结构设计原理-绪论
5、考试：工程结构设计原理——绪论与计算原则
考试：工程结构设计原理——绪论与计算原则•1【单选】以下选项中，不属于钢结构的优点的是（）• A. 强度和强度质量高• B. 结构可靠性高• C. 施工简便、工期短• D. 价格便宜• A• B• C• D•正确答案：D2【单选】结构可靠指标与（）相关• A. 参与性• B. 可行性• C. 可靠度• D. 稳定性• A• B• D•正确答案：C3【单选】结构抵抗的主要水平荷载之一是（）• A. 构造作用• B. 抗震作用• C. 构建作用• D. 联结作用• A• B• C• D•正确答案：B4【多选】按照随时间的变异性，可将结构作用分为（）• A. 永久作用• B. 可变作用• C. 可动作用• D. 偶然作用• A• C• D•正确答案：A B D5【多选】结构的基本（单元）构件包括（）• A. 板• B. 梁• C. 索• D. 杆• A• B• C• D•正确答案：A B C D6【多选】结构抗力的不定性主要因素有（）• A. 材料性能的不定性• B. 几参数的不定性• C. 计算模式的不定性• D. 稳定功能的不定性• B• C• D•正确答案：A B C7【判断】现今，中国建筑行业和钢铁工业步入了一个高速增长的发展阶段（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确8【判断】结构的间接作用是直接以力的不同集结形式作用于结构（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误9【判断】结构由五个单元所组成的、用来传递、承受荷载和作用的结构骨架（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：错误10【判断】用柔性受拉索和薄膜及边缘构件组成的结构称为膜结构（）• A. 正确• B. 错误•正确•错误•正确答案：正确。
《混凝土结构设计原理》第一章课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第一章绪论课堂笔记◆主要知识点本章讲述混凝土结构的一般概念。
这些概念能启发以后的学习,而学过以后各章内容再重新学习本章内容的话，将会对这些概念有进一步的认识.◆主要内容混凝土和钢筋的基本材料特性混凝土结构的概念钢筋与混凝土共同工作的条件钢筋混凝土结构的优、缺点混凝土结构的发展与运用简况◆学习要求了解混凝土和钢筋的基本材料特性和配筋的主要作用及基本要求；认识钢筋与混凝土共同工作的条件；了解钢筋混凝土结构的主要优、缺点；了解本课程的性质和学习中需注意的问题。
◆本章的重点:配筋的主要作用及对配筋的基本要求。
钢筋与混凝土共同工作的条件。
学习本课程需注意的问题。
◆本章的难点：配筋的主要作用及对配筋的基本要求一、混凝土结构的一般概念（一）混凝土结构的分类主要以混凝土材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、钢骨、钢管等,作为主要承重材料的结构，均可称为混凝土结构，主要有：素混凝土结构钢管混凝土结构钢筋混凝土结构钢骨混凝土结构预应力混凝土结构钢-混凝土结构钢筋混凝土结构（二）钢筋混凝土的概念1。
混凝土的基本特性混凝土是一种人工石材，简称“砼”，其抗压强度较高,而抗拉强度却很低,一般只有抗压强度的1/8～1/20,因此不宜用来受拉，而主要用来承受压力。
2。
钢筋混凝土的概念钢筋混凝土=混凝土+钢筋钢筋和混凝土是性能完全不同的材料，将它们按一定的方式和比例有机地结合在一起，可取长补短，充分利用其材料性能优点,使构件性能得到大大改善.下面通过素混凝土梁和钢筋混凝土梁的受力过程对比，说明这一概念。
3。
素混凝土梁的受力特点(1)跨中受拉边缘混凝土应力达到抗拉强度时，梁底将开裂,梁随即破坏，表现为脆性断裂，明显预兆.（2）破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到砼的抗压强度,混凝土抗强度高的特点未得到充分利用。
（3)钢筋混凝土梁受力性能的主要特点当梁底砼应力达到f tk时,梁受拉区将开裂。
砼开裂后拉力由钢筋承担，可继续增加荷载.钢筋屈服后，钢筋拉力不再继续增加，最后受压区混凝土压碎而达到极限承载力。
混凝土结构设计原理---绪论及第一、二章总结
1、钢筋和混凝土为什么能结合在一起工作：①粘结力是这两种性质不同的材料能够共同工作基础，混凝土结硬后能和钢筋牢固粘结在一起，相互传递内力②线膨胀系数接近，温度变化时钢筋和混凝土不会发生粘结破坏2、钢筋混凝土结构有哪些主要优缺点：优点：合理用材，就地取材节约钢材耐久耐火可模性好整体性好，刚度大；缺点：自重大抗裂性差性质较脆费工费模3、混凝土结构对钢筋性能的要求及其达到的目的：强度高（节省钢材获得较好的经济效益）；塑性好（给人以破坏的征兆）；可焊性好（保证焊接后的接头性良好）；与混凝土的粘结锚固性能好（使钢筋的强度能够被充分利用，保证焊接后的接头性能良好）；严寒地区低温性能好4、钢筋的品种与性能HPB235级(Ⅰ级) （Hot rolled Plain S teel Bars）钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级) （Hot rolled Ribbed Steel Bars）和HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。
RRB400级(Ⅳ级) （Remained heat treatment Ribbed Steel Bars）钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋HRB400级和HRB335级钢筋一般用于普通混凝土结构中的受力钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。
光面钢筋的截面面积按直径计算，变形钢筋根据标称直径按圆面积计算确定。
非热轧钢筋由强度的大小来反映它的用途，较高强度的钢筋常用语预应力混凝土构件中的预应力钢筋，一般强度的钢筋用作普通混凝土的受力钢筋或构造钢筋。
5、混凝土结构内力计算和截面承载力设计的方法：最初是弹性方法来计算，20世纪30年代，截面设计方法变为按破损阶段计算法；20世纪50年代，按照极限状态设计法。
钢结构设计基本原理
二 极限状态设计法(limit-state design method)
极限状态设计法问世于20世纪50年代。它将变异性的设计 参数采用概率分析引入结构设计中。根据应用概率分析的程度 分为三种水准。即半概率极限状态设计法、近似概率极限状态 设计法和全概率极限状态设计法。目前，钢结构设计方法采用 的是近似概率极限状态设计法，有时也称为概率极限状态设计 法。
1ห้องสมุดไป่ตู้2钢结构的应用范围
站在现代建筑结构技术的发展前沿，可以说世 界上没有不能实现的结构，只有不合理的结构。根 据钢结构本身的特点，结合我国国民经济的发展， 钢结构在土木工程领域合理的应用范围大致如下：
1.工业厂房(industrial factory building)
工业厂房可分为轻型、中型和重型工业厂房，主要根 据是否设臵吊车以及吊车吨位的大小和运行频繁程度而定 。例如，炼钢车间、锻压车间等。近年来，轻型门式刚架 结构在工业厂房中的应用十分普遍。
7.其他构筑物
如高炉、运输通廊、栈桥、管道支架等。
1.3钢结构的设计方法
钢结构设计应遵循的一般原则是‚技术先 进、经济合理、安全适用、确保质量‛。钢结 构的设计方法可分为容许应力法和极限状态设 计法两种。分述如下：
一 容许应力法(allowable stress method)
“容许应力法‛也称为‚安全系数法‛或‚定值法‛。 即将影响结构设计的诸因素取为定值，采用一个凭经验选 定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响，以衡量结构 的安全度。其表达式为： (1-1)
n 0 G SGk Q1 SQ1k Qi ci SQik i 2
n 0 G S Gk Qi ci S Qik i 1
混凝土结构设计原理 第1章绪论
第1章 绪 论教学提示：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。
1.1 混凝土结构的一般概念混凝土，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。
素混凝土结构是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构，常用于路面(如图1.1所示)和一些非承重结构。
钢筋混凝土结构是由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构(如图1.2所示)。
预应力混凝土结构是充分利用高强度材料来改善钢筋混凝土结构的抗裂性能的结构。
是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土结构(如图1.3所示)。
图1.1 素混凝土路面图1.2 钢筋混凝土梁图1.3 预应力混凝土板钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构常用作土木工程中的主要承重结构。
在多数情况下混凝土结构是指钢筋混凝土结构。
钢筋和混凝土都是土木工程中重要的建筑材料，钢筋的抗拉和抗压强度都很高，但混混凝土结构设计原理·2· ·2·凝土的抗压强度较高而抗拉强度却很低。
为了充分发挥这两种材料性能的优势，把钢筋和混凝土按照合理的组合方式有机地结合在一起共同工作，使钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力，以满足工程结构的使用要求。
混凝土结构设计原理
混凝土结构设计原理
绪论
分析方法：有限元方法 软件：ANSYS ADINA MAPLE 桥梁博士
可靠度方面：从经验到概率 － 1950年经验性的允许应力法 －1960年半经验半概率极限状态 －1970年以概率论为基础的极限状态
混凝土结构设计原理
绪论
§0.６ 符号体系
采用主体符号或带上、下标的主体符号。如
混凝土结构设计原理
绪论
0.9.2 N+2考核方式：
N： 期中测验40分 小论文10分
2： 笔记10分 期末考试40分
混凝土结构设计原理
绪论
0.9.3 《混凝土结构设计原理》 主要参考资料
3个精品教材（国家级精品课程）：
湖南大学 沈蒲生 清华大学 叶列平 西安建筑科技大学 梁兴文
配套复习题及学习辅导：
0.8.3 采用教材
沈蒲生主编，梁兴文副主编. 混凝土结构设计原理 (第2版). 北京：高等教育出版社，2005。
混凝土结构设计原理
绪论Βιβλιοθήκη §0.9 其它内容0.9.1 混凝土结构领域目前主要研究的课题 （需要及时更新）
混凝土材料性能的研究 混凝土材料力学模型 混凝土拉、压、弯、剪、扭构件 耐久性研究（钢筋、混凝土） 预应力混凝土构件的设计及施工方法 结构抗震研究
绪论
0.8.2 学习方法
❖ 熟悉材性，以解释现象； ❖ 熟悉设计方法，以便更好掌握设计原理； ❖ 注意与几门力学的联系与区别； ❖ 重视试验，重视实践经验； ❖ 拓宽专业面，重点在建工、桥梁结构； ❖ 适应采用电子文档的教学，记好笔记； ❖ 及时复习，按时做作业； ❖ 平时成绩（作业、测验）与期末考试的比例为N+2。
混凝土结构设计原理
钢结构设计原理复习
钢结构设计原理复习第一章绪论1、钢结构的特点（前5为优点，后三为缺点）1）强度高、重量轻2）材质均匀，塑性、韧性好3）良好的加工性能和焊接性能（易于工厂化生产，施工周期短，效率高、质量好）4）密封性能好 5 )可重复性使用性 6 ) 耐热性较好，耐火性差7)耐腐蚀性差8)低温冷脆倾向2、钢结构的应用1）大跨结构【钢材强度高、结构重量轻】（体育馆、会展、机场、厂房）2）工业厂房【具有耐热性】3）受动力荷载影响的结构【钢材具有良好的韧性】4）多层与高层建筑【钢结构的综合效益指标优良】（宾馆、办公楼、住宅等）3、结构的可靠度：结构在规定的时间（50年），规定的条件（正常设计、正常施工、正常使用、正常维护）下，完成预定功能的概率。
4、结构的极限状态：承载能力极限状态（计算时使用荷载设计值）、正常使用极限状态（荷载取标准值）5、涉及标准值转化为设计值的分项系数：恒荷载取1.2 活荷载取1.4第二章钢结构的材料1、钢材的加工①热加工：指将钢坯加热至塑性状态，依靠外力改变其形状，生产出各种厚度的钢板和型钢。
（热加工的开轧和锻压温度控制在1150-1300℃）②冷加工：指在常温下对钢材进行加工。
（冷作硬化现象：钢材经冷加工后，会产生局部或整体硬化，即在局部或整体上提高了钢材的强度和硬度，降低了塑性和韧性的现象）③热处理：指通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢材的组织结构发生变化，以获得所需性能的加工工艺。
（退火、正火、淬火和回火）3、钢材的六大机械性能指标屈服点f y：它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
（作为钢结构设计可以达到的最大应力）抗拉强度f u：它是钢材破坏前所能承受的最大应力。
（强度的安全储备）伸长率δ：代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
断面收缩率ψ：断面收缩率ψ越大，钢材的塑性越好。
冷弯性能（塑性）：钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。
冲击韧性：【韧性：反映钢材抵抗冲击荷载、动力荷载的能力，是钢材在变形和断裂中吸收能量的度量。
1-绪论
第一章 绪论
2、素混凝土梁的受力性能
Pu ≈ Pcr
fc=13.4N/mm2 ft=1.54N/mm2
Pcr = 9.7kN
300 150
sc= ft
sc= ft
ft
2500
ft
破坏时跨中截面受压边缘的压应力与抗拉强度相近，远未达到 混凝土的抗压强度，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。
路TB10002.3-）。
（3）本课程学习的重点：本课程以基本理论为主，并
结合主要用于 建筑结构的《混凝土结构设计规范GB50010-2002》 道桥结构的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
计规范》（JTG D62—2004）学习。
第一章 绪论
4、设计工作是一项创造性工作
一方面设计应遵循规范，
（2）简化（基本假定）；
（3）建立计算公式和公式条件； 链接下一章
（4）设计计算（截面复核和截面设计）；
（5）构造措施。
配置钢筋后：
▲ RC梁的承载力（52.5kN)比素混凝土梁（9.7kN)大大提高，
▲钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用， ▲破坏过程有明显预兆。
第一章 绪论
二、钢筋与混凝土共同工作的条件
（1）钢筋和混凝土之间存在良好的粘结力； 保证在荷载作用下两种材料协调变形，共同受力； （2）钢材与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
第一章 绪论
元江大桥
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
第一章 绪论
1.3 课程的主要内容、特点与学习方法 一、课程的主要内容
受拉构件
受弯构件 受压构件 受扭构件
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•三 结构的分类
结构按照组成材料的分类： 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 圬工结构 钢结构 木结构 结构设计原理的研究对象： 就是组成桥梁结构的基本构件（梁、板、柱）
•各结构的特点及适用范围
国内外桥梁发展趋势：轻型化、标准化、机械化。
三种结构特点对比： 1、结构质量： 预应力混凝土结构适用于大跨度结构。 2、使用性能： 延性、耐久性、耐火性钢筋混凝土结构好；钢结 构强度高。 3、建筑速度 钢结构建筑速度最快。
上部结构 跨越结构、桥跨结构 下部结构、支承结构
承重结构 桥面 桥墩 桥台
结构设计原理
1. 1 结构和构件
结构设计原理
1. 1 结构和构件
结构设计原理
1. 1 结构和构件
结构设计原理
1. 1 结构和构件
杭州钱塘江大桥
结构设计原理
1. 1 结构和构件
任务1：
1.写出房屋建筑结构中的构件有哪些？ 2.写出梁桥中的构件有哪些？ 思考： 按受力分类，构件分为几类？？
课程设计 （20%）
总成绩 （100%）
出勤 （10%）
期末考试 （50%）
课堂三不许、三必须
不许睡觉 不许玩儿手机、听音乐 不许说话 必须按时上下课 必须按时完成作业 必须养成良好的生活习惯
结构设计原理
1. 1 结构和构件
1、结构：（1）建筑物中承受外力和传递外力的 各个部件（构件）的总和。 （2）构造物的承重骨架组成部分的统称。
一、素混凝土构件和钢筋混凝土构件受力和破坏形态比较：
现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验： a) 素砼梁 极限荷载 P=8kN 由砼抗拉强度控制 破坏形态：脆性
荷载试验结果表明：
b) 钢筋砼梁 极限荷载 P=36kN 由钢筋受拉、砼
受压而破坏
破坏形态：延性
由此得出钢筋和混凝土结合的有效性： 大大提高结构的承载力 结构的受力性能得到改善
提问：
请问中国的“桥梁之都”是那个城市？ 这座城市是那年被评为中国的“桥梁之都”的？
梁桥
斜拉桥
拱桥 刚构桥
悬索桥
3、为学习桥梁工程打好基础。
二、总论
结构设计原理三大学习任务： 1、学会设计构件： 确定合理截面尺寸，如：构件截面形状、大小 等；了解构件的具体构造，为施工打基础。 2、验算所设计构件可靠度： 根据所设计构件的截面尺寸，在外部荷载已知的 情况下，验算其承载力、稳定性、刚度、裂缝。 3、为学习桥梁工程打好基础。
st = 1.2 10–5 ct = 1.0 ～ 1.5 10–5
3. 呈碱性的混凝土可以保护钢筋，使钢筋混凝土结 构具有较好的耐久性。
钢筋混凝土结构的主要优缺点
优点： 1. 就地取材，节约钢筋； 2. 耐久性好，耐火性好； 3. 可模性好，便于结构型式的实现； 4. 现浇或装配整体式结构的整体性好，刚大。 缺点： 1. 自重大 g=25kN/m3 2. 抗裂性差 轻骨料砼。 施加预应力。
二、构件 分类（受力）
1、受压构件
2、受弯构件
•结构组成及其分类
结构：建筑物中承受作用和传递作用的各个部件
的总和称为结构。因此，结构是由若干基本构件 组成。
基本构件按受力特点分为： 受拉构件 受压构件 受弯构件 受扭构件
0 总 论 第一章 钢筋混凝土材料的力学性能 第二章 结构按极限状态法设计的原则 第三章 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
第十二章 预应力混凝土简支梁设计
第十三章 圬工结构设计计算简介
二、总论
结构设计原理三大学习任务：
1、学会设计构件： 确定合理截面尺寸，如：构件截面形状、大小 等；了解构件的具体构造，为施工打基础。来自PPPP
简支梁
P
连续梁
e P
板
P
柱
e
P
2、验算所设计构件可靠度： 根据所设计构件的截面尺寸，在外部荷载已知的 情况下，验算其承载力、稳定性、刚度、裂缝。
例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截 面尺寸200×300mm，混凝土为C20。如图所示：
F A A a)
200
300
4000
A－A
200 210 300
B B
b)
4000
316
B－B
钢筋与混凝土长期共同工作的原因
1. 混凝土结硬后，能与钢筋牢固地粘结在一起，传 递应力。 2. 二者具有相近的线胀系数，不会由于温度变化产 生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力。 钢筋 混凝土
1、课堂教学： 以选用的孙元桃主编的《结构设计原理》为 首选教材，采用多媒体教学为主、结合板书的教 学手段。 2、课堂讨论： 对知识重点以及难点进行课堂讨论。 3、课程设计： 针对重点内容的课程设计（大作业）。
课前预习是关键： 在学习本门课程之前同学们最好提前浏览教 材，对即将要进行的课程有所熟悉。 学习各环节要积极主动： 听课、课堂讨论、课后作业、课程设计都要 积极主动并且认真完成。 勤奋学习的精神： 学习本门课程以及今后事业成败的关键。
结构由构件组成。 在土木工程中，结构是用来承受力的一个主体！ 有建筑结构、桥梁结构== 而构件则是整个承重结构的一个部件！梁啊柱啊 都是建筑结构中的构件！
结构设计原理
1. 1 结构和构件
房屋建筑结构
桥梁结构
结构设计原理
1. 1 结构和构件
桥梁组成部分的划分与桥梁结构体系有关
作用（荷载）
各种结构的适用范围：
钢筋混凝土结构： 应用最广泛：桥梁、涵洞、挡土墙、路 面、房屋建筑、水工结构等 预应力混凝土结构： 多用于大跨度桥梁结构中 圬工结构： 砌筑拱圈、墩台、基础、挡土墙等结构
第一章
钢筋混凝土材料的基本 概念及力学性能
§第一节 钢筋混凝土结构的基本概念
定义：钢筋混凝土是由两种力学性能不同的材 料—钢筋和混凝土结合成整体，共同发挥作用 的一种建筑材料。
第四章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算
第五章 钢筋混凝土受弯构件在施工阶段应力计算
第六章 钢筋混凝土构件的变形与裂缝验算 第七章 轴心受压构件承载力计算 第八章 偏心受压构件承载力计算 第九章 预应力混凝土结构的基本概念及材料 第十章 受弯构件按承载能力极限状态设计计算 第十一章 受弯构件按正常使用极限状态设计计算
一、课程简介：
本课程是土木工程 （道路与桥梁工程方 向、铁道工程方向） 专业的主干专业基础 理论课（必修）。本 课程主要介绍钢筋混 凝土结构、预应力混 凝土结构和圬工结构 的各种基本构件受力 特性、设计原理、计 算方法和构造设计。
1、知识目标： 掌握钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和圬 工结构概念、构造及计算原理和计算方法。 2、能力目标： 能够应用所学知识进行简单构件截面设计、承 载力计算及校核，能对简单的钢筋混凝土构件进 行配筋计算。
1、先行课程： 《建筑力学》《道路建筑材料》。本门课程 必须是在学习了以上两门课程的基础之上进行 的。 2、后续课程： 《桥梁工程》。学习本门课程是为了今后学 习桥梁工程打下基础。桥梁工程是道桥专业非常 重要的一门专业课，因此本课程的重要性可见一 斑。
课堂表现 （10%）
平时作业 （10%）