钢筋混凝土及砌体结构--第1章 绪论

受拉构件
2.混凝土结构的基本概念
(2)混凝土结构的分类
按受力状态和结构外形可分为 杆件和非杆件系统两类
大体积结构 构件截面尺寸较大，需控制水化热 所产生的内外温差的混凝土结构
空间薄壁结构
非杆件系统
2.混凝土结构的基本概念
(2)混凝土结构的分类
按制作方法可分为整体、装 配和装配整体式3种
整体式（现浇） 整体性和刚度好，但模板多、工期长
1百度文库常见的建筑结构类型
(3)钢筋混凝土结构
应用极广泛的结构，各种工程结 构均可用钢筋混凝土结构建造。
钢筋混凝土桥梁
钢筋混凝土建筑 钢筋混凝土坝
钢筋混凝土水闸
钢筋混凝土排水管
1.常见的建筑结构类型
(4)钢结构
力学和抗震性能良好，主要建筑结构 类型之一，防火、防腐是关键，特别 适宜建造大跨、超高、超重型建筑物。
——结构重要性系数 ——作用组合的效应设计值 ——结构或结构构件的抗力设计值
由永久荷载效应控制的基本组合：
Rd = Rd (fc,fs,ak,γc, γs,……)
Ψci——可变荷载Qi的组合值系数
特点4： 其设计式是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数， 再加上结构重要性系数来表达。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和 偶然组合进行设计，对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合 进行设计。
组合砌体结构
2.混凝土结构的基本概念
(1)混凝土结构的定义
以混凝土为主要材料制成的结构
混凝土的组成 (通常还有添加剂）
不同的配比可获得不同的性能及强度
2.混凝土结构的基本概念
(2)混凝土结构的分类
按受力状态和结构外形可分为杆件和非杆件系统两类
受压构件
框架结构
受弯构件 受扭构件 压弯构件
排架结构
杆件系统
承载能力极限状态： 正常使用极限状态：
γ0S≤R,
R = R (fc,fs,ak,……)
S≤C
S——正常使用极限状态的荷载效应组 合值，包括标准组合、准永久组合或标 准组合并考虑长期作用影响
C——结构构件达到正常使用要求所规 定的变形，裂缝宽度和应力等的限值
γ0——重要性系数
S——承载能力极限状态的荷载效应 组合的设计值，包括基本组合 或偶然组合
(3)混凝土结构的优点
C.整体性好，刚度大
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
D.就地取材，节约钢材
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
D.就地取材，节约钢材
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
D.就地取材，节约钢材
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
装配式 整体性、刚度、隔热隔音防水差， 需吊运设备，但模板可重复使用、 施工速度快、不受季节影响
2.混凝土结构的基本概念
(2)混凝土结构的分类
按制作方法可分为整体、装 配和装配整体式3种
预制薄板叠合楼板
装配整体式梁和柱的连接
装配整体式 兼有整体式和装配式的优点
密肋填充块楼板
2.混凝土结构的基本概念
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
B.抗裂性差，影响美观、耐久性及防水性，需采取措施克服、预防 或改善。
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
C.维修补强困难
预应力加固 碳纤维加固 粘钢加固
压力灌浆补漏
植筋加固
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
D.隔热隔声效果差
大跨度建筑
装配式建筑
高层建筑
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
A.容许应力设计法
特点： 1.截面最大应力达到容许应力时即失效； 2.未考虑正常使用的裂缝、变形等要求； 3.安全系数凭经验确定，缺乏科学性。
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
B.破损阶段设计法
R——结构构件的承载力设计值 R(.)——结构构件的承载力函数 fc,fs——混凝土、钢筋的强度设计值 ak ——几何参数的标准值
特点2： 将工程结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
国家体育场“鸟巢” 8度抗震，长轴为332.3米， 短轴为296.4米 沙特本拉登集团欲耗资12亿 美元建1公里高世界第一塔
迪拜哈利法塔 高约828米，目前 世界最高人造建筑 纽约世贸中心双子塔 110层，410多米， 于”911”事故中倒塌
1.常见的建筑结构类型
(5)膜结构
20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，由高强薄膜材料和 加强构件组成，具有轻灵美快的特点，广泛应用于大跨场馆、看台 站台、标志小品、救灾帐蓬等。
失效概率： 可靠度：
可靠指标：
失效概率与可靠指标的关系：
特点3： 用结构的失效概率或可靠指标度量结构可靠度（见结构可靠度分析方法），在结 构极限状态方程和结构可靠度之间以概率理论建立关系
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
承载能力极限状态设计式： 由可变荷载效应控制的基本组合：
常见材料的导热系数
屋面保温
屋面架空隔热
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
E.施工复杂，易受自然环境的影响
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
E.施工复杂，易受自然环境的影响
自然环境对混凝土的性能有重要影响
如冬季低温可能会导致混凝土冻脆、冻 胀、缓凝、干裂甚至不硬化； 夏季高温可能导致混凝土拌合水量增加、 收缩开裂、凝固速率过快、强度降低等。 因此需采取相应的应对措施。
(6)组合结构
同一截面或构件件由两种或以上材料制作。具体包括两种结构： 1．钢与混凝土组合结构；2．组合砌体结构。
钢与混凝土组合梁 (也叫劲性混凝土结构)
1.常见的建筑结构类型
(6)组合结构
同一截面或构件件由两种或以上材料制作。具体包括两种结构： 1．钢与混凝土组合结构；2．组合砌体结构。
钢管混凝土结构
河北赵县安济桥（又名赵州桥） 建于隋代（605～617，距今约1400 年）,中国现存最古老的石拱桥
山东省长清县孝堂山的郭氏墓石祠(ci2) 建于公元一世纪的东汉早期,距今已1800 多年,是中国现存最古老的房屋建筑
1.常见的建筑结构类型
(1)砌体结构
由砖、石或各种砌块并用砂浆 砌筑粘结而成，历史悠久。
1.常见的建筑结构类型
(6)组合结构
同一截面或构件件由两种或以上材料制作。具体包括两种结构： 1．钢与混凝土组合结构；2．组合砌体结构。
外包钢混凝土结构 （结构加固和电厂建筑用得较多）
1.常见的建筑结构类型
(6)组合结构
同一截面或构件件由两种或以上材料制作。具体包括两种结构： 1．钢与混凝土组合结构；2．组合砌体结构。
钢筋混凝土及砌体结构
第1 章 绪论
内容提要
1.常见的建筑结构类型 2.混凝土结构的基本概念 3.混凝土结构的发展与应用情况 4.钢筋混凝土的学科特点及学习建议 5.砌体结构概述
1.常见的建筑结构类型
(1)砌体结构
由砖、石或各种砌块并用砂浆 砌筑粘结而成，历史悠久。
埃及胡夫金字塔 --石塔，建于公元前2690年左右
河南省登封县的嵩岳寺砖塔 建于北魏永平二年(509年，距今约 1500年)，中国现存最古老的砖塔 湖南省城头山遗址发现的砖瓦 烧成于约6400年前
1.常见的建筑结构类型
(1)砌体结构
由砖、石或各种砌块并用砂浆 砌筑粘结而成，历史悠久。
哈尔滨市呼兰区富强村民居 ------平房别墅砌块结构 砌块 可用混凝土、矿 碴、粉煤灰制成
3.混凝土结构的发展与应用情况
(1)混凝土应用的发展
A.1824年发明波特兰水泥
1824年煅烧水泥的瓶窑 波特兰水泥发明专利由英国利兹城 的泥水匠阿斯谱丁(J.Aspdin)获得
B.19世纪50年代钢筋混凝土开始 用于简单的楼板、柱、基础等
3.混凝土结构的发展与应用情况
(1)混凝土应用的发展
C.1920年先后建造建筑物、 桥梁、容器，进行直线形和 圆形预应力的新时代
特点： 1.截面内力达到极限值时即失效； 2.不考虑混凝土的拉力但考虑材料塑性的影响； 3.未考虑正常使用的裂缝、变形等要求； 4.安全系数凭经验确定，缺乏科学性。
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
C.多系数极限状态设计法
特点： 1.材料强度和荷载值根据统计资料和保证率取值； 2.材料强度和荷载系数按经验采用，安全系数部份采用概率统计值； 3.考虑承载力和正常使用的两种极限状态； 4.承载力极限状态，根据荷载、材料的不同变异性采用不同的多个系数； 5.本质上属于半经验半概率的设计方法。
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
偶然组合（当出现撞击、爆炸、火灾事故等偶然作用时）：
——第1个可变作用的频遇值系数
——第1个和第j个可变作用的准永久值系数
——偶然作用设计值的效应
特点4： 其设计式是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数， 再加上结构重要性系数来表达。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和 偶然组合进行设计，对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合 进行设计。
A.耐久性好
(100年，21.9mm)
混凝土的碳化进度 钢筋混凝土构件在钢 筋锈蚀前抗力不变
碳化深度到达钢 筋表面前的时间
强度随时间不断增长
钢筋受混凝土的保护不易锈蚀
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
B.耐火性好
混凝土板截面各时刻温度分布
温度对钢材力学性能的影响
2.混凝土结构的基本概念
国家游泳馆“水立方” 采用双层ETFE充气膜结构，共1437块气枕
武汉车场 680平方米
苏州某收费站 膜结构案例
1.常见的建筑结构类型
(6)组合结构
同一截面或构件由两种或以上材料制作。具体包括两种结构： 1．钢与混凝土组合结构；2．组合砌体结构。
压型钢板与混凝土组合楼板
钢与混凝土组合梁
1.常见的建筑结构类型
桥梁
水塔
建筑物
圆形预应力
直线形预应力
3.混凝土结构的发展与应用情况
(1)混凝土应用的发展
C.进入20世纪后，许多国家开始建筑码头、堤坝等
码头 堤坝
3.混凝土结构的发展与应用情况
(1)混凝土应用的发展
D. 20世纪30年代用于空间结构
薄壳
折板
3.混凝土结构的发展与应用情况
(1)混凝土应用的发展
E. 二战后，预制构件得到广泛 应用，普通钢筋混凝土和预应 力混凝土向大跨和高层发展
1.常见的建筑结构类型
(2)木结构
是封建社会的主流建筑结构。
山西省五台县南禅(chan2)寺 亚洲最古老木结构大殿，始建年代不详，重 建于唐德宗建中三年（公元782年），距今已 有1200多年
山西省应县木塔 世界上最高、最古老的纯木结构塔。 建成于公元1056年，距今950多年。
日本法隆寺 最古老木结构建筑，建于 公元587年，距今1400多年
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
功能函数与状态方程：
特点1： 按照各种结构的特点和使用要求，给出极限状态方程和具体的限值，作为结构设 计的依据。
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
(2)混凝土结构的分类
按初始应力状态可分为普通钢 筋混凝土和预应力混凝土结构
普通钢筋混凝土结构 受荷前钢筋不施加预应力，施 工简单，但刚度和抗裂较差
预应力钢筋混凝土结构 受荷前钢筋施加预应力，施工技术 要求较高，但可采用高强材料，刚 度和抗裂好，可用于大跨承重结构
2.混凝土结构的基本概念
(3)混凝土结构的优点
3.混凝土结构的发展与应用情况
(2)混凝土计算理论的发展
D.基于可靠性理论的概率极限状态设计方法
标准组合： 准永久组合：
频遇组合：
Ψf1——可变荷载Q1的频遇值系数
Ψqi——可变荷载Qi的准永久值系数
特点4： 其设计式是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数， 再加上结构重要性系数来表达。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和 偶然组合进行设计，对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合 进行设计。
E.可模性好，可做成各种形状
2.混凝土结构的基本概念
(4)混凝土结构的缺点
A.自重大，不利于建造大跨和超高层建筑
钢材—78.5kN/m3
钢筋混凝土--约25kN/m3
木材—4~9kN/m3 普通砖—18kN/m3 堆置石灰石—15.4kN/m3
钢材容重虽比钢筋混凝土大，但由于其强度高，故其结构自重远小于相同跨度和高度的钢结构