混凝土结构设计原理,第一章论述

大坝、 大坝、港口等 水工砼结构设计 高数、 高数、力学 材料等基础课
砼结构设 计原理
桥梁砼结构设计
房屋砼结构设计 混凝土结构设计原理是以数学、力学为基础，考虑工程实际应用 材料的特性——（物理及几何非线性），通过基本假定，画出计 算简图推出计算公式确定实用的设计方法，结合基本构造要求解决 工程结构设计、施工问题的学科。
4、设计工作是一项创造性工作 设计工作是一项创造性 创造性工作 一方面设计应遵循规范（特别是强条 强条）， 一方面设计应遵循规范（特别是强条）， 另一方面只有深刻地理解规范， 另一方面只有深刻地理解规范，才能发挥设 主动性和 计者的主动性 创造性。 计者的主动性和创造性。 本学科还在不断地发展和更新， 本学科还在不断地发展和更新，因此设计工作也不 应被规范束缚，在经过各方面的可靠性论证后， 应被规范束缚，在经过各方面的可靠性论证后， 应积极采用先进的理论和技术。 应积极采用先进的理论和技术。 规范一般十年左右修订一次，一方面， 规范一般十年左右修订一次，一方面，为了反映学 科最新的发展成果。另一方面， 科最新的发展成果。另一方面，经济发展水平相 适应。 适应。
第8章、预应力混 章 凝土构件设计结构设计来自既有建筑安全鉴定
四种基本构件
受拉构件
受弯构件 受压构件 受扭构件
受弯构件
受压构件
1.4.2本课程的特点 1.4.2本课程的特点
1、实验性、理论性和实践性很强。 实验性、理论性和实践性很强。 很强 2、突出特点是以实验研究为基础，提出假定 突出特点是以实验研究为基础， 是以实验研究为基础 进行简化、 进行简化、建立实用的设计计算方法和公式 用于解决工程实际问题。 用于解决工程实际问题。 3、内容存在“七多”，即概念多、公式多、系数多、 内容存在“七多” 即概念多、公式多、系数多、 符号多、构造规定多、教学环节多， 符号多、构造规定多、教学环节多，文字叙述多。
2、构件和结构设计是一个综合性问题 构件和结构设计是一个综合性 综合性问题 设计过程包括结构选型、构件布置、内力分析、 设计过程包括结构选型、构件布置、内力分析、 结构选型 配筋计算、配筋构造、绘制施工图等 配筋计算、配筋构造、绘制施工图等。 设计中许多数据可能有多种选择， 许多数据可能有多种选择 设计中许多数据可能有多种选择，因此设计结果 不是唯一的。 不是唯一的。 最终的设计结果应是安全适用 经济合理的 安全适用和 最终的设计结果应是安全适用和经济合理的。
1.1混凝土结构的概念 1.1混凝土结构的概念
1.1.1混凝土结构的定义 1.1.1混凝土结构的定义 混凝土（ 以混凝土（concrete ）材料为主的结构 (structure )均可称为混凝土结构。 均可称为混凝土结构 混凝土结构。 根据所采用主要材料分类： 根据所采用主要材料分类： 1、混凝土结构 3、砌体结构
混凝土结构发展的三个阶段
第一阶段：从钢筋混凝土发明到 世纪初 发明到20世纪初。 第一阶段：从钢筋混凝土发明到20世纪初。 材料：钢筋和混凝土的强度都比较低（<C20）。 材料：钢筋和混凝土的强度都比较低（<C20）。 计算理论：容许应力设计方法。 计算理论：容许应力设计方法。 应用：主要用于建造中小型楼板、 中小型楼板 应用：主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和 基础 等 构件。 构件。 第二阶段： 上世纪20年代 第二次世界大战前后 年代到 第二阶段：从上世纪20年代到 第二次世界大战前后 材料：混凝土、钢筋强度不断提高 强度不断提高。 材料：混凝土、钢筋强度不断提高。 计算理论： 计算理论：破损阶段设计法极限状态设计法 定值法）。 （定值法）。
｝
新建工程
承载能力极限状态 安全性） （安全性）
正常使用极限状态 适用性、耐久性） （适用性、耐久性） S≤R（可靠） （可靠）
第2章、轴心受力构件 章 正截面承载力计算 第3章、受弯构件正截面 章 承载力计算 第4章、受弯构件斜截面 章 承载力计算 第5章、受扭构件承载力 章 计算 第6章、偏心受力构件承 章 载力计算 第7章、构件的 章 裂缝、 裂缝、变形和耐久
5、学习时应抓住的一条基本线索 （1）实验研究；（构件各阶段应力应变关系，各种 实验研究；（构件各阶段应力应变关系， ；（构件各阶段应力应变关系 破坏形式） 破坏形式） 简化（基本假定）； （2）简化（基本假定）； 建立计算公式和公式条件； （3）建立计算公式和公式条件； 设计计算（截面复核和截面设计）； （4）设计计算（截面复核和截面设计）； 构造措施； （5）构造措施；
2、钢结构 4、木结构
钢结构——世贸中心双塔（110层，411米高，用钢7万8千吨） 世贸中心双塔（110层，411米高，用钢7
砌体结构
木结构——故宫
1.2混凝土结构的分类及应用范围 1.2混凝土结构的分类及应用范围
1.2.1混凝土结构的分类 1.2.1混凝土结构的分类 1、素混凝土结构 2、钢筋混凝土结构 3、预应力混凝土结构 4、钢骨混凝土结构 5、钢管混凝土结构 6、纤维混凝土结构
fy、 fy ’—— 普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值； fptk、fyk —— 普通钢筋、预应力钢筋强度标准值； ptk fck、fc —— 混凝土轴心抗压强度标准值、设计值； ftk、ft —— 混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值 ； 这些符号主要由主字母加上标或下标表示 这些符号主要由主字母加上标或下标表示
1.4本课程的主要内容、特点和学习方法 1.4本课程的主要内容、 本课程的主要内容
1.4.1本课程的主要内容 1.4.2本课程的特点 1.4.3本课程的学习方法
1.4.1 本课程的主要内容
钢筋 混凝土 基本假定 计算简图 计算公式 适用条件
｝
共同工作 第1章 章
材性 设计方法 四种基本构件 （拉、压、弯、扭)
绪
论
本章主要内容： 本章主要内容： 1.1混凝土结构的概念 1.1混凝土结构的概念 1.2混凝土结构的分类及应用范围 1.2混凝土结构的分类及应用范围 1.3混凝土结构的发展历史及发展方向（看书） 1.3混凝土结构的发展历史及发展方向（看书） 1.4本课程的主要内容、特点和学习方法（重点） 1.4本课程的主要内容、特点和学习方法（重点）
海洋平台
机场跑道
台山核电站
1.3混凝土结构的发展历史及发展方向 1.3混凝土结构的发展历史及发展方向
1824年英国人阿斯普丁 1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。 年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥 发明硅酸盐水泥。 1849年法国人朗波 1849年法国人朗波(mbot)制造了第一只钢筋混凝土小船。 年法国人朗波(mbot)制造了第一只钢筋混凝土小船 制造了第一只钢筋混凝土小船。 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅 多年 混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。 开始应用于土木工程距今仅150多年。 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长， 与砖石结构、钢木结构相比，混凝土结构的历史并不长，但 发展非常迅速，目前混凝土结构已成为土木工程中最主要的 混凝土结构已成为土木工程中 发展非常迅速，目前混凝土结构已成为土木工程中最主要的 结构。 结构。
钢骨混凝土柱
钢管混凝土结构（ 钢管混凝土结构（Concrete Filled Tube) Tube)
钢管混凝土柱
纤维混凝土结构
在混凝土中加入钢纤维或聚丙烯纤维，提 高混凝土强度及抗拉性能。 主要用于高强混凝土、对裂缝要求比较严 格和工程中。
钢纤维
聚丙烯纤维
1.2.2混凝土结构的应用范围 1.2.2混凝土结构的应用范围 1、工业厂房、商业建筑、民用住宅； 2、桥梁、水利工程、海洋工程（海洋平台） 港口码头，机场跑道； 3、防护工程（人防）、压力容器（核反应堆）
素混凝土结构（ 素混凝土结构（Plain Concrete)
钢筋混凝土结构（ 钢筋混凝土结构（Reinforced Concrete) Concrete)
钢筋混凝土梁
预应力混凝土结构 （Prestressed Concrete) Concrete)
预应力混凝土空心楼板
钢骨（型钢）混凝土结构 钢骨（型钢） （Steel Reinforced Concrete) Concrete)
上标 主字母
fy’
下标
这些符号在记忆时应对比记忆，下标一般是英文缩写， 或者中文第一个字母，单独去记容易混淆。
1.4.3本课程的学习方法 1.4.3本课程的学习方法
1、钢筋混凝土结构设计原理是一门实验性很强的学科 钢筋混凝土结构设计原理是一门实验性 实验性很强的学科 由钢筋和混凝土两种力学性能不同且复杂的材料 钢筋和混凝土两种力学性能不同且复杂的材料 两种力学性能不同且复杂 组成，所以钢筋混凝土的力学性能十分复杂。因此， 钢筋混凝土的力学性能十分复杂 组成，所以钢筋混凝土的力学性能十分复杂。因此， 其受力性能、设计计算方法及配筋构造不可能用力学 其受力性能、设计计算方法及配筋构造不可能用力学 推出， 实验研究的基础上 方法推出 必须建立在实验研究的基础上。 方法推出，必须建立在实验研究的基础上。
3、本课程的学习应与设计规范相结合 本课程的学习应与设计规范相结合 （1）设计规范的作用：设计规范是具有约束性和立 设计规范的作用： 法性的文件，其目的是使工程结构设计既安全适用 法性的文件，其目的是使工程结构设计既安全适用 又经济合理。 经济合理。 国内的五本砼结构设计规范：建工GB50010-2002、 （2）国内的五本砼结构设计规范：建工GB50010-2002、 公路JTG D62水工SL/T191-96、港工JTJ267公路JTG D62-2004 、水工SL/T191-96、港工JTJ26798、铁路TB10002.3-）。 98、铁路TB10002.3本课程学习的重点：本课程以基本理论为主， （3）本课程学习的重点：本课程以基本理论为主， 并结合主要用于 建筑结构的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》 建筑结构的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》 道桥结构的《 道桥结构的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范》 D62—2004）学习。 计规范》（JTG D62—2004）学习。
混凝土结构设计原理
主讲： 主讲：肖水军
广州城建职业学院——建筑工程系
本课程在土木工程中的地位
在此之前我们学习了（基础课） 在此之前我们学习了（基础课） 高等数学、三大力学（理论力学，材材料力、 结构力学）、建筑工程材料、工程制图。 学完此课程后我们将要学习（专业课） 学完此课程后我们将要学习（专业课） 混凝土结构设计、钢结构、砌体结构、木 结构设计、高层结构设计、特种结构等。 因此本课程是连接基础课 专业课的桥梁。 因此本课程是连接基础课与专业课的桥梁。 基础课与
应用：已应用于简单的结构 简单的结构中 特别是1928年法国土 应用：已应用于简单的结构中，特别是1928年法国土 木工程师弗雷西奈（E.Freyssnet）发明了预应力 木工程师弗雷西奈（E.Freyssnet）发明了预应力 混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度结 混凝土结构可以用来建造 混凝土，使得混凝土结构可以用来建造大跨度结 构。 第三阶段： 第三阶段：二战以后到现在 材料：强度继续提高。尤其是高强 高强、 材料：强度继续提高。尤其是高强、高性能混凝土 和高强钢筋的发展 的发展， 和高强钢筋的发展，泵送商品混凝土技术的发展 目前国内常用的砼强度等级为C20 ~C45。 等。目前国内常用的砼强度等级为C20 ~C45。 设计计算理论：以概率理论为基础的极限状态设计 设计计算理论： 有限元法） 法（有限元法）。 计算机技术推进了设计理论的 发展。（ 。（PKPM, 广厦） 发展。（PKPM, 广厦） 应用：建造了一大批超高层建筑 大跨度桥梁、 超高层建筑、 应用：建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、 特 长跨海隧道、高耸结构等大型工程 等大型工程。 长跨海隧道、高耸结构等大型工程。