混凝土结构设计原理--绪论.ppt

教学提示：本章主要讲述了混凝土结构的一般概念，重点阐述了性质不同的两种材料(钢筋和混凝土)能够结合在一起共同工作的可能性和有效性以及混凝土结构的特点；简要地介绍了钢筋混凝土结构在工程中的应用、发展前景及《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)，并对混凝土结构课程的特点及学习方法提出了建议。 教学要求：要求学生在了解混凝土结构一般概念的基础上，深刻理解和掌握钢筋和混凝土共同工作的条件，充分认识钢筋与混凝土的优缺点，了解钢筋混凝土结构在土木工程中的应用及发展前景，做好学习本课程的准备。 混凝土，一般是指由胶凝材料(水泥)，粗、细骨料(石子、砂粒)，水及其他材料，按适当比例配制，拌和并硬化而成的具有所需形体、强度和耐久性的人造石材。也被形象地称为“砼”。 混凝土结构是以混凝土为主要材料制成的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。 深圳地王大厦(如图1.16所示)由3部分组成：主楼为68层的写字楼，加上设备层等实为81层，高309.95m，至桅杆顶高383.95m；辅楼是33层的商务住宅，120m高，立面体型呈两块板叠合相错，中间一巨型门洞贯通大厦南北；5层购物裙房将两个高层相连，1996年建成，当时为我国最高的组合结构建筑，后被上海金茂大厦超过。 1.5 混凝土结构的发展概况及工程应用 用钢材和混凝土做成的压型钢板楼盖、组合梁、组合柱已在高层建筑和大跨桥梁中广泛应用。今后，利用层压技术把传统材料组合起来形成各种具有建筑装饰、受力、热工、隔音、绝缘、防火等方面新性能的复合材料，用于屋面、墙体乃至结构构件，是建筑业发展的新天地。 1.5 混凝土结构的发展概况及工程应用 化学合成材料用于抗力结构是材料发展的崭新领域。新研制的自修复混凝土，是在混凝土中掺入空心纤维，并灌以树脂，当结构构件出现超过允许宽度的裂缝时，混凝土内的微细管孔破裂，树脂会自动流出封闭裂缝。再如，将结构的梁和柱之间用聚合物作为缓冲材料连接，它在一般荷载作用下是刚性连接，而在振动作用较大时则变成柔性连接，能起到吸收和缓冲地震或风力带来的加速度的作用。另外，还有金属板涂膜材料、光纤混凝土、自动变状塑料制品、形状记忆合金等新技术都正在研制开发之中。目前将化学合成材料用于管材、门窗、装饰配件、黏结剂、外加剂等已非常普遍；今后的方向一是扩展用于建筑的外围部件，如用之代替钢、铜、木和陶瓷等传统材料；二是改善建筑制品的性能，包括保温、隔热、隔声、耐高温、耐高压、耐磨、耐火等新的需求；三是在研究、开发其受力和变形的性能后广泛用于抗力结构，国外已有聚合物处理的碳纤维钢筋和碳纤维钢绞线，可用于混凝土结构。 1.5 混凝土结构的发展概况及工程应用 2. 结构方面 钢筋混凝土和预应力混凝土结构，除在一般工业与民用建筑中得到了极为广泛的应用外，当前令人瞩目的是它在高层建筑、大跨桥梁和高耸结构物应用中的突飞猛进、日新月异的发展。 钢－混凝土组合结构是近年来值得注意的发展方向之一，如钢板混凝土用于地下结构、混凝土结构加固，压型钢板－混凝土板用于楼板，型钢与混凝土组合而成的组合梁用于楼盖或桥梁，外包钢混凝土柱用于电厂主厂房等。在钢管内浇筑混凝土，在纵向压力作用下，使管内混凝土处于三向受压状态，而管内的混凝土又抑制管壁的局部失稳，因而使构件的承载力和变形能力大大地提高，而且钢管又是混凝土的模板，施工速度加快。这种结构近年来已在国内逐步得到应用。 1.5 混凝土结构的发展概况及工程应用 在钢－混凝土组合梁中，将工字型钢腹板按折线形切开，改焊成高度更大的蜂窝形梁，既提高了抗弯能力，又便于管道通过有洞的腹板，这已经在电厂结构中得到应用。 近年来，比利时、日本以及我国研究应用一种预弯型钢的预应力梁，即将预制的带有拱度的工字型钢梁，在加载状态下，在下翼缘浇筑混凝土，待达到一定强度后卸载使下翼缘的混凝土预压，然后运至现场铺设预制梁板，再浇筑上部混凝土成为装配整体式构件，在使用荷载下，下翼缘产生的外加拉应力可与预加的压应力抵消，类似于预应力混凝土迭合结构，虽然钢材用量稍多，但截面尺寸和自重均可减小，施工时无需锚具和张拉设备。国外已建成跨度达60m的公路桥，国内在辽宁、武汉、哈尔滨等地的桥梁工程中已有应用。 1.5 混凝土结构的发展概况及工程应用 预应力混凝土结构近年来发展也较迅速，其中引人重视的是无黏结部分预应力混凝土结构。无黏结筋是由单根或多根高强钢丝、钢绞线或钢筋，沿全长涂抹防腐蚀油脂并用聚乙烯热塑管包裹而成。张拉时无黏结筋与周围混凝土产生纵向相对滑动。无黏结筋像普通钢筋一样敷设，然后浇筑混凝土，待混凝土达到规定的强度后进行张拉和锚固，省去了传统后张预应力混凝土预埋管道、穿索、压浆工艺，节省施工设备，缩短工期，节