混凝土结构讲义
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《混凝土结构基本原理》详解PPT课件
土木工程学院
① 混凝土的抗压强度
混凝土结构基本原理
1. 立方体抗压强度和强度等级
a) 立方体抗压强度 fcu (cube) （单位：N/mm2、MPa） ● 标准试件： 边长为150mm的立方体 ● 标准养护条件：温度20±3℃、相对湿度90％、养护28天 ● 标准试验方法：标准加载速率、试件表面不涂油在上述条 件下测得的抗压强度为.2020
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混凝土结构基本原理
Ec= tgα0
E'c = tgα1
.
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17.05.2020
土木工程学院
混凝土结构基本原理
2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度
强度：结构材料所能承受的极限应力。
影响混凝土强度的因素
内因：水泥强度、骨料特性、级配、水灰比、成型方 法、龄期、试件尺寸、形状 等……； 外因：养护环境、试验方法、受力状态、加载速率 等……
.
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c) 高强混凝土单向受压应力－应变全曲线
上升段的线性段随着 强度的增加而变大,可 达到（0.7~0.9）fc； 峰值应变随着强度的 增加有所增大，通常 取0.0025；
混凝土强度越高，下 降段形状越陡，延性 越差。
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混凝土结构基本原理
d) 加载速度对应力－应变曲线的影响
ε 00 .00 0 .2 5 (fck u ,5) 0 1 5 0 （ 0大于等于0.002）
ε cu 0 .00(3 fck u 3 ,5) 0 1 5 0 （ cu小于等于0.0033）
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混凝土结构基本原理
混凝土的结构、组成及特点ppt课件
的各种性能时，必须从混凝土的内部结构
来认识混凝土内在的影响因素和变化规律。
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3
1 混凝土的宏观结构
抛光混可凝编土辑课断件面PPT
4
混凝土的宏观结构
肉眼观察，基本由两相组成：
（1）形状和尺寸各异的骨料
（2）相对连续的基体相
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5
• 混凝土是集料颗粒分散在水泥浆基体中所 组成的两相材料。这一观点忽略了界面性 能和孔结构等因素对混凝土性能的影响。
• 孔隙：层间孔、毛细孔（微小）；气孔（ 大）。
• 水分：毛细孔水、层间水、吸附水和化学 结合水
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（1）浆体相——固相
• • 固相
水化产物
C-S-H凝胶 Ca(OH)2晶体 钙矾石(AFt相) 单硫型(Afm相)
•
水泥颗粒
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C-S-H：是一种形态不明确的无固定组成的 化合物，占全部水化物体积的50-70%，对 水泥的凝结硬化性能和强度起重要作用。
混凝土的结构、组成及特点
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1
本节内容
1、混凝土的结构 2、矿物组成 3、混凝土的凝结硬化 4、特点及应用
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2
一.混凝土的结构
• 材料的性能与其内部结构有着密切的依 存关系。
•
材料的内部结构决定了其性能，适当
地改变其结构可以改变其性能。这就是结
构与性能之间的关系
•
混凝土材料也是如此，在研究混凝土
温干燥时不会失去，当水化产物受热分解 时会放出来。对水泥石的收缩、徐变产生 影响。
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2、层间水： 处于C-S-H凝胶层间，由氢键牢固地
新版《混凝土结构设计规范》讲义
新版《混凝土结构设计规范》一背景1.十年一个周期22.重大工程事故和灾害3.近十年的研究成果世贸大厦图片世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程世贸大厦倒塌过程汶川地震1 总则2 术语、符号术语符号3 基本设计规定总则1 总则1.0.1 为了在混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全、适用、经济，保证质量，制定本规范。
02规范：技术先进、安全适用、经济合理、确保质量条文说明:为落实“以人为本，安全第一”的机构设计原则以及“节能、降耗、减排、环保”的基本国策，实现资源、能源的可持续发展，本规范修订适当提高了结构的安全水平与抗御灾害的能力；强调了结构的耐久性；提高了材料的利用效率；并加强了与相关标准的协调。
规范反映了近年混凝土结构的科研成果、技术发展以及工程经验。
为实现土木工程混凝土结构各行业规范的统，本规范也参考了水工、港工等其它行业相业规范的统一，本规范也参考了水工、港工等其它行业相关标准的规定，尽量实现共性技术问题设计方法的协调。
本规范是对混凝土结构设计的最低限度要求，应允许根据具体情况适当提高设计的安全储备。
1.0.2本规范适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土结构的设计。
本规范不适用于轻骨料混凝土及特种混凝土结构的设计。
02规范承重结构条文说明：02规范：承重结构本规范用于新建、扩建、改建的一般混凝土房屋结构和构筑物的设计，及部分防灾设计的原则。
随着技术发展，无粘结预应力混凝土结构应用日渐广泛，本次修订纳入了相关的内容。
suε内容对采用陶粒、浮石、煤矸石等为骨料的轻骨料混凝土结构，应按有关标准进行设计。
设计下列结构时，尚应符合专门标准的有关规定：1修建在湿陷性黄土、膨胀土地区或地下采掘区等的结构；2结构表面温度高于或有生产热源且结构表面温度经常高于的结构；C 100。
C 60。
混凝土结构讲义
混凝土结构与施工讲义系（部）院：建筑工程系专业：建筑工程技术（省级教改专业）班级：建工1001授课教师：审核：2011年9月第一章混凝土结构计算基本原则1.1 荷载分类及荷载代表值1.永久荷载永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，如结构自重、土压力、预应力等。
2.可变荷载可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载，如楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
3.偶然荷载在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载，如爆炸力、撞击力等。
常用材料单位体积的自重（单位kN/m3）混凝土22~24，钢筋混凝土24~25，水泥砂浆20，石灰砂浆、混合砂浆17，普通砖18，普通砖（机器制）19，浆砌普通砖砌体18，浆砌机砖砌体19。
1.1 荷载分类及荷载代表值（1）可变荷载标准值（民用楼面均布活荷载标准值按下表采用）注：①本表所列各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载大时，应按实际情况采用。
②本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。
1.1 荷载分类及荷载代表值1.2 建筑结构概率极限状态设计法《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001（以下简称《统一标准》）规定，建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。
设计使用年限，是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。
1.2 建筑结构概率极限状态设计法结构的功能要求＊安全性能承受正常施工和使用时的各种作用，以及偶然事件发生时，仍能保持整体稳定性。
即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。
＊适用性在正常使用时，能保证具有良好的工作性能，不出现过大的变形和裂缝。
例如，不会出现影响正常使用的过大变形或振动；不会产生使使用者感到不安的裂缝宽度等。
混凝土结构课件
注意：我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的。
（2）试件尺寸：尺寸越小，强度越高。 （3）加载速度：速度越快，强度越高。 （4）混凝土龄期：随龄期的增长而提高。
2．混凝土的轴心抗压强度
f ck
fc
用标准棱柱体试件方法（与立方体相同）测 定的混凝土抗压强度――轴心抗压强度。
钢筋混凝土梁比素混凝土梁具有很大的优越性， 承载力和变形能力有大大提高。
配筋的作用与要求
钢筋混凝土的组成：钢筋+混凝土
两种材料的基本力学特性：
钢筋——抗拉与抗压强度较高（一般各向同性）；
混凝土——抗拉强度远低于其抗压强度（比约为10%
且各向异性）；
配筋的基本原则：使钢筋在结构中处于受拉； 使混凝土在结构中处于受压。
（b）变形模量（割线模量）（弹塑性模量） 连接原点至曲线上任一点处割线的斜率为该 点的变形模量Ec'
Ec' tg1
——变量，各点不同
（c）切线模量 '' 过某一应力 c 作曲线切线，其斜率为 Ec
Ec' 规律： 随荷载增大， Ec'' 不断减小。 和
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线 与受压时相似——上升段、下降段 u 但其应力、应变峰值小的多， 0.0001
影响徐变的因素归纳为三个方面： 内在因素、环境因素、应力因素。
卸载时变形恢复: 瞬时弹性恢复、弹性后效，永久应变 减小徐变的措施： 1）选用优质骨料、优质水泥，减小水泥用量和水 灰比。 2）加强养护，尽量捣实，保持温度、湿度。 3）适当控制混凝土龄期。
3. 重复荷载作用下混凝土的变形
在荷载重复作用下，混凝土的强度和变形有很大 变化，混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为－ 疲劳破坏。 容易出现疲劳破坏的构件：
（2）试件尺寸：尺寸越小，强度越高。 （3）加载速度：速度越快，强度越高。 （4）混凝土龄期：随龄期的增长而提高。
2．混凝土的轴心抗压强度
f ck
fc
用标准棱柱体试件方法（与立方体相同）测 定的混凝土抗压强度――轴心抗压强度。
钢筋混凝土梁比素混凝土梁具有很大的优越性， 承载力和变形能力有大大提高。
配筋的作用与要求
钢筋混凝土的组成：钢筋+混凝土
两种材料的基本力学特性：
钢筋——抗拉与抗压强度较高（一般各向同性）；
混凝土——抗拉强度远低于其抗压强度（比约为10%
且各向异性）；
配筋的基本原则：使钢筋在结构中处于受拉； 使混凝土在结构中处于受压。
（b）变形模量（割线模量）（弹塑性模量） 连接原点至曲线上任一点处割线的斜率为该 点的变形模量Ec'
Ec' tg1
——变量，各点不同
（c）切线模量 '' 过某一应力 c 作曲线切线，其斜率为 Ec
Ec' 规律： 随荷载增大， Ec'' 不断减小。 和
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线 与受压时相似——上升段、下降段 u 但其应力、应变峰值小的多， 0.0001
影响徐变的因素归纳为三个方面： 内在因素、环境因素、应力因素。
卸载时变形恢复: 瞬时弹性恢复、弹性后效，永久应变 减小徐变的措施： 1）选用优质骨料、优质水泥，减小水泥用量和水 灰比。 2）加强养护，尽量捣实，保持温度、湿度。 3）适当控制混凝土龄期。
3. 重复荷载作用下混凝土的变形
在荷载重复作用下，混凝土的强度和变形有很大 变化，混凝土在荷载重复作用下引起的破坏称为－ 疲劳破坏。 容易出现疲劳破坏的构件：
混凝土结构工程讲义
模板放线图是模板安装完毕后结构构件的平 面图和剖面图，它是反映结构构件平面与竖向尺 寸以及构件的截面形状、尺寸、 标高以其与其他构件的关系，还能明确其中预埋 件和预留孔洞的位置与数量。模板放线图是施工 中模板安装的重要依据。
三、模板的安装
7、倾倒混凝土时产生的荷载标准值
P93表
8、荷载分项系数及组合
P93表
结构设计
（二）计算规定
计算钢模板、木模板及支架时都要遵守相应结构设计规范 验算模板及其支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列允许值：
1）对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400； 2）对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250； 3）对支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的 1/1000。 4）支架的立柱或桁架应保持稳定，并用撑拉杆件固定。验算模板 及其支架在自重和风荷载作用下的抗倾倒稳定性时，应符合有关的
图1-14 滑模施工
图1-15 爬模施工
（五）爬升模板
——有爬架爬模和无爬架爬模
是施工剪力墙和筒体结构的混凝土结构高层 建筑和桥墩、桥塔等的一种有效的模板体系 。
（六）其他模板
台模； 隧道模； 永久性模板：混凝土（砂浆）模板、压型钢板； 塑料及玻璃钢模板等。
二、模板的设计
结构设计 配板设计 模板放线图
4、楼梯模板
图1-4 楼梯模板
（二）组合模板
——板块、角模、支撑和连接件组成
1、板块与角模
图1-7 钢框木（竹）胶合板模板
图1-8定型组合钢模板
2、支承件
——梁卡具、柱箍、桁架、支柱、斜撑等
a)支撑桁架； b)钢支柱； c)梁托架 图1-9 定型组合模板的支撑
三、模板的安装
7、倾倒混凝土时产生的荷载标准值
P93表
8、荷载分项系数及组合
P93表
结构设计
（二）计算规定
计算钢模板、木模板及支架时都要遵守相应结构设计规范 验算模板及其支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列允许值：
1）对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400； 2）对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250； 3）对支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的 1/1000。 4）支架的立柱或桁架应保持稳定，并用撑拉杆件固定。验算模板 及其支架在自重和风荷载作用下的抗倾倒稳定性时，应符合有关的
图1-14 滑模施工
图1-15 爬模施工
（五）爬升模板
——有爬架爬模和无爬架爬模
是施工剪力墙和筒体结构的混凝土结构高层 建筑和桥墩、桥塔等的一种有效的模板体系 。
（六）其他模板
台模； 隧道模； 永久性模板：混凝土（砂浆）模板、压型钢板； 塑料及玻璃钢模板等。
二、模板的设计
结构设计 配板设计 模板放线图
4、楼梯模板
图1-4 楼梯模板
（二）组合模板
——板块、角模、支撑和连接件组成
1、板块与角模
图1-7 钢框木（竹）胶合板模板
图1-8定型组合钢模板
2、支承件
——梁卡具、柱箍、桁架、支柱、斜撑等
a)支撑桁架； b)钢支柱； c)梁托架 图1-9 定型组合模板的支撑
混泥土第1章：梁板结构课件-讲义
单向板肋形楼盖
有梁楼盖
双向板肋形楼盖
现浇楼盖
井式楼盖与密肋楼盖
无梁楼盖
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混凝土结构设计
▪ 单向板肋形楼盖
第1章
l2 / l1 ≥ 3时按单向板设计
q1 q2 q …1-1
v1
5 q1 l14 384EI
v2
5
q
2
l
4 2
384EI
…1-2 …1-3
v 1 v 2 …1-4
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混凝土结构设计
第1章
▪ 配筋计算
配筋计算方法按《混凝土结构设计原理》（第二 版）有关章节。 配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定：
主页 目录
M边＝M中－b2V0
…1-8
V边＝V中－b2(g' q')
…1-9
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混凝土结构设计
第1章
➢单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计
3. 熟悉梁式楼梯和板式楼梯的受力特点、内力计算和 配筋构造要求。
4. 了解雨篷梁的设计计算方法，特别是对其整体倾覆 验算的要求。
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混凝土结构设计
第1章
§1.1 概述
➢结构形式
主页
▪ 组成：梁+板，可有板无梁。
▪ 形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。 目 录
❖ 嵌入墙内的板，其板面应配附加钢筋。
❖ 垂直于主梁的板面应设附加钢筋。
主页 目录
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混凝土结构设计
第1章
▪ 次梁
(1) 配筋计算特点 ❖ 跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。 ❖ 正截面按《混凝土结构设计原理》（第二版）第
高等钢筋混凝土结构讲义-1.钢筋的物理力学性能
得
f0.2 =（0.8~0.9）fb
热轧钢筋有明显流幅称为软钢以屈服强度作为设计依据消除应力钢丝钢绞线精轧螺纹钢无明显流幅称为硬钢热处理钢筋冷轧带肋钢筋冷轧扭钢筋钢筋的分类hrb40020mnsiv20mnsinb20mnti级带肋kl400k20mnsi新iii级变形注钢筋名称前面的数字表示平均含碳量万分之数按钢材含碳量多少分为低碳钢含碳量25中碳钢2660高碳钢60土建结构用钢低中碳钢r235q235i级光圆hrb33520mnsi级iiiii热轧钢筋直径大于6mm000000000000热轧钢筋的符号说明生产工艺hotrolled表面形状plain钢筋barhpb235屈服强度hotrolledribbedbarhrb335桥梁工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数12种类r235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fsd195280330330fsd195280330330热轧钢筋r建筑工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数11种类hpb235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fyfy210300360360热轧钢筋210300360360r?钢筋的se曲线l0ppa00pas0lle钢筋的力学性能p点所对应的应力为比例极限而e点所对应的应力为弹性极限
固溶体
按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体 可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。
间隙固溶体
置换固溶体
固溶体的性能 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质原 子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不同于 原纯金属。
当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。 随溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，其一般情 况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率 升高，导电性逐渐下降等。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。 固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时， 可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
f0.2 =（0.8~0.9）fb
热轧钢筋有明显流幅称为软钢以屈服强度作为设计依据消除应力钢丝钢绞线精轧螺纹钢无明显流幅称为硬钢热处理钢筋冷轧带肋钢筋冷轧扭钢筋钢筋的分类hrb40020mnsiv20mnsinb20mnti级带肋kl400k20mnsi新iii级变形注钢筋名称前面的数字表示平均含碳量万分之数按钢材含碳量多少分为低碳钢含碳量25中碳钢2660高碳钢60土建结构用钢低中碳钢r235q235i级光圆hrb33520mnsi级iiiii热轧钢筋直径大于6mm000000000000热轧钢筋的符号说明生产工艺hotrolled表面形状plain钢筋barhpb235屈服强度hotrolledribbedbarhrb335桥梁工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数12种类r235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fsd195280330330fsd195280330330热轧钢筋r建筑工程中热轧钢筋的屈服强度材料分项系数11种类hpb235q235hrb33520mnsihrb40020mnsiv20mnsinb20mntirrb400k20mnsi符号fyfy210300360360热轧钢筋210300360360r?钢筋的se曲线l0ppa00pas0lle钢筋的力学性能p点所对应的应力为比例极限而e点所对应的应力为弹性极限
固溶体
按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体 可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。
间隙固溶体
置换固溶体
固溶体的性能 无论置换固溶体，还是间隙固溶体，由于溶质原 子的存在都会使晶格发生畸变，使其性能不同于 原纯金属。
当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。 随溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变，其一般情 况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率 升高，导电性逐渐下降等。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。 固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时， 可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
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我国是采用混凝土结构最多的国家，在高层建 筑和多层框架中大多采用混凝土结构。
目前，世界上最高的混凝土建筑是高 450m的位于马来西亚吉隆坡的型钢混凝土 结构的 双塔大厦 。
我国最高的建筑是高382m(88层)的上 海 金茂大厦 ，主体为钢筋混凝土结构， 其中部分柱是型钢混凝土柱。高322m(80 层)的广州中天广场 是我国最高的钢筋混 凝土建筑。
混凝土结构
混凝土结构
• 上册 混凝土结构设计原理 • （第五版）
第1章 绪论
1.1 混凝土结构的一般概念
1.1.1 混凝土结构的定义与分类
以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构， 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。
由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结 构称为素混凝土结构。
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称为钢筋混凝土结构。
例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽 裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用 极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证 适用性和耐久性的功能要求。
进行结构设计时，结构或构件按承载能 力极限状态进行计算后，还应该按正常使用 极限状态进行验算。也就是说，设计的结构 或构件在满足承载能力极限状态的同时也要 满足正常使用极限状态。
加拿大多伦多 的预应力混凝土 电视塔高达549m，是有代表性的预应力混 凝土构筑物。
我国最高的电视塔为上海电视塔(东方 明珠)，高415.2m，主体为混凝土结构。
世界上最高的混凝土重力坝是瑞士狄 克桑斯大坝，坝高285m，坝顶宽15m，坝 底宽225m，坝长695m。
我国长江三峡水利枢纽工程，是世界 上最大的水利工程，混凝土大坝高186m， 坝体混凝土用量达1527万m3。
同时，在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢 筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施 工也要正确。
1.1.3 钢筋混凝土结构的优缺点
针对这些缺点，可采用轻质 高强混凝土及预应力混凝土以减 轻自重，改善钢筋混凝土结构的 抗裂性能。
1.2 混凝土结构的发展概况
混凝土结构约有150年的历史，与钢、木和砌体结 构相比，由于它在物理力学性能、材料来源以及工程 造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也 最广泛。
1.3.3 荷载和材料强度
荷载值基本上不随时间而变化的荷载，称为永 久荷载或恒荷载(用G或g表示)，例如结构的自重。
荷载值随时间而变化的荷载，称为可变荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ或 活荷载(用Q或q表示)，例如楼面活荷载。
荷载的标准值是荷载的基本代表值，用下标k 表示，在验算变形和裂缝宽度时要用荷载的标准 值。
在计算截面承载力时，为了满足可靠度的要 求，应采用比其标准值大的荷载设计值。
现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)积累了半个世纪以来丰富的 工程实践经验和科研成果，把我国混凝土 结构设计方法提高到了当前的国际水平， 在工程设计中发挥指导作用。
随着高强度钢筋、高强高性能混凝土(强度达到100N/mm2)以及 高性能外加剂和混合材料的研制使用，高强高性能混凝土的应用范 围不断扩大，钢纤维混凝土和聚合物混凝土的研究和应用有了很大 发展。还有，轻质混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土以及利用工业 废渣的“绿色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且对节能和 保护环境具有重要的意义。此外，防射线、耐磨、耐腐蚀、防渗透、 保温等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其结构也正在研究中。
1.3 结构的功能和极限状态简述
1.3.1 结构的功能
建筑结构的功能包括 安全性、适用性和耐久性 三个方面，简称“三性”。
是指建筑结构承载能力的可靠性，即建筑结构应能 承受正常施工和使用时的各种荷载和变形，在地震、爆炸 等发生时和发生后能保持结构的整体稳定性
要求结构在正常使用过程中不产生影响使用的过大 变形以及不发生过宽的裂缝和振动等
通过本课程的学习，并通过课程设计和毕业设计等实践 性教学环节，使学生初步具有运用这些理论知识正确进行 混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。
在混凝土中设置受力钢筋构成钢筋混凝土， 这就要求受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结 在一起，以保证两者共同变形，共同受力。
由于钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系 数十分接近(钢1.2×10-5/℃；混凝土(1.0×10-5～ 1.5×10-5)/℃)，当温度变化时钢筋与混凝土之间 不会产生较大的相对变形而破坏粘结，为满足两 种材料共同受力的要求创造了前提条件。
要求在正常维护条件下结构不发生严重风化、腐蚀、 脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等，达到设计预期的使用年 限
1.3.2 结构的极限状态
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足 设计规定的某一功能要求，则此状态称为该功能的极限状态。
1 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不
适于继续承载的状态，称为
荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系 数。恒荷载的荷载分项系数一般取为1.2；活荷载 的荷载分项系数一般取为1.4。
按荷载标准值计算得到的内力，称为内力的标准值， 例如弯矩标准值Mk、轴向力标准值Nk等。
按荷载设计值计算得到的内力，称为内力的设计值， 例如弯矩设计值M、轴向力设计值N等。
验算变形、裂缝宽度时，应采用材料强度的标准值； 计算截面承载力时，要用比材料强度标准值小的材料强度 设计值。材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料强 度的分项系数。
例如，混凝土轴心抗拉强度设计值ft=ftk/γc。这里，t 表示抗拉强度(tensile strength)，k表示标准值，c表示混 凝土，γc表示混凝土强度的分项系数，γc=1.4。
1.4 混凝土结构的环境类别
环境类别是指混凝土结构暴露表面所处的环境条件， 设计时可根据实际情况 确定适当的环境类别。
1.5 学习本课程需要注意的问题
混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构 设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计 算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。
后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、 公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
。
当结构或构件由于材料强度不足而破坏，或因 疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承 载，或丧失稳定，或结构转变为机动体系时，就认 为结构或构件超过了承载能力极限状态。
超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能 满足安全性的要求。
2 正常使用极限状态
结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状 态称为正常使用极限状态。
由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方 法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力 混凝土结构。
1.1.2 配筋的作用与要求
在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝 土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充 分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。
图1-1 简支梁和轴心受压柱受力示意图 (a)素混凝土梁；(b)钢筋混凝土梁；(c)钢筋混凝土轴心受压柱
目前，世界上最高的混凝土建筑是高 450m的位于马来西亚吉隆坡的型钢混凝土 结构的 双塔大厦 。
我国最高的建筑是高382m(88层)的上 海 金茂大厦 ，主体为钢筋混凝土结构， 其中部分柱是型钢混凝土柱。高322m(80 层)的广州中天广场 是我国最高的钢筋混 凝土建筑。
混凝土结构
混凝土结构
• 上册 混凝土结构设计原理 • （第五版）
第1章 绪论
1.1 混凝土结构的一般概念
1.1.1 混凝土结构的定义与分类
以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构， 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。
由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结 构称为素混凝土结构。
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称为钢筋混凝土结构。
例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽 裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用 极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证 适用性和耐久性的功能要求。
进行结构设计时，结构或构件按承载能 力极限状态进行计算后，还应该按正常使用 极限状态进行验算。也就是说，设计的结构 或构件在满足承载能力极限状态的同时也要 满足正常使用极限状态。
加拿大多伦多 的预应力混凝土 电视塔高达549m，是有代表性的预应力混 凝土构筑物。
我国最高的电视塔为上海电视塔(东方 明珠)，高415.2m，主体为混凝土结构。
世界上最高的混凝土重力坝是瑞士狄 克桑斯大坝，坝高285m，坝顶宽15m，坝 底宽225m，坝长695m。
我国长江三峡水利枢纽工程，是世界 上最大的水利工程，混凝土大坝高186m， 坝体混凝土用量达1527万m3。
同时，在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢 筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施 工也要正确。
1.1.3 钢筋混凝土结构的优缺点
针对这些缺点，可采用轻质 高强混凝土及预应力混凝土以减 轻自重，改善钢筋混凝土结构的 抗裂性能。
1.2 混凝土结构的发展概况
混凝土结构约有150年的历史，与钢、木和砌体结 构相比，由于它在物理力学性能、材料来源以及工程 造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也 最广泛。
1.3.3 荷载和材料强度
荷载值基本上不随时间而变化的荷载，称为永 久荷载或恒荷载(用G或g表示)，例如结构的自重。
荷载值随时间而变化的荷载，称为可变荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ或 活荷载(用Q或q表示)，例如楼面活荷载。
荷载的标准值是荷载的基本代表值，用下标k 表示，在验算变形和裂缝宽度时要用荷载的标准 值。
在计算截面承载力时，为了满足可靠度的要 求，应采用比其标准值大的荷载设计值。
现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)积累了半个世纪以来丰富的 工程实践经验和科研成果，把我国混凝土 结构设计方法提高到了当前的国际水平， 在工程设计中发挥指导作用。
随着高强度钢筋、高强高性能混凝土(强度达到100N/mm2)以及 高性能外加剂和混合材料的研制使用，高强高性能混凝土的应用范 围不断扩大，钢纤维混凝土和聚合物混凝土的研究和应用有了很大 发展。还有，轻质混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土以及利用工业 废渣的“绿色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且对节能和 保护环境具有重要的意义。此外，防射线、耐磨、耐腐蚀、防渗透、 保温等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其结构也正在研究中。
1.3 结构的功能和极限状态简述
1.3.1 结构的功能
建筑结构的功能包括 安全性、适用性和耐久性 三个方面，简称“三性”。
是指建筑结构承载能力的可靠性，即建筑结构应能 承受正常施工和使用时的各种荷载和变形，在地震、爆炸 等发生时和发生后能保持结构的整体稳定性
要求结构在正常使用过程中不产生影响使用的过大 变形以及不发生过宽的裂缝和振动等
通过本课程的学习，并通过课程设计和毕业设计等实践 性教学环节，使学生初步具有运用这些理论知识正确进行 混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。
在混凝土中设置受力钢筋构成钢筋混凝土， 这就要求受力钢筋与混凝土之间必须可靠地粘结 在一起，以保证两者共同变形，共同受力。
由于钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系 数十分接近(钢1.2×10-5/℃；混凝土(1.0×10-5～ 1.5×10-5)/℃)，当温度变化时钢筋与混凝土之间 不会产生较大的相对变形而破坏粘结，为满足两 种材料共同受力的要求创造了前提条件。
要求在正常维护条件下结构不发生严重风化、腐蚀、 脱落、碳化，钢筋不发生锈蚀等，达到设计预期的使用年 限
1.3.2 结构的极限状态
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足 设计规定的某一功能要求，则此状态称为该功能的极限状态。
1 承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不
适于继续承载的状态，称为
荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系 数。恒荷载的荷载分项系数一般取为1.2；活荷载 的荷载分项系数一般取为1.4。
按荷载标准值计算得到的内力，称为内力的标准值， 例如弯矩标准值Mk、轴向力标准值Nk等。
按荷载设计值计算得到的内力，称为内力的设计值， 例如弯矩设计值M、轴向力设计值N等。
验算变形、裂缝宽度时，应采用材料强度的标准值； 计算截面承载力时，要用比材料强度标准值小的材料强度 设计值。材料强度设计值等于材料强度标准值除以材料强 度的分项系数。
例如，混凝土轴心抗拉强度设计值ft=ftk/γc。这里，t 表示抗拉强度(tensile strength)，k表示标准值，c表示混 凝土，γc表示混凝土强度的分项系数，γc=1.4。
1.4 混凝土结构的环境类别
环境类别是指混凝土结构暴露表面所处的环境条件， 设计时可根据实际情况 确定适当的环境类别。
1.5 学习本课程需要注意的问题
混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构 设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计 算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。
后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、 公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
。
当结构或构件由于材料强度不足而破坏，或因 疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承 载，或丧失稳定，或结构转变为机动体系时，就认 为结构或构件超过了承载能力极限状态。
超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能 满足安全性的要求。
2 正常使用极限状态
结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状 态称为正常使用极限状态。
由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方 法建立预加应力的混凝土制成的结构称为预应力 混凝土结构。
1.1.2 配筋的作用与要求
在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝 土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充 分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。
图1-1 简支梁和轴心受压柱受力示意图 (a)素混凝土梁；(b)钢筋混凝土梁；(c)钢筋混凝土轴心受压柱