01-绪论(混凝土结构设计原理)

上册混凝土结构设计原理第一章绪论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材料为主的结构均可称为混凝土结构。

包括钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和素混凝土结构等。

1.1.2 钢筋与混凝土共同工作的条件：钢筋和混凝土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：⑴钢筋和混凝土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；⑵钢筋与混凝土具有基本相同的温度线膨胀系数（钢材为1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏。

1.1.3混凝土结构的优缺点：优点⑴材料利用合理：钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位应力价格低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。

⑵可模性好：混凝土可根据需要浇筑成各种性质和尺寸，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。

⑶耐久性和耐火性较好，维护费用低：钢筋有混凝土的保护层，不易产生锈蚀，而混凝土的强度随时间而增长；混凝土是不良热导体，30mm厚混凝土保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。

⑷现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性和防辐射性能较好，适用于防护结构。

⑸刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。

⑹易于就地取材：混凝土所用的大量砂、石，易于就地取材，近年来，已有利用工业废料来制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善混凝土的性能。

缺点：⑴自重大：不适用于大跨、高层结构。

⑵抗裂性差：普通RC结构，在正常使用阶段往往带裂缝工作，环境较差(露天、沿海、化学侵蚀)时会影响耐久性；也限制了普通RC用于大跨结构，高强钢筋无法应用。

⑶承载力有限：在重载结构和高层建筑底部结构，构件尺寸太大，减小使用空间。

《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。

在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。

由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。

1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。

缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。

1.3本课程主要内容分为“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、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，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。

学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。

第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。

《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》第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。

在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。

由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。

1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。

缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。

1.3本课程主要内容分为“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、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，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。

学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。

第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。

②混凝土的轴心抗压强度标准值f ck是根据以150mm×150mm×300mm的棱柱体为标准试件，在与立方体标准试件相同的养护条件下，按照棱柱体试件试验测得的具有95％保证率的抗压强度确定的。

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。

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》思考题及习题（参考答案）重庆大学第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。

在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。

由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。

1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。

缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。

1.3本课程主要内容分为“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、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，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。

学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。

第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。

混凝土结构设计原理复习资料(大纲重点)混凝土结构设计原理复资料第1章绪论钢筋与混凝土的共同工作原理钢筋与混凝土之间有着良好的粘结力，使它们能够结合成一个整体，在荷载作用下能够共同变形，完成其结构功能。

此外，钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近，不会产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。

同时，包围在钢筋外面的混凝土还能保护钢筋免遭锈蚀，从而保证了钢筋与混凝土的共同作用。

混凝土的优缺点混凝土作为建筑结构材料具有以下优点：材料利用合理、可模性好、耐久性和耐火性较好、现浇混凝土结构的整体性好、刚度大、阻尼大、易于就地取材。

但混凝土也有缺点，主要表现在自重大、抗裂性差、承载力有限、施工复杂、施工周期较长、修复、加固、补强较困难等方面。

建筑结构的功能和荷载分类建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面。

荷载按时间的变异可分为永久作用、可变作用、偶然作用。

结构的极限状态包括承载力极限状态和正常使用极限状态。

结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。

荷载的标准值应小于荷载设计值，而材料强度的标准值应大于材料强度的设计值。

第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能混凝土的强度混凝土的立方体抗压强度（fcu,k是用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，在温度为（2±3）℃，相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法加压到破坏，所测得的具有95%保证率的抗压强度。

（fcu,k是确定混凝土强度等级的依据）。

混凝土的强度还包括强度轴心抗压强度（fc和轴心抗拉强度（ft其中，强度轴心抗压强度由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得。

（f ck0.67 fcu,k轴心抗拉强度相当于fcu,k的1/8～1/17，fcu,k越大，这个比值越低。

混凝土在复合应力下的强度表现为三向受压时，可以提高轴心抗压强度和轴心受压变形能力。