Transcript 第一章绪论-20140915 - 地下建筑与工程系

混凝土结构基本原理
同济大学土木工程学院 地下结构与工程系 汤永净
[email protected] 65975035 (O) 18117109202(mp)
952122854(QQ)
混凝土结构基本原理
第一章 绪 论
一、混凝土结构的概念和特点
二、混凝土结构的发展
三、混凝土结构的应用
四、本课程的目的和学习方法
五、参考资料
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
P
P
素混凝土梁承载
力小，破坏突然
P
P
钢筋混凝土梁承
载力大，变形性
能好，破坏有预
告
3
一、混凝土结构的概念和特点
1. 一般概念
P
钢筋（加筋）
拉压性能均好
+
混凝土
抗压性能好
P
钢筋混凝土结构（构件）
利用混凝土抗压，钢筋
受拉（亦可受压）---各尽其能，相得益彰
4
一、混凝土结构的概念和特点
2. 钢筋和混凝土之间共同工作的原因
P
P
* 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
5
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
预应力钢筋
P
P
P
6
一、混凝土结构的概念和特点
4. 混凝土结构的组成
楼板
楼梯
柱
墙
地下室底板
梁
梁
墙下基础
柱下基础
7
一、混凝土结构的概念和特点
5. 混凝土结构的优缺点
优点：
P
P
缺点：
耐久性好
自重大
耐火性好
易开裂
整体性好
耗模板
可模性好
施工受季节性影响
就地取材
隔热隔声性能差
节约钢材
阻止射线的穿透
随着科学技术的不断发展，正逐
渐被克服
8
混凝土结构基本原理
第一章 绪 论
一、混凝土结构的概念和特点
二、混凝土结构的发展
三、混凝土结构的应用
四、本课程的目的和学习方法
五、参考资料
二、混凝土结构的发展
1. 钢筋混凝土结构的诞生
P
P
* 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；
* 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。
10
二、混凝土结构的发展
2. 材料方面的发展
P
P
•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
•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
11
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
P
P
P
P
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
•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
12
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
材料力学的方法
半经验半概率
法
破坏阶
段设计
法
按经验法确定安
全系数
极限状
态设计
法
近似概率法
全概率法
生命全过程设
计法（兼顾安
全性、使用性
和耐久性）
13
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
•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，结构非
线性分析、结构整体空间作用分析方法的完
善与应用
14
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----如何评价一个既有结构（80年代中期发展起来）
•安全性评定
•使用性评定
•耐久性评定
•损伤分析
•寿命预测
•灾害评估等
15
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----既有结构的维护、改造与加固（80年代中期发展起来）
•基于既有结构性能评定理论的结构修复技术
•基于既有结构性能评定理论的结构改造技术
•基于既有结构性能评定理论的加固技术
16
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
17
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
18
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
19
混凝土结构基本原理
第一章 绪 论
一、混凝土结构的概念和特点
二、混凝土结构的发展
三、混凝土结构的应用
四、本课程的目的和学习方法
五、参考资料
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
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
组合楼板
组合桁架
混凝土组合柱
钢柱
组合梁
钢筋混凝土筒体
21
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
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
22
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
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
23
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
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
24
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
国外高层建筑中大多数也是混凝土结构或为混凝土和钢的组
合结构
25
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
公共建筑绝大多数是混凝土结
构或为混凝土和钢的组合结构
26
三、混凝土结构的应用
1. 建筑工程
公共建筑绝大多数是混凝土结构或为混凝土和钢的组合结
构
27
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
28
三、混凝土结构的应用
2. 交通工程
29
三、混凝土结构的应用
2. 交通工程
30
三、混凝土结构的应用
2. 交通工程
31
三、混凝土结构的应用
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
32
三、混凝土结构的应用
3. 水利工程
大坝、拦海闸墩、渡槽、港口等多用混凝土结构
33
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
34
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
35
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
36
混凝土结构基本原理
第一章 绪 论
一、混凝土结构的概念和特点
二、混凝土结构的发展
三、混凝土结构的应用
四、本课程的目的和学习方法
五、参考资料
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
38
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
•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。很多公式不能由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
39
混凝土结构基本原理
第一章 绪 论
一、混凝土结构的概念和特点
二、混凝土结构的发展
三、混凝土结构的应用
四、本课程的目的和学习方法
五、参考资料
五、参考资料
•
GB 50010-2010 混凝土结构设计规范
•
Park, R. and Pauley T. (1975). Reinforced concrete
structures, Wiley.
41
成绩评价
出席: 10%*90%
作业: 15%*90%
期终考试: 75%*90%
试验: 10%
42
谢谢！
43