混凝土理论课件

混凝土结构及砌体 结构

基础篇(1) 基础篇(1)郑州大学出版社 主讲教师：高春华 主讲教师： 建筑工程学院 电话： 电话：15824651984 QQ : 285394739 E-mail:tjx781124@http://

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1.了解建筑结构的概念和分类。 1.了解建筑结构的概念和分类。 了解建筑结构的概念和分类 2.了解钢筋混凝土结构的特点， 2.了解钢筋混凝土结构的特点，重点理解钢筋和混 了解钢筋混凝土结构的特点 凝土结合在一起共同工作的原因。 凝土结合在一起共同工作的原因。 3.了解混凝土结构的发展应用以及本课程的学习内 3.了解混凝土结构的发展应用以及本课程的学习内 容。

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第一节 建筑结构的一般概念1.建筑结构的定义 1.建筑结构的定义 在工业与民用建筑中，由屋架、梁、板、柱、墙体 在工业与民用建筑中，由屋架、 和基础等构件组成的能够满足预定功能要求的承力体 系称为建筑结构。 系称为建筑结构。 2.建筑结构的分类 2.建筑结构的分类 混凝土结构：以混凝土为主要材料， (1)混凝土结构：以混凝土为主要材料，并根据需要 在其中放置钢材制成的结构， 在其中放置钢材制成的结构， 包括： 包括： 素混凝土结构: 素混凝土结构 指不配置 钢材或不考虑钢筋受力的混 凝土结构( 混凝土基础); 凝土结构(图a 混凝土基础);3

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钢筋混凝土结构: 钢筋混凝土结构 指配有 普通受力钢筋的混凝土结构 (图b 钢筋混凝土梁); 钢筋混凝土梁); 预应力混凝土结构: 预应力混凝土结构: 指具 有预应力纲筋， 有预应力纲筋，通过张拉预应 力钢筋或其他方法建立预加应 力的混凝土结构(图c 预应力 力的混凝土结构( 混凝土空心楼板); 混凝土空心楼板); 钢骨架混凝土结构: 钢骨架混凝土结构: 指由 型钢作为配筋的混凝土结构 (图d 钢骨混凝土柱); 钢骨混凝土柱);4

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钢管混凝土结构: 钢管混凝土结构 由钢 管和混凝土组成的结构( 管和混凝土组成的结构(图e 钢管混凝土柱); 钢管混凝土柱); 纤维混凝土结构: 纤维混凝土结构 在混凝 土中掺入钢纤维、 土中掺入钢纤维、合成纤维 等纤维材料构成的结构。 等纤维材料构成的结构。

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工程应用较多的是钢筋混凝土结构和 工程应用较多的是钢筋混凝土结构和预应力混凝 钢筋混凝土结构 土结构。 土结构。 砌体结构: 以砌体材料为主， (2)砌体结构 以砌体材料为主，并根据需要配置 钢筋而构成的结构。 钢筋而构成的结构。 钢结构: 指主要由钢材制成的结构。 (3)钢结构: 指主要由钢材制成的结构。 木结构: (4)木结构 指全部或大部分承力构件由木材

制成 的结构。 的结构。

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第二节 钢筋混凝土结构的特点1.混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝土的目的 1.混凝土和钢筋结合在一起形成钢筋混凝土的目的 分析比较相同跨度、 分析比较相同跨度、相同截面尺寸和相同材料等 级的素混凝土简支梁( ) 级的素混凝土简支梁(图a)和钢筋混凝土简支梁 (图b)的受力和破坏过程，可得二者的受力特点： )的受力和破坏过程，可得二者的受力特点：

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1)素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低， )素混凝土梁：变形很小，一裂即坏，承载力很低， 开裂荷载F 与破坏荷载F 基本相等， 开裂荷载 cr 与破坏荷载 u基本相等，破坏无明显的 预兆，属于脆性破坏 脆性破坏， 预兆，属于脆性破坏，混凝土抗压强度高的性能未被 充分利用。 充分利用。 2)钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝， )钢筋混凝土梁：变形较大，梁的受拉区出现裂缝， 但并未破坏，破坏荷载 显著的高于开裂荷载F 但并未破坏，破坏荷载Fu显著的高于开裂荷载 cr,混 凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度高的性能均得到充 分的利用，且具有明显的破坏预兆，属于延性破坏。 分的利用，且具有明显的破坏预兆，属于延性破坏。 延性破坏

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2.钢筋和混凝土能够结合在一起共同工作的原因 2.钢筋和混凝土能够结合在一起共同工作的原因 钢筋和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力， 钢筋和混凝土的接触面上存在着良好的粘结力， 以保证两者协调变形，整体工作。 可 以保证两者协调变形，整体工作。 钢筋与混凝土的温度线膨胀系数基本相同， 钢筋与混凝土的温度线膨胀系数基本相同，两 者不会因温度变化导致粘结力破坏。 者不会因温度变化导致粘结力破坏。 钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋锈蚀， 钢筋的混凝土保护层可以防止钢筋锈蚀，保证 结构的耐久性。 结构的耐久性。

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3. 钢筋混凝土结构的优点 1)合理用材。可充分发挥钢筋和混凝土材料的力学 )合理用材。 性能，结构具有较高的承载力。 性能，结构具有较高的承载力。 2)耐久性好。因混凝土的强度随时间的增加有所提 )耐久性好。 钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。 高；钢筋因混凝土的保护而不锈蚀。 3)耐火性好。因混凝土是不良的热导体；钢筋不致 )耐火性好。因混凝土是不良的热导体； 因升温过快而丧失承载力， 因升温过快而丧失承载力，故较木结构和钢结构 耐火性好。 耐火性好。 4)整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好，有 )整体性好。现浇钢筋混凝土结构的整体性好， 利于抗震、抗

爆、防辐射。 利于抗震、抗爆、防辐射。 5)可模性好。可根据使用需要，将混凝土浇筑成各 )可模性好。可根据使用需要， 种形状和尺寸的结构。 种形状和尺寸的结构。 6)便于就地取材。混凝土所用原材料一般为地方材 )便于就地取材。 料。10

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4.钢筋混凝土缺点与发展方向 4.钢筋混凝土缺点与发展方向 1)自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。目前 )自重大，不适用于建造高层、大跨度结构。 正在大力研究与发展轻质高强、高性能混凝土。 正在大力研究与发展轻质高强、高性能混凝土。 2)普通钢筋混凝土结构抗裂性差，影响结构的耐久 )普通钢筋混凝土结构抗裂性差， 不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。 性，不适用于对防渗、防漏要求较高的结构。采 用预应力混凝土结构是解决混凝土开裂的有效途 径。 3)现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长，受 )现浇钢筋混凝土施工复杂，工序多，工期长， 季节、气候影响大。采用早强混凝土、 季节、气候影响大。采用早强混凝土、泵送混凝 免振自密实混凝土和多种先进的施工技术， 土、免振自密实混凝土和多种先进的施工技术， 可极大的提高施工效率。 可极大的提高施工效率。11

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第三节 混凝土结构的发展及应用简况混凝土结构的实际应用和发展历史大体可分为如 下三个阶段： 下三个阶段： 第一阶段:19世纪 年代到 世纪20年代 第一阶段 世纪50年代到 世纪 年代，其主要 世纪 年代到20世纪 年代， 特征为： 特征为： 钢筋和混凝土的材料强度比较低。 钢筋和混凝土的材料强度比较低。 仅用于建造中小型楼板、 仅用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构 件。 设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。 设计计算采用以弹性理论为基础的容许应力法。12

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第二阶段:20世纪 年代至 世纪50年代 第二阶段 世纪20年代至 世纪 年代，其主要 世纪 年代至20世纪 年代， 特征为： 特征为： 钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在1928年 钢筋和混凝土的材料强度不断提高，且在 年 出现了预应力混凝土。 出现了预应力混凝土。 用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、防 用于建造大跨度结构、高层建筑以及对抗震、 裂等有较高要求的结构。 裂等有较高要求的结构。 设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。 设计计算方法采用考虑混凝土塑性的破坏阶段法。 同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。 同时，提出了更为科学合理的极限状态设计法。

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第三阶段:20世纪 年代至现在 其主要特征为： 第三阶段 世纪50年代

至现在，其主要特征为： 世纪 年代至现在， 出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、 出现了轻质、高强、高性能的混凝土和高强、高延 低松弛的钢筋与钢丝等新型结构材料。 性、低松弛的钢筋与钢丝等新型结构材料。 用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、 用于建造大量的超高层建筑、大跨度桥梁、高耸结 构(图a、b、c、d) ) 结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。 结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法。 目前， 目前，混凝土结构的发展及应用进入了现代混凝土 结构的新时期 。

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(a)上海金茂大厦

(b)马来西亚吉隆坡双塔大厦15