《混凝土结构设计原理》课件

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普通混凝土时期高性能混凝土基础工程应用强度大幅提升1234技术变革节点代表性工程新型外加剂出现超高层建筑实现混凝土结构常见形式框架结构剪力墙结构梁柱受力为主抗侧力性能好灵活空间划分适合高层建筑框架剪力墙板柱壳体结构-/综合受力特点特殊空间效果平面布置灵活建筑美学表现设计依据与规范标准GB50010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钢筋性能要求强度等级与弹性模量屈服强度与延性试验检测方法复合材料应用标准测试规程纤维增强技术混凝土材料组成与分类基本组成材料外加剂类型特种混凝土水泥、骨料、水减水剂、缓凝剂高强、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受压性能1强度高、脆性破坏受拉性能2强度低、易开裂受弯性能3压区受压、拉区开裂应力应变关系4-非线性变形规律钢筋性能及种类热轧钢筋屈服强度延性要求焊接性能HPB

300、HRB400等钢筋牌号主要指标塑性变形能力施工连接质量保证级钢筋与混凝土协同工作机理粘结作用锚固机制界面力传递端部力传递裂缝控制滞后效应合理配筋布置开裂后应变差异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级年350安全等级分级设计使用年限

一、

二、三级划分普通建筑标准年100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验算校核变形计算内力计算极限状态判断受力分析挠度、位移评估弯矩、剪力、轴力确定结构受力模型建立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荷载传递变形分析平面几何布置水平力分配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正截面设计斜截面设计梁受弯变形特征弯矩承载力计算剪力承载力验算受弯构件断面设计确定荷载与内力1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型梁的特点与设计T翼缘作用工作条件判别增大受压面积中和轴位置确定计算流程简化计算中和轴在翼缘内/外等效矩形截面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开裂特征配筋措施空间受力分析螺旋形裂缝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轴心受压偏心受压柱、墙、短柱均匀应力分布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N1%承载力计算公式最小配筋率N=α·fc·Ac+fy·As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箍筋布置不小于4根防止主筋屈曲对称布置提高核心区约束最小直径12mm抗震加密区规定不同截面形状柱分析圆形柱形柱形柱T L主筋环形布置边角处加强配筋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与竖向钢筋边缘构件加强平面布置避免扭转效应整体刚度平衡墙肢连接门洞连梁设计刚度协调考虑第七章受拉及受压弯构件-受拉构件特点钢筋承担主要拉力受拉加固措施增大钢筋截面受压弯复合作用-轴力与弯矩耦合受拉构件破坏模式钢筋拉断超过抗拉强度粘结滑移锚固长度不足混凝土劈裂保护层强度不足锚固构造末端弯钩或锚板受压弯构件设计要点-轴力-弯矩耦合通过相互作用曲线评估节点区设计强柱弱梁原则工程实例框架结构中梁柱联合工作变形控制考虑P-△效应影响第八章板结构设计基本受力形式单向板垂直荷载弯曲变形2一个方向主要受力板厚与配筋率双向板变形控制要求两个方向共同受力单向板设计与计算跨高比控制小于等于35防控变形受弯承载力按每米宽度计算配筋分布主筋垂直跨度方向分布筋主筋面积20%双向板与楼盖系统双向配筋支座负弯矩抗冲切设计两个方向均布主筋加强配筋区柱周加强措施空心板、肋梁板与特殊板空心板肋梁板减轻重量材料高效利用保留刚度刚度与强度兼顾适合大跨度施工工艺要求高第九章基础与节点设计基础类型分类地基承载力独立、条形、筏板基础满足沉降和强度要求关键节点设计构件连接方式梁柱节点抗震构造刚接、铰接选择条形基础、筏板基础设计基础类型适用条件设计重点条形基础承重墙结构纵筋计算独立基础荷载集中冲切验算筏板基础软弱地基整体刚度桩基础承载力不足桩土共同作用框架节点区设计与构造节点受力分析关键钢筋构造抗震设计剪力传递机制核心区约束箍筋强柱弱梁原则第十章结构耐久性设计耐久性设计目标1满足使用年限要求环境作用分类碳化、氯离子侵蚀保护层设计厚度与质量控制材料选择水灰比与外加剂新型混凝土结构发展与前沿绿色低碳技术纤维增强复合材料预应力技术减碳固碳新材料高性能混凝土碳纤维、玄武岩纤维后张预应力应用HPC、UHPC技术总结与课程回顾核心知识体系工程实践导向进阶学习方向材料到结构设计全理论联系实际案例专业课程与工程实流程践未来技术趋势数字化、智能化、绿色化。