混凝土与砌体结构设计课堂教案.doc

混凝土与砌体结构设计课堂构件设计→上册（特殊的材料力学）结构设计→中册（特殊结构力学）桥梁设计→下册（专业内容拓展） 2. 本节课的主要内容：第一章（教学要求：掌握混凝土结构的定义和分类；熟悉配筋的作用与要求；了解钢筋砼结构的特点，混凝土结构的发展与应用概况。） 1.1 一般概念：讲述混凝土结构的定义及分类 1.2 发展概况：介绍一下混凝土的发展历史及前景 1.3 注意几个问题：学习过程中应注意的几个问题 3. 本次课的重点： 钢筋与混凝土共同工作的原理 混凝土结构的优缺点 4. 带着以下问题学习： （1）混凝土结构常用于哪些建筑？混凝土常用于哪些构件？ （2）为什么建筑都是采用由钢筋和混凝土组成的钢筋混凝土构件呢？而不采用素混凝土构件或者混凝土与其它材料组成的构件呢？ §1.1 一般概念 一、混凝土结构的定义及分类 1. 定义：以砼为主制成的结构成为砼结构。（注意与结构力学中结构的概念相结合） 2. 分类： （1）素混凝土：定义及应用范围 （2）钢筋混凝土：定义及应用范围； 普通钢筋混凝土构件：解释课件上图中各字母的含义。 新型混凝土构件：钢骨混凝土构件、型钢混凝土构件、纤维增强混凝土构件。 （3）预应力混凝土：由配置受力的预应力钢筋或其它方法建立预应力结构。（让同学们思考：施加预应力有什么好处？） 二、钢筋与混凝土共同工作的原理：（同学们思考：配置钢筋的好处，共同工作的原理） 1.实例：素混凝土梁与钢筋混凝土梁作对比， （1）素混凝土梁：跨度为4m，截面尺寸为200mm×300mm，混凝土强度等级为C20。简支梁，在跨中施加集中荷载。当集中荷载F=8KN时，素混凝土梁破坏。 （2）钢筋混凝土梁：截面尺寸、跨度、支承条件均同素混凝土梁。配筋条件如图上所示（解释图中各配筋的含义）在跨中施加集中荷载，当集中荷载F=35KN时，钢筋混凝土梁发生破坏。 （3）结果对比： 承载力：钢筋混凝土梁相对于素混凝土梁承载力大大提高→配置钢筋可大大提高构件承载力→为什么？ 破坏形态：素混凝土梁破坏前无征兆，发生的是脆性破坏；钢筋混凝土梁破坏前有征兆，发生的是延性破坏。 （4）原因分析：混凝土宜于抗压，钢筋宜于抗拉（共同工作的前提）→充分利用材料特性。思考：是不是所有宜于受拉的材料均可以与混凝土组成构件使用呢？ 2.共同工作的条件： （1）二者材料的特性 （2）可靠连接→两种材料共同变形共同受力的前提。 （3）线膨胀系数接近：比如碳纤维（同时还有造价要求） （4）混凝土对钢筋的保护作用：玻璃纤维→需处理碱腐蚀的问题。 3. 钢筋与混凝土组合的原则：注意二者的放置位置。 （1）位置：注意材料特性→钢筋宜于抗拉；混凝土宜于抗压。 （2）骨架：钢筋必须绑扎着骨架的形式。 三、 混凝土结构的优缺点 1.组成：放录像→放录像的过程中穿插讲解，加深学生去混凝土结构的理解。 2.优点：（主要与目前常见的木结构、钢结构、砌体结构作对比） （1）取材容易；（2）合理用材；（3）较长的耐久性；（4）较好的耐火性；（5）良好的可模性；（6）很好的整体性。注意与其它结构形式相比进而得到。 3.缺点（及改进措施）： （1）自重较大：不适用于高层、大跨度建筑中，对抗震不利→轻质高强混凝土 （2）抗裂性差：不适宜用于裂缝等级要求高的建筑，如大坝等→预应力混凝土 （3）施工速度慢：施工需使用大量的模板，且受季节的影响较大→预制构件工厂化 （4）隔声隔热差：其隔热隔声性能低于砌体结构等→保温或隔热的砂浆。 4.拓展内容：目前常用的四种结构形式（根据材料划分，让同学们根据日常所见的建筑进行回答） （1）钢结构：造价高；防火差；防腐蚀能力差→工业与大型的公共建筑中，如国家大剧院等。 （2）木结构：造价高；防火、防虫能力差；→景区建筑 （3）混凝土结构：→应用实例，目前建筑的主要结构形式，多用于多高层的工业与民用建筑中。 （4）砌体结构：整体性差；抗震性能差；→多用于低多层的民用建筑中，如住宅。 §1.2 发展概况：了解，主要从五个方面讲述 一、 混凝土结构的诞生 1.1824年英国人阿斯普丁(J.Aspdin)发明硅酸盐水泥。 2.1849年法国人朗波(L.Lambot)制造了第一只钢筋混凝土小船。 3.1861年，法国花匠J. Monier 用钢丝作为配筋制作了花盆并申请了专利，后由申请了钢筋混凝土板、管道、拱桥等专利----尽管他不懂钢筋混凝土结构的受力原理，甚至将钢筋配置在板的中部，他却被认为是钢筋混凝土结构的发明者； 4.1872年在纽约建造第一所钢筋混凝土房屋。 5.1884年，德国人Wayss, Bauschingger和Koenen等提出了钢筋应配置在构件中受拉力的部位和钢筋混凝土板的计算理论。后来，钢筋混凝土结构逐渐得到了推广应用。 二 、材料方面的发展 普