混凝土结构设计原理教案

《混凝土结构设计原理》电子教案

编写人马成松

长江大学城市建设学院

二00五年八月

混凝土结构设计原理教案

（部分）

（一）绪论

要求：

1．掌握混凝土结构的一般概念及特点。

2．了解混凝土结构在国内外土木工程中的发展与应用概况。

3．了解本课程的主要内容、要求和学习方法。

内容：

1.1混凝土结构的基本概念

混凝土是由钢筋和混凝土两种物理力学性能完全不同的材料组成。

是现代主要的人造工程结构材料，把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起共同工作，让

混凝土承受压力，钢筋承担拉力，以满足工程结构的使用要求。

共同工作条件：

1、钢筋与混凝土之间存在着粘结力；使二者结合好，在荷载作用下，协调变形，共同工作，两者

不致产生相对滑移。

2、钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数；α钢=1.2×10-5 α砼=（1.0-1.5）×10-5.温度变化时，

两种材料不致产生较大的相对变形而破坏它们之间的粘结力。

3、混凝土对钢筋的保护作用：可防腐、防锈；结构也不致因火灾，使钢筋很快软化而导致破坏。

混凝土结构优点：1、耐久性好：表现在：①是混凝土的强度在良好环境下，随着时间增加，混凝土强度增大；②是混凝土对钢筋保护作用，不象钢结构需经常保养与维修。

2、耐火性好：混凝土传热性能差，发生火灾时钢筋不会很快达到软化的危险程度，以避免结构

倒塌破坏，比钢、木结构耐火性好。

3、整体性好：现浇或装配式，整体性好，有利于抗震、防爆。

4、可模性好：根据需要可浇筑成任何尺寸及形状。

5、易就地取村：混凝土所用原材料为砂、石，可就近、就地取村，运输费用少，降低造价，也

可用工业废料（矿渣、粉煤灰等）制成人造骨料用于混凝土结构中。

混凝土结构缺点：

1．自重大：对大跨、高层、结构抗震等不利，但可用轻质高强度混凝土来改善.。

2．抗裂性差：正常使用情况下，一般钢筋混凝土结构中存在裂缝，这将导致结构刚度下降，变形增大，影响其耐久性。

3．需用模板：工序多，周期长，且受季节气候条件限制，对已建成的结构，补强、维修工作困难。

1.2混凝土结构的发展简况

钢筋混凝土结构只有150多年的历史，与砖木结构、钢结构相比，是一种较新的结构，

但发展很快。

1.3本课程的任务和特点

1、非单一材料，非均质，弹塑性材料；

2、规范的约束，实践性；

3、多解性。

(二)混凝土结构材料的物理、力学性能

要求：

1．钢筋

(1)熟悉钢筋的品种和级别。

(2)掌握钢筋的应力一应变全曲线特性及其数学模型。

(3)了解钢筋的冷加工性能、重复荷载下钢筋的疲劳性能以及混凝土结构对钢筋性能的

要求。

2．混凝土

(1)熟悉混凝土的立方体强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的关系。

(2)掌握单轴向受压下混凝土的应力一应变全曲线及其数学模型。

(3)熟悉混凝土弹性模量、变形模量的概念。

(4)了解重复荷载下混凝土的疲劳性能以及复合应力状态下混凝土强度的概念。

(5)熟悉混凝土徐变、收缩与膨胀的概念。

(6)了解高强度、高性能混凝土的主要物理、力学性能。

3．钢筋与混凝土的粘结性能

(1)掌握粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布、粘结应力与相对滑移的关系等

概念。

(2)掌握基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。

内容：

2.1钢筋

(1)钢筋的品种和级别

以钢筋的加工方法,可将其分为热扎钢筋、热处理钢筋、冷加工钢筋、冷轧钢筋等。热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢在高温状况下轧制而成,属于软钢,根据强度的高低分为HPB235级（用φ表示）、HRB335级（用Φ表示）、HRB400级（用表示）、RRB400级（用表示）四种。

(2)钢筋的强度与变形

(3)钢筋应力一应变关系的数学模型

(4)冷加工钢筋的性能

(5)钢筋的疲劳性能

(6)混凝土结构对钢筋的要求

2.2混凝土

(1)混凝土的基本强度指标(f cu、f c、f t)、单轴向受压时的应力一应变关系、轴向受压时

的变形模量、轴向受拉时的应力一应变关系

(2)复合应力状态下混凝土的强度与变形(简述)

(3)混凝土的疲劳性能

(4)混凝土的徐变

(5)混凝土的收缩与膨胀

(6)高强度、高性能混凝土的主要物理、力学性能简介

2.3钢筋与混凝土的粘结性能

(1)粘结的定义与重要性

(2)粘结力的组成

粘结力由三部分组成：

1.化学胶结力：由混凝土中水泥凝胶体和钢筋表面化学变化产生的吸附作用力,这种作用力很弱,一旦钢筋与混凝土接触面上发生相对滑移即消失。

2.摩阻力：混凝土包裹钢筋,混凝土中的粗颗粒和钢筋表面之间阻止滑动的摩檫力,这种摩檫力与压应力及接触界面的粗糙程度有关,随滑移和颗粒的磨碎而衰减。

3.机械咬合力：由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的作用力。

(3)保证可靠粘结的构造措施

(三)按概率理论的极限状态设计法

要求：

1．掌握工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用、对结构的功能要求、设计

基准期、两类极限状态等。

2．了解结构可靠度的基本原理。

3．熟悉近似概率极限状态设计法在混凝土结构设计中的应用。

内容：