水工钢筋混凝土结构学课件绪论.ppt

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1、水工钢筋砼结构Hydraulic Reinforced Concrete Structure,绪 论钢筋砼结构 由钢筋和砼两种材料组成共同受力的结构。砼抗压强度高，抗拉强度低，为抗压强度 的1/81/20；破坏时有明显 的脆性性质。,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,素砼主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。,Pcr=9.7kN,fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2,ft,sc=ft,素砼梁,Pu Pcr,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，破坏表现为脆性断裂，无明显预兆。,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,钢 材 抗拉和抗压强度都很高；具有屈服现

2、象，破坏时有较好的延性；细长钢筋受压时易压曲。易锈蚀，不耐高温。,将砼和钢材这两种材料有机地结合在一起，可以取长补短，充分利用材料的性能。,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,Pcr=9.7kN,fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2,ft,sc=ft,钢筋砼梁,Pu 52.5kN,fy,配置钢筋后，钢筋砼梁的承载力比素砼梁大大提高，钢筋的抗拉强度和砼的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。,Py 50.0kN,fc,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,钢筋砼Reinforced Concrete（缩写RC）除在受拉区配筋外，还有其他配筋方式；可在受压区配钢筋协助砼

3、承受压力；在复杂应力区域（如梁在受剪区段、受扭构件等），可配箍筋或纵横交错的钢筋；当构件受力很大时，可直接配钢骨；可用箍筋约束砼提高砼的抗压强度，甚至直接采用钢管；采用纤维（钢纤维、玻璃纤维等）与砼一起搅拌形成的纤维砼，其抗拉强度可提高。两种（或两种以上）材料的有机组合，充分发挥各自的长处，可创造出多种形式的复合材料，适应各种不同受力的要求，取得很好的综合经济效益,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,常见配筋方式,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,绪 论,钢骨砼结构（Steel Reinforced Concrete)(Encased Concrete),钢筋砼结构的工作原理,绪 论,钢管砼结构（Con

4、crete Filled Tube),钢筋砼结构的工作原理,纤维增强塑料砼（Fiber Reinforced Plastic),绪 论,钢筋砼结构的工作原理,钢-砼混合结构(Composite Structure)(Hybrid Structure),绪 论,钢筋砼结构的工作原理,钢筋与砼共同工作的条件钢筋（材）和砼两种材料的物理力学性能很不相同，他们可以结合在一起共同工作，是因为：钢筋和砼之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；钢材与砼具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.210-5，砼为(1.01.5)10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的

5、变形差而导致两者间的粘结力破坏。砼保护层防止钢筋生锈，提高耐久性，增加粘结力。,绪 论,钢筋砼结构的工作原理,钢筋砼结构的优点耐久性好。钢筋有砼保护层，不易锈蚀。整体性好（现浇钢筋砼结构）。适用于抗震、抗爆结构。可模性好。砼可浇筑成各种尺寸、各种复杂形状的结构，如空间薄壳、箱形结构等。,钢筋砼结构的特点,绪 论,耐火性好。砼是不良热导体，30mm厚砼保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。就地取材。砼所用砂、石，易于就地取材。近年有用工业废料制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善砼的性能。节约钢材。钢筋和砼的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，单位应力价格低，经济指标

6、优于钢结构。,绪 论,钢筋砼结构的特点,钢筋砼结构的优点,钢筋砼结构的缺点自重大。不适用于大跨、高层结构。,轻质、高强和预应力,抗裂性差。普通RC结构，在正常使用阶段带裂缝工作，环 境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时影响耐久性；限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。,预应力砼,钢筋砼结构一旦破坏，其修复、加固、补强较困难。,钢模、滑模等；泵送、早强、商品、高性能砼等,砼结构加固技术不断得到发展，如最近研究开发的采用碳纤维布加固砼结构技术，快速简便。,绪 论,钢筋砼结构的特点,施工复杂。工序多（支模、绑钢筋、浇筑、养护），消耗 木料多，工期长，施工受季节、天气影响大。,三峡工程左厂房,小浪

7、底水利枢纽工程,小浪底进水塔基础砼浇筑,砼施工中的小浪底进水塔群,二 滩 雄 姿,葛 洲 坝 船 闸,毛里塔尼亚友谊港,天津港大沽灯塔,塞那河上的诺曼底大桥,美国密执安州的麦基那克海峡大桥,钢筋砼的分类按受力状态分杆系结构和非杆系结构。按制作方法分整体式、装配式和装配整体式。按初应力状态分普通钢筋砼和预应力钢筋砼。,绪 论,钢筋砼结构的分类,预应力砼结构（Prestressed Concrete),在结构受荷之前，预先对砼施加压力，造成人为的压应力状态，使产生的压应力可部分或全部抵消荷载引起的拉应力。,绪 论,钢筋砼结构的分类,钢筋砼结构的发展简况及应用 1824年英国人阿斯普丁发明硅酸盐水泥

8、；1849年法国人朗波制造了第一只钢筋砼小船；1872年在纽约建造第一所钢筋砼房屋；RC结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。与砖石结构、钢木结构相比，钢筋砼结构的历史并不长，但发展非常迅速，目前砼结构已成为大量土木水利工程结构中最主要的结构，而且高性能砼和新型砼结构形式还在不断发展。,钢筋砼结构的发展及其应用,绪 论,钢筋砼结构的发展及其应用,绪 论,钢筋砼结构计算理论的发展,第一阶段结构内力和构件截面计算均套用弹性理论，采用容许应力设计法。第二阶段考虑砼塑性性能的破损阶段设计法，50年代又提出更为合理的极限状态设计法。第三阶段发展了以概率理论为基础的极限状态设计法。新型砼材料及其复合结

9、构形式的出现又不断提出新的课题，不断促进砼结构的发展。,钢筋砼结构的发展及其应用,绪 论,钢筋砼结构材料的发展,第一阶段钢筋和砼的强度较低，主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。第二阶段砼和钢筋强度提高，1928年发明了预应力砼，使得砼结构可以用来建造大跨度。第三阶段材料向高强、轻质、耐久和高性能发展。建造了高坝、超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程，成为现代土木水利工程的标志。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,本课程是研究钢筋砼这一复合材料的力学理论 课程。钢筋砼不是理想弹性材料，与研究弹性 体的材料力学有很大的不同。

10、应注意它们 之间的异同点。钢筋砼结构的计算公式是在大量实验基础上与 理论分析相结合起来的。注意每一理论的适用 范围和条件。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,运用设计规范规范具有法规性，必须遵守，本课程所用教材依据水工砼结构设计规范SL/T191-96编写。规范包括计算公式和构造规定。注意构造规定构造规定是为照顾施工便利和计算上某些无法考虑的因素而设。,如图悬臂梁，受力钢筋面积由规范计算公式算出，伸入支座长度由构造规定决定。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,设计结果不唯一构件和结构设计内容：结构方案、构件选型

11、、材料选择、配筋构造、施工方案等，还需考虑安全适用和经济合理。可能有多种方案，应经过方案比较，综合考虑使用、材料、造价、施工等方面确定最终结果。,钢筋砼结构课程学习中应注意的问题,绪 论,按材料分类木 结 构 采用方木、圆木、条木、板材等通过齿、螺栓、钉、键和胶连接而成的结构。我国古时采用的木结构房屋很多（如宫殿、庙宇、塔楼、民居等），近年来因木材资源匮乏，除林区和农村房屋外，很少采用，但用木材做木梁、木屋架、木屋面板者有之。砌体结构采用砖、石、砼砌块等砌体建成的结构，用于墙体结构。砼结构 采用砼、钢筋砼和预应力砼建成的结构，包括素砼结构、钢筋砼结构、预应力砼结构。主要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构、拱结构、空间薄壳和空间折板结构。钢 结 构 采用各种型钢或钢管等钢材建成的结构。混合结构 同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构.如金贸大厦.组合结构 采用钢构件和钢筋砼构件，或钢砼组合构件共同组成的承重结构体系或抗侧力结构体系。这种组合可使钢和砼两种材料都取长补短，有良好的技术经济效益。索膜结构 采用薄膜材料和钢索共同形成的结构型式。,