foundation
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete Structure)
13 1.1 建筑结构的分类
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第一章 总论
3）框架—剪力墙结构
※框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位 置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为 剪力墙。 ※因此它是框架和剪力墙的有机结合，综合了二者 的优点：一个布置灵活，一个抗侧力高。
17 1.1 建筑结构的分类
第一章 总论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
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： ⑴ 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；
Steel reinforced Concrete column
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube)
Concrete Steel tube
Concrete filled tube column
1.1 混凝土结构一般概念和特点
第一章 绪论
参考书目
• 指定教材《给水排水工程结构》廖莎主编
• 清华大学 叶列平主编的《混凝土结构》
第一章 总论
引子 建筑结构的分类
一.建筑结构定义 简单的说就是房屋的承重骨架。 二、建筑结构的组成
楼梯Hale Waihona Puke Baidu
楼板
柱
墙 地下室底板 梁 梁
墙下基础 柱下基础 5 1.1 建筑结构的分类
第一章 总论
三.建筑结构的分类
给水排水工程结构
Engineering Structure for Water Supply and Sewerage Work
金 峤 E-mail: goldenfss@163.com 沈阳建筑大学 建筑抗震教研室 2012年8月
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学习本课程的主要规范： 《给水排水工程构筑物结构设计标准2002》 《混凝土结构设计规范2002(2011新版）》 《建筑结构荷载规范GB 50009-2001(2006版）》 《地基基础设计规范GB 50007-2002》