混凝土结构设计的基本原理
安徽理工大学土木系
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。
1.1 混凝土结构的一般概念
1.1.1混凝土结构的定义与分类
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
1.1.2 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（ 钢
材为 1.2× 10-5，混凝土为 (1.0~1.5)× 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。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
1.1.3 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 。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
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 。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
? 缺点：
⑴ 自重大：不适用于大跨、高层结构。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
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。
1.2混凝土结构的发展与应用概况
?1824年英国人阿斯普丁 (J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。
?1849年法国人朗波 (L.Lambot)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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
混凝土结构的发展
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
1928年法国杰出的土木工程师 E.Freyssnet发明了预
应力混凝土，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
（ Α.Α.Гвоздев ）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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
1、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。
混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝土及预应
力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因
此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，
以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。
第一章 绪论
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
第一章 绪论
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
2、突出重点并注意难点的学习。本课程的内容多、
符号多、计算公式多、构造规定也多，学习时要遵
循教学大纲的要求，贯彻, 少而精, 的原则，突出
重点内容的学习。
3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基
本功，切记死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一
些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。
安徽理工大学土木系
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。
1.1 混凝土结构的一般概念
1.1.1混凝土结构的定义与分类
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
1.1.2 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（ 钢
材为 1.2× 10-5，混凝土为 (1.0~1.5)× 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。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
1.1.3 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 。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
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 。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
? 缺点：
⑴ 自重大：不适用于大跨、高层结构。
第一章 绪论
1.1 混凝土结构一般概念和特点
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。
1.2混凝土结构的发展与应用概况
?1824年英国人阿斯普丁 (J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。
?1849年法国人朗波 (L.Lambot)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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
混凝土结构的发展
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
1928年法国杰出的土木工程师 E.Freyssnet发明了预
应力混凝土，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
（ Α.Α.Гвоздев ）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。
第一章 绪论
1.2 混凝土结构的发展简况及其应用
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。
1、加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面。
混凝土结构的基本理论相当于钢筋混凝土及预应
力混凝土的材料力学，它是以实验为基础的，因
此除了课堂学习以外，还要加强实验的教学环节，
以进一步理解学习内容和训练实验的基本技能。
第一章 绪论
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
第一章 绪论
1.3 混凝土结构课程学习中应注意的问题
2、突出重点并注意难点的学习。本课程的内容多、
符号多、计算公式多、构造规定也多，学习时要遵
循教学大纲的要求，贯彻, 少而精, 的原则，突出
重点内容的学习。
3、深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基
本功，切记死记硬背。要求熟练掌握、深刻理解一
些重要的概念并在今后的学习中不断的深入理解。
