水工钢筋混凝土结构

制造方法
整体式 装配式 整体装配式
5、混凝土结构的发展
第一阶段： 从钢筋混凝土的发明至上世纪初。 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：截面强度和内力计算均套用弹性理论， 采用容许应力设计方法。
第二阶段：
从上世纪20年代到第二次世界大战前后。
节约钢材：发挥混凝土抗压，钢筋抗拉的特点。
缺
点
自重大：对大跨、高层结构以及抗震不利； 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；
耗费木材多：主要是浇注时需要的模板多，但随着钢模板 的广泛应用，这一情况已有所改善。
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；
特征：混凝土和钢筋强度不断提高,空间结构及预 应力混凝土结构开始广泛研究和应用。
1925年德国建造了第一个大型折板煤仓；1926年 又建造了圆筒形长薄壳结构等板壳结构。
1928年法国杰出的土木工程师E.Freyssnet发明了 预应力混凝土，可以使用混凝土结构建造大跨度结构
计算理论：构件开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段 设计法，对某些结构开始考虑塑性变形引起的内力重 分布。
300
15 0
Pu ≈ Pcr
fc=13.4N/mm2
Pcr = 9.7kN scf=t=f1t .54N/mm2
sc= ft
ft
ft
2500
素混凝土简支梁
150 300
Pu ≈ 52.5kN Py ≈ 50.0kN Pcr = 9.7kN
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2
sc= ffyt=335N/mm2
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。
钢筋与混凝土二者共同工作的条件
混凝土硬化后与钢筋之间有良好的粘结力；
二者的温度线膨胀系数十分接近，钢：1.2×10-5， 混凝土：1.0×10-5～1.5×10-5。
3、钢筋混凝土结构的优缺点
优
点
耐久性好：混凝土包裹钢筋，不易锈蚀； 整体性好：有利于抗震、抵抗冲击和爆炸冲击波。 可模性好：根据需要，浇筑成各种形状； 耐火性好：混凝土包裹钢筋，延缓升温； 取材容易：可就地取材，有效利用废料；
第三阶段特征：普遍采用工业化施工方法，出现装 配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生 产技术。
高强混凝土和高强钢筋的发展，钢筋混凝土和预应 力混凝土的应用范围得以不断向大跨和超高层发展， 高强轻质混凝土的制成对此起了配合作用。建造了 一大批超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结构等大型 工程。
设计计算理论：采用和发展了极限状态设计方法
sc=sfcfct
2f16
ft
2500
ft sfys
钢筋混凝土简支梁
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。
2、钢筋和混凝土的力学性能特点
混凝土的力学性能特点： 抗压强度高，而抗拉强度却很低。 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。 钢材的力学性能特点： 抗拉和抗压强度都很高。 具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性。 细长钢筋受压时极易压屈。
（水工）（钢筋）混凝土结构
(Hydraulic) (Reinforced) Concrete Structure
简称RC Structure
绪 论 Introduction
——钢筋混凝土结构的一般概念和特点
• 1、钢筋混凝土结构的定义
• 钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种 材料组成的共同受力的结构。
• 钢筋混凝土构件的受力性能取决于钢筋和混凝 土两种材料的力学性能及两种材料间的相互作 用。
• 本课程同时又是一门结构设计课程，有很强的 实践性。除了需要具备坚实的理论基础外，还 须考虑材料、施工、经济构造细节等方面的因 素。
• 设计必须严格遵守设计规范
维修加固困难：一旦破坏，其修复、加固、补强比较困难， 但随着碳纤维加固、钢板加固等技术的发展，这一困难 已经减少。
4、钢筋混凝土结构分类
受力状态和 构造外形
杆系结构
受弯构件 受压构件 受拉构件 受扭构件 组合构件
非杆系结构 （特种结构)
空间薄壁结构 大体积结构
普通钢筋混凝土结构 Βιβλιοθήκη Baidu始应力状态
预应力钢筋混凝土结构
教材： 《水工钢筋混凝土结构学》，河海大学，武汉大学， 大连理工大学，郑州大学合编，2009年8月第四版
参考教材： 1.混凝土结构（上册）－混凝土结构设计原理，东 南大学，天津大学，同济大学合编，2005年1月第 三版 2.钢筋混凝土结构，宋玉普，王清湘编著，机械工 业出版社，2003 3.混凝土结构设计原理（2版），沈蒲生主编，高等 教育出版社，2005 4.混凝土结构（上册），叶列平编著，清华大学出 版社，2005
第四阶段：发展工业化钢筋混凝土体系；
在规范中引入了概率设计方法；
CAD等计算机辅助设计的程序化和优化 设计的实际应用；
采用以线性、非线性静动力有限元等数 值方法；
采用同时满足安全、美学、舒适和与环 境友好的功能设计法和综合设计法，各学科之间相 互渗透。
上海金茂大厦， 88层，382m
广东国际大厦，63层，建筑高度200.18米， 20世纪90年代初国内最高的钢筋砼结构， 也是世界上最高的无粘结预应力砼平板楼盖的超高层建筑。
三峡 大坝
奚落度 拱坝
黄河小浪 底工程
本课程的特点
• 钢筋混凝土结构学是研究钢筋混凝土的材料力 学，要注意它与材料力学的异同之处。
• 混凝土结构的计算公式大都建立在试验研究的 基础之上，学习时要重视实验研究的重要地位， 注意每个计算公式的适用范围
• 构造规定是长期科学实验和工程经验的总结。 在设计结构和构件时，构造与计算是同等重要 的。