1、水工钢筋混凝土结构学水工钢筋混凝土结构学Reinforced Concrete Structuresfor Hydraulic Engineering魏占民魏占民水利与土木建筑工程学院水利与土木建筑工程学院内蒙古农业大学多媒体教学课件内蒙古农业大学多媒体教学课件办公室：办公室：水利楼水利楼 202室，电话室，电话 4300181（外线），（外线），8181（内线）（内线）E-mail:wei_;QQ:444841507制作制作主讲主讲第第0章章 绪论绪论 水工钢筋混凝土结构学授课内容授课内容0.1 钢筋混凝土结构的特点与分类钢筋混凝土结构的特点与分类第0章 绪论授课内容0.2 钢筋混凝土结构的
2、发展简史钢筋混凝土结构的发展简史0.3 本课程的目的与特点本课程的目的与特点l 定义定义0.1 钢筋混凝土结构的特点与分类钢筋混凝土结构的特点与分类l 结构结构u建筑物承担建筑物承担荷载作用荷载作用的部分的部分;第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类u钢筋混凝土结构是钢筋混凝土结构是 由由钢筋钢筋和和混凝土混凝土两种材料组成的两种材料组成的共同受力共同受力的的结构结构0.1.1 钢筋混凝土结构的一般概念钢筋混凝土结构的一般概念钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁第0章 绪论u 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构在水利工程中应用在水利工程中应用最为广泛最为广泛;u 例如例如:水闸，渡槽，涵洞，泵站，水电站水
3、闸，渡槽，涵洞，泵站，水电站.钢筋混凝土结构水闸钢筋混凝土结构水闸 0.1 钢筋混凝土结构特点与分类l混凝土混凝土u人造石材；人造石材；u 抗压强度高抗压强度高，而，而抗拉强度很低抗拉强度很低；u 抗拉强度为抗压强度的抗拉强度为抗压强度的 1/81/20；u 破坏时具有破坏时具有脆性性质脆性性质；u 主要用于以主要用于以受压为主受压为主的的基础基础、立柱立柱等等第0章 绪论l钢筋钢筋u 在工厂由钢材轧制而成的工业产品；在工厂由钢材轧制而成的工业产品；u 抗拉和抗压强度都很高抗拉和抗压强度都很高；u 一般具有屈服现象，破坏时表现出较好的一般具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性延性；u 受压时极易
4、压曲，单独使用时仅能用作受压时极易压曲，单独使用时仅能用作受拉构件受拉构件0.1 钢筋混凝土结构特点与分类Pcr=9.7kN150300fc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2 fts sc=ft2500u素混凝土梁素混凝土梁Pu Pcrs sc=ft ft 破坏截面破坏截面 s sc=ft；远未达到远未达到混凝土的抗压强度；混凝土的抗压强度；破坏表现为破坏表现为脆性断裂脆性断裂l 共同受力共同受力第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类Pcr=9.7kNfc=13.4N/mm2ft=1.54N/mm2fy=335N/mm2 fts sc=ft1503002500u 钢筋混凝土（钢
5、筋混凝土（RC）梁）梁Pu 52.5kNs sc=ft ft s ss s sc2f16 fy 破坏截面破坏截面s sc=fc，s sy=fy；RCRC梁比素混凝土梁的梁比素混凝土梁的承载力大大提高承载力大大提高；破坏表现为破坏表现为延性破坏延性破坏 fc第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类 在构件在构件受压区配置钢筋受压区配置钢筋协助混凝土承受压力；协助混凝土承受压力；利用利用箍筋约束箍筋约束混凝土来提高混凝土的抗压强度；混凝土来提高混凝土的抗压强度；第0章 绪论u 除在构件受拉区配筋外，还有许多除在构件受拉区配筋外，还有许多其它配筋方式其它配筋方式受压构件中配置受压钢筋受压构件中配
6、置受压钢筋螺旋箍筋约束混凝土螺旋箍筋约束混凝土减小构建截面尺寸；减小构建截面尺寸；0.1 钢筋混凝土结构特点与分类 在梁受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等在梁受剪区段、受扭构件、节点区、剪力墙等复杂应力区配复杂应力区配置箍筋或纵横交错置箍筋或纵横交错的钢筋的钢筋 第0章 绪论 抵抗拉应力，剪应力抵抗拉应力，剪应力受扭构件配筋梁中配置箍筋0.1 钢筋混凝土结构特点与分类u 钢筋与混凝土共同受力的条件钢筋与混凝土共同受力的条件 钢筋和混凝土之间有良好的钢筋和混凝土之间有良好的粘结力粘结力 钢材与混凝土的钢材与混凝土的温度线膨胀系数接近温度线膨胀系数接近 钢材为钢材为1.210-5，混凝土为，混凝
7、土为1.01.510-5 在荷载作用下或当温度变化时，可保证两者协调变形在荷载作用下或当温度变化时，可保证两者协调变形第0章 绪论u 共同受力的作用共同受力的作用 两种材料得到有机组合，两种材料得到有机组合，充分发挥各自的长处充分发挥各自的长处；适应不同受力适应不同受力的要求；的要求；取得很好的取得很好的综合技术经济效益综合技术经济效益0.1.2 钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土结构的特点0.1 钢筋混凝土结构特点与分类u 耐久性好耐久性好；u 整体性好整体性好；u 可模性好可模性好；第0章 绪论l 缺点缺点uu 自重大自重大；uu 抗裂性差；抗裂性差；u 耗费木材多；耗费木材多；uu 施工复杂
8、；施工复杂；uu 修复加固困难修复加固困难轻质、高强混凝土轻质、高强混凝土；预应力混凝土预应力混凝土；泵送、早强、商品混凝土泵送、早强、商品混凝土，预制构件预制构件；解决措施解决措施环氧树脂环氧树脂，碳纤维加固碳纤维加固，钢板加固技术钢板加固技术uu 耐火性好耐火性好；u 就地取材就地取材；u节约钢材节约钢材l 优点优点 钢模钢模；0.1 钢筋混凝土结构特点与分类0.1.3 钢筋混凝土钢筋混凝土结构的分类结构的分类l按受力状态，构造外形按受力状态，构造外形 杆件系统杆件系统：受弯构件，受压构件，受拉构件，受扭构件受弯构件，受压构件，受拉构件，受扭构件第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类
9、 非杆件系统非杆件系统：空间薄壁结构：空间薄壁结构：容器，屋顶；容器，屋顶；大体积结构：大体积结构：坝体，闸墩坝体，闸墩第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类l按制作方法按制作方法 整体式整体式 现场制作：架模板，绑扎钢筋，浇筑，振捣，养护；现场制作：架模板，绑扎钢筋，浇筑，振捣，养护；整体性能好，刚度大；整体性能好，刚度大；施工期长，耗费模板施工期长，耗费模板第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类装配式：装配式：构件在工厂预制，现场装配；构件在工厂预制，现场装配；建设工业化，施工速度快，气候影响小，模板消耗少；建设工业化，施工速度快，气候影响小，模板消耗少；接头构造复杂，整体性能
10、差，抗渗不利，需大型设备接头构造复杂，整体性能差，抗渗不利，需大型设备第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类装配整体式装配整体式：部分现场制作、部分装配部分现场制作、部分装配，介于上述两者之间，介于上述两者之间l 按初始应力状态按初始应力状态 普通钢筋混凝土结构普通钢筋混凝土结构：构件使用前，混凝土不受应力作用构件使用前，混凝土不受应力作用预应力混凝土结构：预应力混凝土结构：构件使用前部分混凝土受压；构件使用前部分混凝土受压；控制裂缝性能好，建造大跨度的承重结构控制裂缝性能好，建造大跨度的承重结构第0章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类拉拉 压拉拉 压P P使用使用时使用前使用前第0
11、章 绪论0.1 钢筋混凝土结构特点与分类预应力混凝土空心楼板预应力混凝土空心楼板0.2 0.2 钢筋混凝土结构的发展简史钢筋混凝土结构的发展简史0.2钢筋混凝土结构的发展简史第0章 绪论l 第一阶段：第一阶段：1919世纪中叶发明世纪中叶发明 2020世纪初世纪初u钢筋和混凝土的钢筋和混凝土的强度都比较低强度都比较低；u主要用于建造主要用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础中小型楼板、梁、柱、拱和基础等；等；u计算理论套用计算理论套用弹性理论弹性理论，按，按容许应力法容许应力法设计设计l 第二阶段：第二阶段：2020世纪初世纪初4040年代年代u混凝土和钢筋混凝土和钢筋强度均不断提高强度均不断提
12、高；u发明了发明了预应力混凝土预应力混凝土，建造大跨度和高层结构；，建造大跨度和高层结构；u计算理论提出计算理论提出破损阶段设计法破损阶段设计法，发展为，发展为极限状态设计法极限状态设计法；u现代钢筋混凝土结构的基本计算理论形成现代钢筋混凝土结构的基本计算理论形成第0章 绪论0.2 钢筋混凝土结构的发展简史l 第三阶段：第三阶段：20世纪世纪40年代年代现在现在u 施工技术出现施工技术出现装配式装配式钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土泵送商品混凝土等等 工业化生产技术；工业化生产技术；u 材料方面混凝土向材料方面混凝土向高强、轻质、耐久高强、轻质、耐久等方面等方面发展，钢筋向发展，
13、钢筋向 高强钢筋高强钢筋发展；发展；u 建造了一大批超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、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；高耸结构等大型工程；u 计算理论采用计算理论采用以概率理论为基础以概率理论为基础的极限状态设计法；的极限状态设计法；u 钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的基础理论问题基础理论问题大都得到解决大都得到解决第0章 绪论0.2 钢筋混凝土结构的发展简史International TV Tower，Toronto，Canada 549m第0章 绪论0.2 钢筋混凝土结构的发展简史0.3 本课程的目的与特点第0章 绪论0.3 本课程的目的与特点本课
14、程的目的与特点0.3.1 目的目的l 掌握水工钢筋混凝土结构构件设计计算的掌握水工钢筋混凝土结构构件设计计算的基本理论基本理论、方法方法和和构造知识构造知识；l为从事钢筋混凝土建筑物的为从事钢筋混凝土建筑物的结构设计结构设计和学习有关和学习有关专业课程专业课程打下基础打下基础0.3.2 特点特点l 与与材料力学材料力学有相同之处，又有不同之处；有相同之处，又有不同之处；l 计算公式以计算公式以结构实验结构实验为基础基础，经为基础基础，经理论分析理论分析建立；建立；l 构造规定构造规定与结构计算是同样重要的；与结构计算是同样重要的；0.3 本课程的目的与特点第0章 绪论l 钢筋和混凝土两种材料间钢筋和混凝土两种材料间相互作用相互作用；l 课程具有有很强的课程具有有很强的实践性实践性；l结构设计遵循结构设计遵循规范规范或或规程规程的的约束性约束性和和立法性立法性 水工混凝土结构设计规范水工混凝土结构设计规范 SL 191-2008)课程安排课程安排课程讲授：课程讲授：64学时，学时，116周；周；课程习题：课程习题：14次；次；课程设计：课程设计：1.5周，周，16周开始周开始
