隨著建筑科技的快速發(fā)展和各類工程建筑的迅速崛起，混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了長時(shí)間的長足發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多民用和工業(yè)用建筑等，為社會(huì)發(fā)展和人類生活水平提高做出了卓越貢獻(xiàn)。本學(xué)期《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程即深入講解了混凝土結(jié)構(gòu)的分類、應(yīng)用、設(shè)計(jì)以及計(jì)算等。所涵蓋的理論知識(shí)、學(xué)習(xí)方法以及思維方式都對(duì)作為工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)生的我們以后專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及工作起到重要的積極的作用。
混凝土結(jié)構(gòu)，顧名思義，是指以混凝土作為主要材料制作的結(jié)構(gòu)。包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。素混凝土結(jié)構(gòu)是指無筋或不配受力鋼筋的混凝凝土結(jié)構(gòu)，但由于其承載力低，性質(zhì)脆，很少被用來做建筑工程的承力構(gòu)件。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指配置了適量受力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。通過實(shí)驗(yàn)可以證明，未配置鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)，抗拉能力非常弱，并且試件的破壞是突然發(fā)生沒有明顯預(yù)兆的；而配置受拉鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)，荷載加到極限時(shí)，其只會(huì)開裂，不會(huì)隨即破壞，有很明顯的預(yù)兆。
配置了鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)比素混凝土結(jié)構(gòu)有明顯優(yōu)勢：1，承載能力有很大提高；2，受力性能得到顯著改善。這是因?yàn)殇摻詈突炷聊芾喂痰卣辰Y(jié)在一起，互相傳遞內(nèi)力，粘結(jié)力是二者能夠共同工作的基礎(chǔ)，同時(shí)由于它們膨脹系數(shù)相近，當(dāng)溫度變化時(shí)，二者之間不會(huì)出現(xiàn)較大的相對(duì)變形和由溫度應(yīng)力引起的粘結(jié)破壞。此外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還具備如下優(yōu)點(diǎn)：1，其砂和石料比例很大，方便就地取材；2，用鋼量小，節(jié)約鋼材；3，耐久耐火；4，可模性好；5，整體性好。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也有其劣勢，如自重大、抗裂性差、性質(zhì)較脆等。但其優(yōu)點(diǎn)還是明顯多于缺點(diǎn)的。
現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展至今已有160余年的歷史，但20世紀(jì)末之前其施工和設(shè)計(jì)方法一直作為商業(yè)機(jī)密，直到1890年舊金山建成了鋼筋混凝土美術(shù)館，此后鋼筋混凝土在美國才得以迅速發(fā)展。1850年到20世紀(jì)20年代，是鋼筋混凝土發(fā)展的初步階段，從30年代開始，其材料的性能、結(jié)構(gòu)形式、施工方法、理論計(jì)算和設(shè)計(jì)逐步得以提高和完善，進(jìn)入了大量運(yùn)用的階段。現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在房屋建筑、橋梁、特種工程、防護(hù)工程、水利工程、海洋工程等等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的巨大作用。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)于鋼筋的強(qiáng)度、塑性、可焊性、與混凝土的粘結(jié)性能等都有很高的要求。同時(shí)，也要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20。當(dāng)采用400MPa及以上鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C25。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)，是由粘結(jié)力體現(xiàn)的，當(dāng)鋼筋和混凝土有相對(duì)變形（滑移）時(shí)，就會(huì)在二者交界面上產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力——粘結(jié)力。通常要進(jìn)行必要的措施來保證足夠的粘結(jié)力，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠共同工作。我國《規(guī)范》采用150mm邊長的立方體抗壓強(qiáng)度作為強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。
為了使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)滿足使用要求，保證其可靠度的同時(shí)還得使其具經(jīng)濟(jì)性，這就要求我們對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量，結(jié)構(gòu)安全度是結(jié)構(gòu)安全性的度量，也是結(jié)構(gòu)可靠度中最重要的內(nèi)容。作用于建筑物上的荷載分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載。永久荷載服從正態(tài)分布；可變荷載概率分布服從極值I型分布；偶然荷載概率模型則與其種類有關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法有極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（以相應(yīng)于結(jié)構(gòu)各種功能要求的極限狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)的設(shè)計(jì)方法）和概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（以結(jié)構(gòu)的失效概率或可靠指標(biāo)來度量結(jié)構(gòu)可靠度，并建立結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系的方法）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)離不開計(jì)算，下面將就鋼筋混凝土構(gòu)件受力計(jì)算進(jìn)行簡單列舉。
