-緒論PPT課件

陳凱水利與土木工程學(xué)院手機 1342224615Email chenkai 本學(xué)期課程內(nèi)容 課程總學(xué)時80學(xué)時 1 14周 第一章緒論2學(xué)時第二章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能2學(xué)時第三章受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力10學(xué)時第四章受彎構(gòu)件的斜截面承載力10學(xué)時第五章受壓構(gòu)件的截面承載力12學(xué)時第六章受拉構(gòu)件的截面承載力2學(xué)時第七章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力8學(xué)時第八章鋼筋混凝土構(gòu)件的變形 裂縫及混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性6學(xué)時第九章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件12學(xué)時第十章按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計法2學(xué)時第十一章樓板樓蓋設(shè)計12學(xué)時課程復(fù)習(xí)總結(jié)2學(xué)時14周期末考試15 16周兩周課程設(shè)計 鋼筋混凝土肋梁樓蓋設(shè)計 課程考試和成績總評的要求 該課程是本專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一 故考試方式是半閉卷筆試 該課程作業(yè)較多 要求認真完成 并將計入平時成績 不定期進行課堂點名 并計入平時成績 期末總評成績包括 試卷成績 70 和平時成績 30 課程作業(yè)的要求 作業(yè)用A4或B5紙完成 作業(yè)成績按高低依次評為 A 優(yōu) B 良 C 中 D 合格 E 不合格 要求重做 遲交成績評 閱 不超過D 作業(yè)要求整齊 干凈 圖表齊全 占三分之一的作業(yè)未交 不準予參加考試 素混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 根據(jù)構(gòu)件的受力特征 在混凝土構(gòu)件的適當部分配置鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu) 1 1混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念1 1 1混凝土結(jié)構(gòu)的定義與分類 第1章緒論 例 一跨度為4m 跨中作用集中荷載的簡支梁 梁截面尺寸200 300mm 混凝土為C20 如圖所示 圖1 現(xiàn)將素混凝土梁和配置鋼筋的梁進行荷載試驗 a 素砼梁極限荷載P 8kN由砼抗拉強度控制破壞形態(tài) 脆性 b 鋼筋砼梁極限荷載P 36kN由鋼筋受拉 砼受壓而破壞破壞形態(tài) 延性 由此得出鋼筋和混凝土結(jié)合的有效性 大大提高結(jié)構(gòu)的承載力 結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不是鋼筋和混凝土之間的任意組合 其組合的原則 發(fā)揮鋼筋抗拉 抗壓強度高的特點 發(fā)揮混凝土抗壓強度高 而避免抗拉強度低的弱點 鋼筋與混凝土合理的組合原則 圖2 鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)是什么 鋼筋和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能很不相同 他們可以結(jié)合在一起共同工作 是因為 混凝土結(jié)硬后 能與鋼筋牢固地粘結(jié)在一起 傳遞應(yīng)力 二者具有相近的線脹系數(shù) 不會由于溫度變化產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和相對變形而破壞粘結(jié)力 鋼筋 st 1 2 10 5混凝土 ct 1 0 1 5 10 5 3 呈堿性的混凝土可以保護鋼筋 使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性 另外 鋼筋端部要有足夠的錨固長度也是不可忽視的 混凝土結(jié)構(gòu)的組成 1 1 2混凝土的優(yōu)缺點 優(yōu)點 易于就地取材 混凝土所用的大量砂 石 易于就地取材 近年來 已有利用工業(yè)廢料來制造人工骨料 或作為水泥的外加成分 改善混凝土的性能 材料利用合理 鋼筋和混凝土的材料強度可以得到充分發(fā)揮 結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適 基本無局部穩(wěn)定問題 單位應(yīng)力價格低 對于一般工程結(jié)構(gòu) 經(jīng)濟指標優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu) 可模性好 混凝土可根據(jù)需要澆筑成各種性質(zhì)和尺寸 適用于各種形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 如空間薄殼 箱形結(jié)構(gòu)等 耐久性和耐火性較好 維護費用低 鋼筋有混凝土的保護層 不易產(chǎn)生銹蝕 而混凝土的強度隨時間而增長 混凝土是熱不良導(dǎo)體 30mm厚混凝土保護層可耐火2 5小時 使鋼筋不致因升溫過快而喪失強度 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好 且通過合適的配筋 可獲得較好的延性 適用于抗震 抗爆結(jié)構(gòu) 同時防振性和防輻射性能較好 適用于防護結(jié)構(gòu) 剛度大 阻尼大 有利于結(jié)構(gòu)的變形控制 自重大 不適用于大跨 高層結(jié)構(gòu) 抗裂性差 普通RC結(jié)構(gòu) 在正常使用階段往往帶裂縫工作 環(huán)境較差 露天 沿海 化學(xué)侵蝕 時會影響耐久性 也限制了普通RC用于大跨結(jié)構(gòu) 高強鋼筋無法應(yīng)用 承載力有限 在重載結(jié)構(gòu)和高層建筑底部結(jié)構(gòu) 構(gòu)件尺寸太大 減小使用空間 施工復(fù)雜 工序多 支模 綁鋼筋 澆筑 養(yǎng)護 工期長 施工受季節(jié) 天氣的影響較大 混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞 其修復(fù) 加固 補強比較困難 6 混凝土結(jié)構(gòu)對資源環(huán)境生態(tài)的不利影響 水泥年產(chǎn)9億噸 占全球40 混凝土消耗15億m3 鋼產(chǎn)量3億噸 建筑用鋼7000萬噸 占全球30 以上 缺點 1 2混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用概況 考古學(xué)者認為 水泥的起源約在公元前5 10萬年 以后在公元前3000年 用熟石膏和石灰混合在一起建造了著名埃及的金字塔 這是現(xiàn)存的最早的混凝土結(jié)構(gòu)物 其后古希臘和羅馬時代 用這種水泥建造了很多建筑物和公路 1824年英國人阿斯普丁 J Aspdin 發(fā)明硅酸鹽水泥 取得專利 1849年法國人朗波 L Lambot 制造了第一只鋼筋混凝土小船 1867年法國技師JosephMonier取得了用格子狀配筋制作橋面板的專利 RC工藝迅速地向前發(fā)展 這一年 是全世界公認為最早的RC橋架設(shè)的一年 1872年在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋 1887年德國的Konen提出了用混凝土承擔(dān)壓力和用鋼筋承擔(dān)拉力的設(shè)計方案 德國的J Baushinger確認了混凝土中的鋼筋不受銹蝕等問題1892年法國的Hennebique闡述了箍筋對抗剪的有效作用 并于1898年提出了T形粱的方案 混凝土結(jié)構(gòu)的開始應(yīng)用于土木工程距今僅150多年 與磚石結(jié)構(gòu) 鋼木結(jié)構(gòu)相比 混凝土結(jié)構(gòu)的歷史并不長 但發(fā)展非常迅速 是目前土木工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛結(jié)構(gòu) 而且高性能混凝土和新型混凝土結(jié)構(gòu)形式還在不斷發(fā)展 此外 輕質(zhì)混凝土 加氣混凝土 陶粒砼及利用工業(yè)廢料的 綠色砼 防射線 耐磨 耐腐蝕 防滲透 保溫等特殊砼也在研究中 從工業(yè)與民用建筑 交通設(shè)施 水利水電建筑和基礎(chǔ)工程擴大到了近海工程 海底建筑 地下建筑 核電站安全殼等 甚至開始構(gòu)思和實驗用于月面建筑 在19世紀末20世紀初 我國也開始有了鋼筋混凝土建筑物 如上海市的外灘 廣州市的沙面等 但工程規(guī)模很小 建筑數(shù)量也很少 我國20世紀70年代起 在一般民用建設(shè)中巳較廣泛地采用定型化 標準化的裝配式鋼筋混凝土構(gòu)件 并隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展以及墻體改革的推行 發(fā)展了裝配式大板居住建筑 在多高層建筑中還廣泛采用大模剪力墻承重結(jié)構(gòu)外加掛板或外砌磚墻結(jié)構(gòu)體系 各地還研究了框架輕板體系 最輕的每平方米僅為3 5kN 上海的金貿(mào)大廈 94層 460米 上海電視塔 456米亞洲第一 長江三峽水利樞紐工程 大壩高186米 砼用量1527平方米 廣州的中信廣場 80層322m高 為框架 筒體結(jié)構(gòu) 混凝土的理論和設(shè)計方法近年來也取得很多新的成果 新頒布了 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010 計算機的普及和多功能化 CAD等軟件系統(tǒng)的開發(fā) 減輕了結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作量 提高了經(jīng)濟效益 第一階段 從鋼筋混凝土的發(fā)明至上世紀初 鋼筋和混凝土的強度都比較低 主要用于建造中小型樓板 梁 柱 拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件 計算理論 結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面計算均套用彈性理論 采用容許應(yīng)力設(shè)計方法 第二階段 從上世紀20年代到第二次世界大戰(zhàn)前后 混凝土和鋼筋強度的不斷提高 1928年法國杰出的土木工程師E Freyssnet發(fā)明了預(yù)應(yīng)力混凝土 使得混凝土結(jié)構(gòu)可以用來建造大跨度計算理論 前蘇聯(lián)著名的混凝土結(jié)構(gòu)專家格沃茲捷夫 開始考慮混凝土塑性性能的破損階段設(shè)計法 50年代又提出更為合理的極限狀態(tài)設(shè)計法 奠定了現(xiàn)代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計算理論 第三階段 二戰(zhàn)以后到現(xiàn)在隨著建設(shè)速度加快 對材料性能和施工技術(shù)提出更高要求 出現(xiàn)裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 泵送商品混凝土等工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù) 高強混凝土和高強鋼筋的發(fā)展 計算機的采用和先進施工機械設(shè)備的發(fā)明 建造了一大批超高層建筑 大跨度橋梁 特長跨海隧道 高聳結(jié)構(gòu)等大型工程 成為現(xiàn)代土木工程的標志 設(shè)計計算理論 發(fā)展了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法 基礎(chǔ)理論問題大都得到解決 而新型混凝土材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題 并不斷促進混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展歸納為三階段 理論研究方面的發(fā)展 設(shè)計方法 允許應(yīng)力設(shè)計法 破壞階段設(shè)計法 極限狀態(tài)設(shè)計法 半經(jīng)驗半概率法 近似概率法 全概率法 生命全過程設(shè)計法 材料力學(xué)的方法 按經(jīng)驗法確定安全系數(shù) 理論研究方面的發(fā)展 結(jié)構(gòu)基本理論 如何設(shè)計一個新結(jié)構(gòu) 荷載的確定方法 結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析 線性和非線性 構(gòu)件的承載力計算 設(shè)計方法和構(gòu)造措施 未來的方向 計算機的應(yīng)用與發(fā)展 結(jié)構(gòu)整體空間作用分析方法的完善與應(yīng)用 理論研究方面的發(fā)展 結(jié)構(gòu)基本理論 舊結(jié)構(gòu)的維護 改造與加固 80年代中期發(fā)展起來 承載力計算 耐久性評估 壽命預(yù)測 損傷分析 加固理論 修復(fù)理論 災(zāi)害評估等 1 3學(xué)習(xí)本課程要注意的問題 1 課程內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)課程可分為 鋼筋混凝土基本構(gòu)件 和 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計 兩部分 前者主要講述混凝土構(gòu)件的受力性能 設(shè)計計算方法和構(gòu)造等混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論 屬于專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容 后者主要講述梁板結(jié)構(gòu) 單層廠房 多層和高層房屋 公路橋梁等的結(jié)構(gòu)設(shè)計 屬于專業(yè)課內(nèi)容 2 本課程的知識特點與學(xué)習(xí)方法 1 掌握好材料的力學(xué)性能 鋼筋混凝土既然是一種符合材料 就存在著兩種材料的數(shù)量比例和強度搭配問題 超過一定范圍 構(gòu)件的受力性能就會改變 不能正常使用 2 鋼筋混凝土材料得力學(xué)性能和構(gòu)件的計算方法都是建立在實驗研究基礎(chǔ)上的 許多計算公式都是在大量試驗資料的基礎(chǔ)上用統(tǒng)計分析方法得出的半理論半經(jīng)驗公式 3 學(xué)習(xí)本課程是為了在工程建設(shè)中進行混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計 它包括方案 材料選擇 截面形式 配筋 構(gòu)造措施等 混凝土結(jié)構(gòu)課程的實踐性很強 因此要加強課程作業(yè) 課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí) 并在學(xué)習(xí)過程中逐步熟悉和正確運用我國頒布的一些設(shè)計規(guī)范和設(shè)計規(guī)程 諸如 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010 2002 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準 GB50068 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009 2001 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011 2001 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程 JGJ3 91 3 注重實驗與實踐 4 突出重點 并注意難點的學(xué)習(xí) 本課程的內(nèi)容多 符號多 計算公式多 構(gòu)造規(guī)定也多 學(xué)習(xí)時要遵循教學(xué)大綱