混凝土结构课件(吴培明)

德国学者1866年发表了计算理论和计算方法，1887年又 发表了试验结果，并提出了钢筋应配置在受拉区的概念和板 的计算方法。在此之后，钢筋混凝土的推广应用才有了较快 的发展。
1891年－1894年，欧洲各国的研究者发表了一些理论和 试验研究结果。但是在1850－1900年的整整50年内，由于工 程师们将钢筋混凝土的施工和设计方法视为商业机密，因此 总的来说公开发表的研究成果不多。
③受拉钢筋抗拉强度和受压区混凝土抗压强度都被充 分利用时，试件才发生破坏。
④破坏性质：试件破坏前，变形和裂缝都发展得很充 分，呈现出明显的破坏预兆，属于塑性破坏。
虽然试件中纵向受力钢筋的截面面积只占整个截 面面积的 1％左右，但破坏荷载却可以提高到36 kN 左右。
归纳总结一下：在混凝土结构中配置一定型式和 数量的钢筋，可以收到下列的效果：
• 再进行同样的荷载试验(图 0-4b)
• ①当加载到一定阶段使截面受拉区边缘纤 维拉应力达到混凝土抗拉极限强度时，混凝 土虽被拉裂，但裂缝不会沿截面的高度迅速 开展，试件也不会随即发生断裂破坏。
• ②混凝土开裂后，裂缝截面的混凝土拉应力 由纵向受拉钢筋来承受，故荷载还可进一步 增加。此时变形将相应发展，裂缝的数量和 宽度也将增大。
①就地取材。钢筋混凝土结构中，砂和石料所占 比例很大，水泥和钢筋所占比例较小。砂和石料一般 可以由建筑工地附近供应。
②节约钢材。钢筋混凝土结构的承载力较高。大 多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材。
③耐久、耐火。钢筋埋放在混凝土中，受混凝土 保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。当火 灾发生时。钢筋混凝土结构不会象木结构那样被燃烧， 也不会象钢结构那样很快软化而破坏。
绪
论
§1.1 混凝土结构的一般概念
以混凝土为主要材料制作的结构称为混凝士
结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、
预应力混凝土结构和各种其他形式的加筋混凝土
结构(型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等)。
素混凝土结构是指不配置任何钢材的混凝
土结构。常用于路面和一些非承重结构。
预应力混凝土结构是在结构或构件中配置了 预应力钢筋并施加预应力的结构。
• 本章叙述了混凝土结构的一般概念,钢筋和 混凝土这两种性质不同的材料能够组合在一 起共同工作的条件,以及混凝土结构的优缺 点。介绍了混凝土结构在房屋建筑工程、交 通土建工程、水利工程及其他工程中的应用; 介绍了混凝土结构的发展前景,包括在材料、 结构、施工技术、计算理论等方面的发展. 本章还介绍了混凝土结构课程的特点和学习 方法,以及指导工程设计的混凝土结构设计 规范的概况。
从20世纪30年代开始，从材料性能的改善， 结构形式的多样化，施工方法的革新，计算理论
和设计方法的完善等多方面开展了大量的研究工 作，工程应用十分普遍，使钢筋混凝土结构进入 了现代化阶段。
二、混凝土结构发展的几个阶段
混凝土结构的发展,大体上可以分为三个阶段: （1）第一阶段是从钢筋混凝土发明至 20世纪 初。这一阶段 ，所采用的钢筋和混凝土的强度都 比较低， 主要用来建造中小型楼板、梁、 拱和基 础等构件。计算理论套用弹性理论，设计方法采用 容许应力法。 （2）第二阶段是从20世纪初到第二次世界大战 前后。这一阶段钢筋和混凝土的强度有所提高， 预应力混凝土结构的发明和应用,使钢筋混凝土被 用来建造大跨度的空间结构。混凝土结构的试验研 究开始进行,在计算理论上已开始考虑材料的塑 性，已开始按破损阶段计算结构的破坏承载力。
§1.1 混凝土结构的一般概念
在多数情况下,混凝土结构是由钢筋和混凝土 组成的钢筋混凝土结构。
钢筋和混凝土结构是土木工程中重要的建筑 材料,钢筋的抗拉和抗压强度都很高,混凝土的抗 压强度较高而抗拉强度却很弱。
§1.1 混凝土结构的一般概念
钢筋混凝土结构是指用圆钢筋作为配筋的 普通混凝土结构、图1-1a,b为钢筋混凝土梁和板
试验结果表明：
（1）当荷载较小时，截面上的应变则同弹性材料的 梁一样，沿截面高度呈直线分布；
（2）当荷载增大使截面受拉区边缘纤维拉应变达到 混凝土抗拉极限应变时该处的混凝土被拉裂，裂缝沿 截面高度方向迅速开展，试件随即发生断裂破坏。
（3）破坏的性质：破坏是突然的，没有明显的预兆， 属于脆性破坏。
④可模性好。可以根据需要浇捣成任何形状和尺 寸的结构。
⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性 好，刚度大,对抗震,抗爆有利。
（5）钢筋混凝土结构的缺点： ①自重大。钢筋混凝土的重度约为25kN/m3，
比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小， 但结构的截面尺寸比钢结构的大，因而其自重远远 超过相同跨度或高度的钢结构。
的配筋实例;图0-1为常见钢筋混凝土结构和构件 的配筋实例。
图1-1 混凝土结构的一般概念
钢筋混凝土结构是由一系列受力类型不同的 构件所组成,这些构件称为基本构件。钢筋混凝土 基本构件按其主要受力特点的不同可以分为: ⑴受弯构件,如各种单独的梁、板以及由梁组成整 体的楼盖、屋盖等。
章节
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章
内
容
绪论
钢筋混凝土材料的力学性能
混凝土结构基本设计原则
受弯构件正截面承载力计算
受弯构件斜截面承载力计算
受压构件截面承载力计算
受拉构件承载力计算
受扭构件承载力计算
钢筋混凝土构件的变形与裂缝验算
预应力混凝土构件
本章摘要
存在的困难和问题：学时少，内容多，要求 高。
对学生的要求：积极配合教师上好每一节课， 认真听讲，积极思考，积极参与交互式教 学活动中，认真完成课后作业。
对教师的要求：认真对待每一节课和每一个 学生，不断探索新的教学理念，积极采用 新的教学手段和方法，认真倾听学生的意 见和建议，努力提高教学质量，真正为学 生所想、所思，共同完成我们的任务。
②抗裂性较差。如前所述，混凝土的抗拉强度 非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工 作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破 坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量 较多和开展较宽时，还将给人造成不安全感。
较多③的施脚工手的架周、期模较板长。，受天气的影响较大，需要
④损坏补强维修较难。
综上所述不难看出： 钢筋混凝土结构的优点远多于其缺点。 因此，它已经在房屋建筑（教学楼）、地 下结构（钢筋混凝土桩基）、桥梁（城市立交 桥）、铁路（钢筋混凝土枕木）、隧道（钢筋 混凝土砌衬）、水利（三峡大坝）、港口（码 头平台）等工程中得到广泛应用。
美国学者1850年进行过钢筋混凝土梁的试验， 但其研究成果直到年才1877发表并为人所知。19 世纪70年代有学者曾使用过某些形式的钢筋混凝 土，并且于1884年第一次使用变形（扭转）钢筋 并 形 成 专 利 。 1890 年 在 旧 金 山 建 造 了 一 幢 两 层 高、321英尺（95m）长的钢筋混凝土美术馆。从 此以后，钢筋混凝土在美国获得了迅速的发展。
三、混凝土结构用材料的发展——高强轻质
（1)混凝土材料强度大幅提高
在20世纪30年代混凝土平均强度约为10MPa，到20 世纪50年代初已提高到20 MPa，20世纪60年代约为30 MPa，20世纪70年代初已提高到40 MPa。到20世纪80 年代初，在发达国家C60级混凝土已经普遍采用。
近年来国内外采用附加减水剂的方法已制成强度为 200 MPa以上的混凝土。
§1.2 混凝土结构的发展简况及其工程应用
一、混凝土早期的发展
1824年英国约瑟夫·阿斯匹丁发明了波特兰水泥并取得 了专利。
1850年，法国蓝波特（mbot）制成了铁丝网水泥砂 浆的小船。
1861年法国约瑟夫·莫尼埃（Joseph Momier）获得了制 造钢筋混凝土板、管道和拱桥等的专利。
尽管混凝土的抗压强度比其抗拉强度高几倍或十 几倍，但得不到充分利用，因为该试件的破坏是由混 凝土的抗拉强度控制，破坏荷载值很小，只有 8 kN 左右。
• （2）钢筋混凝土梁的破坏试验：
• 在梁的受拉区布置三根直径为16 mm的 HPB235级钢筋(记作3Φ16)并在受压区在布 置两根为 10 mm的架力钢筋和适量的箍筋。
高强混凝土的出现更加扩大了混凝土结构的应用范 围，为钢筋混凝土的防护工程、压力容器、海洋工程 等领域的应用创造了条件。
⑵受压构件,如柱、剪力强和屋架的压杆等。 ⑶受拉构件,如屋架的拉杆、水池的池壁等。 ⑷受扭构件,如带有悬挑雨蓬的过梁、框架的边梁 等。也有不少构件受力情况复杂,如压弯构件、 拉弯构件、弯扭构件、拉弯扭构件等。
• 型钢筋混凝土结构又称为钢骨混凝土 结构。它是指用型钢或用钢板焊成的 钢骨架作为配筋的混凝土结构。图0-2 为用型钢作为混凝土梁配筋的截面形 式、图0-3为用型钢作为混凝土柱配筋 的截面形式。
②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5℃-1，混凝土的为 1.0×10-5℃-1～1.5×10-5℃-1，二者的线膨胀系数数值 相近。所以.当温度变化时，钢筋与混凝土的粘结力不 会因两者之间过大的相对变形和温度应力而发生粘结
破坏。
（4）钢筋混凝土结构的主要优点：
钢筋混凝土结构除了比素混凝土结构具有较高的 承载力和较好的受力性能以外。与其他结构相比还具 有下列优点：
土木工程专业混凝土结构课程配套电子课件
课程说明
课程性质：
1.《混凝土结构》是土木工程专业最主要的 一门专业基础课;
2.是一门关键的学位课程;
3.是报考结构工程硕士研究生的考试课程;
4.该课程的实践性强（后续包含3个课程设 计），实用性强，与该专业的毕业设计有 着很大的联系;
5.今后报考“注册结构工程师”的一门难度 较大的科目。
钢管混凝土结构的构件连接较复杂，维护费 用大。
本书(上)重点讲述钢筋混凝土结构的材料
性能、设计原则、计算方法和构造措施.
钢筋混凝土结构的特点和主要优缺点：