混凝土結構設計原理第1章緒論§0.11.1混凝土結構的一般概念第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

結構的分類及本門課程的研究對象結構：廣義上指房屋建筑和土木工程的建筑物、構筑物及其相關組成部分的實體。狹義上指各種工程實體的承重骨架。建筑結構：由基本構件（板、梁、墻、柱、基礎等），按照一定的組成規則，通過正確的連接方式所組成的能承受并傳遞作用的體系（骨架）。混凝土結構：以混凝土為主要材料制作而成的結構。

研究混凝土結構和預應力混凝土結構中各種基本構件的強度、剛度和抗裂度設計問題。柱下基礎樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎地下室底板（1）按組成材料分混凝土結構：①素混凝土結構（plainconcretestructure）

（如設備基礎、混凝土擋土墻等）②鋼筋混凝土結構（reinforcedconcretestructure）

（如一般鋼筋混凝土板、梁、柱、剪力墻、基礎等）③預應力混凝土結構（pre-stressedconcretestructure

）

（如預應力板、梁、柱等）④纖維混凝土結構（fiberconcretestructure

）

⑤鋼管混凝土結構（concrete-filledtubestructure

）結構的分類第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

素砼結構鋼筋砼結構勁性砼結構預應力砼結構鋼管砼結構第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

砌體結構木結構（現采用較少）鋼結構組合結構（2）按應用領域分建筑結構橋梁結構水電結構特種結構（如煙囪、水池、水塔、筒倉、擋土墻等）第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

為什么要將鋼筋配置在混凝土結構中素混凝土梁破壞特征：一裂即斷，脆性，破壞無預兆；Fmax≈8kN破壞特征：裂不等于壞，破壞有預兆；Fmax≈36kN鋼筋混凝土梁第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

由此可見，素混凝土結構中加入少量鋼筋以后：承載力有很大提高；受力性能和破壞特征有明顯改善。第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

PP鋼筋（加筋）+混凝土鋼筋混凝土結構（構件）拉壓、壓性能均好抗壓性能好利用混凝土抗壓，鋼筋受拉（亦可受壓）----各盡其能，相得益彰第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

混凝土結硬后與鋼筋牢固地粘結在一起，可共同受力，共同變形。鋼筋與混凝土有相近的溫度線膨脹系數,溫度變化時，兩種材料不會產生較大的相對變形而使材料之間的粘結應力受到破壞。

鋼筋：c=1.2×10-5℃-1

混凝土：c=1.0×10-5~1.5×10-5℃-1混凝土可以保護鋼筋不發生銹蝕。

注意：玻璃纖維、碳纖維等抗拉強度高的材料也可作配筋用。鋼筋和混凝土為什么能共同工作第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

混凝土結構主要的優點、缺點優點合理用材承載力大就地取材耐久、耐火可模性好整體性好、剛度大阻隔射線優點多，缺點少；缺點可克服。自重大混凝土：24~25kN/m3

粘土磚:18~19kN/m3

杉木：4

kN/m3易開裂：帶裂縫工作費工費模施工受季節性影響隔熱隔聲性能差缺點第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

隨著科學技術的不斷發展，正逐漸被克服1.2混凝土結構的發展及應用概況1824年，英國人J.Aspdin發明水泥；1850年，法國人L.Lambot制成鐵絲網水泥船；1859年，轉爐煉鋼成功；1861年，法國人J.Monier用鋼絲作為配筋制作了花盆并申請了專利，后又申請了鋼筋混凝土板、管道、拱橋等專利----盡管他不懂鋼筋混凝土結構的受力原理，甚至將鋼筋配置在板的中部，他仍被認為是鋼筋混凝土結構的發明者；1884年，德國人Wayss,Bauschingger和Koenen等提出了鋼筋應配置在構件中受拉力的部位和鋼筋混凝土板的計算理論。后來，鋼筋混凝土結構逐漸得到了推廣應用。第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

材料方面的發展：第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

強度不斷提高

美國60年代混凝土抗壓強度平均值：28N/mm2，70年代：42N/mm2，有特殊需要時：40N/mm2~100N/mm2，試驗室中：266N/mm2。C10→C25→C60→C80→C100→C200輕質混凝土的應用

容重一般為：14kN/m3~18kN/m3(普通混凝土為24kN/m3)，加氣混凝土、陶粒混凝土、火山巖混凝土、碎磚混凝土等高性能混凝土（HPC，HighPerformanceConcrete)HPC是采用現代先進的混凝土技術制作的，是以耐久性作為混凝土設計的主要技術指標，同時結合不同建筑的具體要求，具有高強度、高韌性、高抗滲性、易施工和經濟性等。纖維混凝土（FRC，FiberReinforcedConcrete)

鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維及合成纖維等，短纖維或連續的長纖維作為混凝土的增強材料。第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

結構方面的發展預應力混凝土結構的應用在混凝土的受拉區施加預應力，以提高混凝土結構的抗裂度，減輕構件的自重結構體系的豐富

不同用途、不同結構功能具有相應的結構體系：混凝土結構、鋼與混凝土的組合結構及預應力混凝土結構等第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

結構：高層、大跨。如：臺北101，101層，508m,鋼結構；馬來西亞吉隆坡石油大廈，88層，452m，鋼-混凝土結構；上海金茂大廈，88層，421m，鋼-混凝土結構；香港國際金融中心，88層，415m，混合結構；美國亞特蘭大奧運會主體育館240m×193m，

張拉整體結構；橋梁跨度也越來越大。如四川萬縣拱橋，跨度為420m。

第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

哈利法塔(迪拜塔高度為世界第一，160層828米)國際金融中心88層,415m鋼-混凝土結構臺北101101層,508m鋼結構金茂大廈88層,421m鋼-混凝土結構第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

廣州中信大廈80層,391m鋼筋混凝土結構第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

重慶市萬縣長江大橋跨度為420m第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

施工中的鋼筋混凝土建筑結構第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

施工中的鋼筋混凝土橋梁結構第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

設計方法:

第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

允許應力設計法破壞階段設計法極限狀態設計法半經驗半概率法近似概率法全概率法生命全過程設計法材料力學的方法按經驗法確定安全系數BJG21-66TJ10-74GBJ11-89GB50010

理論研究方面的發展:

結構基本理論----如何設計一個新結構荷載的確定方法結構的力學分析：線性和非線性構件的承載力計算、設計方法和構造措施未來的方向：計算機的應用與發展，結構整體空間作用分析方法的完善與應用第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

結構基本理論----舊結構的維護、改造與加固（80年代中期發展起來）承載力計算耐久性評估壽命預測損傷分析加固理論第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

結構基本理論----結構試驗技術的完善第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

混凝土結構的工程應用工程應用：工業與民用建筑橋梁隧道礦井水利水電海港近海工程海底建筑地下建筑核電站安全殼月球表面建筑第1章緒論

1.2混凝土結構的發展及應用概況

混凝土結構的應用

1.房屋工程我國超過100m高的高層建筑中絕大多數是混凝土結構或為混凝土和鋼的組合結構混凝土組合柱組合樓板鋼柱組合梁組合桁架鋼筋混凝土筒體第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

2.交通工程隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結構。如1994年建成的上海內環線浦西段高架公路，以及與之相連的南浦大橋、楊浦大橋的塔架，1995年建成的地鐵一號線、延安東路隧道、英吉利海峽隧道等第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

3.水利工程大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等多用混凝土結構瑞士大狄克桑期壩，1962年，高285m，世界最高的混凝土重力壩我國的三峽大壩高186m，裝機容量1786千瓦第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

4.特種工程核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲水池、儲氣灌、海洋石油平臺、電視塔等第1章緒論

1.1混凝土結構的一般概念

1.3學習本課程應注意的問題課程內容緒論鋼筋混凝土材料的物理力學性能結構設計基本原則受彎構件正截面承載力計算受彎構件斜截面承載力計算受壓構件的承載力計算受拉構件的承載力計算受扭構件扭曲截面的承載力計算鋼筋混凝土構件的變形、裂縫及混凝土結構的耐久性預應力混凝土構件材性設計方法軸拉構件軸壓構件受彎構件受剪構件受扭構件偏壓、偏拉構件變形、裂縫及結構的耐久性預應力混凝土結構樓蓋結構單層廠房結構多、高層框架結構基礎知識構件設計結構設計，后續課程結構設計原理=基礎知識+構件設計原理與方法學習內容第1章緒論

1.3學習本課程應注意的問題

注意本課程與相關課程尤其是“材料力學”、“結構力學”課程的異同點，正確運用已有的力學知識解決實際問題；混凝土結構理論大都建立在試驗研究的基礎之上，目前還缺乏完善的理論體系。很多公式不能有嚴密的邏輯推導得出，只能由試驗結果回歸而成。學習和應用時要注意思維方式的轉變；學習要求第1章