混凝土結構基本原理

第1章緒論1
1．1鋼筋混凝土結構的概念和基本特點1
1．1．1混凝土結構的概念1
1．1．2鋼筋混凝土結構的基本特點2
1．1．3鋼筋和混凝土共同工作的基礎2
1．1．4鋼筋混凝土結構的優(yōu)缺點3
1．2混凝土結構的類型4
1．3鋼筋混凝土結構在國內(nèi)外的應用和發(fā)展概況5
1．3．1材料方面的發(fā)展5
1．3．2結構和施工方面的發(fā)展7
1．3．3設計計算理論方面的發(fā)展8
1．4本課程的任務、主要內(nèi)容和學習方法9
1．4．1課程的任務9
1．4．2課程的主要內(nèi)容9
1．4．3課程的學習方法9
1．5本課程與先修課程及后續(xù)課程之聯(lián)系11
思考題與習題11
第2章鋼筋混凝土材料的物理力學性能12
2．1鋼筋的品種及物理力學性能12
2．1．1鋼筋的品種與級別12
2．1．2鋼筋的力學性能13
2．1．3鋼筋的選用原則17
2．2混凝土的物理力學性能18
2．2．1混凝土的強度18
2．2．2混凝土的變形22
2．2．3混凝土的選用原則27
2．3鋼筋與混凝土的黏結性能28
2．3．1鋼筋與混凝土之間的黏結機理28
2．3．2鋼筋的錨固30
2．3．3鋼筋的連接32
2．3．4裝配式混凝土結構中鋼筋的連接34
思考題與習題35
第3章結構設計基本原則36
3．1結構的可靠性與極限狀態(tài)概念36
3．1．1結構的功能要求和結構的可靠性36
3．1．2結構極限狀態(tài)38
3．2結構作用、作用效應及抗力39
3．2．1結構上的作用、作用效應基本概念40
3．2．2荷載41
3．2．3材料強度42
3．3結構極限狀態(tài)設計方法42
3．3．1結構的設計狀況42
3．3．2極限狀態(tài)設計43
3．3．3結構的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程43
3．3．4結構可靠度的計算44
3．4現(xiàn)行規(guī)范極限狀態(tài)設計實用表達式46
3．4．1極限狀態(tài)計算內(nèi)容46
3．4．2極限狀態(tài)設計基本表達式47
3．4．3荷載效應組合47
3．4．4荷載分項系數(shù)49
3．4．5應用實例50
思考題與習題53
第4章受彎構件正截面抗彎承載力計算55
4．1概述55
4．1．1受彎構件的分類55
4．1．2梁、板常用的截面形式55
4．1．3受彎構件的破壞類型55
4．2受彎構件的一般構造56
4．2．1梁的構造要求56
4．2．2板的構造要求58
4．3受彎構件正截面的受力性能試驗60
4．3．1受彎構件正截面受彎承載力的受力全過程60
4．3．2正截面受彎承載力的三種破壞形態(tài)61
4．4混凝土構件正截面承載力的計算原理63
4．4．1正截面承載力計算的基本假定63
4．4．2受壓區(qū)混凝土壓應力的合力及作用點64
4．4．3受壓區(qū)混凝土等效矩形應力圖65
4．4．4界限相對受壓區(qū)高度及界限配筋率、最小配筋率66
4．5單筋矩形截面受彎構件正截面受彎承載力計算68
4．5．1基本計算公式及適用條件68
4．5．2正截面承載力基本公式應用的兩類工程問題69
4．5．3基本公式的截面設計法70
4．5．4正截面受彎承載力的計算系數(shù)法71
4．6雙筋矩形截面受彎構件的正截面承載力計算75
4．6．1概述75
4．6．2基本公式及適用條件75
4．6．3基本公式的應用77
4．7T形截面受彎構件正截面受彎承載力計算81
4．7．1概述81
4．7．2基本公式及適用條件84
4．7．3基本公式的應用86
思考題與習題90
第5章鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算94
5．1概述94
5．2受彎構件斜截面受剪性能96
5．2．1剪跨比96
5．2．2無腹筋梁的斜截面受力分析96
5．2．3無腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)98
5．2．4有腹筋梁的斜截面受力分析98
5．2．5有腹筋梁的斜截面受剪破壞形態(tài)99
5．3受彎構件斜截面抗剪承載力100
5．3．1影響斜截面抗剪承載力的主要因素100
5．3．2有腹筋梁斜截面承載力計算公式及適用條件102
5．4受彎構件斜截面受剪承載力計算實例104
5．4．1計算截面104
5．4．2箍筋配置規(guī)定105
5．4．3計算步驟105
5．4．4計算實例106
5．5斜截面受彎承載力及構造要求111
5．5．1抵抗彎矩圖111
5．5．2縱筋的彎起112
5．5．3縱筋的截斷114
5．5．4縱筋與彎起鋼筋的錨固115
5．6應用實例：鋼筋混凝土伸臂梁118
5．6．1梁的內(nèi)力及內(nèi)力圖119
5．6．2正截面承載力計算121
5．6．3斜截面承載力計算122
5．6．4鋼筋布置和抵抗彎矩圖的繪制122
5．6．5繪制梁的配筋圖123
思考題與習題125
第6章受壓構件的截面承載力計算127
6．1軸心受壓構件承載力計算127
6．1．1軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計算128
6．1．2螺旋箍筋受壓截面承載力計算132
6．2偏心受壓構件破壞形態(tài)135
6．2．1偏心受壓短柱的破壞形態(tài)136
6．2．2偏心受壓長柱的破壞類型138
6．3偏心受壓構件的二階效應139
6．3．1附加偏心距和初始偏心距139
6．3．2偏心受壓長柱的二階效應140
6．4偏心受壓構件正截面承載力基本公式142
6．4．1偏心受壓構件正截面受壓承載力基本假定142
6．4．2鋼筋應力σs值143
6．4．3大偏心受壓構件正截面承載力計算公式（ξ≤ξb）143
6．4．4小偏心受壓構件正截面承載力計算公式（ξ>ξb）145
6．4．5小偏心受壓構件反向破壞的正截面承載力計算公式145
6．5矩形截面非對稱配筋的正截面承載力計算146
6．5．1大、小偏心受壓破壞的設計判別146
6．5．2截面設計147
6．5．3截面承載力復核157
6．6矩形截面對稱配筋的正截面承載力計算161
6．6．1截面設計162
6．6．2截面復核165
6．7I字形截面偏壓構件的正截面承載力計算166
6．7．1基本公式及其適用條件166
6．7．2對稱配筋承載力計算168
6．8受壓構件的斜截面受剪承載力計算172
6．8．1軸向壓力對構件斜截面受剪承載力的影響172
6．8．2偏心受壓構件斜截面受剪承載力的計算公式172
6．9受壓構件的構造要求175
6．9．1材料強度175
6．9．2截面形狀和尺寸175
6．9．3縱向鋼筋176
6．9．4箍筋176
思考題與習題177
第7章受拉構件的承載力計算179
7．1軸心受拉構件正截面承載力計算179
7．2偏心受拉構件正截面承載力計算及構造措施179
7．2．1大、小偏心受拉構件的界限179
7．2．2矩形截面小偏心受拉構件正截面承載力計算180
7．2．3矩形截面大偏心受拉構件正截面承載力計算182
7．2．4受拉構件斜截面承載力計算185
思考題與習題186
第8章受扭構件的承載力計算187
8．1鋼筋混凝土受扭構件的應用187
8．2混凝土受扭構件裂縫產(chǎn)生與發(fā)展188
8．2．1裂縫出現(xiàn)前的性能188
8．2．2裂縫出現(xiàn)后的性能188
8．3受扭構件的破壞形式189
8．4純扭構件的開裂扭矩190
8．4．1矩形截面純扭構件190
8．4．2T形和Ι形截面純扭構件191
8．4．3箱形截面純扭構件192
8．5純扭構件的受扭承載力193
8．5．1純扭構件的力學模型193
8．5．2矩形截面純扭構件194
8．5．3T形和Ι形截面純扭構件196
8．5．4箱形截面純扭構件196
8．6彎剪扭構件的試驗研究結果197
8．7彎剪扭構件截面的承載力197
8．7．1剪扭構件承載力計算197
8．7．2彎扭構件承載力計算200
8．7．3彎剪扭構件承載力計算201
8．8有軸向力作用時構件扭曲截面的承載力計算201
8．8．1軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下矩形截面構件受剪扭承載力201
8．8．2軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下矩形截面構件受剪扭承載力202
8．9受扭構件的構造要求202
8．9．1截面尺寸限制條件202
8．9．2構造配筋要求203
習題212
第9章正常使用極限狀態(tài)驗算214
9．1概述214
9．2裂縫寬度驗算216
9．2．1第一批裂縫的產(chǎn)生及開展216
9．2．2第二批裂縫出現(xiàn)217
9．2．3平均裂縫間距218
9．2．4平均裂縫寬度219
9．2．5最大裂縫寬度220
9．2．6裂縫截面處鋼筋等效應力220
9．3受彎構件撓度驗算223
9．3．1受彎構件截面抗彎剛度223
9．3．2受彎構件短期剛度225
9．3．3受彎構件的截面彎曲剛度228
9．3．4受彎構件撓度驗算230
9．4鋼筋混凝土構件的延性231
9．4．1延性概念231
9．4．2受彎構件的截面曲率延性系數(shù)231
9．4．3受彎構件截面延性分析232
9．4．4構件延性設計的構造要求233
9．5鋼筋混凝土構件耐久性設計234
9．5．1耐久性的概念235
9．5．2影響鋼筋混凝土結構耐久性的因素235
9．5．3混凝土材料性能的劣化236
9．5．4鋼筋的銹蝕237
9．5．5耐久性設計原則238
9．5．6混凝土材料耐久性基本要求238
思考題與習題239
第10章預應力混凝土構件241
10．1預應力混凝土的基本概念241
10．1．1預應力混凝土的概念241
10．1．2預應力混凝土結構的優(yōu)缺點及應用243
10．2施加預加應力的方法及錨具244
10．2．1先張法預應力混凝土和后張法預應力混凝土244
10．2．2預應力混凝土結構的錨具245
10．3預應力混凝土材料247
10．3．1鋼筋247
10．3．2混凝土248
10．3．3留孔及灌漿材料248
10．4張拉控制應力及預應力損失249
10．4．1張拉控制應力249
10．4．2預應力損失250
10．4．3預應力損失值的組合256
10．4．4預應力鋼筋的傳遞長度和錨固長度258
10．5預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析259
10．5．1預應力構件張拉施工階段應力分析259
10．5．2正常使用階段應力分析262
10．5．3正常使用極限狀態(tài)驗算264
10．5．4正截面承載力分析與計算265
10．5．5施工階段局部承壓驗算266
10．6預應力混凝土受彎構件的設計272
10．6．1預應力張拉施工階段應力分析272
10．6．2正常使用階段應力分析275
10．6．3施工階段混凝土應力控制驗算275
10．6．4正常使用極限狀態(tài)驗算276
10．6．5正截面承載力計算279
10．6．6斜截面承載力計算280
10．7預應力混凝土結構構件的構造要求288
10．7．1截面形式和尺寸288
10．7．2縱向非預應力鋼筋288
10．7．3先張法構件的要求288
10．7．4后張法構件的要求289
思考題與習題291
附錄294
附錄1《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）附表294
附錄2鋼筋的計算截面面積及公稱質(zhì)量297
附錄3《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）的有關規(guī)定299
附錄4《建筑結構荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）的有關規(guī)定301
參考文獻304