混凝土結構設計原理上冊演講人：日期:CATALOGUE目錄02材料性能與協同工作01緒論與基本概念03結構設計基礎理論04受彎構件設計計算05受壓構件設計原理06構造措施與耐久性01PART緒論與基本概念混凝土結構定義與分類混凝土結構定義混凝土結構特點混凝土結構分類以混凝土為主要材料，通過與鋼筋、鋼材等組合而成的結構。按用途分為建筑結構、水利工程結構、道路工程結構等；按材料分為素混凝土結構、鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構等。具有較高的抗壓強度，耐久性好，但抗拉、抗彎強度較低，自重大，施工周期較長。結構設計基本原則安全性結構必須能夠承受各種荷載和變形，保證在使用期限內不發生破壞或倒塌。01適用性結構應滿足建筑物的使用要求，包括空間布局、功能分區、使用舒適度等。02耐久性結構應具有良好的耐久性，能夠抵抗自然環境的侵蝕和長期使用中的磨損。03經濟性結構設計應考慮成本效益，合理控制材料用量和施工難度，降低造價。04混凝土結構發展歷程古代混凝土結構如中國的長城、古羅馬的萬神廟等，主要采用天然混凝土和簡單的手工制作技術。近現代混凝土結構當代混凝土結構隨著工業革命的發展，混凝土材料和技術得到了快速進步，出現了鋼筋混凝土、預應力混凝土等新型結構形式。混凝土結構在現代建筑中占據主導地位，不僅用于普通建筑，還廣泛應用于高層建筑、橋梁、隧道等大型工程中，同時，新型混凝土材料和智能化施工技術也在不斷發展和應用。12302PART材料性能與協同工作混凝土在受壓狀態下的強度表現，是其最主要的力學性能指標，決定了混凝土結構的承載能力。混凝土在受拉狀態下的強度，通常較低，但通過合理設計可以避免抗拉破壞。包括彈性模量、徐變、收縮等，對混凝土結構的變形和裂縫控制有重要影響。根據抗壓強度劃分的混凝土等級，用于不同結構部位和受力狀態的混凝土選擇。混凝土強度與變形特性抗壓強度抗拉強度變形特性強度等級鋼筋力學性能與分類鋼筋力學性能與分類鋼筋強度韌性塑性變形能力鋼筋分類包括屈服強度、抗拉強度等，是鋼筋設計的主要依據。鋼筋在屈服后的塑性變形能力，有助于消耗能量、延緩破壞。鋼筋抵抗斷裂的能力，與鋼筋的化學成分、組織結構和冶煉工藝有關。按強度、韌性、加工工藝等可分為多種類型，如熱軋鋼筋、冷軋鋼筋等。粘結力來源混凝土與鋼筋之間的粘結力主要由化學吸附力、摩擦力、機械咬合力等組成。粘結強度粘結強度決定了鋼筋與混凝土之間的傳力效果，是混凝土結構耐久性的重要指標。粘結破壞形式包括鋼筋拔出、混凝土被劈裂、鋼筋斷裂等，設計中應避免出現粘結破壞。粘結性能改善措施采用變形鋼筋、設置錨固長度、使用粘結劑等可以提高粘結性能。混凝土與鋼筋粘結機理03PART結構設計基礎理論極限狀態設計方法基本原則以結構或構件達到某種功能上的極限狀態為基準，進行設計和校核。承載力極限狀態結構或構件在荷載作用下，達到最大承載能力或失去繼續承載能力的狀態。正常使用極限狀態結構或構件在正常使用條件下，達到某一規定的變形、裂縫等限值的狀態。極限狀態設計方法的優點能夠考慮結構在各種可能荷載下的安全性，保證結構在極端情況下的可靠性。荷載類型永久荷載（如自重）、可變荷載（如風載、雪載）、偶然荷載（如地震、爆炸）。荷載分類與組合原則01荷載組合原則根據不同荷載同時出現的概率及其可能造成的后果，進行合理的組合。02荷載代表值在設計中，用具有統計意義的某一荷載值作為荷載代表值進行計算。03荷載分項系數為了考慮各種不確定性因素，對荷載代表值進行修正的系數。04結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率。可靠度的定義用來衡量結構可靠度的數值指標，如可靠概率、失效概率等。可靠度指標可靠度是描述結構在極限狀態下安全性的指標。極限狀態與可靠度的關系010302結構可靠度基本概念增加結構的安全儲備、采用抗震設計、進行結構的耐久性設計等。提高結構可靠度的措施0404PART受彎構件設計計算采用平截面假定，考慮混凝土和鋼筋的變形協調關系，根據力的平衡條件求解承載力。M=As*fy*(d-a/2)適用于矩形、梯形等截面形狀的受彎構件，且需滿足配筋率、鋼筋間距等構造要求。混凝土的強度、鋼筋的強度、截面尺寸和配筋率等。正截面承載力計算理論基本假定與原理承載力計算公式適用范圍與限制影響因素分析斜截面抗剪設計方法破壞形態與機理斜截面破壞主要由剪力引起，包括斜拉破壞、斜壓破壞和剪壓破壞等。02040301設計方法與步驟根據截面尺寸和配筋情況，先按構造要求初選箍筋，然后驗算斜截面抗剪承載力。抗剪承載力計算公式V=Vc+Vs=0.7*ft*b*h0+fyv*Asv/s影響因素與措施混凝土強度、配箍率、剪跨比等，可通過合理設計箍筋形式、間距等來提高抗剪能力。構造配筋要求與規范受力鋼筋的直徑與間距根據構件的受力情況和鋼筋的屈服強度確定，滿足最小配筋率和最大間距的要求。鋼筋的彎鉤與錨固保證鋼筋在混凝土中的錨固長度和彎鉤形式，確保鋼筋與混凝土的粘結力。構造鋼筋的設置包括箍筋、架立筋、分布筋等，其作用是固定受力鋼筋位置、承擔溫度應力等。規范與標準引用根據國家相關標準和規范進行配筋設計，確保結構的安全性和耐久性。05PART受壓構件設計原理軸心受壓構件計算方法軸心受壓構件計算方法強度計算截面設計穩定性驗算構造要求根據構件截面的面積和材料強度確定軸心受壓構件的承載力。驗算構件在壓力作用下是否會發生失穩現象，通常采用歐拉公式進行驗算。根據構件的承載力要求和穩定性要求，選擇合適的截面形狀和尺寸。確定構件的構造細節，如鋼筋布置、保護層厚度等，以滿足施工和使用要求。偏心距計算構件截面的偏心距，即壓力作用線與截面形心軸之間的距離。偏心受壓構件受力分析01應力分布分析偏心受壓構件截面的應力分布情況，包括正應力和剪應力。02承載力計算根據構件的截面尺寸、材料強度和偏心距，計算偏心受壓構件的承載力。03變形和穩定性驗算驗算構件在偏心壓力作用下的變形和穩定性，確保構件安全可靠。04穩定系數長柱效應根據構件的長細比和支撐情況，確定穩定系數，用于計算構件的臨界承載力。長柱在壓力作用下容易發生失穩現象，表現為整體彎曲或扭轉，導致構件破壞。穩定系數與長柱效應影響因素構件的截面形狀、材料強度、長細比、支撐條件等均會影響穩定系數和長柱效應。改善措施通過加強構件的支撐、改變截面形狀、提高材料強度等方法，可以改善構件的穩定性，減小長柱效應的影響。06PART構造措施與耐久性采用焊接、螺栓連接等強度高的連接方式，保證節點安全可靠。節點連接形式分析節點的受力情況，確保節點連接具有足夠的承載能力。節點受力分析采取防止節點變形和裂縫的構造措施，如加設墊板、擴大節點等。構造措施節點連接構造要求裂縫控制技術措施裂縫控制原則通過設計、施工和維護等措施，將裂縫控制在允許范圍內。01根據結構類型和受力情況，確定裂縫寬度的控制標準。02裂縫處理措施采取填縫、灌漿、加固等處理措施，確保裂縫不影響結構安全