高混-2013.2.26-第一章绪论,高等混凝土,同济大学课件

研究生课程

《高等混凝土结构理论》吕西林、蒋欢军、李培振

同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所

教学内容及课时分配

第一章：绪论(3学时)

第二章：混凝土结构材料的性能和本构关系(6学时)

第三章：混凝土构件正截面特性和分析(6学时)

第四章：混凝土构件斜截面特性和分析(6学时)

第五章：混凝土构件受扭的特性和分析(3学时)

第六章：粘结和锚固的特性和分析(3学时)

第七章：钢筋混凝土板的特性和分析(6学时)

第八章：预应力混凝土结构的特性和分析(3学时)

第九章：混凝土结构的使用性能(6学时)

第十章：混凝土结构抵抗地震、火灾等灾害的性能(6学时)

主要教材及参考书

R. Park and T. Pauley. Reinforced Concrete Structures. John-Wiley & Sons, 1975. (或中译本：钢筋混凝土结构，重庆大学出版社，1985)

派克, 根勃尔著, 黄国桢, 成源华译. 钢筋混凝土板. 同济大学出版社, 1992.

林同炎, Ned H. Burns著, 路湛沁, 黄棠, 马誉美译. 预应力混凝土结构设计(第三版). 中国铁道出版社, 1983.

江见鲸, 李杰, 金伟良主编. 高等混凝土结构理论(第一版). 中国建筑工业出版社, 2007.

顾祥林主编. 混凝土结构基本原理(第二版). 同济大学出版社, 2011.

赵国藩主编. 高等钢筋混凝土结构学.机械工业出版社, 2005.

主要教材及参考书(c.)

James G. MacGregor, Reinforced Concrete --- Mechanics & Design, 2nd Edition, 1992, Prentice-hall •18 Chapters

•Basic theory and bending (5 chapters)

•Shear, torsion and anchorage (3 chapters) •Serviceability (1 chapter)

•Slabs: one-way and two-way (4 chapters) •Columns: combined axial load & bending, slender columns (2 chapters)

•Seismic design, footing & others (3 chapters)

研究生阶段与本科生阶段学习内容的区别：

内容深化和扩展：机理---设计---问题与改进

基本构件 --- 结构体系

简单受力状态 --- 复杂受力状态，例如灾害作用等； 混凝土结构材料的拓展，例如预应力材料，纤维增强材料等；

国内外研究和应用现状的介绍

各种学术观点和设计理论的介绍，不局限于理解和应用中国规范

学习方式：自学与课堂学习相结合

第一章绪论

1.1 混凝土结构的定义及种类

定义：以混凝土为主要材料建造的工程结构。

种类：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。

混凝土：是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石子和水，有时还加入少量的各种添加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料，简称为砼(音tóng)，各组成材料的成分、性质和相互比例，

以及制备和硬化过程中的各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。

素混凝土结构：具有较高的抗压强度，而抗拉强度却很低(一般仅为抗压强度的1/10左右)，一般在以受压为主的结构构件中采用，如柱墩、基础墙等，或用于路面等。

钢筋混凝土结构：由钢筋和混凝土共同组成，利用钢筋抗拉，利用混凝土抗压，两种材料各司其职、相得益彰，在建筑结构、桥梁及其他土木工程中得到了广泛应用。

预应力混凝土结构：配置了预应力钢筋的混凝土结构，适合于大跨度结构、水工结构等。近20年来发展了配“纤维筋”(FRP筋)的混凝土结构。

1.2 混凝土结构的特点

优点：

✓整体性好，可灌筑成为一个整体，对抗震、抗爆有利；✓可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构；

✓耐久性好，钢筋受混凝土保护不宜锈蚀，混凝土强度随时间增长会有所增长；

✓耐火性好，混凝土是热的不良导体，钢筋因有混凝土包裹耐火性增强;

✓工程造价低，混凝土原材料易于就地取材，用钢量小。

缺点：

✓自重大，对于建造大跨结构和抗震结构不利；

✓抗裂性差，开裂过早，在防渗、防漏结构中的应用有一定限制；

✓施工较复杂，室外施工受气候和季节的限制，工序多，工期长；

✓补强修复有一定难度，新旧混凝土不易连接；

✓隔热隔声性能较差

钢筋与混凝土两种材料共同工作的原因：

✓混凝土与钢筋之间有良好的粘结性能，二者在荷载作用下能协调变形，共同受力；

✓混凝土和钢筋的温度线膨胀系数接近，混凝土为1.0~1.5X10-5，钢筋为1.2X10-5，避免温度变化时产生

过大的相对变形而破坏二者间的粘结力；

✓混凝土对钢筋的保护：混凝土包裹在钢筋外部，使钢筋免于过早腐蚀或高温软化。

1.3 混凝土结构的发展简况

1.3.1 混凝土结构的诞生

✓1824年，英国人Joseph Aspdin发明了波特兰水泥；

✓1854年，法国人Joseph Louis Lambot将铁丝网放入混凝土中制成了小船，并于第二年在巴黎博览会上展出，标志着混凝土结构的诞生；

✓1867年，法国人Joseph Monier取得了用格子状配筋制作桥面板的专利，RC工艺迅速地向前发展，1867这一年，是全世界公认为最早的RC桥梁建设的一年。

✓1872年，在美国纽约第一幢钢筋混凝土结构房屋建成。