最新结构设计原理第一章
结构分析与设计原理(第1-4章)共114页文档
c)截面上内力符号的规定：
轴力(N)— 截面上应力沿杆轴线方向的合力，画轴力图要 注明正负号；拉力为正，压力为负；
剪力(Q)— 截面上应力沿杆轴法线方向的合力, 使杆微段有顺 时针方向转动趋势的为正，画剪力图要注明正负号；
弯矩(M)— 截面上应力对截面形心的力矩之和, 不规定正负号。 弯矩图画在杆件纵向纤维受拉一侧，不注符号。
q
m
（2）增量关系 MQmP
M
d x Q+ Q
（3）积分关系 由 d Q = – q·d x
q(x)
MA QA
QB
QA
xBq(x)dx
xA
MB
由 d M = Q·d x
QB
MBMAxxABQ(x)dx
几种典型弯矩图和剪力图
P
m
q
l /2
l /2
P
2
P
2
Pl 4
B
A
图中：OA段即为M线 弹性阶段
O
AB段为非线性弹性阶段
MA
M
MB
M
MMM
4kN·m
4kN
3m
3m
（1）集中荷载作用下
6kN·m
（2）集中力偶作用下
4kN·m 2kN·m
（3）叠加得弯矩图
4kN·m
4kN·m
8kN·m
2kN/m
3m
3m
（1）悬臂段分布荷载作用下
2kN·m
4kN·m
第三章 静定结构的内力计算
主要任务 ：要求灵活运用隔离体的平衡条件，熟练掌握静定 梁内力图的作法。
1. 定义
结构设计原理ppt课件共63页
总论
钢管混凝土 （Concrete Filled Steel Tube）
参考书目： 《钢管混凝土结构：理论与实践》第2版， 韩林海著，科学出版社，2019 《钢管混凝土结构的计算与应用》，蔡 绍怀编著，中国建筑工业出版社，1989
返回
总论
钢骨混凝土（Steel Reinforced Concrete） （Encased Concrete）
总论
本课程的指导思想： 注重建立工程概念 注重培养综合能力 注重提炼科学知识 注重激发创新意识 从理论转向实际，从简单转向综合 理论分析与工程概念相结合 科学方法与工程创新相结合 培养土木工程师的基本素质
如何学好本课程
目的 Aims 概念 Concept 模型 Model 综合 Synthetic
返回
总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
CFRP 壳 混凝土主 梁
钢筋、钢管、钢骨等，作为主要承重材料 的结构。
素混凝土结构
钢骨混凝土结构
钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构
FRP-混凝土结构 纤维混凝土结构
钢管混凝土结构
钢-混凝土结构
总论
素混凝土结构 （Plain Concrete Structures）
以普通混凝土材料制作的结构。 主要用于承受压力而不承受拉力的结 构，如重力堤坝、支墩、基础、挡土 墙、地坪、水泥混凝土路面、飞机场 跑道及砌块等。
（Prestressed Concrete Structures）
结构设计原理 第一章内容
混凝土的变形可分为两类，一类是在荷载作用下的受力变形，另一类为体积变形，如混凝土的收缩以及温度变化引起的变形。
1）混凝土的应力-应变曲线完整的混凝土轴心受压应力应变曲线有三个阶段上升段，下降段，收敛段。
2）影响混凝土轴心受压应力应变的因素：①砼强度②应变速率③测试技术和实验条件。
3）混凝土的弹性模量和应变模量：砼的弹性模量有三种：①原点弹性模量②切线模量③变形模量4）混凝土在长期荷载作用下的变形性能：徐变：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间增加而增加，亦即在应力不变的情况下，砼的应变将随时间继续增长的现象。
影响徐变的因素：①砼在长期荷载作用下产生的应力大小②加荷时砼的龄期③砼的组成成分和配比④养护及使用条件下的温度与湿度混凝土徐变与塑性变形的区别：塑性变形主要是混凝土中集料与水泥石结合面之间裂缝的扩展延伸引起的，只有当应力超过一定值才发生，而且是不可恢复的。
而徐变不仅可部分恢复，而且在较小的应力下就能发生。
5）混凝土的收缩：胶着力b，钢筋与混凝土接触面上的摩擦力c，钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力②带勒钢筋与混凝土的粘结：由于表面轧有勒纹，能与混凝土犬牙交错紧密结合，其胶着力和摩擦力仍然存在，但主要是钢筋表面凸起的勒纹与混凝土的机械咬合作用。
5）影响因素：①，光圆钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度等级的提高而提高。
②，粘结强度与浇筑混凝土时钢筋所处的位置有明显关系。
③，钢筋混凝土构件截面上有多根钢筋并列一排时，钢筋之间的净距对粘结强度有重要影响。
④，混凝土保护层厚度对粘结强度有重要影响。
⑤，带勒钢筋与混凝土的粘结强度比用光圆钢筋时大。
结构设计原理_课件
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
无论是高楼大厦、桥梁还是各种机械设备，它们都离不开结构设计的支持。
本课件将为您深入解析结构设计原理，帮助您更好地理解和应用这一领域的技术。
第二部分：结构设计的基本概念结构设计是指在满足功能和美观要求的前提下，通过合理的选择和组合材料、形状和尺寸，使结构具备足够的强度、稳定性和耐久性。
结构设计的目标是在保证安全可靠的基础上，实现经济效益的最大化。
第三部分：结构设计的基本原则1. 功能性原则：结构设计必须满足使用功能的要求，确保结构能够承受预期的荷载和作用。
2. 安全性原则：结构设计必须确保结构的安全性，防止结构发生破坏或失效。
3. 经济性原则：结构设计应考虑经济性，尽量降低成本，提高经济效益。
4. 可行性原则：结构设计应考虑施工的可行性，确保结构能够顺利建造。
第四部分：结构设计的基本方法2. 计算法：运用数学和力学原理，通过计算和分析进行结构设计。
3. 模型法：利用计算机辅助设计软件，建立结构模型，进行模拟和优化设计。
4. 实验法：通过实验和测试，验证结构设计的合理性和可行性。
第五部分：结构设计的关键要素1. 材料选择：根据结构的功能和性能要求，选择合适的材料，如钢材、混凝土、木材等。
2. 形状设计：合理设计结构的形状和尺寸，使其具备足够的承载能力和稳定性。
3. 连接设计：考虑结构的连接方式，确保连接部位的安全性和可靠性。
4. 荷载分析：对结构进行荷载分析，确定结构所需的承载能力和稳定性要求。
第六部分：结构设计的应用领域结构设计广泛应用于建筑、桥梁、机械、航空航天、船舶等领域。
无论是高层建筑、大型桥梁还是精密机械设备，都离不开结构设计的支持。
第七部分：结构设计的未来发展趋势通过本课件的学习，您将能够更好地理解和应用结构设计原理，为未来的工程实践提供有力的支持。
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
教案工程结构设计原理
教案-工程结构设计原理第一章：工程结构设计原理概述1.1 教学目标了解工程结构设计的基本概念理解结构设计的目的和重要性掌握结构设计的基本原则和方法1.2 教学内容工程结构设计的定义和意义结构设计的目标和重要性结构设计的基本原则和方法1.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答1.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第二章：结构设计的基本原则2.1 教学目标掌握结构设计的基本原则理解结构安全性和可靠性的重要性熟悉结构设计标准和规范2.2 教学内容结构设计的基本原则概述结构安全性和可靠性的概念和意义结构设计标准和规范的介绍和应用2.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答2.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第三章：结构设计的计算方法3.1 教学目标掌握结构设计的计算方法理解结构分析的基本原理熟悉结构计算的步骤和技巧3.2 教学内容结构设计的计算方法概述结构分析的基本原理和方法结构计算的步骤和技巧的介绍和应用3.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答3.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第四章：结构材料的选择与应用4.1 教学目标理解结构材料的选择的重要性熟悉常用结构材料的性质和特点掌握结构材料的应用和选择方法4.2 教学内容结构材料的选择的意义和重要性常用结构材料的性质和特点的介绍和比较结构材料的应用和选择方法的讲解和示例4.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答4.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第五章：结构设计的优化方法5.1 教学目标理解结构设计优化的重要性和意义掌握结构设计优化的方法和步骤熟悉结构设计优化的应用和效果5.2 教学内容结构设计优化的定义和意义结构设计优化的方法和步骤的介绍和示例结构设计优化的应用和效果的讲解和案例5.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答5.4 教学评估课堂问答和讨论案例分析和解答课后作业和评估第六章：静力平衡与受力分析6.1 教学目标掌握静力平衡的基本原理能够进行简单的受力分析理解静力平衡在结构设计中的应用6.2 教学内容静力平衡的定义与原理受力分析的基本步骤静力平衡在结构设计中的应用实例6.3 教学方法讲授和讲解图形演示和分析互动问答和解答6.4 教学评估课堂问答和讨论受力分析练习题课后作业和评估第七章：梁、柱和板的受力特性7.1 教学目标理解梁、柱和板的基本受力特性掌握梁的弯曲、剪切和扭转理论了解柱的轴心受压和偏心受压的受力特性熟悉板的结构行为和计算方法7.2 教学内容梁的弯曲、剪切和扭转理论柱的轴心受压和偏心受压的受力特性板的结构行为和计算方法7.3 教学方法讲授和讲解数值分析和案例研究互动问答和解答7.4 教学评估课堂问答和讨论受力特性分析练习题课后作业和评估第八章：剪力墙与框架结构设计8.1 教学目标理解剪力墙和框架结构的基本概念掌握剪力墙和框架结构的受力特点学会剪力墙和框架结构的设计方法8.2 教学内容剪力墙和框架结构的定义和应用剪力墙和框架结构的受力特点分析剪力墙和框架结构的设计方法介绍8.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答8.4 教学评估课堂问答和讨论设计计算练习题课后作业和评估第九章：结构动力学基础9.1 教学目标理解结构动力学的基本概念掌握单自由度体系的动力响应了解多自由度体系的动力响应9.2 教学内容结构动力学的定义和重要性单自由度体系的动力响应分析多自由度体系的动力响应分析9.3 教学方法讲授和讲解数值分析和案例研究互动问答和解答9.4 教学评估课堂问答和讨论动力学分析练习题课后作业和评估第十章：结构稳定性和扭转10.1 教学目标理解结构稳定性的重要性掌握结构稳定性的判别方法了解扭转对结构稳定性的影响10.2 教学内容结构稳定性的概念和意义结构稳定性的判别方法介绍扭转对结构稳定性的影响分析10.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答10.4 教学评估课堂问答和讨论稳定性分析练习题课后作业和评估第十一章：结构耐久性与腐蚀防护11.1 教学目标理解结构耐久性的概念和重要性掌握提高结构耐久性的措施和方法了解腐蚀对结构耐久性的影响及防护措施11.2 教学内容结构耐久性的定义和重要性影响结构耐久性的因素分析提高结构耐久性的措施和方法介绍腐蚀防护措施和材料的应用11.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答11.4 教学评估课堂问答和讨论耐久性和腐蚀防护分析练习题课后作业和评估第十二章：结构防火设计12.1 教学目标理解结构防火设计的重要性掌握结构防火设计的基本原则熟悉结构防火材料的性能和应用12.2 教学内容结构防火设计的意义和重要性结构防火设计的基本原则和方法结构防火材料的性能和应用介绍12.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答12.4 教学评估课堂问答和讨论防火设计分析练习题课后作业和评估第十三章：结构经济与成本分析13.1 教学目标理解结构经济与成本分析的概念和重要性掌握结构经济与成本分析的方法能够进行结构经济与成本的优化13.2 教学内容结构经济与成本分析的概念和重要性结构经济与成本分析的方法介绍结构经济与成本优化的策略和实例13.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答课堂问答和讨论经济与成本分析练习题课后作业和评估第十四章：结构模型的建立与模拟14.1 教学目标理解结构模型建立的重要性掌握结构模型的建立与模拟方法熟悉结构模型在设计中的应用14.2 教学内容结构模型建立的定义和重要性结构模型的建立与模拟方法介绍结构模型在设计中的应用和案例分析14.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答14.4 教学评估课堂问答和讨论结构模型建立与模拟练习题课后作业和评估第十五章：结构设计的综合案例分析综合运用所学结构设计原理和方法提升结构设计综合分析和解决问题的能力15.2 教学内容综合结构设计案例的选择和分析结构设计方法和步骤的运用15.3 教学方法讲授和讲解案例分析和讨论互动问答和解答15.4 教学评估课堂问答和讨论结构设计案例分析报告课后作业和评估重点和难点解析本文教案为“工程结构设计原理”，共包含十五个章节，涵盖了工程结构设计的基本概念、原则、方法、结构材料的选用、受力特性、设计优化等多个方面。
结构设计原理第1章
按照与立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱 柱体试件的抗压强度值，称为混凝土轴心抗压强度，用符 号fc表示。
❖ 混凝土的轴心抗压强度试验以 150mm×150mm×300mm的 试件为标准试件。
图1-4 h/b对抗压强度的影响
钢筋的作用是代替混凝土受拉(受拉区混凝土出现裂 缝后)或协助混凝土受压。
5
❖ 钢筋和混凝土能有效地结合在一起共同工作，主要的原 因是：
（1）混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能 可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形， 完成其结构功能。
（2）钢筋和混凝土的温度线膨胀系数较为接近，钢筋 为（1.2×10-5）/℃-1，混凝土为（1.0×10-5~1.5×10-5）/℃-1， 当温度变化时，钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形 而破坏两者之间的粘结。
（3）当一向受拉、一向受压 时（图1-7中第二、四象限）， 混凝土的强度均低于单向受力（ 压或拉）的强度。
图1-7 双向应力状态下混凝土强度变化曲线
13
❖ 法向应力（拉或压）和剪应力形成压剪或拉剪复合应力状 态下混凝土强度 混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低；
图1-8 法向应力与剪应力组合时的强度曲线
轴心抗压强度fc代之； 2 ——侧压应力值。
k ’ ——侧压效应系数，侧向压力较低时得到的值较大。
图1-9 三向受压状态下混凝土强度
15
1.2.2 混凝土的变形
1）混凝土在一次单调加载作用下的变形性能 （1）混凝土的应力—应变曲线
对棱柱体试件进行的一次单调加载试验（指加载从零 开始单调增加至试件破坏，也称单调加载）来测试混凝土 的应力—应变曲线。
混凝土结构设计原理PPT课件第1章 绪论-PPT精选文档
1.2.2 混凝土的变形 1）混凝土在单调、 短期加载作用下 的变形。
⑴应力－应变 曲线。 0→A:近似弹性
A→B:非线性
B→C:体积增大 C→F:破坏
中、低强度混凝土
cu 0↗， 高强混凝土： ↘
⑵ 混凝土的弹性模量、变形模量
《公路桥规》弹性模量确定方法：试验采用棱柱体试件， 取应力上限为0.5σ ，进行反复加载5～10次，取应力应变 曲线的斜率作为弹性模量。
绪
论
结构的种类及特点 木 结 构
结构的种类及特点
圬 工 结 构
结构的种类及特点 钢 筋 混 凝 土 结 构
钢 筋 混 凝 土 结 构
结构的种类及特点 钢 结 构
结构的种类一章
§第一节
钢筋混凝土结构的基本概念 及材料的物理力学性能
3、钢筋和混凝土能够共同工作的原因。
混凝土结硬后与钢筋牢固地粘结在一起，能相互 传递应力。
钢筋与混凝土有相近的线膨胀系数。 混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
注意：玻璃纤维、碳纤维等抗拉强度高的材料 也可作配筋用。
4、钢筋混凝土优缺点
优点 缺点
耐久性好 耐火性好 整体性好 可模性好 取材容易
3)混凝土的收缩
混凝土的收缩： 混凝土在空气中结硬时其体积 会缩小的现象。 原因：硬化初期水泥石在水化凝固结硬过程中 产生的体积变化，后期主要是混凝土内自由水分 蒸发引起的干缩。 混凝土收缩的特点： 结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩 的25%，一个月完成50%，三个月后增长缓慢，两年 后趋于稳定。最终收缩值约为（2～6）×10-4）。
10 5 经验公式： E c 34 .7 2 .2 f cu，k
E c G 0 .4 E 剪切模量： c c 2 ( 1 u ) c
《结构设计原理》复习资料资料(可编辑修改word版)
《结构设计原理》复习资料第一篇钢筋混凝土结构第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。
三、复习题（一）填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
（二）判断题1 、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。
… ........................................... 【×】2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。
… ............................... 【×】3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。
………………………………………………………………………………………………【√】4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。