《混凝土结构基本构》课件

混凝土结构基本构作为建筑行业的基本材料之一，混凝土结构的组成和性能直接影响着建筑物的整体安全性和稳定性让我们来探索一下混凝土结构的基本构成简介目标与内容重点学习本课程将全面介绍混凝土结构的学习混凝土的材料组成、生产工基本知识,包括其定义、特点、艺以及各项力学性能,为后续的分类以及常见的结构形式设计和应用奠定基础应用场景混凝土结构广泛应用于建筑、基建、水利等众多领域,是工程建设不可或缺的核心材料混凝土的定义混凝土的基本组成混凝土的特点混凝土由水泥、砂、石子等骨料混凝土具有优良的抗压性能、耐和水等物质按一定比例混合而成久性和施工便利性,被广泛应用于的建筑材料各类建筑物的建造混凝土的制备过程将水泥、骨料和水混合搅拌,充分浆化后浇筑成型,经过养护后形成坚实的固化体混凝土的特点耐久性强抗压性能优秀混凝土能够经受长期的外界环境影响,混凝土具有优异的抗压强度,能有效承具有卓越的耐久性受各种压力与载荷防火性能良好维修成本低混凝土结构在火灾情况下具有良好的混凝土结构在使用过程中维修成本较抗火性能和安全性低,维护简单混凝土结构的分类柱式结构框架结构剪力墙结构筒中筒结构由柱、梁、板等组成的传统骨由水平梁和垂直柱组成的开放由垂直剪力墙和水平梁板组成,由内外筒体组成的筒状结构,内架结构,具有承重性强、使用空式结构,特点是受力简单、构造主要承担水平荷载,抗震性能优筒传递重力荷载,外筒抵御水平间灵活的特点简单、施工方便良荷载,结构受力协调混凝土结构的结构形式骨架式结构板式结构壳体结构拱式结构由柱和梁组成的骨架结构是最采用混凝土板作为承重构件的利用薄壁混凝土构件组成的结以拱形作为承重构件的结构形常见的混凝土结构形式,具有结构形式,具有整体性强的优构形式,如双曲面屋盖、圆筒式,能很好地承受压力常用承载能力强和施工便捷的特点点适用于工厂、仓库等建筑状构件等这种结构外形优美于大跨度的桥梁、体育馆等建这种结构将受力传递到地基,可有效利用空间并增加使用,受力性能良好,但施工难度较筑,具有美观大方的特点的同时,也能充分利用空间功能高混凝土结构系统框架结构系统剪力墙结构系统筒中筒结构系统组合结构系统由柱、梁等构件组成的空间受由墙体主体和连梁等组成,可由内外两层筒体组成,外筒承通过不同受力体系的协调配合力系统,可承受较大的拉力、有效抵抗地震、强风等水平荷受竖向荷载,内筒抵抗水平荷,发挥各自优势如框-筒、框-压力和弯曲力广泛应用于高载常用于住宅、办公楼等建载适用于超高层建筑墙等组合形式,可满足不同建层建筑、体育场馆等筑筑需求混凝土材料水泥骨料水泥是混凝土的主要成分之一,负责将骨料包括细骨料和粗骨料,占混凝土体其他材料粘结在一起有多种不同类积的60-80%不同类型和级配的骨型的水泥,具有不同的性能特点料会影响混凝土的强度和性能外加剂水外加剂是添加到混凝土中的少量化学水是与水泥发生化学反应的必要成分,物质,可以改善混凝土的可加工性、强也影响着混凝土的可加工性和最终性度和耐久性等性能能用水量的控制很关键水泥水泥的生产水泥的特性水泥的应用水泥通过将石灰石、粘土等原料混合后高温水泥由细小的颗粒组成,具有良好的流动性水泥广泛用于建筑工程,是混凝土、砂浆等烧结而成这是一个复杂的化学过程,需要和凝结性当与水混合后,能够快速固化形重要材料的主要成分在建筑过程中,水泥精密的温度控制和精细的比例调整成坚硬的混凝土扮演着关键的粘合剂角色骨料分类性能要求12骨料主要分为细骨料和粗骨料细骨料通常为天然河砂或者骨料需要满足一定的强度、密度、粒度和洁净度等性能要求人工砂石，粗骨料多为碎石或者鹅卵石，以确保混凝土的强度和耐久性影响因素质量控制34骨料的种类、含量、粒型和粒度分布等都会对混凝土的性能需要严格控制骨料的质量,确保其符合设计要求和施工标准产生重要影响混合料矿物质混合料化学混合料如石灰石粉、粉煤灰、石膏等，如减水剂、抗冻剂、引气剂等，可以改善混凝土的性能，提高耐可以调节混凝土的流动性、硬化久性和工作性速度和气泡分布特殊混合料如纤维、钢渣、玻璃粉等，可以提高混凝土的抗裂性、抗冲击性和耐磨性外加剂外加剂种类丰富外加剂改善混凝土性能外加剂应用技术关键混凝土外加剂包括减水剂、高性能减水剂适当使用外加剂可以改善混凝土的工作性、外加剂的用量和使用时机是关键,需要根据、早强剂、缓凝剂、抗冻剂等,可根据需要强度、耐久性等重要性能,提高混凝土结构具体工程要求进行科学配比和合理使用选用不同类型的外加剂的整体质量配合比设计原料选择根据建筑物的要求和使用环境,选择合适的水泥、骨料和外加剂确保材料质量符合标准比例确定通过试验测定,确定适当的水泥、骨料和外加剂的配比,以达到所需的强度和工作性调整优化根据混凝土的实际施工情况,对配合比进行调整和优化,确保混凝土的性能指标符合要求混凝土生产材料配比1根据配合比设计确定水泥、砂石、水等材料的投放量搅拌2使用搅拌机将材料充分混合浇筑3将搅拌好的混凝土浇注到模板中养护4保持混凝土充分的水分、温度,促进强度发展混凝土生产是一个多步骤的过程首先需要根据配合比设计确定各种原材料的投放量然后将这些材料搅拌均匀,形成稠度适当的混合体接下来将混凝土浇注到模板中,并进行养护,以确保混凝土达到设计强度整个过程需要严格控制,确保混凝土质量运输和浇筑运输1采用专业运输车辆,保护混凝土质量浇筑2严格按照工艺要求,分层浇筑入模振捣3采用电动或气动振捣机,充分密实混凝土从搅拌站运输到工地后,需要按照严格的工艺要求进行浇筑采用专业的运输车辆可以有效保护混凝土质量在浇筑过程中,需要分层进行入模,并使用振捣机充分密实,确保混凝土质量达标泌水和裂缝泌水裂缝泌水是混凝土在初始浇筑阶段从混凝土在凝结和硬化过程中容易上浇筑层中析出水分的现象这因为内部应力、温度变化等原因是由于水泥水化反应产生的水量出现裂缝合理的配合比和养护大于混凝土的吸水能力造成的可以有效控制裂缝发生预防措施•控制水灰比•合理控制混凝土浇筑温度•适当延长养护时间硬化过程水化反应1水泥与水接触后会发生一系列化学反应,产生水化物这些水化物逐渐凝结硬化,使混凝土获得强度体积变化2混凝土在浇筑初期会有少量收缩,随后会逐渐膨胀,最终达到稳定状态这会影响构件的尺寸和构造影响因素3温度、湿度、养护等条件会显著影响混凝土的硬化过程和最终性能需要精心控制这些因素抗压强度抗拉强度5MPa典型值普通混凝土的抗拉强度通常在5MPa左右10%设计倍数混凝土抗拉强度通常仅为其抗压强度的10%左右倍2提升空间通过优化骨料配比和添加纤维可将抗拉强度提升2倍抗弯强度定义混凝土抗弯强度是指混凝土在受弯作用下的抗破坏能力主要取决于混凝土的抗拉强度和钢筋的抗拉性能影响因素混凝土配合比、养护条件、混凝土强度等钢筋的取径、数量、分布也会影响抗弯强度测试方法采用三点弯曲试验或四点弯曲试验测定混凝土抗弯强度通过测定试件破坏荷载和破坏断面来计算抗弯强度设计要求设计时需充分发挥混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能,合理确定结构尺寸和配筋量保证结构在承受弯矩作用时不发生脆性破坏抗剪强度抗剪强度定义混凝土构件在剪应力作用下的抵抗破坏的能力，反映了混凝土的耐剪性影响因素混凝土强度等级、配筋方式、构件截面尺寸、受剪跨径长度等测试方法根据不同构件类型采用简支梁、悬臂梁等试验方法测试抗剪强度提高抗剪强度增加纵向配筋或采用横向配筋、增大构件截面尺寸等措施粘结强度5MPa普通混凝土普通混凝土的典型粘结强度为5MPa10MPa预应力混凝土预应力混凝土的粘结强度高达10MPa20MPa高强混凝土高强混凝土的粘结强度可达20MPa粘结强度是指混凝土与钢筋之间的附着力它是混凝土结构的重要性能指标之一,决定了结构承载能力通过合理的配筋和浇筑施工,可以提高混凝土的粘结强度耐久性混凝土结构的耐久性是指混凝土在不同环境作用下保持原有性能的能力这包括对风化、化学腐蚀、冻融循环等外界因素的抵抗能力良好的耐久性可确保混凝土结构在设计使用期内发挥应有功能，降低维修和更换的概率提高混凝土耐久性的关键包括合理配比、适当养护、采用抗侵蚀性材料等结构设计时也应考虑外界环境因素,选用适当的保护措施构件尺寸和配筋构件尺寸设计配筋设计钢筋保护层根据承载需求和结构受力分析根据构件受力情况合理配置钢保证足够的钢筋保护层厚度,,合理设计混凝土构件的尺寸筋数量和位置合理利用混凝防止钢筋腐蚀,并确保结构的考虑结构稳定性、经济性和土的压强和钢筋的拉强,确保耐久性工艺性等因素,选用最优的截结构的承载能力面尺寸受压构件构件形式受压构件主要包括柱、墙、支撑等垂直构件它们需承受来自上部荷载的压缩应力受压配筋为增强抗压能力,受压构件通常采用主筋和箍筋的配筋方式主筋承担压缩,箍筋提供横向约束强度要求根据承载力需求,选用合适强度等级的混凝土确保构件在服役期间不发生承载力不足的问题受拉构件受拉构件的特点钢筋的作用12受拉构件主要承受拉力,如钢筋钢筋具有良好的抗拉性能,能有混凝土的拉拽结构,主要由钢筋效承受拉应力,而混凝土则提供与混凝土共同承担保护和约束作用常见的受拉构件设计要求34常见的受拉构件包括悬臂梁、设计时需合理布置钢筋,并注意斜拉桥的主索以及一些桁架成其锚固长度和搭接长度,确保受员等拉构件可靠承载受弯构件受弯构件断面弯矩作用剪力作用受弯构件通常采用矩形断面,断面上部为受在受弯作用下,构件中会产生压力和拉力,混受弯构件还会产生剪应力,需要合理配置纵压区,下部为受拉区合理设计混凝土和钢凝土和钢筋共同承担这些应力,确保构件的向和stirrup钢筋来承担这些剪力,保证构件筋配置能够充分利用材料的抗压和抗拉性能承载能力不会因剪力破坏而失效受剪构件抗剪能力主筋和箍筋12受剪构件主要承受剪应力,其抗主筋可以增强抗剪能力,而箍筋剪能力取决于截面积、配筋以则可以防止斜裂缝发展及材料强度特殊设计构件连接34对于某些受剪较大的构件,如深受剪构件之间的连接也需要考梁和悬臂梁,需要采取特殊的配虑抗剪性能,采用适当的连接方筋和构造措施式构件连接可靠性耐久性构件之间的连接应保证足够的强连接处应采用适当的防腐措施,以度和刚度,确保整个结构体系的稳确保结构使用寿命内的可靠性定性和安全性施工性经济性连接方式要便于现场操作,满足快连接设计应兼顾材料费用和施工速、高效的施工要求成本,达到经济合理的目标结构体系设计构件协调荷载分析确保各构件的尺寸、位置和受力状态仔细分析结构的各种荷载作用,科学计相互协调，形成一个整体的稳定结构算各构件的内力,为后续设计提供依据体系力学设计优化设计根据各构件的受力特点,采用适当的设通过调整构件尺寸、位置等,优化结构计方法进行计算设计,确保结构安全可体系,提高结构的整体性和经济性靠结构安全等级一级安全等级二级安全等级三级安全等级四级安全等级满足最高安全性要求的结构,满足较高安全性要求的结构,满足基本安全性要求的结构,最低安全性要求的结构,只能在极端情况下也能确保人员安在较严重的意外情况下能提供在一定范围内的意外事故中能保证在正常使用条件下的安全全适用于关键重要设施和特足够的保护适用于普通居民确保人身安全适用于一般商性适用于简单农村建筑殊建筑建筑业和工业建筑。