混凝土結構基本原理第1章概論本章主要內容混凝土結構的基本概念和特點混凝土結構的應用和發展本課程的主要內容及特點混凝土結構的基本概念混凝土結構的特點1.1混凝土結構的基本概念和特點1.1.1混凝土結構的基本概念1.混凝土結構的定義及類型

以混凝土為主要材料制成的結構，并可以根據需要配置鋼筋、預應力鋼筋、鋼骨、鋼管等。混凝土結構的主要類型混凝土結構的主要類型素混凝土鋼筋混凝土預應力混凝土鋼管混凝土鋼骨混凝土鋼-混凝土組合結構FRP混凝土纖維混凝土

素混凝土結構素混凝土基礎1.1.1混凝土結構的基本概念

鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土梁1.1.1混凝土結構的基本概念

預應力混凝土結構預應力的概念預應力混凝土電桿預應力的錨具預應力混凝土構件1.1.1混凝土結構的基本概念

鋼管混凝土結構建國門地鐵1.1.1混凝土結構的基本概念

鋼骨（型鋼）混凝土結構1.1.1混凝土結構的基本概念

FRP(FiberReinforcedPolymer)混凝土結構1.1.1混凝土結構的基本概念

鋼－混凝土組合結構組合樓板鋼－混凝土組合柱1.1.1混凝土結構的基本概念

纖維混凝土冷軋帶鋼剪切型鋼纖維

生態合成纖維合成纖維纖維混凝土井蓋1.1.1混凝土結構的基本概念1.1.1

混凝土結構的基本概念

2.

為什么會有（鋼筋）混凝土結構？素混凝土梁的破壞特征

斷裂，承載力很低，脆性破壞RC混凝土梁的破壞特征

受拉鋼筋先屈服，受壓區混凝土最后被壓壞，承載力較高，延性破壞Pcr=9.7kN150300fck=13.4N/mm2ftk=1.54N/mm2ftsc=ft2500素混凝土梁Pu

≈

Pcrsc=ftft破壞時跨中截面受壓邊緣的壓應力與抗拉強度相近，遠未達到混凝土的抗壓強度，破壞表現為脆性斷裂，無明顯預兆。Pcr=9.7kNfck=13.4N/mm2ftk=1.54N/mm2fyk=335N/mm2ftsc=ft1503002500鋼筋混凝土梁Pu

≈

52.5kNsc=ftft

ss

sc2f16

fy配置鋼筋后，RC梁的承載力比素混凝土梁大大提高，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度均得到充分利用，且破壞過程有明顯預兆。★但從開裂荷載到屈服荷載，在很長的過程帶裂縫工作；★通常裂縫寬度很小，不致影響正常使用。★但裂縫導致梁的剛度顯著降低，使得鋼筋混凝土梁不能應用于大跨度結構。如何解決？Py

≈

50.0kN

fc1.1.1

混凝土結構的基本概念素混凝土柱的破壞特征

承載力和變形能力均較低，脆性破壞RC混凝土柱的破壞特征承載力和變形能力均較高，延性破壞重要概念：優良結構應滿足兩個條件，承載力高，變形能力好（延性好）1.1.1

混凝土結構的基本概念鋼筋與混凝土兩種材料共同工作的基礎

鋼筋與混凝土之間存在著粘結力，使兩者能協調變形，共同工作。粘結力是這兩種不同性質的材料能夠共同工作的基礎。

鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數很接近。鋼材料為1.2×10-5，混凝土為（1.0~1.5）×10-5。使兩者間的粘結力遭到破壞。

混凝土對鋼筋起到了保護和固定作用，使鋼筋不容易發生銹蝕和直接遭受火燒，提高了結構的耐久性和耐火性。

混凝土結構的優點

就地取材耐久性耐火性整體性可模性節約鋼材

混凝土結構的缺點及改進

自重大：輕質高強混凝土抗裂性差：預應力混凝土需用模板：鋼模板，預制構件（工業化）施工復雜：預制裝配式結構1.1.2混凝土結構的特點混凝土結構的應用混凝土結構的發展1.2混凝土結構的應用及發展1.2.1發展階段1824年，英國泥瓦匠JosephAspdin發明硅酸鹽水泥耐久性

1848年，法國人朗波J.J.Lambot

制造了第一只鋼筋混凝土小船1871~1875年，在紐約建造第一所鋼筋混凝土房屋

早期階段（1850-1920）低強小型彈性第二階段（1920-1950）預應力混凝土的應用破損階段設計第三階段（1950-1980）高強材料的應用，先進施工方法的應用按極限狀態設計第四階段（1980-）新結構體系在高層建筑中的應用近代混凝土力學--混凝土結構非線性分析以概率理論為基礎的極限狀態設計方法1.2.2應用應用范圍：建筑工程，橋梁工程，隧道與地下工程，水利工程，特種結構，高聳結構

混凝土結構朝鮮柳京大廈香港中央廣場大廈廣東國際大廈65s,200m1.2.2應用RankBuilding,CityYearstoriesHStructualsystem1.BurjKhalifaTower，TheUnitedArabEmirates2010162828Mixed2.Taipei101,Taipei,Taiwan2004101455（509）Mixed3.PetronasTower,KualaLumpur,Malaysia199888452Mixed4.SearsTower,Chicago1974110442Steel5.JinMaoBuilding,Shanghai199988421Mixed6.TwoInternationalFinanceCenter,HongKong200388412Mixed7.CiticPlaza,Guangzhou,China199680391RC8.ShunHingSquare,Shenzhen,China199669384Mixed9.EmpireStateBuilding,NewYork1931102381Mixed10.CentralPlaza,HongKong199278374Mixed

世界最高建筑的前10幢1.2.2應用PetronasTower,KualaLumpur,MalaysiaTaipei101,Taipei,TaiwanSearsTower,ChicagoJinMaoBuilding,Shanghai

InternationalFinanceCenter,HongKong1.2.2應用CentralPlaza,HongKongEmpireStateBuilding,NewYorkCiticPlaza,Guangzhou,ChinaShunHingSquare,Shenzhen,ChinaBankofChina(BOC)Tower

1.2.2應用

混凝土橋梁結構1.2.2應用六庫怒江橋是當時國內跨度最大的預應力混凝土連續梁橋。

混凝土橋梁結構1.2.2應用

混凝土特種結構1.2.2應用

高性能混凝土(HighPerformanceConcrete)

高強度、高耐久性、高流動性、高抗滲性

纖維增強混凝土（FibreReinforcedConcrete）

在普通混凝土中摻入適當的各種纖維材料而形成,其抗拉、抗剪、抗折強度和抗裂、抗沖擊、抗疲勞、抗震和抗爆等性能均有較大提高

.

纖維材料有鋼纖維、合成纖維、玻璃纖維和碳纖維等,碳纖維具有輕質、高強、耐腐蝕等優點，已廣泛用于建筑、橋梁結構的加固補強以及機場飛機跑道工程等。

1.2.3

拓展1.2.3拓展活性粉未混凝土（ReactivePowderConcrete,RPC）

由骨料（級配良好的石英砂）、水泥、硅粉、高效減水劑以及一定量的纖維（如鋼纖維等）等組成,是一種超高強度、超高韌性和高耐久性的超高性能混凝土,比普通混凝土和現有的高性能混凝土有質的飛躍。

■工程化纖維增強水泥基復合材料

（EngineeredCementitiousComposites，ECC）

ECC具有類似于金屬材料的拉伸強化現象，其極限拉應變可達到5~6%，與鋼材的塑性變形能力幾乎相近，是具有像金屬一樣變形的混凝土材料。ECC的抗壓強度類似于混凝土，抗壓彈性模量較低，但受壓變形能力比普通混凝土大很多；其耐火性和耐久性也超過普通混凝土。1.2.3拓展鋼與混凝土組合結構

用型鋼或鋼板焊（或冷壓）成鋼截面,再將其埋置于混凝土中，使混凝土與型鋼形成整體共同受力，稱為鋼與混凝土組合結構，簡稱SRC(SteelReinforcedConcrete)。

★壓型鋼板與混凝土組合樓板

★鋼與混凝土組合梁

★型鋼混凝土結構

★鋼管混凝土結構

★外包鋼混凝土結構本課程的主要內容課程特點與學習方法1.3本課程的主要內容及特點1.3.1主要內容混凝土結構設計步驟

結構方案（構件選型、結構布置等）↓↓

計算簡圖，荷載計算，內力和變形分析↓↓

構件截面承載力計算，變形和裂縫寬度控制↓↓構造措施■本課程內容--后兩部分—《混凝土結構設計原理》■后繼課程

前兩部分--《混凝土結構設計》混凝土結構設計原理混凝土結構設計構件截面的基本受力形態有：正截面受力斜截面受力扭曲截面受扭基本構件的受力往往是基本受力形態的復合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主要內容受彎構件受壓構件受拉構件受扭構件混凝土構件的裂縫寬度與撓度預應力混凝土構件1.3.1主要內容★應注意鋼筋與混凝土兩種材料自身的特點材料力學公式不能直接計算混凝土構件的承載力和變形；可用平衡條件、物理條件和幾何條件建立基本方程，在具體應用時應注意鋼筋混凝土性能上的特點。★計算方法是建立在理論研究與試驗研究基礎之上根據構件受力性能試驗，研究其破壞機理和受力性能，建立物理和數學模型，并根據試驗數據擬合出半理論半經驗公式。學習時一定要深刻理解構件的破壞機理和受力性能，特別要注意構件計算方法的適用條件。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。1.3.2課程特點與學習方法1.3.2課程特點與學習方法★構件與結構設計是一個綜合性問題

構件的承載力和變形計算，構件的截面形式、材料選用及配筋構造等。學習時要注意學會對多種因素進行綜合分析，培養綜合分析判斷能力。★兩種材料在強度和數量上存在一個合理的配比范圍。

如果鋼筋和混凝土在面積上的比例及材料強度的搭配超過了這個范圍，就會引起構件受力性能的改變，從而引起構件截面設計方法的改變，這是學習時必須注意的一個方面。

1.3.2課程特點與學習方法★課程的實踐性強，應注意對規范的理解和運用GB50010-2010GB50153-2008GB50009-2012學習中還應注意：結構設計單靠理論分析還不夠，還要輔以一定的構造措施，才能保證安全可靠。提高工程意識，掌握規范，加強責任意識。在清晰的思路指導下學習。深刻理解重要的概念，熟練掌握設計計算的基本功，切忌死記硬背。注意理論聯系實際，積累一定的感性認識，對學習本課程十分有益。1.3.2課程特點與學習方法本章小結★混凝土結構充分發揮了鋼筋和混凝土兩種材料各自的優點。

在混凝土中配置適量的鋼筋后，可使構件的承載力大大提高，構件的受力性能也得到顯著改善。★鋼筋和混凝土共同工作的三個條件

鋼筋與混凝土之間存在粘