钢筋混凝土结构经典讲义（第一章） .ppt

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1、2024-5-10目录1.钢筋混凝土结构的基本概念2.混凝土结构的发展状况3.混凝土的强度指标及变形性能4.钢筋的强度指标及变形性能5.钢筋和混凝土的粘结性能2024-5-10 以以混凝土混凝土材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、材料为主，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为钢骨、钢管或纤维等形成的主要承重结构，均可称为混凝土混凝土结构结构（Concrete Structures）。）。1.钢筋混凝土结构的基本概念素混凝土素混凝土Plain Concrete纤维增强混凝土纤维增强混凝土Fiber Reinforced Concrete钢骨混凝土钢骨混

2、凝土Steel Reinforced Concrete钢筋混凝土钢筋混凝土Reinforced Concrete钢管混凝土钢管混凝土Concrete Filled Steel Tube预应力混凝土预应力混凝土Prestressed Concrete钢混凝土组合结构钢混凝土组合结构Composite Structure1基本概念2024-5-10混凝土结构的混凝土结构的特点特点素混凝土梁L=1500mm120200C20P钢筋混凝土梁L=1500mm1202002f f14C20PP=4.4 kNP=62.5 kN 由上述对比试验可知：由上述对比试验可知：钢筋混凝土梁的钢筋混凝土梁的承载力承载力

3、比素混凝土梁比素混凝土梁大大提高（大大提高（14倍倍）；）；素混凝土梁素混凝土梁破坏突然，没有明显预兆；破坏突然，没有明显预兆；而钢筋混凝土梁则而钢筋混凝土梁则 表现出较好的表现出较好的延性延性，破坏前，破坏前有明显预兆；有明显预兆；钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已钢筋混凝土梁最终由于混凝土被压碎而破坏，此时钢筋已 经屈服，钢筋和混凝土的经屈服，钢筋和混凝土的材料强度均得到充分利用。材料强度均得到充分利用。1基本概念2024-5-10 抗压强度高，而抗拉强度却很低抗压强度高，而抗拉强度却很低 通常抗拉强度只有抗压强度的通常抗拉强度只有抗压强度的1/81/20 破坏时具有明显的

4、破坏时具有明显的脆性特征脆性特征混凝土混凝土的材料特性的材料特性1基本概念2024-5-10 抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高 具有具有屈服屈服现象，破坏时表现出现象，破坏时表现出较好的延性较好的延性 细长的钢筋受压时极易细长的钢筋受压时极易压曲压曲钢筋钢筋的材料特性的材料特性1基本概念2024-5-10将将混凝土混凝土和和钢筋钢筋这两种材料有机地结合在一起，这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分发挥各自的材料性能。可以取长补短，充分发挥各自的材料性能。共同工作的主要原因：共同工作的主要原因：*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，共混凝土和钢筋之

5、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：凝土：1.010-51.5 10-5，钢筋：，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混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于腐蚀或高温软化 1基本概念2024-5-10目录1.钢筋混凝土结构的基本概念2.混凝土结构的发展状况3.混凝土的强度指标及变形性能4.钢筋的强度指标及变形性能5.钢筋和混凝土的粘结性能2024-5-102.混凝土结构的发展状况混

6、凝土结构的混凝土结构的发展取决于发展取决于混凝土混凝土材料的发展材料的发展2.1 钢筋混凝土结构的诞生*1824年，英国人年，英国人J.Aspdin 发明了波特兰水泥，有了混凝土；发明了波特兰水泥，有了混凝土；*1849年，法国人年，法国人Joseph Louis Lambot 用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成用水泥砂浆涂在钢丝网的两面做成小船小船-最早的钢筋混凝土结构；最早的钢筋混凝土结构；*1861年，法国花匠年，法国花匠J.Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请年了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利后由申请年了钢筋混凝土板、管道、拱桥

7、等专利-尽管他不懂钢筋混凝土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；结构的发明者；*1884年，德国人年，德国人Wayss,Bauschingger和和Koenen等提出了钢筋应配置在构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。渐得到了推广应用。2024-5-10强度不断提高，性能不断改善强度不断提高，性能不断改善 美国美国60年代混凝土抗压强度平均

8、值：年代混凝土抗压强度平均值：28N/mm2，70年代年代：42N/mm2，有特殊需要时：有特殊需要时：40N/mm2100 N/mm2，试验室中：，试验室中：266 N/mm2轻质混凝土的应用轻质混凝土的应用 容重一般为：容重一般为：14kN/m318kN/m3(普通混凝土为普通混凝土为24kN/m3)，加气混凝，加气混凝土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等土、陶粒混凝土、火山岩混凝土、碎砖混凝土等无砂混凝土无砂混凝土(Non-fines concrete):只有粗骨料，无细骨料只有粗骨料，无细骨料 容重小，水的毛细现象不显著，透水性大，水泥用量少，施工简单容重小，水的毛细现象不显著，

9、透水性大，水泥用量少，施工简单 FRP筋的应用筋的应用(强度高，质量轻，抗腐蚀强度高，质量轻，抗腐蚀)用用FRP筋代替钢筋筋代替钢筋2.2 材料方面的发展2 发展状况高强，高流动性，自密实，质量轻高强，高流动性，自密实，质量轻2024-5-102.3 结构方面的发展2 发展状况预应力混凝土结构的应用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，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，减轻构件的自重减轻构件的自重结构体系的丰富结构体系的丰富 不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、钢不同用途、不同结构功能具有相应的结构体系：混凝土结构、

10、钢与混凝土的组合结构、与混凝土的组合结构、FRP混凝土及预应力混凝土结构等混凝土及预应力混凝土结构等2024-5-102.4 理论研究方面的发展2 发展状况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按经验法确定安全系数材料力学的方法2024-5-10结构基本理论-如何设计一个新结构荷载的确定方法荷载的确定方法结构的力学分析：线性和非线性结构的力学分析：线性和非线性构件的承载力计算、设计方法和构造措施构件的承载力计算、设计方法和构造措施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2.4 理

11、论研究方面的发展2 发展状况2024-5-102.4 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）承载力计算承载力计算耐久性评估耐久性评估寿命预测寿命预测损伤分析损伤分析加固理论加固理论修复理论修复理论灾害评估等灾害评估等2 发展状况2024-5-102.4 理论研究方面的发展2 发展状况结构基本理论-计算机仿真技术的应用Ansys,Abaqus,Femap，PKPM2024-5-102.5 混凝土结构的应用2 发展状况房屋工程：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http:/ Towers)，高1483英尺(452米)

12、，88层。这两座高楼于1998年完工，也是目前世界上最高的双子楼。钢骨混凝土，C80 http:/ 发展状况2024-5-10上海环球金融中心上海环球金融中心（492米）米）阿拉伯酋长国阿拉伯酋长国迪拜摩天大楼迪拜摩天大楼（800米）米）国际金融中心国际金融中心（415米）米）2024-5-10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。2 发展状况2024-5-10Raftsundet Bridge is a balanced cantilever cast-in-place segmental with the longest span in the world

13、for a prestressed concrete bridge.The main span at Raftsundet Bridges is 298 meters deck prestressed concrete piers reinforced concrete deckofmainspan prestressed lightweight concrete 2024-5-10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湖北宜昌的三峡大坝，高186m，装机容量1786千瓦2 发展状况2024-5-10http:/ 20

14、24-5-10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、电视塔等多伦多电视塔（549米）预应力混凝土结构2 发展状况2024-5-10http:/ 450吨800吨50吨;最引人瞩目的是长118米、重450吨的钢天线桅杆 2024-5-10钢钢 筋筋混混 凝凝 土土两者间的粘结两者间的粘结强强 度度变变 形形粘结破坏的粘结破坏的过程和机理过程和机理2024-5-10目录1.钢筋混凝土结构的基本概念2.混凝土结构的发展状况3.混凝土的强度指标及变形性能4.钢筋的强度指标及变形性能5.钢筋和混凝土的粘结性能2024-5-103.混凝土的强度指标及变形性能 PasteS

15、andMortarGravelConcreteCementWater混凝土结构的三个层次混凝土结构的三个层次Micro：水泥石Meso：水泥砂浆Macro：砂浆和粗骨料混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成，经凝结和硬化形混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成，经凝结和硬化形成的，属于复合材料。成的，属于复合材料。2024-5-103 砼3.1 混凝土强度(Strength of Concrete)混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度混凝土复合强度混凝土复合强度Cubic Compressive Strengt

16、h Compressive Strength Tensile Strength Multi-Strength 抵抗外力产生的某种应力的能力抵抗外力产生的某种应力的能力2024-5-103 砼2024-5-103 砼混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂混凝土强度等级应按边长为150mm立方体试件的抗压强度标准值确定。抗压强度标准值系指用标准方法制作、养护至28d龄期，以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度(以MPa计).C15,C20,C25,C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80Normal-strength concretehigh-strength concrete?结果2024-5-10立方体抗压强度影响因素 实验方法：润滑剂 试件尺寸：加载速度：C30,0.3-0.5MPa/s；C30,0.5-0.8MPa 龄期：随龄期逐渐增长3 砼标准试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05混凝土立方体抗压强度混凝