鋼筋混凝土結構設計報告

　　在今後鋼筋混凝土結構建築仍將是建築市場的主流，那麼你想知道是怎麼樣的嗎?下面由小編向你推薦，希望你滿意。

　　　篇【1】

　　摘要：鋼筋混凝土結構是土木工程專業學生必學內容，其中鋼筋混凝土結構的發展也是需要了解的內容。從其發展概況，包括出現、不斷的發展、現況，以及今後的前景，瞭解鋼筋混凝土結構對土木工程所起的作用以及在該專業中的應用。

　　關鍵詞：混凝土、鋼筋混凝土結構、鋼筋混凝土結構的發展

　　1 混凝土結構的基本概念

　　混凝土，一般是指由膠凝材料***如水泥***，粗、細骨料***如石子、沙粒***，水及其他材料，按適當比例配置，拌合併硬化而成的具有所需形體、強度和耐久性的人造石材。簡稱為“砼”***tóng，Concrete***。像這種由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土製成的結構稱為素混凝土。其凝固後堅硬如石，受壓能力好，但受拉能力差，容易因受拉而斷裂。因此，就有在其中配置受力的普通鋼筋、鋼筋網或鋼筋骨架的混凝土製成的結構，得到鋼筋混凝土結構。另外，還有預應力混凝土結構、型鋼混凝土結構等種類的混凝土結構。

　　2 鋼筋混凝土結構的發展

　　2.1鋼筋混凝土結構的發展

　　鋼筋混凝土是當今最主要的建築材料之一，但它的發明者既不是工程師，也不是建築材料專家，而是一位法國名叫莫尼爾的園藝師。莫尼爾有個很大的花園，一年四季開著美麗的鮮花，但是花壇經常被遊客踏碎。為此，莫尼爾常想：“有什麼辦法可使人們既能踏上花壇，又不容易踩碎呢?”有一天，莫尼爾移栽花時，不小心打碎了一盆花，花盆摔成了碎片，花根四周的土卻僅僅包成一團。“噢!花木的根系縱橫交錯，把鬆軟的泥土牢牢地連在了一起!”他從這件事上得到啟發，將鐵絲仿照花木根系編成網狀，然後和水泥、砂石一起攪拌，做成花壇，果然十分牢固。

　　鋼筋混凝土的發明出現在近代，通常為人認為發明於1848年。1868年一個法國園丁， 獲得了包括鋼筋混凝土花盆，以及緊隨其後應用於公路護欄的鋼筋混凝土樑柱的專利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結構的建築在美國紐約落成，人類建築史上一個嶄新的紀元從此開始，鋼筋混凝土結構在1900年之後在工程界方得到了大規模的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結構形式預應力鋼筋混凝土出現，並於二次世界大戰後亦被廣泛地應用於工程實踐。鋼筋混凝土的發明以及19世紀中葉鋼材在建築業中的應用使高層建築與大跨度橋樑的建造成為可能。

　　法國工程師艾納比克1867年在巴黎博覽會上看到莫尼爾用鐵絲網和混凝土製作的花盆、浴盆、和水箱後，受到啟發，於是設法把這種材料應用於房屋建築上。1879年，他開始製造鋼筋混凝土樓板，以後發展為整套建築使用由鋼筋箍和縱向杆加固的混凝土結構樑。僅幾年後，他在巴黎建造公寓大樓時採用了經過改善迄今仍普遍使用

　　的鋼筋混凝土主柱、橫樑和樓板。1884年德國建築公司購買了莫尼爾的專利，進行了第一批鋼筋混凝土的科學實驗，研究了鋼筋混凝土的強度、耐火能力。鋼筋與混凝土的粘結力。1887年德國工程師科倫首先發表了鋼筋混凝土的計算方法;英國人威爾森申請了鋼筋混凝土板專利;美國人海厄特對混凝土橫樑進行了實驗。1895年——1900年，法國用鋼筋混凝土建成了第一批橋樑和人行道。1900年，萬國博覽會上展示了鋼筋混凝土在很多方面的使用，在建材領域引起了一場革命。1918年艾布拉姆發表了著名的計算混凝土強度的水灰比理論。鋼筋混凝土開始成為改變這個世界景觀的重要材料。

　　混凝土結構與砌體結構、鋼結構、木結構相比，歷史不長，但自19世紀中葉開始使用後，由於混凝土和鋼筋材料效能的不斷改進，結構理論施工技術的進步使鋼筋混凝土結構得到迅速發展，目前已經廣泛應用於工業和民用建築、橋樑、隧道、礦井以及水利、海港等土木工程領域。建築用混凝土的發展簡史可以追溯到古希臘、羅馬時代，甚至可能在更早的古代文明中已經使用了混凝土及其膠結材料。但直到1824年波特蘭水泥的發明才為混凝土的大量使用開創了新紀元。至今僅有160多年的歷史。它的發展大致經歷了四個不同的階段。

　　第一階段為鋼筋混凝土小構件的應用，設計計算依據彈性理論方法。1801年考格涅特發表了有關建築原理的論著，指出了混凝土這種材料抗拉效能較差，到1850年法國的蘭博特首先建造了一艘小型水泥船，並於1855年在巴黎博覽會上展出。接著法國的花匠莫尼爾在1867年製作了以金屬骨架作配筋的混凝土花盆並以此獲得專利。後來康納於1886年發表了第一篇關於混凝土結構的理論與設計手稿。1872年美國人沃德建造了第一幢鋼筋混凝土構件的房屋。1906年特納研製了第一個無樑平板。從此鋼筋混凝土小構件已進入工程實用階段。

　　第二階段為鋼筋混凝土結構與預應力混凝土結構的大量應用，設計計算依據材料的破損階段方法。1922年英國人狄森提出了受彎構件按破損階段的計算方法。1928年法國工程師弗來西奈發明了預應力混凝土。其後鋼筋混凝土與預應力混凝土在分析、設計與施工等方面的工藝與科研迅速發展，出現了許多獨特的建築物，如美國波士頓市的Kresge大會堂，英國的1951節日穹頂，美國芝加哥市的Marina摩天大樓，湖濱大樓等建築物。1950年蘇聯根據極限平衡理論制定了“塑性內力重分佈計算規程”。1955年頒佈了極限狀態設計法，從而結束了按破損階段的設計計算方法。

　　第三階段為工業化生產構件與施工，結構體系應用範圍擴大，設計計算按極限狀態方法。由於二戰後許多大城市百廢待興，重建任務繁重。工程中大量應用預製構件和機械化施工以加快建造速度。繼蘇聯提出的極限狀態設計法之後，1970年英國，聯邦德國，加拿大，波蘭相繼採用此方法。並在歐洲混凝土委員會與國際預應力混凝土協會***CEB-FIP***第六屆國際會議上提出了混凝土結構設計與施工建議，形成了設計思想上的國際化統一準則。

　　第四階段，由於近代鋼筋混凝土力學這一新的學科的科學分支逐漸形成，以統計教學為基礎的結構可靠性理論已逐漸進入工程實用階段。電算的迅速發展使複雜的數學運算成為可

　　能。設計計算依據概率極限狀態設計法。概括為計算理論趨於完善，材料強度不斷提高，施工機械化程度越來越高，建築物向大跨高層發展。

　　2.1 鋼筋混凝土結構的發展現狀

　　目前在中國，鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式，佔總數的絕大多數，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。據發改委相關資料顯示，該地區其主要原材料水泥產量已於2005年達到10.60億噸，佔世界總產量48%左右。

　　現代混凝土的發展方向是商品混凝土。商品混凝土是以集中予拌、遠距離運輸的方式向施工工地提供現澆混凝土。商品混凝土是現代混凝土與現代化施工工藝的結合的高科技建材產品，它應包括：大流動性混凝土、流態混凝土、泵送混凝土、自密實混凝土、防滲抗裂大體積混凝土、高強混凝土和高效能混凝土等。為了使商品混凝土效能穩定、經濟、價效比高，必須嚴格選擇所需的原材料和優化混凝土的配合比。實踐證明，現代混凝土配合比全計演算法設計為此提供了簡單快捷和可靠的技術途徑。

　　其中商品混凝土具有很多的特點：

　　A環保性

　　由於商品混凝土攪拌站設定在城市邊緣地區，相對於施工現場攪拌的傳統工藝減少了粉塵、噪音、汙水等汙染，改善了城市居民的工作和居住環境。隨商品混凝土行業的發展和壯大，在工藝廢渣和城市廢棄物處理處置及綜合利用方面逐步發揮更大的作用，減少環境惡化。

　　B“半成品”

　　商品混凝土是一種特殊的建築材料。交貨時是塑性、流態狀得半成品。在所有權轉以後，還需要使用方繼續盡一定的質量義務，才能達到最終的設計要求。因此，他的質量是供需雙方共同的責任。

　　C質量穩定性

　　由於商品混凝土攪拌站是一個專業性的混凝土生產企業，管理模式基本定型且比較單一，裝置配置先進，不僅產量大、生產週期短，而且機率較為準確，攪拌較為均勻，生產工藝相對簡潔、穩定，生產人員有比較豐富的經驗，而且實現全天候生產，質量相對施工現場攪拌的混凝土更穩定可靠，提高了工程質量。

　　D技術先進性

　　隨著21世紀混凝土工程的大型化、多功能化、施工與應用環境的複雜化、應用領域的擴大化以及資源與環境的優化，人們對傳統的商品混凝土材料提出了更高的要求。由於施工現場攪拌一般都是些臨時性設施，條件較差，原材料質量難以控制，製備混凝土的攪拌機容量小且計量精度低，也沒有嚴格的質量保證體系。因此，質量很難滿足現在混凝土具有的高效能化和多功能化得需要。而商品混凝土的生產集中、規模大，便於管理，能實現建設工程結構設計的各種要求，有利於新技術、新材料的推廣應用，特別有利於散裝水泥、混凝土外加劑和礦物摻合料的推廣應用，這是保證混凝土具有高效能化和多功能化得必有條件，同時

　　能夠有效的節約資源和能用。

　　E提高功效

　　相比傳統意義上的混凝土，商品混凝土大規模的商業化生產和罐裝運送，並採用泵送工藝澆築，不僅提高了生產效率，施工進度也得到很大的提高，明顯縮短了工程建造週期。

　　F文明性

　　現在的社會是和諧的社會，應用商品混凝土後，減少了施工現場建築材料的堆放，明顯改變了施工現場髒、亂、差等現象，提高了施工現場的安全性，當施工現場較為狹窄時，這一座用更顯示出其優越性，施工的文明程度得到了根本性的提高。

　　2.2 鋼筋混凝土結構的發展前景

　　針對鋼筋混凝土的缺點，提出很多改善的方法，與之對應的便是以後的發展方向。 A自重大，提出輕質高強混凝土

　　B抗裂性差，提出施加預應力混凝土

　　C建造費工，施工速度慢，提出預製構件工業化

　　D隔熱隔聲效能較差，提出保溫隔熱砂漿

　　另外，鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土結構、纖維增強塑料混凝土結構、鋼-混凝土混合結構等都是前景方向***新型混凝土結構***。

　　3體會

　　渾凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建築材料。按預定效能設計和製作混凝土，研製輕質，高強度，多功能的混凝土新品種。利用現代新技術、大力發展新工藝、新裝置;廣泛利用工業廢渣作原材料等，都是今後需要不斷解決的課題。

　　混凝土可以追溯到古老的年代，其所用的膠凝材料為粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀20 年代出現了波特蘭水泥後，由於用它配製成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性，而且原料易得，造價較低，特別是能耗較低，因而用途極為廣範。

　　鋼筋混凝土結構的出現雖然較木結構、砌體等結構晚，但是發展迅速。憑藉其用材合理，強度高，耐久性好，維護費用低，耐火性好，可模性好，整體性好，易於就地取材等各種優點，如今已是在房屋建築工程、交通土建工程、礦井建設、水利工程港口工程等工程建設中必不可少。目前在中國，鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式，佔總數的絕大多數，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。據發改委相關資料顯示，該地區其主要原材料水泥產量已於2005年達到10.60億噸，佔世界總產量48%左右。從此資料可以看出，鋼筋混凝土結構的應用已經是有目共睹，並且在以後也有著無量的前途。鋼筋混凝土結構的應用在以後的工程中也將仍佔有不可或缺的一席之地!

　　　篇【2】

　　摘要：混凝土作為土木工程結構中應用極為廣泛的材料, 其受力變形及破壞形態比較複雜，混凝土構件是建築結構中受力的主要元件，瞭解其變形破壞形態有著極其重要的作用。

　　混凝土構件，按照其簡單受力形態，大致可以分為四種：受彎構件，受壓構件，受拉構件，受扭構件。本文主要講述混凝土構件在四種受力情況下變形及破壞的形態。

　　一、混凝土受彎變形及破壞綜述

　　受彎構件，在混凝土構件以樑居多，其中受彎構件受力變形按受力形式又可以分為正截面受力和斜截面受力。

　　1、混凝土正截面受力變形與縱向受拉配筋率有關，按照配筋不同可以分為三種變形破壞形態：適筋破壞，少筋破壞，超筋破壞。

　　當混凝土受彎構件正截面配製縱向受拉鋼筋能使其正截面受彎破壞形態屬於延性變形破壞時，即為適筋變形破壞。其變形受力特點可以分為三個階段：一、混凝土載入至產生裂縫階段;二、混凝土開裂，受拉鋼筋承擔拉力，至混凝土受拉區鋼筋屈服;三、鋼筋開始屈服，受壓區高度不斷減小，直至受壓區邊緣混凝土被壓碎破壞。

　　當混凝土鋼筋配製過少時，會發生少筋受力破壞，其受力特點時，受拉區混凝土一開裂混凝土就會破壞;當混凝土鋼筋配製過多時，會發生超筋變形破壞，

　　其變形特點時，混凝土受力後受壓區邊緣先壓碎，縱向受拉鋼筋不屈服。

　　2、引起混凝土受彎構件斜截面變形破壞的主要是斜截面受剪承載力和受彎承載力，根據混凝土受彎斜截面變形破壞形態可將其分為三種變形破壞條件：一、斜壓破壞;二、剪壓破壞;三、斜拉破壞。

　　當剪跨比小於1時，會發生斜壓破壞，混凝土受力後，斜截面會唄腹剪斜裂縫分割成若干個斜向短柱並破壞;當剪跨比位於1至3時，會發生剪壓破壞，其受力特點是，受力後，先在剪彎區段的受拉區邊緣出現一些垂直裂縫，然後斜向延伸形成一些斜裂縫，最後產生一條較寬的臨界斜裂縫，使得斜截面剪壓區高度縮小，剪壓區混凝土破壞;當剪跨比大於3時，往往會發生斜拉破壞，其受力特點是垂直裂縫一產生，就迅速向受壓區斜向伸展，使得斜截面迅速破壞。

　　二、混凝土受壓變形及破壞綜述

　　混凝土受壓構件主要以柱為主，按照受力形態受壓構件可以分為軸心受壓構件，單向偏心受壓構件和雙向偏心受壓構件。

　　按照柱的長細比，可分為長柱和短柱

　　1、短柱受力變形破壞形態

　　配有縱筋和箍筋的短柱，在軸心荷載作用下，整個截面的應變基本上是均勻分佈的。當荷載較小時，混凝土和鋼筋都處於彈性階段。當荷載較大時，由於混凝土塑性變形的發展，壓縮變形增加的速度快於荷載增長速度。同時，在相同荷載增量下，鋼筋的壓應力比混凝土的壓應力增加得快，見左圖。隨著荷載的繼續增加，柱中開始出現微細裂縫，在臨近破壞荷載時，柱四周出現明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞。

　　其中短柱破壞形態又可以分為受拉破壞和受壓破壞

　　受拉破壞又稱大偏心受壓破壞，它發生於軸向力 N 的相對偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時。受拉破壞形態的特點是受拉鋼筋先達到屈服強度，導致壓區混凝土壓碎，是與適筋樑破壞形態相似的延性破壞型別。

　　受壓破壞形態又稱小偏心受壓破壞，截面破壞是從受壓區開始的，發生於以下兩種情況。

　　***1*** 當軸向力 N 的相對偏心距較小時，構件截面全部受壓或大部分受壓，一般情況下截面破壞是從靠近軸向力一側受壓區邊緣處的壓應變達到混凝土極

　　限壓應變值而開始的。破壞時，受壓應力較大一側的混凝土被壓壞，同側的受壓鋼筋的應力也達到抗壓屈服強度。另外，當相對偏心距很小時，由於截面的實際形心和構件的幾何中心不重合，當縱向受壓鋼筋比縱向受拉鋼筋多很多時，也會發生離軸向力作用點較遠一側的混凝土先壓壞的現象，這可稱為“反向破壞”

　　***2*** 當軸向力的相對偏心距雖然較大，但卻配置了特別多的受拉鋼筋，致使受拉鋼筋始終不屈服。破壞時，受壓區邊緣混凝土達到極限壓應變值，受壓鋼筋應力達到抗壓屈服強度，而遠側鋼筋受拉而不屈服。破壞無明顯預兆，壓碎區段較長，混凝土強度越高，破壞越帶突然性

　　2、長柱受力破壞形態

　　對於長細比較大的柱子，試驗表明，由各種偶然因素造成的初始偏心距的影響是不可忽略的。載入後，初始偏心距導致產生附加彎矩和相應的側向撓度，而側向撓度又增大了荷載的偏心距;隨著荷載的增加，附加彎矩和側向撓度將不斷增大。這樣相互影響的結果，使長柱在軸力和彎矩的共同作用下發生破壞。破壞時，首先在凹側出現縱向裂縫，隨後混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出;凸側混凝土出現垂直於縱軸方向的橫向裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。

　　三、混凝土構件受拉變形破壞形態

　　混凝土受拉構件受力變形特點可以分為三個階段，一、受力後加載至混凝土受拉開裂前;二、混凝土開裂後鋼筋達到屈服，三、混凝土受拉鋼筋達到屈服至全部受拉鋼筋達到屈服。

　　四、混凝土構件受扭變形破壞形態

　　工程結構中處於純扭矩作用的情況很少，絕大多數都是處於彎矩、剪力、軸力、扭矩共同作用的複合受扭情況，根據其配筋及受力特點可分為幾種受力形態 1、當混凝土受扭構件配筋數量較少時***少筋構件***，結構在扭矩荷載作用下，混凝土開裂並退出工作，混凝土承擔的拉力轉移給鋼筋，由於結構配置縱筋及箍筋數量很少，鋼筋應力立即達到或超過屈服點，結構立即破壞。破壞過程急速而突然，破壞扭矩基本上等於抗裂扭矩。破壞類似於受彎構件的少筋樑，被稱為“少筋破壞”。

　　2、當混凝土受扭構件按正常數量配筋時***適筋構件***，結構在扭矩荷載作用下，混凝土開裂並退出工作，鋼筋應力增加但沒有達到屈服點。隨著扭矩荷載不

　　斷增加，結構縱筋及箍筋相繼達到屈服點，進而混凝土裂縫不斷開展，最後由於受壓區混凝土達到抗壓強度而破壞。結構破壞時其變形及混凝土裂縫寬度均較大，破壞過程表現出一定的塑性特徵。破壞類似於受彎構件的適筋樑，屬於延性破壞即“適筋破壞”。

　　3、當混凝土受扭構件配筋數量過大或混凝土強度等級過低時***超筋構件***，結構破壞時縱筋和箍筋均未達到屈服點，受壓區混凝土首先達到抗壓強度而破壞。結構破壞時其變形及混凝土裂縫寬度均較小，其破壞類似於受彎構件的超筋樑，屬於無預兆的脆性破壞即“超筋破壞”。

　　4、當混凝土受扭構件的縱筋與箍筋比率相差較大時***部分超筋構件***，即一種鋼筋配置數量較多，另一種鋼筋配置數量較少，隨著扭矩荷載的不斷增加，配置數量較少的鋼筋達到屈服點，最後受壓區混凝土達到抗壓強度而破壞。結構破壞時配置數量較多的鋼筋並沒有達到屈服點，結構具有一定的延性性質。這種破壞的延性比完全超筋要大一些，但又小於適筋構件，這種破壞叫“部分超筋破壞”。