同济大学-建筑结构设计-第一章-绪论-课件
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第一章 绪论
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
P
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素混凝土梁承载 力小，破坏突然
源自文库
钢筋混凝土梁承 载力大，变形性 能好，破坏有预 告
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
P
P
钢筋（加筋） + 混凝土
钢筋混凝土结构（构件）
拉压性能均好 抗压性能好
利用混凝土抗压，钢筋 受拉（亦可受压）---各尽其能，相得益彰
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益
P
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二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
设计方法
允许应力 设计法
破坏阶段 设计法
极限状态 设计法
半经验半概率 法 近似概率法
全概率法
材料力学的方法
按经验法确定安 全系数
生命全过程设 计法
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----如何设计一个新结构
•荷载的确定方法 •结构的力学分析：线性和非线性
钢柱 组合梁
钢筋混凝土筒体
三、混凝土结构的应用
2.交通工程
隧道、桥梁、高速公路、城 市高架公路、地铁大都采用 混凝土结构。如1994年建成 的上海内环线浦西段高架公 路，以及与之相连的南浦大 桥、杨浦大桥的塔架，1995 年建成的地铁一号线、延安 东路隧道、英吉利海峡隧道 等
三、混凝土结构的应用
* 1861年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利， 后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利----尽管他不懂钢筋混凝土结 构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结 构的发明者；
* 1884年，德国人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构 件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐 渐得到了推广应用。
四、本课程的目的和学习方法
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
3.水利工程
大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构
瑞士大狄克桑期坝，1962年， 高285m，世界最高的混凝土 重力坝
我国的三峡大坝
三、混凝土结构的应用
4.特种工程
核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、 海洋石油平台、电视塔等
三、混凝土结构的应用
4.特种工程
核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、 海洋石油平台、电视塔等
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----计算机仿真技术的应用
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----结构试验技术的完善
三、混凝土结构的应用
1.房屋工程
我国超过100m高的高层建筑中 绝大多数是混凝土结构或为混 凝土和钢的组合结构
组合桁架 组合楼板
混凝土组合柱
•构件的承载力计算、设计方法和构造措施
未来的方向：计算机的应用与发展，结构整 体空间作用分析方法的完善与应用
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----旧结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）
•承载力计算 •耐久性评估 •寿命预测 •损伤分析 •加固理论
•修复理论 •灾害评估等
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
P
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预应力钢筋 P
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一、混凝土结构的概念和特点
4. 混凝土结构的组成
楼板
墙 地下室底板 梁
楼梯 柱
梁
墙下基础
柱下基础
一、混凝土结构的概念和特点
5.混凝土结构的优缺点
P
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优点： 耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 就地取材 节约钢材 阻止射线的穿透
二、混凝土结构的发展
P
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2.材料方面的发展
•强度不断提高
美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代 ：42N/mm2， 有特殊需要时： 40N/mm2~100 N/mm2，试验室中： 266 N/mm2
•轻质混凝土的应用
容重一般为：14kN/m3~18kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝 土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等
缺点： 自重大 易开裂 耗模板 施工受季节性影响 隔热隔声性能差
随着科学技术的不断发展，正逐 渐被克服
二、混凝土结构的发展
P
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1.钢筋混凝土结构的诞生
* 1824年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；
* 1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成 小船----最早的钢筋混凝土结构；
一、混凝土结构的概念和特点
2. 混凝土和钢筋共同工作的原因
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* 混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在 一起，可共同受力，共同变形
* 两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力 破坏两者的粘结力，混凝土：1.0×10-5~1.5 ×10-5，钢筋： 1.2 ×10-5
* 混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化
•无砂混凝土 只有粗骨料，无细骨料
•FRP筋的应用 用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 土结构的抗裂度，减轻构件的自重
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•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
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素混凝土梁承载 力小，破坏突然
源自文库
钢筋混凝土梁承 载力大，变形性 能好，破坏有预 告
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
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钢筋（加筋） + 混凝土
钢筋混凝土结构（构件）
拉压性能均好 抗压性能好
利用混凝土抗压，钢筋 受拉（亦可受压）---各尽其能，相得益彰
•混凝土结构理论大都建立在试验研究的基础之上，目前还缺乏完善的理论 体系。很多公式不能有严密的逻辑推导得出，只能由试验结果回归而成。 学习和应用时要注意思维方式的转变
•结构设计单靠理论分析还不够，还要辅以一定的构造措施，才能保证安 全可靠
•注意理论联系实际，积累一定的感性认识，对学习本课程十分有益
P
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二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
设计方法
允许应力 设计法
破坏阶段 设计法
极限状态 设计法
半经验半概率 法 近似概率法
全概率法
材料力学的方法
按经验法确定安 全系数
生命全过程设 计法
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----如何设计一个新结构
•荷载的确定方法 •结构的力学分析：线性和非线性
钢柱 组合梁
钢筋混凝土筒体
三、混凝土结构的应用
2.交通工程
隧道、桥梁、高速公路、城 市高架公路、地铁大都采用 混凝土结构。如1994年建成 的上海内环线浦西段高架公 路，以及与之相连的南浦大 桥、杨浦大桥的塔架，1995 年建成的地铁一号线、延安 东路隧道、英吉利海峡隧道 等
三、混凝土结构的应用
* 1861年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利， 后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利----尽管他不懂钢筋混凝土结 构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结 构的发明者；
* 1884年，德国人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构 件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐 渐得到了推广应用。
四、本课程的目的和学习方法
1.目的 是土木工程专业的一门主要专业基础课
•混凝土结构构件的受力性能和力学分析方法
•混凝土结构构件的设计方法
•现有混凝土结构构件的性能评估
四、本课程的目的和学习方法
2.学习方法
•注意本课程与相关课程尤其是“材料力学”、“结构力学”课程的异同 点，正确运用已有的力学知识解决实际问题
3.水利工程
大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构
瑞士大狄克桑期坝，1962年， 高285m，世界最高的混凝土 重力坝
我国的三峡大坝
三、混凝土结构的应用
4.特种工程
核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、 海洋石油平台、电视塔等
三、混凝土结构的应用
4.特种工程
核电站的安全壳、热电厂的冷却塔、储水池、储气灌、 海洋石油平台、电视塔等
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----计算机仿真技术的应用
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----结构试验技术的完善
三、混凝土结构的应用
1.房屋工程
我国超过100m高的高层建筑中 绝大多数是混凝土结构或为混 凝土和钢的组合结构
组合桁架 组合楼板
混凝土组合柱
•构件的承载力计算、设计方法和构造措施
未来的方向：计算机的应用与发展，结构整 体空间作用分析方法的完善与应用
二、混凝土结构的发展
4.理论研究方面的发展
结构基本理论----旧结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）
•承载力计算 •耐久性评估 •寿命预测 •损伤分析 •加固理论
•修复理论 •灾害评估等
一、混凝土结构的概念和特点
3. 预应力混凝土结构的一般概念
P
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预应力钢筋 P
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一、混凝土结构的概念和特点
4. 混凝土结构的组成
楼板
墙 地下室底板 梁
楼梯 柱
梁
墙下基础
柱下基础
一、混凝土结构的概念和特点
5.混凝土结构的优缺点
P
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优点： 耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 就地取材 节约钢材 阻止射线的穿透
二、混凝土结构的发展
P
P
2.材料方面的发展
•强度不断提高
美国60年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代 ：42N/mm2， 有特殊需要时： 40N/mm2~100 N/mm2，试验室中： 266 N/mm2
•轻质混凝土的应用
容重一般为：14kN/m3~18kN/m3(普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝 土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等
缺点： 自重大 易开裂 耗模板 施工受季节性影响 隔热隔声性能差
随着科学技术的不断发展，正逐 渐被克服
二、混凝土结构的发展
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1.钢筋混凝土结构的诞生
* 1824年，英国人J. Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；
* 1849年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成 小船----最早的钢筋混凝土结构；
一、混凝土结构的概念和特点
2. 混凝土和钢筋共同工作的原因
P
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* 混凝土和钢筋之间有良好的工作性能，两者可靠地结合在 一起，可共同受力，共同变形
* 两者的温度线膨胀系数很接近，避免产生较大的温度应力 破坏两者的粘结力，混凝土：1.0×10-5~1.5 ×10-5，钢筋： 1.2 ×10-5
* 混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化
•无砂混凝土 只有粗骨料，无细骨料
•FRP筋的应用 用FRP筋代替钢筋
二、混凝土结构的发展
3.结构方面的发展
•预应力混凝土结构的应用
在混凝土的受拉区施加预应力，以提高混凝 土结构的抗裂度，减轻构件的自重
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•结构体系的丰富
不同用途、不同结构功能具有相应的结构 体系：混凝土结构、钢与混凝土的组合结构、 FRP混凝土及预应力混凝土结构等