《混凝土结构基本原理》张淑云 2018年版

前言
混凝土结构基本原理是土木工程专业必修的主干专业基础课程之一,其任务是通过理论与实践教学环节,使学生掌握由钢筋及混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能和计算分析方法,初步获得解决实际工程问题的能力,为后续土木工程专业设计课程的学习奠定良好的理论基础。
本书依据《混凝土结构设计规范》(GB5010—2010)(2015年版)和新修订的相关专业规范标准编写,反映了我国混凝土结构在土木工程领域的新进展以及可持续发展的要求,编写力求贯彻《高等学校土木工程本科指导性规范》的精神,注重建立学生的基本工程概念,提高学生应用知识的能力,培养学生分析与解决工程实际问题的能力和创新意识每章均有按规范设计计算的典型例题。本书对混凝土结构各类构件性能进行了充分论述,突出重点,给出了明确的承载力计算方法和设计步骤以及相当数量的计算例题,章后附有思考题和习题等。本书力求语言通俗易懂,内容深入浅出,循序渐进,既可供高等学校土木工程及相关专业教学使用,也可供从事相关工作的结构设计、施工等工程技术人员参考。

第1章绪论
11混凝土结构概述
1.1.1混凝土结构的基本概念
1.1.2钢筋与混凝土共同工作的原因
1.1.3混凝土结构的主要优缺点
1.2混凝土结构的发展及应用
1.2.1混凝土结构的发展概况
1.2.2混凝土结构的工程应用概况
1.2.3混凝土结构计算理论的发展概况
1.3本课程的主要内容和特点
1.3.1本课程的主要内容
1.3.2本课程的特点
第2章混凝土结构材料的物理力学性能
2.1钢筋
2.1.1钢筋的种类和级别
2.1.2钢筋强度和变形
2.1.3钢筋的疲劳
2.1.4混凝土结构对钢筋性能的要求
2.2混凝土
2.2.1混凝土的组成结构
2.2.2混凝土的强度
2.2.3混凝土的变形
2.3钢筋与混凝土的粘结
2.3.1粘结的作用和性质
2.3.2粘结机理分析

2.3.3影响粘结强度的主要因素
2.3.4钢筋的长度
第3章混凝土结构设计基本原则
3.1极限状态设计法的基本概念
3.1.1结构的功能要求
3.1.2结构上的作用,作用效应和结构抗力
3.1.3结构的极限状态
32概率极限状态设计法
3.2.1结构的可靠度
3.2.2结构的失效概率与可靠指标
3.3概率极限状态设计的实用表达式
3.3.1荷载代表值
3.3.2材料强度取值
3.3.3结构的设计状况
3.3.4承载能力极限状态设计表达式
3.3.5正常使用极限状态设计表式
第4章受弯构件正截面受弯承载力的计算
4.1概述
4.2梁、板的一般构造
421梁的一般构造
4.22板的一般构造
4.3受弯构件正截面受弯性能
4.3.1梁正截面受弯
4.3.2正截面受弯破坏
4.4正截面受弯承载力计算原理
4.4.1正截面承载力计算的基本假定
4.4.2等矩形应力图
4.4.3适筋破坏与超筋破坏的限条件
4.4.4最小配筋率
4.5单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算
4.5.1基本公式及适用条件
4.5.2基本公式的应用
4.5.3正截面受弯承载力的计算系数法
4.6双筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力的计算
4.6.1概述
4.6.2基本公式及用条件
4.6.3基本公式的应用
4.7T形截面受弯构件正截面受弯载力的计算

4.7.1概述
4.7.2T形截面的两种类型及条件
4.7.3基本公式及适用条件
4.7.4T形截面梁的算方法
第5章受弯构件斜截面承载力的计算
5.1概述
5.2梁斜截面受力与破坏分析
5.2.1无腹筋的斜截面受剪破坏形态
5.2.2有的斜截面受剪破坏形态
5.3简支梁斜截面受剪机理
5.31无腹筋梁的科截面受剪机理
5.32有欢筋的截面受剪机理
5.4影响受剪承载力的主要因素
5.4.1剪跨比A
5.4.2混凝土强度
5.4.3筋的配率与筋强度
5.4.4筋的配筋率
5.4.5斜截面上的集咬合力
5.4.6截面尺寸和形状
5.4.7其他因素
5.5斜截面受剪承载力的计算
5.5.1基本定
5.5.2斜截面受剪承载力计算公式
5.5.3斜截面受剪承载力计算公式的用范围
5.5.4斜截面受剪承载力计算方法
5.6保证截面受弯承载力的构造措施
5.6.1正截面受承力图(抵抗弯矩图)
5.6.2纵筋的弯起
5.6.3纵筋的截断
5.7梁、板内钢筋的其他构造要求
5.7.1纵向受力钢筋的构造要求
5.7.2筋的构造
5.7.3纵向钢筋的其他构造要求
第6章受压构件承载力的计算
6.1概述
6.2受压构件的一般构造要求
6.2.1截面形式和尺寸
6.22材料的强度等级

6.23纵筋
6.24箍筋
6.3轴心受压构件正截面受压承载力
6.3.1轴心受压普通筋正截面承载力计算
6.3.2轴心受压螺旋箍筋正截面承载为计算
6.4偏心受压构件正截面受力性能分析
6.4.偏心受压短的破坏形态
642附加偏心距
6.4.3偏心压长的环类型
6.4.4偏心受压长柱的二阶应
6.5矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力
6.5.1大、小偏心受压破坏类型的判别
6.5.2赶形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算公式
6.6矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算
6.6.1截面设计
6.6.2面复核
6.7矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算
6.7.1面设计
6.7.2面复核
6.81形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力的计算
6.8.1大偏心受压构件
6.8.2小偏心受压件
6.9偏心受压构件正截面承载力NM相关曲线
6.9.1矩形截面对称配筋大偏心压破坏的NM相关曲线
69.2标形截面对称配筋小偏心受压破坏的NM关曲线
6.9.3 N-M相关曲线的特点和用途
6.10偏心受压构件斜截面受剪承载力
6.10.1轴向压力对柱变剪承载力的影响
6.10.2矩形,T形截面偏心全压构的斜截面受剪承载力
第7章受拉构件承载力的计算
7.1概述
7.2轴心受拉构件正截面承载力的计算
7.2.1轴心受构件的受力特点
7.2.2轴心受构件正截面承载力计算
7.3偏心受拉构件正截面承载力的计算
7.3.1偏心受挂构件正截面的破坏形态
7.3.2矩形截面小偏心拉构件的正截面承载力计算
7.3.3矩形截面大偏心受拉构件的正面承载力计算

7.3.4藏面设计与截面复核
7.4偏心受拉构件斜截面受剪承载力的计算
第8章受扭构件承载力的计算
81概述
8.2纯扭构件的破坏形态
8.2.1混凝土纯扭构件的破坏形态
8.2.2钢筋混凝土纯构件的破坏形态
8.3纯扭构件扭曲截面承载力计算
8.3.1受构件的开矩
8.3.2受构件曲截面承载力计算
8.4弯剪扭构件曲截面承载力
8.4.1剪拉构件破坏形态
84.2剪担相关性
8.4.3剪构件曲截面承载力计算
8.5轴向压力,弯矩,剪力与矩共同作用下构件承载力计算
8.5.1压弯剪构伴承载力计算
8.5.2拉剪担构件承载力计算
8.6受构件的构造要求
8.6.1计算公式的适用条件
8.6.2受扭构件铜筋的构造要求
8.7受扭构件承载力计算例题
第9章混凝土构件的变形、裂及耐久性
9.1概述
9.1.1变形制的目的与要求
9.1.2裂控制的目的与要求
9.2钢筋混凝土受弯构件的挠度验算
9.2.1截面由刚度的概念观定义
9.2.2期刚度B
9.2.3受弯构外的截面雪曲刚度B
9.2.4受弯构件的变形算
9.2.5减小挠度的主要措
9.3钢筋混凝土构件缝宽度验算
9.3.1平均裂缝间距
9.3.2缝宽度
9.4钢筋混凝土构件的截面延性
9.4.延性的概念
9.4.2受构件的截面面率延性系数
9.4.3偏心受构件截面由率性的分析

9.5混凝土结构的耐久性
9.5.1耐久性的概念与主要影响因素
9.5.2混凝土结构耐久性设计的主要内容
第10章预应力混凝土构件
10.1概述
101.1预应力混征上的基本概念
10.1.2预应力混凝上结构的优点
10.1.3预应力混土的分类
10.1.4加预应力的方法
10.1.5预应力具
10.1.6预应力混凝土材料
10.1.7张拉控制应力
10.1.8预应力
10.1.9预力损失值的组合
10.1.10先张法预应力钢筋的传递长度一
10.1.11后张法构端年锡区的局部承压验算
10.2预应力混凝上轴心受拉构件的计算
10.2.1轴心受拉构件各阶段的应力分析
10.2.2预应力混凝上轴心受拉构件的计算与验算
10.2.3轴心变拉构件的设计计算实例
10.3预应力混凝土受弯构件的设计计算
10.3.1预应力混凝土受构件各阶段的应力分析
10.3.2受构件使用阶段正截面承载力计算
10.3.3正常使用极限态验算
10.4受构件施工阶段验算
10.4部分预应力混凝土及无粘结预应力混凝土结构简述
10.4.1部分预应力泥凝土的基本概念一
10.4.2无粘结预应力混凝土结构简述
10.5预应力混凝土构件的构造要求
10.5.1面形式和尺
10.5.2非预应力纵向钢筋的布置
10.5.3先张法构件的构造要求一
10.5.4后张法构件的构造要求
附录《混凝土结构设计规范》(GB50Iu2u10《25z(2015年版)附表(268)
参考文献

1.3本课程的主要内容和特点
1.3.1本课程的主要内容
混凝土结构课程通常按内容可分为“混凝土结构基本原理”和“混凝土结构设计”两部分前者主要讲述各种混凝土结构基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论,属于专业基础课内容;后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计,属于专业课内容。通过混凝土结构基本原理课程的学习,学生掌握混凝土结构学科的基本理论和基本知识,为继续学习“混凝土结构设计专业课、毕业设计以及毕业后在混凝土结构学科领域继续学习提供坚实的基础。
混凝土结构基本构件按其受力状态可分为以下几类:
(1)受弯构件,如梁、板等。此类构件的截面上主要作用有弯矩,故称为受弯构件。与此同时,构件截面上也有剪力存在。
(2)受压构件,如柱、墙等。此类构件以承受轴向应力为主。当压力沿构件纵轴作用在构件截面上时,则为轴心受压构件;如果压力在截面上不是沿纵轴作用或截面上同时有压力和弯矩作用时,则为偏心受压构件。柱、墙、拱等构件一般为偏心受压且还有剪力作用。所以,受压构件截面上一般作用有弯矩、轴力和剪力。
(3)受拉构件,如屋架下弦杆、拉杆拱中的拉杆等,通常按轴心受拉构件(忽略构件自身重力影响)考虑。又如层数较多的框架结构,在竖向荷载和水平荷载共同作用下,有的柱截面上除产生剪力和弯矩外,还可能出现拉力,则为偏心受拉构件。
(4)受扭构件,如雨篷梁、曲梁、框架结构的边梁等。这类构件的截面上除产生弯矩和剪力外,还会产生扭矩。因此,对这类结构构件应考虑扭矩的作用。

在混凝土结构设计中,首先根据结构使用功能要求及考虑经济、施工等条件,选择合理的结构方案,进行结构布置并确定结构计算简图等;然后根据结构上所作用的荷载及其他作用,对结构进行内力分析,求出构件截面内力(包括弯矩、剪力、轴力、扭矩等)在此基础上,对组成结构的各类构件分别进行截面设计,即确定构件截面所需的钢筋数量配筋方式并采取必要的构造措施。关于确定结构方案,进行结构内力分析等内容,将在混凝土结构设计、桥梁工程、地下工程等专业课中讲述。
本课程主要涉及上述混凝土结构基本构件的受力性能、承载力和变形计算以及配筋构造等这些内容是土木工程混凝土结构中的共性问题,属于混凝土结构的基本理论,因此,本课程为十木工程专业的必修专业基础课程。
1.3.2本课程的特点
混凝土结构基本原理”相当于钢筋混凝土及预应力混凝土的材料力学。但是,钢筋混凝土是由非线性的且拉压强度相差悬殊的混凝上和钢筋组合而成,受力性能复杂,因而本课程有不同于一般材料力学的一些特点。
(1)混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组成的,钢筋混凝土材料与弹性力学中的刚性材料及材料力学中的理想弹性材料或理想弹塑性材料有较大区别。为了对混凝土结构的受力性能与破坏特征有较好的了解,对钢筋与混凝土的力学性能要很好地加以掌握。
(2)混凝土结构在裂缝出现以后,特别是在破坏阶段,其受力和变形状态与理想弹性材料有显著不同另外,混凝土结构的受力性能还与结构的受力状态、配筋方式和配筋数量等多种因素有关,暂时还难以用一种简单的数学、力学模型来描述。混凝土结构构件的计算方法以试验研究为基础,通过试验确定钢筋和混凝土材料的力学性能指标,根据一定数量的构件受力性能验,研究其破坏机理和受力性能,建立物理和数学模型,并根据试验数据拟合出半理论半经验公式。因此,学习时一定要深刻理解构件的破坏机理和受力性能,特别要注意构件计算公式的适用条件和应用范围。
(3)混凝土结构需要满足安全、适用经济以及施工方便等多方面的要求。这些要求一方面可通过分析计算来满足另一方面还应通过各种构造等来保证。这些构造措施或是计算模型误差的修正,或是试验研究的成果,或是长期工程实践经验的总结,它们与分析计算一样同为本学科重要的组成部分。学生对构造规定应予以重视,学习这些构造要求时,应着眼于理解,并通过反复应用来掌握。
(4)本课程的内容多,符号多、计算公式多、构造规定也多,学习时可遵循教学大纲的要求,贯彻“少精”的原则,突出重点内容的学习。例如,第4章“受弯构件正截面承载力的计算”和第5章“受弯构件斜截面承载力的计算”是重点内容,掌握好这些章节内容,将为其他各章的学习奠定良好的基础。

(5)本课程具有较强实践性,混凝土结构设计应遵循我国有关的设计规范和标准。本课程的内容主要与《混凝土结构设计规范《工程结构可靠性设计统一标准》(《G150T53zZl8h《(以下简称《工程结构可靠性设计统一标准》),《建筑结构荷载规范》(GB500092012)(以下简称《建筑结构荷载规范》)等有关。这些标准和规范是我国在一定时期内理论研究成果和实际工程经验的总结,只有正确理解规范条文的概念和实质,才能正确地应用规范条文及其相应公式,充分发挥设计者的主动性以及分析和解决问题的能力。但是也要注意到,混凝土结构是一门不断发展的学科,要用不断发展的观点看待设计规范。在学习和运用规范的过程中,也要善于发现问题,灵活运用,并且要勇于进行探索与创新。

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