文档介绍：混凝土结构基本原理
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第一章绪论
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。
混凝土结构的一般概念

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(×10-5,混凝土为(~)×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。
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。
⑷施工复杂,工序多(支模、绑钢筋、浇筑、养护),工期长,施工受季节、天气的影响较大。
⑸混凝土结构一旦破坏,其修复、加固、补强比较困难。

1824年英国人阿斯普丁()发明硅酸盐水泥。
1849年法国人朗波()制造了第一只钢筋混凝土小船。
1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。
混凝土结构的开始应用于土木工程距今仅150多年。
与砖石结构、钢木结构相比,混凝土结构的历史并不长,但发展非常迅速,是目前土木工程结构中应用最为广泛结构,而且高性能混凝土和新型混凝土结构形式还在不断发展。
第一阶段:
从钢筋混凝土的发明至上世纪初。
钢筋和混凝土的强度都比较低。
主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件。
计算理论:结构内力和构件截面计算均套用弹性理论,采用容许应力设计方法。
混凝土结构的发展
第二阶段:
从上世纪20年代到第二次世界大战前后。
混凝土和钢筋强度的不断提高。
,使得混凝土结构可以用来建造大跨度
计算理论:前苏联著名的混凝土结构专家格沃兹捷夫()开始考虑混凝土塑性性能的破损阶段设计法,50年代又提出更为合理的极限状态设计法,奠定了现代钢筋混凝土结构的基本计算理论。
第三阶段:二战以后到现在
随着建设速度加快,对材料性能和施工技术提出更高要求,出现装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产技术。
高强混凝土和高强钢筋的发展、计算机的采用和先进施工机械设备的发明,建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型工程,成为现代土木工程的标志。
设计计算理论:发展了以概率理论为基础的极限状态设计法,基础理论问题大都得到解决,而新型混凝土材料及其复合结构形式的出现又不断提出新的课题,并不断促进混凝土结构的发展。