混凝土结构基本原理

第1章绪论1

1.1钢筋混凝土结构的概念和基本特点1

1.1.1混凝土结构的概念1

1.1.2钢筋混凝土结构的基本特点2

1.1.3钢筋和混凝土共同工作的基础2

1.1.4钢筋混凝土结构的优缺点3

1.2混凝土结构的类型4

1.3钢筋混凝土结构在国内外的应用和发展概况5

1.3.1材料方面的发展5

1.3.2结构和施工方面的发展7

1.3.3设计计算理论方面的发展8

1.4本课程的任务、主要内容和学习方法9

1.4.1课程的任务9

1.4.2课程的主要内容9

1.4.3课程的学习方法9

1.5本课程与先修课程及后续课程之联系11

思考题与习题11

第2章钢筋混凝土材料的物理力学性能12

2.1钢筋的品种及物理力学性能12

2.1.1钢筋的品种与级别12

2.1.2钢筋的力学性能13

2.1.3钢筋的选用原则17

2.2混凝土的物理力学性能18

2.2.1混凝土的强度18

2.2.2混凝土的变形22

2.2.3混凝土的选用原则27

2.3钢筋与混凝土的黏结性能28

2.3.1钢筋与混凝土之间的黏结机理28

2.3.2钢筋的锚固30

2.3.3钢筋的连接32

2.3.4装配式混凝土结构中钢筋的连接34

思考题与习题35

第3章结构设计基本原则36

3.1结构的可靠性与极限状态概念36

3.1.1结构的功能要求和结构的可靠性36

3.1.2结构极限状态38

3.2结构作用、作用效应及抗力39

3.2.1结构上的作用、作用效应基本概念40

3.2.2荷载41

3.2.3材料强度42

3.3结构极限状态设计方法42

3.3.1结构的设计状况42

3.3.2极限状态设计43

3.3.3结构的功能函数和极限状态方程43

3.3.4结构可靠度的计算44

3.4现行规范极限状态设计实用表达式46

3.4.1极限状态计算内容46

3.4.2极限状态设计基本表达式47

3.4.3荷载效应组合47

3.4.4荷载分项系数49

3.4.5应用实例50

思考题与习题53

第4章受弯构件正截面抗弯承载力计算55

4.1概述55

4.1.1受弯构件的分类55

4.1.2梁、板常用的截面形式55

4.1.3受弯构件的破坏类型55

4.2受弯构件的一般构造56

4.2.1梁的构造要求56

4.2.2板的构造要求58

4.3受弯构件正截面的受力性能试验60

4.3.1受弯构件正截面受弯承载力的受力全过程60

4.3.2正截面受弯承载力的三种破坏形态61

4.4混凝土构件正截面承载力的计算原理63

4.4.1正截面承载力计算的基本假定63

4.4.2受压区混凝土压应力的合力及作用点64

4.4.3受压区混凝土等效矩形应力图65

4.4.4界限相对受压区高度及界限配筋率、*小配筋率66

4.5单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算68

4.5.1基本计算公式及适用条件68

4.5.2正截面承载力基本公式应用的两类工程问题69

4.5.3基本公式的截面设计法70

4.5.4正截面受弯承载力的计算系数法71

4.6双筋矩形截面受弯构件的正截面承载力计算75

4.6.1概述75

4.6.2基本公式及适用条件75

4.6.3基本公式的应用77

4.7T形截面受弯构件正截面受弯承载力计算81

4.7.1概述81

4.7.2基本公式及适用条件84

4.7.3基本公式的应用86

思考题与习题90

第5章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算94

5.1概述94

5.2受弯构件斜截面受剪性能96

5.2.1剪跨比96

5.2.2无腹筋梁的斜截面受力分析96

5.2.3无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态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坏形态99

5.3受弯构件斜截面抗剪承载力100

5.3.1影响斜截面抗剪承载力的主要因素100

5.3.2有腹筋梁斜截面承载力计算公式及适用条件102

5.4受弯构件斜截面受剪承载力计算实例104

5.4.1计算截面104

5.4.2箍筋配置规定105

5.4.3计算步骤105

5.4.4计算实例106

5.5斜截面受弯承载力及构造要求111

5.5.1抵抗弯矩图111

5.5.2纵筋的弯起112

5.5.3纵筋的截断114

5.5.4纵筋与弯起钢筋的锚固115

5.6应用实例：钢筋混凝土伸臂梁118

5.6.1梁的内力及内力图119

5.6.2正截面承载力计算121

5.6.3斜截面承载力计算122

5.6.4钢筋布置和抵抗弯矩图的绘制122

5.6.5绘制梁的配筋图123

思考题与习题125

第6章受压构件的截面承载力计算127

6.1轴心受压构件承载力计算127

6.1.1轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算128

6.1.2螺旋箍筋受压截面承载力计算132

6.2偏心受压构件破坏形态135

6.2.1偏心受压短柱的破坏形态136

6.2.2偏心受压长柱的破坏类型138

6.3偏心受压构件的二阶效应139

6.3.1附加偏心距和初始偏心距139

6.3.2偏心受压长柱的二阶效应140

6.4偏心受压构件正截面承载力基本公式142

6.4.1偏心受压构件正截面受压承载力基本假定142

6.4.2钢筋应力σs值143

6.4.3大偏心受压构件正截面承载力计算公式（ξ≤ξb）143

6.4.4小偏心受压构件正截面承载力计算公式（ξ>ξb）145

6.4.5小偏心受压构件反向破坏的正截面承载力计算公式145

6.5矩形截面非对称配筋的正截面承载力计算146

6.5.1大、小偏心受压破坏的设计判别146

6.5.2截面设计147

6.5.3截面承载力复核157

6.6矩形截面对称配筋的正截面承载力计算161

6.6.1截面设计162

6.6.2截面复核165

6.7I字形截面偏压构件的正截面承载力计算166

6.7.1基本公式及其适用条件166

6.7.2对称配筋承载力计算168

6.8受压构件的斜截面受剪承载力计算172

6.8.1轴向压力对构件斜截面受剪承载力的影响172

6.8.2偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算公式172

6.9受压构件的构造要求175

6.9.1材料强度175

6.9.2截面形状和尺寸175

6.9.3纵向钢筋176

6.9.4箍筋176

思考题与习题177

第7章受拉构件的承载力计算179

7.1轴心受拉构件正截面承载力计算179

7.2偏心受拉构件正截面承载力计算及构造措施179

7.2.1大、小偏心受拉构件的界限179

7.2.2矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算180

7.2.3矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算182

7.2.4受拉构件斜截面承载力计算185

思考题与习题186

第8章受扭构件的承载力计算187

8.1钢筋混凝土受扭构件的应用187

8.2混凝土受扭构件裂缝产生与发展188

8.2.1裂缝出现前的性能188

8.2.2裂缝出现后的性能188

8.3受扭构件的破坏形式189

8.4纯扭构件的开裂扭矩190

8.4.1矩形截面纯扭构件190

8.4.2T形和Ι形截面纯扭构件191

8.4.3箱形截面纯扭构件192

8.5纯扭构件的受扭承载力193

8.5.1纯扭构件的力学模型193

8.5.2矩形截面纯扭构件194

8.5.3T形和Ι形截面纯扭构件196

8.5.4箱形截面纯扭构件196

8.6弯剪扭构件的试验研究结果197

8.7弯剪扭构件截面的承载力197

8.7.1剪扭构件承载力计算197

8.7.2弯扭构件承载力计算200

8.7.3弯剪扭构件承载力计算201

8.8有轴向力作用时构件扭曲截面的承载力计算201

8.8.1轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下矩形截面构件受剪扭承载力201

8.8.2轴向拉力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下矩形截面构件受剪扭承载力202

8.9受扭构件的构造要求202

8.9.1截面尺寸限制条件202

8.9.2构造配筋要求203

习题212

第9章正常使用极限状态验算214

9.1概述214

9.2裂缝宽度验算216

9.2.1**批裂缝的产生及开展216

9.2.2第二批裂缝出现217

9.2.3平均裂缝间距218

9.2.4平均裂缝宽度219

9.2.5*大裂缝宽度220

9.2.6裂缝截面处钢筋等效应力220

9.3受弯构件挠度验算223

9.3.1受弯构件截面抗弯刚度223

9.3.2受弯构件短期刚度225

9.3.3受弯构件的截面弯曲刚度228

9.3.4受弯构件挠度验算230

9.4钢筋混凝土构件的延性231

9.4.1延性概念231

9.4.2受弯构件的截面曲率延性系数231

9.4.3受弯构件截面延性分析232

9.4.4构件延性设计的构造要求233

9.5钢筋混凝土构件耐久性设计234

9.5.1耐久性的概念235

9.5.2影响钢筋混凝土结构耐久性的因素235

9.5.3混凝土材料性能的劣化236

9.5.4钢筋的锈蚀237

9.5.5耐久性设计原则238

9.5.6混凝土材料耐久性基本要求238

思考题与习题239

第10章预应力混凝土构件241

10.1预应力混凝土的基本概念241

10.1.1预应力混凝土的概念241

10.1.2预应力混凝土结构的优缺点及应用243

10.2施加预加应力的方法及锚具244

10.2.1先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土244

10.2.2预应力混凝土结构的锚具245

10.3预应力混凝土材料247

10.3.1钢筋247

10.3.2混凝土248

10.3.3留孔及灌浆材料248

10.4张拉控制应力及预应力损失249

10.4.1张拉控制应力249

10.4.2预应力损失250

10.4.3预应力损失值的组合256

10.4.4预应力钢筋的传递长度和锚固长度258

10.5预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析259

10.5.1预应力构件张拉施工阶段应力分析259

10.5.2正常使用阶段应力分析262

10.5.3正常使用极限状态验算264

10.5.4正截面承载力分析与计算265

10.5.5施工阶段局部承压验算266

10.6预应力混凝土受弯构件的设计272

10.6.1预应力张拉施工阶段应力分析272

10.6.2正常使用阶段应力分析275

10.6.3施工阶段混凝土应力控制验算275

10.6.4正常使用极限状态验算276

10.6.5正截面承载力计算279

10.6.6斜截面承载力计算280

10.7预应力混凝土结构构件的构造要求288

10.7.1截面形式和尺寸288

10.7.2纵向非预应力钢筋288

10.7.3先张法构件的要求288

10.7.4后张法构件的要求289

思考题与习题291

附录294

附录1《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）附表294

附录2钢筋的计算截面面积及公称质量297

附录3《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的有关规定299

附录4《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的有关规定301

参考文献304