混凝土结构基本原理电子书

前言

第1章 绪论

1.1 钢筋混凝土结构的概念和基本特点

1.1.1 混凝土结构的概念

1.1.2 钢筋混凝土结构的基本特点

1.1.3 钢筋和混凝土共同工作的基础

1.1.4 钢筋混凝土结构的优缺点

1.2 混凝土结构的类型

1.3 钢筋混凝土结构在国内外的应用和发展概况

1.3.1 材料方面的发展

1.3.2 结构和施工方面的发展

1.3.3 设计计算理论方面的发展

1.4 本课程的任务、主要内容和学习方法

1.4.1 课程的任务

1.4.2 课程的主要内容

1.4.3 课程的学习方法

1.5 本课程与先修课程及后续课程之联系

思考题与习题

第2章 钢筋混凝土材料的物理力学性能

2.1 钢筋的品种及物理力学性能

2.1.1 钢筋的品种与级别

2.1.2 钢筋的力学性能

2.1.2.1 有明显屈服点钢筋单向拉伸的应力-应变曲线

2.1.2.2 无明显屈服点钢筋单向拉伸的应力-应变曲线

2.1.2.3 冷加工对钢筋应力-应变曲线的影响

2.1.2.4 钢筋的力学性能指标

2.1.2.5 钢筋应力-应变关系的理论模型

2.1.2.6 钢筋的应力松弛

2.1.3 钢筋的选用原则

2.1.3.1 混凝土结构对钢筋性能的要求

2.1.3.2 钢筋的选用原则

2.2 混凝土的物理力学性能

2.2.1 混凝土的强度

2.2.1.1 混凝土的立方体抗压强度fcu，k强度和等级

2.2.1.2 混凝土的轴心抗压强度标准值fc，k

2.2.1.3 混凝土的轴心抗拉强度标准值

2.2.2 混凝土的变形

2.2.2.1 单轴受压应力-应变曲线

2.2.2.2 混凝土的变形模量

2.2.2.3 混凝土单轴受拉应力-应变曲线

2.2.2.4 混凝土的收缩与徐变

2.2.3 混凝土的选用原则

2.3 钢筋与混凝土的黏结性能

2.3.1 钢筋与混凝土之间的黏结机理

2.3.1.1 钢筋与混凝土黏结的作用

2.3.1.2 黏结力的组成

2.3.1.3 影响钢筋和混凝土黏结性能的因素

2.3.2 钢筋的锚固

2.3.2.1 受拉钢筋的基本锚固长度

2.3.2.2 受拉钢筋的锚固长度

2.3.2.3 受压钢筋的锚固

2.3.3 钢筋的连接

2.3.3.1 钢筋连接的原则

2.3.3.2 绑扎搭接连接

2.3.3.3 机械连接

2.3.3.4 焊接

2.3.4 装配式混凝土结构中钢筋的连接

思考题与习题

第3章 结构设计基本原则

3.1 结构的可靠性与极限状态概念

3.1.1 结构的功能要求和结构的可靠性

3.1.1.1 结构功能要求

3.1.1.2 可靠性与可靠度

3.1.1.3 结构设计基准期

3.1.1.4 结构安全等级

3.1.2 结构极限状态

3.1.2.1 承载能力极限状态

3.1.2.2 正常使用极限状态

3.2 结构作用、作用效应及抗力

3.2.1 结构上的作用、作用效应基本概念

3.2.1.1 结构上的作用

3.2.1.2 作用效应

3.2.1.3 结构抗力基本概念

3.2.2 荷载

3.2.2.1 永久荷载标准值

3.2.2.2 可变荷载标准值

3.2.3 材料强度

3.2.3.1 材料强度标准值

3.2.3.2 材料强度设计值

3.3 结构极限状态设计方法

3.3.1 结构的设计状况

3.3.2 极限状态设计

3.3.3 结构的功能函数和极限状态方程

3.3.4 结构可靠度的计算

3.3.4.1 结构的失效概率

3.3.4.2 结构构件的可靠指标β

3.3.4.3 设计可靠指标[β]

3.4 现行规范极限状态设计实用表达式

3.4.1 极限状态计算内容

3.4.2 极限状态设计基本表达式

3.4.2.1 承载能力极限状态

3.4.2.2 正常使用极限状态

3.4.3 荷载效应组合

3.4.3.1 承载能力极限状态

3.4.3.2 正常使用极限状态

3.4.4 荷载分项系数

3.4.5 应用实例

思考题与习题

第4章 受弯构件正截面抗弯承载力计算

4.1 概述

4.1.1 受弯构件的分类

4.1.2 梁、板常用的截面形式

4.1.3 受弯构件的破坏类型

4.2 受弯构件的一般构造

4.2.1 梁的构造要求

4.2.1.1 截面尺寸

4.2.1.2 混凝土强度等级

4.2.1.3 梁的配筋构造要求

4.2.2 板的构造要求

4.3 受弯构件正截面的受力性能试验

4.3.1 受弯构件正截面受弯承载力的受力全过程

4.3.2 正截面受弯承载力的三种破坏形态

4.4 混凝土构件正截面承载力的计算原理

4.4.1 正截面承载力计算的基本假定

4.4.2 受压区混凝土压应力的合力及作用点

4.4.3 受压区混凝土等效矩形应力图

4.4.4 界限相对受压区高度及界限配筋率、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计算

4.5.1 基本计算公式及适用条件

4.5.2 正截面承载力基本公式应用的两类工程问题

4.5.3 基本公式的截面设计法

4.5.4 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的正截面承载力计算

4.6.1 概述

4.6.2 基本公式及适用条件

4.6.3 基本公式的应用

4.7 T形截面受弯构件正截面受弯承载力计算

4.7.1 概述

4.7.1.1 T形截面的形成及其应用

4.7.1.2 T形截面翼缘有效计算宽度b'f的确定

4.7.1.3 T形截面的分类

4.7.2 基本公式及适用条件

4.7.2.1 第一类T形截面的基本公式及适用条件

4.7.2.2 第二类T形截面的基本公式及适用条件

4.7.3 基本公式的应用

4.7.3.1 截面设计

4.7.3.2 截面复核

思考题与习题

第5章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算

5.1 概述

5.2 受弯构件斜截面受剪性能

5.2.1 剪跨比

5.2.2 无腹筋梁的斜截面受力分析

5.2.3 无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态

5.2.4 有腹筋梁的斜截面受力分析

5.2.5 有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态

5.3 受弯构件斜截面抗剪承载力

5.3.1 影响斜截面抗剪承载力的主要因素

5.3.1.1 剪跨比

5.3.1.2 混凝土强度

5.3.1.3 箍筋的配箍率

5.3.1.4 纵筋配筋率

5.3.1.5 截面尺寸和形状

5.3.1.6 其他

5.3.2 有腹筋梁斜截面承载力计算公式及适用条件

5.3.2.1 计算公式

5.3.2.2 计算公式的适用范围

5.4 受弯构件斜截面受剪承载力计算实例

5.4.1 计算截面

5.4.2 箍筋配置规定

5.4.3 计算步骤

5.4.3.1 截面选择（设计问题）

5.4.3.2 截面校核（复核问题）

5.4.4 计算实例

5.5 斜截面受弯承载力及构造要求

5.5.1 抵抗弯矩图

5.5.2 纵筋的弯起

5.5.3 纵筋的截断

5.5.4 纵筋与弯起钢筋的锚固

5.6 应用实例：钢筋混凝土伸臂梁

5.6.1 梁的内力及内力图

5.6.2 正截面承载力计算

5.6.3 斜截面承载力计算（表5-5）

5.6.4 钢筋布置和抵抗弯矩图的绘制

5.6.5 绘制梁的配筋图

思考题与习题

第6章 受压构件的截面承载力计算

6.1 轴心受压构件承载力计算

6.1.1 轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算

6.1.2 螺旋箍筋受压截面承载力计算

6.2 偏心受压构件破坏形态

6.2.1 偏心受压短柱的破坏形态

6.2.1.1 大偏心受压破坏（受拉破坏）

6.2.1.2 小偏心受压破坏（受压破坏）

6.2.1.3 大小偏心受压破坏的界限

6.2.2 偏心受压长柱的破坏类型

6.3 偏心受压构件的二阶效应

6.3.1 附加偏心距和初始偏心距

6.3.2 偏心受压长柱的二阶效应

6.3.2.1 杆端弯矩同号时的P-δ二阶效应

6.3.2.2 杆端弯矩异号时的P-δ二阶效应

6.3.2.3 P-Δ效应

6.4 偏心受压构件正截面承载力基本公式

6.4.1 偏心受压构件正截面受压承载力基本假定

6.4.2 钢筋应力σs值

6.4.3 大偏心受压构件正截面承载力计算公式（ξ≤ξb）

6.4.4 小偏心受压构件正截面承载力计算公式（ξ>ξb）

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

6.5 矩形截面非对称配筋的正截面承载力计算

6.5.1 大、小偏心受压破坏的设计判别

6.5.2 截面设计

6.5.2.1 大偏心受压构件

6.5.2.2 小偏心受压构件

6.5.3 截面承载力复核

6.6 矩形截面对称配筋的正截面承载力计算

6.6.1 截面设计

6.6.1.1 大偏心受压构件的计算

6.6.1.2 小偏心受压构件的计算

6.6.2 截面复核

6.7 I字形截面偏压构件的正截面承载力计算

6.7.1 基本公式及其适用条件

6.7.1.1 大偏心受压

6.7.1.2 小偏心受压

6.7.2 对称配筋承载力计算

6.7.2.1 大偏心受压

6.7.2.2 小偏心受压

6.8 受压构件的斜截面受剪承载力计算

6.8.1 轴向压力对构件斜截面受剪承载力的影响

6.8.2 偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算公式

6.9 受压构件的构造要求

6.9.1 材料强度

6.9.2 截面形状和尺寸

6.9.3 纵向钢筋

6.9.4 箍筋

思考题与习题

第7章 受拉构件的承载力计算

7.1 轴心受拉构件正截面承载力计算

7.2 偏心受拉构件正截面承载力计算及构造措施

7.2.1 大、小偏心受拉构件的界限

7.2.2 矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算

7.2.3 矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算

7.2.3.1 基本公式

7.2.3.2 适用条件

7.2.3.3 截面设计

7.2.4 受拉构件斜截面承载力计算

思考题与习题

第8章 受扭构件的承载力计算

8.1 钢筋混凝土受扭构件的应用

8.2 混凝土受扭构件裂缝产生与发展

8.2.1 裂缝出现前的性能

8.2.2 裂缝出现后的性能

8.3 受扭构件的破坏形式

8.4 纯扭构件的开裂扭矩

8.4.1 矩形截面纯扭构件

8.4.2 T形和Ι形截面纯扭构件

8.4.3 箱形截面纯扭构件

8.5 纯扭构件的受扭承载力

8.5.1 纯扭构件的力学模型

8.5.2 矩形截面纯扭构件

8.5.3 T形和Ι形截面纯扭构件

8.5.4 箱形截面纯扭构件

8.6 弯剪扭构件的试验研究结果

8.7 弯剪扭构件截面的承载力

8.7.1 剪扭构件承载力计算

8.7.1.1 剪扭相关性

8.7.1.2 矩形截面剪扭构件承载力计算

8.7.1.3 T形和Ι形截面剪扭构件承载力计算

8.7.1.4 箱形截面剪扭构件承载力计算

8.7.2 弯扭构件承载力计算

8.7.3 弯剪扭构件承载力计算

8.8 有轴向力作用时构件扭曲截面的承载力计算

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

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

8.9 受扭构件的构造要求

8.9.1 截面尺寸限制条件

8.9.2 构造配筋要求

习题

第9章 正常使用极限状态验算

9.1 概述

9.2 裂缝宽度验算

9.2.1 第一批裂缝的产生及开展

9.2.2 第二批裂缝出现

9.2.3 平均裂缝间距

9.2.4 平均裂缝宽度

9.2.5 最大裂缝宽度

9.2.6 裂缝截面处钢筋等效应力

9.3 受弯构件挠度验算

9.3.1 受弯构件截面抗弯刚度

9.3.2 受弯构件短期刚度

9.3.2.1 Bs的基本表达式

9.3.2.2 平均应变εsm和εcm

9.3.2.3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

9.3.2.4 Bs的计算公式

9.3.3 受弯构件的截面弯曲刚度

9.3.3.1 荷载长期作用下刚度降低的原因

9.3.3.2 截面弯曲刚度

9.3.4 受弯构件挠度验算

9.4 钢筋混凝土构件的延性

9.4.1 延性概念

9.4.2 受弯构件的截面曲率延性系数

9.4.3 受弯构件截面延性分析

9.4.4 构件延性设计的构造要求

9.5 钢筋混凝土构件耐久性设计

9.5.1 耐久性的概念

9.5.2 影响钢筋混凝土结构耐久性的因素

9.5.3 混凝土材料性能的劣化

9.5.4 钢筋的锈蚀

9.5.5 耐久性设计原则

9.5.6 混凝土材料耐久性基本要求

思考题与习题

第10章 预应力混凝土构件

10.1 预应力混凝土的基本概念

10.1.1 预应力混凝土的概念

10.1.2 预应力混凝土结构的优缺点及应用

10.2 施加预加应力的方法及锚具

10.2.1 先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土

10.2.1.1 先张法预应力混凝土

10.2.1.2 后张法预应力混凝土

10.2.2 预应力混凝土结构的锚具

10.3 预应力混凝土材料

10.3.1 钢筋

10.3.2 混凝土

10.3.3 留孔及灌浆材料

10.4 张拉控制应力及预应力损失

10.4.1 张拉控制应力

10.4.2 预应力损失

10.4.2.1 张拉端锚具变形引起的预应力损失σl1

10.4.2.2 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失σl2

10.4.2.3 温度引起的预应力损失σl3

10.4.2.4 钢筋应力松弛引起的预应力损失σl4

10.4.2.5 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失σl5、σ'l5

10.4.2.6 螺旋式钢筋挤压混凝土所引起的预应力损失σl6

10.4.3 预应力损失值的组合

10.4.4 预应力钢筋的传递长度和锚固长度

10.5 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析

10.5.1 预应力构件张拉施工阶段应力分析

10.5.1.1 先张法

10.5.1.2 后张法

10.5.1.3 先张法与后张法的比较

10.5.2 正常使用阶段应力分析

10.5.2.1 消压极限状态

10.5.2.2 开裂极限状态

10.5.2.3 带缝工作阶段

10.5.3 正常使用极限状态验算

10.5.3.1 抗裂验算

10.5.3.2 裂缝宽度验算

10.5.4 正截面承载力分析与计算

10.5.5 施工阶段局部承压验算

10.5.5.1 局部受压面积验算

10.5.5.2 局部受压承载力验算

10.6 预应力混凝土受弯构件的设计

10.6.1 预应力张拉施工阶段应力分析

10.6.1.1 先张法

10.6.1.2 后张法

10.6.2 正常使用阶段应力分析

10.6.2.1 消压极限状态

10.6.2.2 开裂极限状态

10.6.3 施工阶段混凝土应力控制验算

10.6.4 正常使用极限状态验算

10.6.4.1 正截面抗裂验算

10.6.4.2 斜截面抗裂验算

10.6.4.3 裂缝宽度验算

10.6.4.4 挠度验算

10.6.5 正截面承载力计算

10.6.5.1 计算公式

10.6.5.2 适用条件

10.6.6 斜截面承载力计算

10.6.6.1 斜截面受剪承载力计算公式

10.6.6.2 斜截面受弯承载力计算公式

10.7 预应力混凝土结构构件的构造要求

10.7.1 截面形式和尺寸

10.7.2 纵向非预应力钢筋

10.7.3 先张法构件的要求

10.7.4 后张法构件的要求

10.7.4.1 预留孔道的构造要求

10.7.4.2 曲线预应力钢筋的曲率半径

10.7.4.3 端部钢筋布置

10.7.4.4 其他构造要求

思考题与习题

附录

附录1《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）附表

附录2 钢筋的计算截面面积及公称质量

附录3 《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的有关规定

附录4 《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）的有关规定

参考文献