《混凝土结构设计原理》课件.ppt
混凝土结构设计原理从材料性能到结构设计，探索混凝土建筑的科学原理与工程实践
第一章绪论发展历史混凝土结构百年演进结构类型框架、剪力墙等形式行业标准规范体系简介
混凝土性能发展简史1普通混凝土时期基础工程应用2技术变革节点新型外加剂出现3高性能混凝土强度大幅提升4代表性工程超高层建筑实现
混凝土结构常见形式框架结构梁柱受力为主灵活空间划分剪力墙结构抗侧力性能好适合高层建筑框架-剪力墙综合受力特点平面布置灵活板柱/壳体结构特殊空间效果建筑美学表现
设计依据与规范GB50010标准国家强制性标准高层建筑规范抗震等级要求国内外规范差异安全系数取值不同规范更新周期技术进步推动修订
第二章材料力学性能混凝土力学性能强度等级与弹性模量钢筋性能要求屈服强度与延性复合材料应用纤维增强技术试验检测方法标准测试规程
混凝土材料组成与分类基本组成材料水泥、骨料、水外加剂类型减水剂、缓凝剂特种混凝土高强、纤维增强
混凝土物理生化性能性能类别技术指标影响因素强度抗压、抗拉、抗折水灰比、龄期弹性模量变形能力骨料品质收缩体积变化水泥用量徐变长期变形持久荷载耐久性抗冻、抗渗环境条件
混凝土受力特性1受压性能强度高、脆性破坏2受拉性能强度低、易开裂3受弯性能压区受压、拉区开裂4应力-应变关系非线性变形规律
钢筋性能及种类热轧钢筋HPB300、HRB400等级屈服强度钢筋牌号主要指标延性要求塑性变形能力焊接性能施工连接质量保证
钢筋与混凝土协同工作机理粘结作用界面力传递锚固机制端部力传递滞后效应开裂后应变差异裂缝控制合理配筋布置
第三章极限状态设计方法极限状态概念结构功能丧失状态设计理论演化从容许应力到极限状态分项系数法荷载与材料系数
极限状态的分类结构极限状态不同功能丧失定义承载能力极限状态破坏或失稳正常使用极限状态过大变形或裂缝长期与短期极限状态荷载作用时间影响
结构安全等级及耐久性要求3级安全等级分级一、二、三级划分50年设计使用年限普通建筑标准100年重要建筑增加使用年限
荷载分类与标准值恒载：自重，永久固定设备活载：人群，家具，临时荷载风载：多层高层主要侧向力地震作用：设防烈度决定大小
分项系数及结构可靠度
第四章结构分析方法受力分析结构受力模型建立内力计算弯矩、剪力、轴力确定变形计算挠度、位移评估验算校核极限状态判断
静定结构内力分析简支梁内力分析集中力：M=PL/4均布载：M=qL2/8悬臂梁弯矩：M=PL剪力图和弯矩图展示内力分布规律
超静定结构分析连续梁特点内支座负弯矩力法分析选择多余约束位移法节点平衡条件计算机辅助分析矩阵求解方法
平面杆系结构分析多跨框架平面几何布置荷载传递水平力分配变形分析侧移控制
弹性分析与弹塑性分析弹性分析材料线性假定应力比例于应变弹塑性模型弹性—理想塑性考虑材料非线性屈服机制塑性铰形成结构冗余度分析极限荷载计算结构承载力储备安全裕度评估
荷载-变形关系荷载比弹性变形实际变形
第五章受弯构件设计基本概念梁受弯变形特征正截面设计弯矩承载力计算斜截面设计剪力承载力验算
受弯构件断面设计1确定荷载与内力计算弯矩和剪力确定材料参数混凝土与钢筋强度设计断面尺寸宽度、高度初选计算配筋面积受拉、受压钢筋正常使用验算裂缝与挠度控制
矩形梁正截面受弯承载力计算假定平截面假定混凝土不承受拉力材料弹塑性工作受压区：应力块参数α1β1受拉区：由钢筋承担拉力
T型梁的特点与设计翼缘作用增大受压面积工作条件判别中和轴位置确定简化计算等效矩形截面计算流程中和轴在翼缘内/外
斜截面受剪设计要点剪力分布规律梁高方向非均匀箍筋配置间距与直径选择破坏形式斜截面开裂特征构造要求最小配箍率保证
受扭构件分析与设计扭矩传递空间受力分析开裂特征螺旋形裂缝配筋措施纵筋与箍筋组合
梁的刚度与裂缝控制正常使用极限状态功能性要求保证挠度计算长期变形考虑徐变裂缝宽度控制钢筋应力水平影响限值规定基于环境类别划分
梁的实际配筋与细部构造顶部钢筋：抵抗支座负弯矩底部钢筋：承担跨中正弯矩锚固长度：确保钢筋充分发挥强度构造钢筋：保证整体性和施工便利
第六章受压构件设计构件种类柱、墙、短柱轴心受压均匀应力分布偏心受压附加弯矩作用稳定性问题长细比影响承载力
矩形柱轴心受压承载力N承载力计算公式N=α·fc·Ac+fy·As1%最小配筋率防止脆性破坏5%最大配筋率避免钢筋过密
偏心受压截面的受力分析偏心距定义力作用点偏离核心小偏心受压截面全压大偏心受压部分截面受拉计算方法等效内力化简
长细比与稳定性分析长细比承载力系数
柱子配筋及构造要求主筋设置不小于4根对称布置最小直径12mm箍筋布置防止主筋屈曲提高核心区约束抗震加密区规定
不同截面形状柱分析圆形柱主筋环形布置T形柱边角处加强配筋L形柱转角处应力集中
钢筋混凝土墙及剪力墙剪力墙定义高宽比大于4主要承担水平力墙体配筋水平