《混凝土结构工程》课件

混凝土结构工程课程目标和内容掌握混凝土结构基础知学会结构设计计算方法识能独立完成基本构件设计理解材料特性与工作原理了解施工技术与质量控制混凝土结构的基本概念定义组成部分工作原理混凝土与钢筋共同工作的复合结构体混凝土、钢筋、连接件混凝土承压，钢筋承拉，共同受力系混凝土结构的分类普通钢筋混凝土常规钢筋与混凝土共同工作预应力混凝土预先施加应力提高承载能力纤维混凝土添加纤维增强抗裂性能混凝土结构的优缺点优点耐火性好••耐久性强原材料易得••可塑性强缺点自重大•抗拉性能差••易开裂养护时间长•混凝土材料水泥骨料胶凝材料，决定强度砂石，提供体积稳定性外加剂水改善性能，特殊功能水化反应，保证流动性钢筋材料普通钢筋光圆钢筋、螺纹钢预应力钢筋钢丝、钢绞线、预应力筋钢筋网焊接网片、绑扎钢筋网混凝土强度等级钢筋强度等级300MPa335MPaHPB300HRB335光圆钢筋普通热轧带肋钢筋400MPa500MPaHRB400HRB500高强度热轧带肋钢筋超高强度热轧带肋钢筋混凝土配合比设计原则满足强度要求达到设计强度等级保证工作性能适宜的流动性和可塑性经济合理节约材料，降低成本满足耐久性抵抗环境侵蚀的能力混凝土结构设计规范概述GB500101混凝土结构设计规范2GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范JGJ553普通混凝土配合比设计规程4GB50011建筑抗震设计规范结构设计的基本要求安全性适用性12承载能力满足荷载要求变形、振动、裂缝控制耐久性3抵抗环境影响的长期性能荷载与作用可变荷载永久荷载使用荷载、设备荷载结构自重、填充物重量风荷载由风作用产生的水平力雪荷载地震作用积雪造成的垂直荷载地震引起的惯性力结构计算方法极限状态设计法允许应力法•承载能力极限状态•基于弹性理论•正常使用极限状态•控制工作状态应力•考虑安全系数•简单直观•中国现行规范采用•已逐渐淘汰受弯构件设计确定截面尺寸基于跨度和荷载初步计算正截面计算确定受拉钢筋面积斜截面计算配置箍筋防止斜裂缝构造验算确保满足最小配筋率受压构件设计轴心受压偏心受压荷载作用于截面形心荷载作用点偏离形心•柱的有效长度•小偏心受压•稳定系数•大偏心受压•最小偏心距•二阶效应考虑受拉构件设计钢筋承担主要拉力混凝土抗拉强度低考虑裂缝控制限制钢筋应力水平注意构造要求确保钢筋布置合理锚固长度充分保证拉力有效传递剪力和扭矩设计剪力验算计算斜截面承载力配置箍筋确定箍筋间距和直径扭矩计算确定抗扭筋配置构造要求满足最小配筋和间距规定裂缝控制设计裂缝成因分析裂缝宽度计算1受力裂缝与非受力裂缝基于钢筋应力和保护层厚度2控制措施限值确定43合理配筋、减小钢筋间距根据环境条件和使用要求变形控制设计钢筋混凝土楼板设计单向板双向板•沿短向受力•两个方向均受力•配置主筋和分布筋•两向均配置主筋•适用于矩形板•适用于方形板无梁楼盖楼板直接支承在柱上••需设置加强区受冲切控制•钢筋混凝土梁设计矩形梁形梁连续梁T宽度与高度比小于与楼板整体浇筑形成的梁跨越多个支座的梁

0.5钢筋混凝土柱设计截面选择1矩形、圆形或多边形纵向钢筋配置2满足最小配筋率箍筋布置3控制间距并加密构造详图4梁柱节点加强钢筋混凝土墙设计承重墙剪力墙地下室外墙主要承担竖向荷载主要抵抗水平力承受土压力和水压力•配置双层钢筋网•边缘构件加强•考虑防水要求•设置构造柱•开洞处加强配筋•控制裂缝宽度基础设计独立基础条形基础筏形基础桩基础单柱下的独立承台墙下或柱列下的连续整体式大面积基础板通过桩将荷载传至深基础层预应力混凝土结构概述基本原理预先施加压应力抵消部分拉应力适用范围大跨度、重载荷结构主要优点减小截面、增大跨度、控制裂缝常见应用桥梁、大跨度屋盖、水池预应力施加方法先张法后张法先张拉钢筋，后浇筑混凝土先浇筑混凝土，后张拉钢筋•适用于工厂预制•适用于现场施工•通过粘结传递预应力•通过锚具传递预应力•端部需设置锚固区•可采用粘结或非粘结方式预应力损失计算即时损失1锚具变形、摩擦损失、弹性压缩时间相关损失2混凝土徐变、收缩、钢材松弛计算方法3根据规范公式或试验数据确定总损失率4一般为初始预应力的15%-25%预应力混凝土梁设计预应力混凝土楼板设计确定布筋方案张拉方向和预应力筋布置应力计算施工阶段和使用阶段验算锚固区设计加强端部受力状况挠度控制预估上拱度，控制总变形模板工程模板类型支撑系统设计要求•木模板•立杆支撑•强度要求•钢模板•贝雷梁支撑•刚度要求•铝模板•早拆支撑•稳定性要求塑料模板•钢筋工程钢筋加工下料、调直、弯曲成型钢筋连接绑扎、焊接、机械连接钢筋安装定位、固定、保护层控制质量验收外观检查、位置偏差测量混凝土浇筑工艺运输方式浇筑顺序泵送、吊斗、溜槽分层、分段、连续浇筑表面处理振捣方法抹平、收光、纹理处理插入式振捣器、附着式振捣器混凝土养护技术湿润养护封闭养护蒸汽养护电热养护洒水、覆盖、蓄水喷涂养护剂、覆膜温度控制、湿度控制电缆加热、红外线照射冬期施工技术材料保温加热水和骨料，防冻剂使用浇筑保温热气帐篷，电热毯覆盖温度监控埋设温度计，实时监测强度估算使用等效龄期法预测强度高温施工技术原材料控制施工措施•降低水泥用量•早晚施工•骨料预冷•缩短运输时间•使用冰水拌和•设置遮阳棚养护加强•及时覆盖增加洒水次数••延长养护期大体积混凝土施工技术温控设计1温度场分析与监测布点配合比优化2低热水泥、减少单位用量浇筑工艺3分层、分块、控制浇筑厚度降温措施4预冷、内部埋管冷却、表面保温混凝土结构质量控制原材料控制配合比验证进场验收、抽样检测试配、试验室检验成品质量检验施工过程控制强度、外观、尺寸偏差关键工序旁站、验收混凝土结构检测方法回弹法超声波法钻芯法快速评估表面硬度探测内部缺陷直接测定实际强度混凝土结构耐久性设计环境分类根据侵蚀性确定环境等级材料选择选用适当水泥品种和掺合料构造措施增加保护层厚度，控制裂缝表面处理应用防护涂层或浸渍处理混凝土结构防水设计材料防水1低水灰比、掺加防水剂构造防水2设置止水带、伸缩缝处理外加防水层3涂料防水、卷材防水混凝土结构抗震设计基本原则强柱弱梁1确保框架整体稳定性强剪弱弯2避免脆性破坏强节点弱构件3确保节点区不发生破坏延性构造措施4提高结构变形能力框架结构设计框架布置节点设计塑性铰设计平面规则性，竖向规则性核心区箍筋加密控制塑性铰位置•避免平面扭转•梁柱节点剪力验算•梁端加密箍筋•避免竖向薄弱层•通过节点钢筋连续•柱端箍筋构造加强剪力墙结构设计3%

0.25%最小墙厚最小配筋率不小于层高的双向钢筋网垂直和水平方向1/

251.2%边缘构件配筋率强约束边缘构件框架剪力墙结构设计-装配式混凝土结构概述工厂化生产标准化、机械化、规模化现场装配安装吊装、就位、连接全装修一体化结构与装修协同设计绿色建造方式减少施工垃圾，节能环保预制构件设计与制作叠合楼板预制墙板预制梁柱预制楼梯预制底板现浇叠合层外墙板、内墙板整体预制或部分预制整体预制，直接安装装配式结构连接设计装配式结构施工技术测量放线精确定位，校核偏差构件吊装选择合适起重设备，确定吊点临时支撑稳定构件位置，调整标高节点连接焊接、灌浆、螺栓紧固混凝土结构加固与修复概述加固目的常见病害•提高承载能力•裂缝•恢复使用功能•混凝土剥落•延长使用寿命•钢筋锈蚀•改变使用功能•变形过大结构检测与评估资料收集1设计图纸，历史数据现场检测2尺寸测量，缺陷记录材料试验3强度测定，成分分析结构计算4承载力验算，安全评级加固方法选择截面增大法粘贴钢板法外加预应力法增加混凝土截面和钢板或碳纤维粘贴外部施加预应力索配筋加固或筋置换法局部拆除重建混凝土结构裂缝处理裂缝分类成因分析结构性裂缝，非结构性裂缝荷载过大，温度变形，收缩12预防措施43修补方法合理配筋，温度控制，养护表面封闭，灌浆，嵌缝混凝土结构防腐技术材料防腐表面防护电化学防护•抗硫酸盐水泥•涂装防腐涂料•阴极保护•掺加防腐剂•浸渍处理•去离子处理•提高混凝土密实度•硅烷浸渍•电渗析脱盐绿色混凝土技术再生骨料利用废弃混凝土制备骨料工业废渣掺合2粉煤灰、矿渣、硅灰利用减水剂应用降低水泥用量，提高性能低碳生产节能技术，减少碳排放高性能混凝土应用100MPa超高强突破常规强度限制年100超长寿命抗侵蚀能力大幅提高60%自密实无需振捣即可密实成型15%轻质化减轻自重，提高跨度纤维混凝土应用钢纤维玻璃纤维合成纤维碳纤维提高韧性和抗裂性增强抗冲击性能控制塑性收缩裂缝结构加固和抗震增强混凝土结构施工安全管理危险源识别高处坠落、物体打击、坍塌防护措施临边防护、安全网、个人防护监督检查专职安全员巡查、隐患整改安全培训入场教育、技术交底、应急演练混凝土结构工程造价控制课程总结与展望基础理论掌握混凝土结构工作原理设计方法熟悉各类构件设计计算施工技术了解施工工艺和质量控制未来发展新材料、新工艺、新理念。