武汉理工大学钢结构

混凝土结构设计原理
(绪论电子教案)
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§0.1 什么是混凝土结构
广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、 结 构：广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、 构 筑物及其相关组成部分的实体。 筑物及其相关组成部分的实体。 狭义上指各种工程实体的承重骨架。 狭义上指各种工程实体的承重骨架。 混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构。 混凝土结构：以混凝土为主要材料制作的结构。如： 素混凝土结构（plain concrete structure） 混凝土结构（ ） 钢筋混凝土结构（ 钢筋混凝土结构（reinforced concrete structure） 混凝土结构 ） 劲性混凝土结构（steel-reinforced concrete structure） 劲性混凝土结构（ ） 混凝土结构 预应力混凝土结构（ 预应力混凝土结构（pre-stressed concrete structure ） 混凝土结构 钢管混凝土结构（ 钢管混凝土结构（ concrete-filled tube structure ） 混凝土结构
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§0.４ 混凝土结构主要的优点、缺点 ４ 混凝土结构主要的优点、
自重大 承载力大 混凝土：24~25 kN/m3 混凝土： 目 录 就地取材、 就地取材、合理用材 3 粘土砖: 粘土砖 18~19kN/m 耐久、 耐久、耐火 缺点 杉木： 杉木：4 kN/m3 下一章 可模性好 易开裂、 易开裂、性质脆 整体性好、 整体性好、刚度大 施工复杂、工序多、 施工复杂、工序多、 帮 助 隔热隔声性能较差 优点多，缺点少；缺点可克服。 优点多，缺点少；缺点可克服。
结构设计原理=基础知识 构件设计原理与方法 结构设计原理 基础知识+构件设计原理与方法 基础知识
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0.9.2 学习方法
熟悉材性，以解释现象； 熟悉材性，以解释现象； 注意与几门力学的联系与区别； 注意与几门力学的联系与区别； 重视实践性环节的学习并注意扩大知识面； 重视实践性环节的学习并注意扩大知识面； 突出重点，并注意难点的学习； 突出重点，并注意难点的学习； 深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功， 深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功， 切记死记硬背； 切记死记硬背； 记好笔记，及时复习，按时做作业； 记好笔记，及时复习，按时做作业； 厚 薄 厚； 平时成绩（作业、测验）与期末考试的比例为2:8。 平时成绩（作业、测验）与期末考试的比例为 。 0.9.3 采用教材 东南、同济、天津、清华四大土木著名高校合编. 东南、同济、天津、清华四大土木著名高校合编 混凝土结构(第四版 北京：中国建筑工业出版社， 第四版). 混凝土结构 第四版 北京：中国建筑工业出版社， 2008。 。
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台北101 台北 101层, 508m 层
金茂大厦 88层, 421m 层
国际金融中心 88层, 415m 层
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重庆市万县长江大桥
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设计方法: 设计方法
经验法 半经验、 半经验、半理论法 概率极限状态法
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ห้องสมุดไป่ตู้
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素砼结构
钢筋砼结构
劲性砼结构
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预应力砼结构 应
钢管砼结构
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§0.2 为什么要将钢筋配置在混凝土结构中
主 页 破坏特征： 破坏特征： 一裂即断，脆性， 一裂即断，脆性， 目 录 破坏无预兆； 破坏无预兆； Fmax≈8kN
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§0.３ 钢筋和混凝土为什么能共同工作 ３
混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起， 混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起， 能相互传递应力。 能相互传递应力。 钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数 钢筋： 钢筋：αc=1.2×10-5℃-1 × 混凝土： 混凝土：αc=1.0×10-5 ~ 1.5×10-5℃-1 × × 混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。 混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。 注意：玻璃纤维、 注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的 材料也可作配筋用。 材料也可作配筋用。
素混凝土梁
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破坏特征： 破坏特征： 裂不等于坏， 裂不等于坏， 破坏有预兆； 破坏有预兆； Fmax≈36kN 钢筋混凝土梁
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由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后： 由此可见，素混凝土结构中加入少量钢筋以后：
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改变了破坏类型； 改变了破坏类型； 承载能力和变形能力有很大提高； 承载能力和变形能力有很大提高； 钢筋与混凝土两种材料的强度得到充分的利用。 钢筋与混凝土两种材料的强度得到充分的利用。 注意：钢筋的主要作用是抗拉和抗剪， 注意：钢筋的主要作用是抗拉和抗剪，也可以抗 压。
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§0.９ 学习内容与方法 ９ 0.9.1 学习内容
基础 知识 材 性 设计方法 构件 设计 受弯构件 受剪构件 受压构件 受拉构件 受扭构件 变形、 变形、裂缝及 结构的耐久性 预应力混凝土结构 结构设计， 结构设计， 后续课程 主 页 目 录 楼盖结构 单层厂房 结构 多、高层 框架结构 下一章 帮 助
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材料：朝轻质、高强方向发展。强度发展如： 材料：朝轻质、高强方向发展。强度发展如： 混凝土： 混凝土：C10 → C25 → C60 → C80 → C100 → C200 结构：高层大跨。 结构：高层大跨。如： 台北101，101层，508m, 钢结构； 钢结构； 台北 ， 层
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优点
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§0.５ 混凝土结构的发展简况如 ５ 何
1824年，英国人J.Aspdin发明水泥； 年 英国人 发明水泥； 发明水泥
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1850年，法国人L.Lambot制成铁丝网水泥船； 年 法国人 制成铁丝网水泥船； 制成铁丝网水泥船 1859年，转炉炼钢成功； 年 转炉炼钢成功； 1861年，法国人J.Monier取得钢筋混凝土板、管道、 年 法国人 取得钢筋混凝土板、 取得钢筋混凝土板 管道、 拱桥的专利。 拱桥的专利。 与钢、 与钢、木、砌体结构相比，历史最短，但发展最快， 砌体结构相比，历史最短，但发展最快， 已经成为当今世界各国的主导结构。 已经成为当今世界各国的主导结构
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§0.６ ６
结构的功能
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即结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性， 结构的可靠性：指结构的安全性、适用性、耐久性， 安全性 简称“三性” 简称“三性”。
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§0.7
结构的极限状态及其分类
主 页 定义： 定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就 不能满足设计指定的某一功能要求， 不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定的状 态称之为该功能的极限状态。 态称之为该功能的极限状态。 目 录 承载能力极限状态： 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载能力 或者变形达到不适于继续承载的状态。 或者变形达到不适于继续承载的状态。 下一章 正常使用极限状态： 正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐 久性能中某项规定限度的状态。 久性能中某项规定限度的状态。如影响正常使用的 帮 助 过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动。 过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动。
进行结构设计时，结构或构件按承载能力极限状态 进行结构设计时，结构或构件按承载能力极限状态 按正常使用状态进行验算。 进行计算后 还应该按正常使用状态进行验算 进行计算后，还应该按正常使用状态进行验算。
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§0.8 荷载和材料强度
永久荷载或恒荷载、 永久荷载或恒荷载、可变荷载或活荷载 荷载标准值、 荷载标准值、荷载设计值 内力的标准值、 内力的标准值、内力的设计值 材料强度标准值、 材料强度标准值、材料强度设计值 进行结构设计时， 进行结构设计时，按承载能力极限状态进行计算时 使用荷载设计值、内力的设计值和材料强度设计值， 使用荷载设计值、内力的设计值和材料强度设计值， 按正常使用状态进行验算时使用荷载标准值、 按正常使用状态进行验算时使用荷载标准值、内力 的标准值和材料强度标准值。 的标准值和材料强度标准值。
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马来西亚吉隆坡石油大厦，88层，452m，钢-混凝土 下一章 马来西亚吉隆坡石油大厦， 层 ， 混凝土 结构； 结构； 上海金茂大厦，88层，421m，钢-混凝土结构； 上海金茂大厦， 层 ， 混凝土结构； 混凝土结构 帮 助 香港国际金融中心， 层 ，混合结构； 香港国际金融中心，88层，415m，混合结构； 美国亚特兰大奥运会主体育馆240m×193m， 美国亚特兰大奥运会主体育馆 × ， 张拉整体结构； 张拉整体结构； 桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为420m。 桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为 。