01-第1章 混凝土结构设计概论.pptx

第1页：房屋混凝土结构设计课程封面

房屋混凝土结构设计课程封面。本课程围绕混凝土结构楼盖、单层厂房以及混凝土框架结构房屋，系统讲授结构设计计算与构造。

第2页：课程简介与课程任务

本课程是一门理论和实践并重的专业课程，主要包括：混凝土结构楼盖、单层厂房，以及混凝土框架结构房屋的结构设计计算与构造。

本课程的任务是使学生掌握混凝土结构设计与构造的基本方法，具有一般工业与民用建筑结构设计的能力，并为今后学习后续课程和毕业设计打下基础。

第3页：先修课程

学习本课程需具备以下先修课程基础：

• 《理论力学》
• 《结构力学》
• 《材料力学》
• 《土木工程材料》
• 《混凝土结构设计原理》

第4页：教材及作者

教材

• 《混凝土结构设计》
• 作者：梁兴文，史庆轩

第5页：参考资料

参考资料：沈蒲生，东南大学、同济大学、天津大学合编教材，以及朱彦鹏等编著的相关教材与参考书。

第6页：第一章概论章节封面

房屋混凝土结构设计——第一章 概论

第7页：第一章章节内容

第一章 概论 章节内容

• 1.1 概述
• 1.2 建筑混凝土结构的形式
• 1.3 结构设计的程序和内容
• 1.4 混凝土建筑结构的分析方法
• 1.5 本课程的主要内容及特点

第8页：结构、混凝土结构与建筑结构的定义

结构

广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体；狭义上指各种工程实体的承重骨架。

混凝土结构

以混凝土为主要材料制作而成的结构。

建筑结构

组成工业与民用房屋建筑（包括基础在内）的承重骨架体系，是由竖向承重结构、水平承重结构和下部结构组成的空间受力骨架体系。

第9页：结构的主要用途

结构的主要用途

• 形成人类活动的空间：由板、梁、桁架、网架等水平构件与柱、墙、框架等竖向构件组成建筑结构来获得。
• 抵御自然界水、土、岩石等侧向压力：由水坝、护堤、挡土墙、隧道等水工与土工结构实现。
• 为人群和车辆提供跨越障碍的通道：由桥梁结构实现。
• 构成为其他专门用途服务的空间：如烟囱、油罐、水池、贮料仓等特殊结构。

第10页：建筑结构的功能

建筑结构的功能

• 良好地服务于人类生活、生产的要求和人类对美观的需要。
• 能抵御自然界各种作用力。
• 充分发挥结构所采用材料的性能。

第11页：建筑结构的分类

建筑结构的分类：可按用途、体型和高度、材料以及主要结构形式四个维度划分。

第12页：单层结构与多高层结构的划分

建筑混凝土结构的形式：按层数分为单层结构和多高层结构；按用途，工业厂房结构一般为单层结构，民用建筑结构一般为多高层结构。

第13页：

第14页：常用混凝土结构形式

常用的混凝土结构形式（多层混凝土建筑结构）：

• 砖混结构
• 板柱结构
• 框架结构
• 底部框架砌体结构

第15页：

第16页：钢筋混凝土楼盖结构

钢筋混凝土楼盖结构：在多、高层建筑结构中，楼盖基本上都是钢筋混凝土结构，主要由梁板结合而成。

第17页：建筑工程的建设程序

建筑工程的建设程序：图示工程建设从前期准备到设计、施工的完整程序流程。

第18页：建筑工程的设计阶段

建筑工程的设计阶段

1. 初步设计阶段
2. 技术设计阶段
3. 施工图设计阶段

结构方案的确定：确定结构形式、确定结构体系，是结构设计中最重要的一项工作，关系着结构设计的成败。

第19页：结构方案设计的内容

结构方案设计：配合建筑设计的功能和造型要求，从结构受力、安全、经济以及地基基础和抗震等条件出发，综合确定合理的结构形式；在满足适用性的条件下，符合受力合理、技术可行和尽可能经济的原则。

• 结构选型（比选结构形式、结构体系和施工方案）
• 结构布置（轴线布置、构件布置、变形缝）
• 构件截面尺寸的估算

第20页：结构分析与构件设计

结构分析

在各种作用下的内力和变形等作用效应分析，核心问题是确定结构计算模型，包括结构力学模型、计算简图和采用的计算方法。

构件设计

对钢筋混凝土构件，根据结构内力分析结果，选取对配筋起控制作用的控制截面进行不利内力组合，选取最不利内力进行截面配筋计算，并应满足构造要求。

第21页：施工图绘制

施工图绘制

• 施工图是全部设计工作的最后成果，是进行施工的主要依据。
• 是设计意图的最准确、最完整的体现，是保证工程质量的重要环节。
• 施工图在施工过程中，根据情况变化还需不断修改设计。
• 建筑物交付使用后，经过关键的实践检验并做出工程总结，设计工作才算最后完成。

第22页：结构设计基本步骤

结构设计基本步骤

1. 准备工作
2. 确定方案
3. 结构分析：确定计算简图和分析方法
4. 荷载（作用）计算
5. 结构内力分析
6. 配筋计算
7. 构造措施

第23页：混凝土建筑结构设计步骤流程图

混凝土建筑结构设计步骤

1. 准备工作：了解工程背景，掌握设计所需原始资料，收集设计参考资料，制定工作计划。
2. 确定结构方案与结构布置，确定结构计算简图。
3. 结构分析和设计计算：上部结构、楼盖、基础的荷载计算，结构内力分析，荷载效应组合，构件截面设计，构造要求。
4. 成果：结构设计说明、结构设计计算书、结构设计图纸。

第24页：结构分析的基本原则

结构分析的基本原则

• 按国家标准规定的作用及其组合，进行作用效应分析。
• 结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时，应分别进行结构分析。
• 计算图形、边界条件、荷载取值与组合、材料性能计算指标、初始应力和变形状况等应符合实际情况，并有相应的构造措施。
• 结构分析方法基于三类基本方程：平衡方程、变形协调方程和材料本构方程。
• 宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点选择合理的分析方法。
• 电算结果应判断和校核。

第25页：结构分析使用的规范

使用的规范

• 《混凝土结构设计规范》
• 《建筑结构荷载规范》
• 《建筑地基基础设计规范》
• 《建筑抗震设计规范》
• 《高层建筑混凝土结构技术规程》

我国《混凝土结构设计规范》采用以概率理论为基础的极限状态设计法。

第26页：结构的功能要求与可靠度

结构的功能要求

安全性、适用性和耐久性。

可靠度

结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的概率。

极限状态

整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，分为正常使用极限状态和承载能力极限状态。

第27页：实用的设计表达式

实用的设计表达式：采用作用、抗力标准值，以及相应的分项系数和组合系数表示的实用设计表达式。

分项系数按目标可靠指标并考虑工程经验确定，使两种方法具有相同或相近的可靠性。

第28页：实用设计表达式（一）

实用的设计表达式（图一）：本页以图示方式给出承载能力极限状态设计表达式，配合前一页说明作用与抗力标准值及分项系数的取值。

第29页：实用设计表达式（二）

实用的设计表达式（图二）：本页继续以图示给出设计表达式的组合形式，承接上一页的表达式说明。

第30页：线弹性分析与塑性内力重分布方法

1.4.3 各种分析方法

（1）线弹性分析方法

假定结构材料为理想的弹性体，是最基本和最成熟的结构分析方法，也是其他分析方法的基础和特例，可用于承载能力极限状态及正常使用极限状态下作用效应的分析。

（2）考虑塑性内力重分布的分析方法

混凝土结构在一定条件下可采用，具有充分发挥结构潜力、节约材料、简化设计和方便施工等优点。弯矩调幅法是钢筋混凝土超静定结构考虑塑性内力重分布的方法之一，计算简便，在我国已广泛应用多年。

第31页：塑性极限分析方法

（3）塑性极限分析方法：混凝土结构（板、连续梁、框架）的承载能力极限状态设计可采用塑性极限分析方法。特别是对承受均布荷载周边支承的双向矩形板，可采用塑性铰线法或条带法等塑性极限分析方法进行设计，工程实践表明按此方法计算和构造设计简便易行、可保证安全，但仍应满足正常使用极限状态的要求。

第32页：非线性分析与试验分析方法

（4）非线性分析方法

以钢筋混凝土的实际力学性能为依据，引入相应的非线性本构关系，可准确分析结构受力全过程的各种荷载效应，详尽描述受力至破坏各阶段的内力、变形和裂缝发展，适用于任意形式和受力复杂的结构分析。

（5）试验分析方法

对体形复杂或受力状况特殊的结构或部分（如不规则空间壳体、异形框架），或采用新型材料及构造、对现有分析方法结果没有充分把握时，可采用试验方法对正常使用和承载能力极限状态进行分析复核。

第33页：本课程的主要内容

本课程的主要内容

• 楼盖结构：单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、楼梯及悬挑结构等。
• 单层厂房结构：单层厂房的组成和布置，构件选型，排架结构内力分析与内力组合，排架柱、牛腿、柱下独立基础的受力性能和设计方法，抗风柱、屋架和吊车梁的设计要点，节点连接及预埋件设计方法等。
• 框架结构：混凝土框架结构的承重方案，结构布置，构件截面尺寸估算，计算简图，结构内力分析方法，梁柱构件配筋与构造，柱下条形基础的设计等。

第34页：本课程的特点

本课程的特点：本课程具有很强的工程背景，学习建筑结构设计基本理论和方法的目的是为了更好地进行混凝土结构设计。

• 实践性：有利于学生工程实践能力的培养。
• 综合性：有利于学生设计工作能力的培养。
• 创造性：有利于学生创新精神的培养。
• 结构方案和布置及构造措施在结构设计中应予重视。

第35页：第一章结束致谢页

感谢聆听，第一章概论内容结束。