本書(shū)介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理,包括混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能,鋼筋混凝土受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件、受扭構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法及構(gòu)造措施以及正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件等部分。本書(shū)含豐富圖片,注重規(guī)范與所學(xué)內(nèi)容的對(duì)接,方便學(xué)生學(xué)習(xí)理解和提高對(duì)規(guī)范的認(rèn)識(shí)。為了方便使用本書(shū),封面設(shè)計(jì)二維碼掃描可查全書(shū)公式;附錄也可掃描二維碼下載至手機(jī)。 本書(shū)適用于土木工程、水利水電工程、工程管理、工程造價(jià)、城市地下空間工程等土建類專業(yè)教學(xué)使用,也可供參加注冊(cè)結(jié)構(gòu)師考試的考生打基礎(chǔ),深入理解規(guī)范。
本書(shū)講解清晰、內(nèi)容全面、例題豐富,與規(guī)范結(jié)合緊密。在書(shū)中與規(guī)范結(jié)合的點(diǎn)都已標(biāo)注清晰,是學(xué)生學(xué)習(xí)的好幫手,也可以作為考注冊(cè)結(jié)構(gòu)師的輔助學(xué)習(xí)材料
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是高等學(xué)校土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,其任務(wù)是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法和基本原理,為繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ),達(dá)到土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求。本教材緊扣我國(guó)建筑行業(yè)現(xiàn)行頒布執(zhí)行的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),尤其是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 500102010)、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 500092012)等。本教材主要介紹混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件及受扭構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法及構(gòu)造措施,鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,如構(gòu)件的變形、裂縫、耐久性,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能分析、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和構(gòu)造措施等。為了便于學(xué)生的學(xué)習(xí),本教材內(nèi)容緊扣高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)制定的專業(yè)方案及課程大綱的要求,注重基本概念和基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握,緊緊圍繞現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),使讀者或?qū)W生通過(guò)對(duì)本教材的學(xué)習(xí),能夠較好和較完整地掌握《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論和方法的內(nèi)容。本教材對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能及分析有充分的論述,概念清楚、思路清晰;有明確的計(jì)算方法和詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟,并有相當(dāng)數(shù)量的計(jì)算例題有利于讀者理解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能和具體的設(shè)計(jì)方法。內(nèi)容安排上重應(yīng)用、重實(shí)踐,不過(guò)多地進(jìn)行理論分析,概念簡(jiǎn)練、表達(dá)清楚。本書(shū)突出規(guī)范的引領(lǐng)地位和工程實(shí)踐的指導(dǎo)作用,在每章的思考題與習(xí)題中,增加工程實(shí)例分析的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。全書(shū)由西安理工大學(xué)李哲、皖西學(xué)院秦鳳艷任主編,由陜西理工大學(xué)郭光玲、西安理工大學(xué)李曉蕾任副主編,西安理工大學(xué)馬輝、盧俊龍、寇佳亮和田建勃參與編寫(xiě),全書(shū)由李哲統(tǒng)稿。具體編寫(xiě)分工為:李哲編寫(xiě)第4章、第7章和附錄,秦鳳艷編寫(xiě)第10章,郭光玲編寫(xiě)第1章、第2章,李曉蕾編寫(xiě)第3章、第5章和附錄,馬輝編寫(xiě)第6章,盧俊龍編寫(xiě)第9章,寇佳亮和田建勃編寫(xiě)第8章。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中還參考了國(guó)內(nèi)同行的教材、著作和論文等資料,在此表示感謝。由于編者水平有限,書(shū)中難免存在疏漏或不妥之處,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編者2017.1
李哲,西安理工大學(xué),教授,授課名稱起止時(shí)間授課對(duì)象授課學(xué)時(shí)所在單位《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》1993-2015本科64西安理工大學(xué)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》1993-2013本科56西安理工大學(xué)《給排水工程結(jié)構(gòu)》1990-1995本科48西安理工大學(xué)《工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》2007-2012本科48西安理工大學(xué)《混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)》1993、2003本科64西安理工大學(xué)《高等建筑結(jié)構(gòu)》2007-2015研究生60、40、32西安理工大學(xué)《高等建筑基礎(chǔ)》2000-2006研究生60西安理工大學(xué)《混凝土理論與實(shí)踐》2012-2015研究生32西安理工大學(xué)
第1章緒論1
1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的概念和基本特點(diǎn)1
1.1.1混凝土結(jié)構(gòu)的概念1
1.1.2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)2
1.1.3鋼筋和混凝土共同工作的基礎(chǔ)2
1.1.4鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)3
1.2混凝土結(jié)構(gòu)的類型4
1.3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用和發(fā)展概況5
1.3.1材料方面的發(fā)展5
1.3.2結(jié)構(gòu)和施工方面的發(fā)展7
1.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算理論方面的發(fā)展8
1.4本課程的任務(wù)、主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法9
1.4.1課程的任務(wù)9
1.4.2課程的主要內(nèi)容9
1.4.3課程的學(xué)習(xí)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(xí)題11
第2章鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能12
2.1鋼筋的品種及物理力學(xué)性能12
2.1.1鋼筋的品種與級(jí)別12
2.1.2鋼筋的力學(xué)性能13
2.1.3鋼筋的選用原則17
2.2混凝土的物理力學(xué)性能18
2.2.1混凝土的強(qiáng)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(jié)性能28
2.3.1鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)機(jī)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(jié)構(gòu)中鋼筋的連接34
思考題與習(xí)題35
第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則36
3.1結(jié)構(gòu)的可靠性與極限狀態(tài)概念36
3.1.1結(jié)構(gòu)的功能要求和結(jié)構(gòu)的可靠性36
3.1.2結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)38
3.2結(jié)構(gòu)作用、作用效應(yīng)及抗力39
3.2.1結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)基本概念40
3.2.2荷載41
3.2.3材料強(qiáng)度42
3.3結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法42
3.3.1結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)狀況42
3.3.2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)43
3.3.3結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)和極限狀態(tài)方程43
3.3.4結(jié)構(gòu)可靠度的計(jì)算44
3.4現(xiàn)行規(guī)范極限狀態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)用表達(dá)式46
3.4.1極限狀態(tài)計(jì)算內(nèi)容46
3.4.2極限狀態(tài)設(shè)計(jì)基本表達(dá)式47
3.4.3荷載效應(yīng)組合47
3.4.4荷載分項(xiàng)系數(shù)49
3.4.5應(yīng)用實(shí)例50
思考題與習(xí)題53
第4章受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算55
4.1概述55
4.1.1受彎構(gòu)件的分類55
4.1.2梁、板常用的截面形式55
4.1.3受彎構(gòu)件的破壞類型55
4.2受彎構(gòu)件的一般構(gòu)造56
4.2.1梁的構(gòu)造要求56
4.2.2板的構(gòu)造要求58
4.3受彎構(gòu)件正截面的受力性能試驗(yàn)60
4.3.1受彎構(gòu)件正截面受彎承載力的受力全過(guò)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(gòu)件正截面承載力的計(jì)算原理63
4.4.1正截面承載力計(jì)算的基本假定63
4.4.2受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)力的合力及作用點(diǎn)64
4.4.3受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖65
4.4.4界限相對(duì)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(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算68
4.5.1基本計(jì)算公式及適用條件68
4.5.2正截面承載力基本公式應(yīng)用的兩類工程問(wèn)題69
4.5.3基本公式的截面設(shè)計(jì)法70
4.5.4正截面受彎承載力的計(jì)算系數(shù)法71
4.6雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的正截面承載力計(jì)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(yīng)用77
4.7T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)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(yīng)用86
思考題與習(xí)題90
第5章鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算94
5.1概述94
5.2受彎構(gòu)件斜截面受剪性能96
5.2.1剪跨比96
5.2.2無(wú)腹筋梁的斜截面受力分析96
5.2.3無(wú)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(gòu)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(jì)算公式及適用條件102
5.4受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算實(shí)例104
5.4.1計(jì)算截面104
5.4.2箍筋配置規(guī)定105
5.4.3計(jì)算步驟105
5.4.4計(jì)算實(shí)例106
5.5斜截面受彎承載力及構(gòu)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?cái)?14
5.5.4縱筋與彎起鋼筋的錨固115
5.6應(yīng)用實(shí)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(jì)算121
5.6.3斜截面承載力計(jì)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(xí)題125
第6章受壓構(gòu)件的截面承載力計(jì)算127
6.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算127
6.1.1軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算128
6.1.2螺旋箍筋受壓截面承載力計(jì)算132
6.2偏心受壓構(gòu)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(zhǎng)柱的破壞類型138
6.3偏心受壓構(gòu)件的二階效應(yīng)139
6.3.1附加偏心距和初始偏心距139
6.3.2偏心受壓長(zhǎng)柱的二階效應(yīng)140
6.4偏心受壓構(gòu)件正截面承載力基本公式142
6.4.1偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力基本假定142
6.4.2鋼筋應(yīng)力s值143
6.4.3大偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式(b)143
6.4.4小偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式(>b)145
6.4.5小偏心受壓構(gòu)件反向破壞的正截面承載力計(jì)算公式145
6.5矩形截面非對(duì)稱配筋的正截面承載力計(jì)算146
6.5.1大、小偏心受壓破壞的設(shè)計(jì)判別146
6.5.2截面設(shè)計(jì)147
6.5.3截面承載力復(fù)核157
6.6矩形截面對(duì)稱配筋的正截面承載力計(jì)算161
6.6.1截面設(shè)計(jì)162
6.6.2截面復(fù)核165
6.7I字形截面偏壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算166
6.7.1基本公式及其適用條件166
6.7.2對(duì)稱配筋承載力計(jì)算168
6.8受壓構(gòu)件的斜截面受剪承載力計(jì)算172
6.8.1軸向壓力對(duì)構(gòu)件斜截面受剪承載力的影響172
6.8.2偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算公式172
6.9受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求175
6.9.1材料強(qiáng)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(xí)題177
第7章受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算179
7.1軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算179
7.2偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算及構(gòu)造措施179
7.2.1大、小偏心受拉構(gòu)件的界限179
7.2.2矩形截面小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算180
7.2.3矩形截面大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算182
7.2.4受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算185
思考題與習(xí)題186
第8章受扭構(gòu)件的承載力計(jì)算187
8.1鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的應(yīng)用187
8.2混凝土受扭構(gòu)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(gòu)件的破壞形式189
8.4純扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩190
8.4.1矩形截面純扭構(gòu)件190
8.4.2T形和形截面純扭構(gòu)件191
8.4.3箱形截面純扭構(gòu)件192
8.5純扭構(gòu)件的受扭承載力193
8.5.1純扭構(gòu)件的力學(xué)模型193
8.5.2矩形截面純扭構(gòu)件194
8.5.3T形和形截面純扭構(gòu)件196
8.5.4箱形截面純扭構(gòu)件196
8.6彎剪扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究結(jié)果197
8.7彎剪扭構(gòu)件截面的承載力197
8.7.1剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算197
8.7.2彎扭構(gòu)件承載力計(jì)算200
8.7.3彎剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算201
8.8有軸向力作用時(shí)構(gòu)件扭曲截面的承載力計(jì)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(gòu)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(gòu)件受剪扭承載力202
8.9受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求202
8.9.1截面尺寸限制條件202
8.9.2構(gòu)造配筋要求203
習(xí)題212
第9章正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算214
9.1概述214
9.2裂縫寬度驗(yàn)算216
9.2.1第一批裂縫的產(chǎn)生及開(kāi)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(yīng)力220
9.3受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算223
9.3.1受彎構(gòu)件截面抗彎剛度223
9.3.2受彎構(gòu)件短期剛度225
9.3.3受彎構(gòu)件的截面彎曲剛度228
9.3.4受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算230
9.4鋼筋混凝土構(gòu)件的延性231
9.4.1延性概念231
9.4.2受彎構(gòu)件的截面曲率延性系數(shù)231
9.4.3受彎構(gòu)件截面延性分析232
9.4.4構(gòu)件延性設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求233
9.5鋼筋混凝土構(gòu)件耐久性設(shè)計(jì)234
9.5.1耐久性的概念235
9.5.2影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)原則238
9.5.6混凝土材料耐久性基本要求238
思考題與習(xí)題239
第10章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件241
10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念241
10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念241
10.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用243
10.2施加預(yù)加應(yīng)力的方法及錨具244
10.2.1先張法預(yù)應(yīng)力混凝土和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土244
10.2.2預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的錨具245
10.3預(yù)應(yīng)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(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失249
10.4.1張拉控制應(yīng)力249
10.4.2預(yù)應(yīng)力損失250
10.4.3預(yù)應(yīng)力損失值的組合256
10.4.4預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長(zhǎng)度和錨固長(zhǎng)度258
10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析259
10.5.1預(yù)應(yīng)力構(gòu)件張拉施工階段應(yīng)力分析259
10.5.2正常使用階段應(yīng)力分析262
10.5.3正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算264
10.5.4正截面承載力分析與計(jì)算265
10.5.5施工階段局部承壓驗(yàn)算266
10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)272
10.6.1預(yù)應(yīng)力張拉施工階段應(yīng)力分析272
10.6.2正常使用階段應(yīng)力分析275
10.6.3施工階段混凝土應(yīng)力控制驗(yàn)算275
10.6.4正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算276
10.6.5正截面承載力計(jì)算279
10.6.6斜截面承載力計(jì)算280
10.7預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造要求288
10.7.1截面形式和尺寸288
10.7.2縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋288
10.7.3先張法構(gòu)件的要求288
10.7.4后張法構(gòu)件的要求289
思考題與習(xí)題291
附錄294
附錄1《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 500102010)附表294
附錄2鋼筋的計(jì)算截面面積及公稱質(zhì)量297
附錄3《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 500102010)的有關(guān)規(guī)定299
附錄4《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 500092012)的有關(guān)規(guī)定301
參考文獻(xiàn)304