水工鋼筋砼結(jié)構(gòu)張志亮2010.32021/10/10星期日1以混凝土為主要材料制作的結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)素混凝土結(jié)構(gòu)PlainConcretestructure鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)reinforcedconcretestructure預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)Prestressedconcretestructure1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念一、混凝土結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn)緒論2021/10/10星期日2素混凝土結(jié)構(gòu)

由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日3預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日4砼抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，為抗壓強(qiáng)度1/8~1/20；破壞時(shí)有明顯的脆性性質(zhì)。素砼主要用于以受壓為主的基礎(chǔ)、柱墩和一些非承重結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日52.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力的一般概念P素混凝土梁承載力小，破壞突然PPP鋼筋混凝土梁承載力大，變形性能好，破壞有預(yù)告對(duì)比分析：鋼筋混凝土梁只是多配了2φ20的鋼筋，造價(jià)增加不多，但承載力大大提高，破壞也呈延性特征，即有明顯的變形發(fā)展過程。技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。結(jié)論：同樣截面形狀、尺寸及混凝土強(qiáng)度的鋼筋混凝土梁比素混凝土梁可承受大得多的外荷載，破壞性質(zhì)也得到改善。2021/10/10星期日63.鋼筋和混凝土能夠共同工作的主要原因★鋼筋與混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力。（粘結(jié)作用是鋼筋和混凝土共同工作的關(guān)鍵。否則，鋼筋在混凝土中自由滑動(dòng)，就無法受力參與工作）★鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數(shù)接近。（鋼材為1.2×10-5，混凝土為1.0×10-5

）★混凝土包裹住鋼筋，使鋼筋免于腐蝕或高溫軟化，從而使結(jié)構(gòu)具有較好的耐久性和耐高溫性能。

2021/10/10星期日7鋼筋+混凝土鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）拉壓性能均好抗壓性能好混凝土抗壓，鋼筋受拉,各盡其能因此，兩種材料的有機(jī)組合，充分發(fā)揮各自的長處，適應(yīng)各種不同受力的要求，可取得很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。2021/10/10星期日84.混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

★耐久性好(鋼筋不易生銹，混凝土的強(qiáng)度隨著時(shí)間的增長還有所提高）

★耐火性好（砼是不良熱導(dǎo)體，30mm厚砼保護(hù)層可耐火2小時(shí)，使鋼筋不致因升溫過快而喪失強(qiáng)度。）

★整體性好（整體澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性能好，有利于抗震、防爆）2021/10/10星期日9

★可模性好（混凝土可根據(jù)設(shè)計(jì)需要，澆筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)）

★就地取材（混凝土原材料中的石子、砂子，產(chǎn)地普遍，便于就地取材）★節(jié)約鋼材。（鋼筋和砼的材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)承載力與剛度比例合適，單位應(yīng)力價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。）2021/10/10星期日10★自重偏大（不適宜建造大跨、高層結(jié)構(gòu)）

相應(yīng)措施

發(fā)展高強(qiáng)輕質(zhì)材料★抗裂性差（普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往是帶裂縫工作的）

相應(yīng)措施采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或鋼纖維混凝土控制裂縫b.缺點(diǎn)：2021/10/10星期日11★施工比較復(fù)雜，工序多（支模、綁鋼筋、澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模）

相應(yīng)措施利用先進(jìn)的施工技術(shù)或采用預(yù)制裝配式構(gòu)件★修補(bǔ)和加固比較困難（新舊混凝土不易結(jié)合）

相應(yīng)措施砼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)不斷得到發(fā)展，如最近研究開發(fā)的采用碳纖維布加固砼結(jié)構(gòu)技術(shù)，快速簡便。2021/10/10星期日121.鋼筋砼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

1824年英國人阿斯普丁發(fā)明硅酸鹽水泥；

1850年法國人Lombot制造了第一只鋼筋砼小船；

1872年在紐約建造第一所鋼筋砼房屋；

RC結(jié)構(gòu)的開始應(yīng)用于土木工程距今僅150多年。

與磚石結(jié)構(gòu)、鋼木結(jié)構(gòu)相比，鋼筋砼結(jié)構(gòu)的歷史并不長，但發(fā)展非常迅速，目前砼結(jié)構(gòu)已成為大量土木水利工程結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)，而且高性能砼和新型砼結(jié)構(gòu)形式還在不斷發(fā)展。

二、混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展2021/10/10星期日132.鋼筋砼結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展第一階段—鋼筋和砼的強(qiáng)度較低，主要用于建造中小型樓板、梁、柱、拱和基礎(chǔ)等構(gòu)件。第二階段—砼和鋼筋強(qiáng)度提高，1928年發(fā)明了預(yù)應(yīng)力砼，使得砼結(jié)構(gòu)可以用來建造大跨度。第三階段—材料向高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久和高性能發(fā)展。用型鋼、碳（玻璃）纖維棒材代替鋼筋。

建造了高壩、超高層建筑、大跨度橋梁、特長跨海隧道、高聳結(jié)構(gòu)等大型工程，成為現(xiàn)代土木水利工程的標(biāo)志。2021/10/10星期日143.理論研究方面的發(fā)展第一階段—結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件截面計(jì)算均套用彈性理論，采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。第二階段—考慮砼塑性性能的破損階段設(shè)計(jì)法，50年代又提出更為合理的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。第三階段—發(fā)展了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。新型砼材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)又不斷提出新的課題，不斷促進(jìn)砼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。2021/10/10星期日15

我國超過100m高的高層建筑中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)或?yàn)榛炷梁弯摰慕M合結(jié)構(gòu)。三、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用1.建筑工程2.交通工程隧道、橋梁、高速公路、城市高架公路、地鐵大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日16大壩、攔海閘墩、渡槽、港口等必須采用混凝土結(jié)構(gòu)3.水利工程4.特種工程核電站的安全殼、熱電廠的冷卻塔、儲(chǔ)水池、儲(chǔ)氣灌、海洋石油平臺(tái)、電視塔等必須采用或多采用混凝土結(jié)構(gòu)。2021/10/10星期日17四、本課程的目的和學(xué)習(xí)方法

1.目的熟悉混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能，掌握混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析方法及構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，了解混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定及一般的構(gòu)造措施。能對(duì)現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的性能進(jìn)行評(píng)估。

2.學(xué)習(xí)方法注意本課程與相關(guān)課程尤其是“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的異同點(diǎn)，正確運(yùn)用已有的力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。混凝土結(jié)構(gòu)理論大都建立在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，目前還缺乏完善的理論體系。很多公式不能由嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)得出，只能由試驗(yàn)結(jié)果回歸而成。學(xué)習(xí)和應(yīng)用時(shí)要注意思維方式的轉(zhuǎn)變。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單靠理論分析還不夠，還要輔以一定的構(gòu)造措施，才能保證安全可靠。注意理論聯(lián)系實(shí)際，積累一定的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)本課程十分有益。2021/10/10星期日18★鋼筋砼結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題本課程是研究鋼筋砼這一復(fù)合材料的力學(xué)理論課程。鋼筋砼不是理想彈性材料，與研究彈性體的《材料力學(xué)》有很大的不同。應(yīng)注意它們之間的異同點(diǎn)。鋼筋砼結(jié)構(gòu)的計(jì)算公式是在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上與理論分析相結(jié)合起來的。注意每一理論的適用范圍和條件。2021/10/10星期日19★鋼筋砼結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)注意的問題AsAs'≥0.7la≥la運(yùn)用設(shè)計(jì)規(guī)范——規(guī)范具有法規(guī)性，必須遵守，本課程所用教材依據(jù)《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SL/T191-96》編寫。規(guī)范包括計(jì)算公式和構(gòu)造規(guī)定。注意構(gòu)造規(guī)定——構(gòu)造規(guī)定是為照顧施工便利和計(jì)算上某些無法考慮的因素而設(shè)。如圖懸臂梁，受力鋼筋面積由規(guī)范計(jì)算公式算出，伸入支座長度由構(gòu)