混凝土结构(蔡丽朋)

1.混凝土结构内容编排上，强调应用型人才的培养，理论讲述以必需、够用为原则，教材内容力求理论联系实际，简明扼要，突出实用。

2.混凝土结构内容深入浅出，循序渐进，图文并茂，结合工程实践对专业理论进行阐述，并附有翔实的工程设计实例，以利于学生的学习和学以致用。

3.混凝土结构每章之后附有本章小结、复习思考题和习题，以便于学生复习和巩固本章的内容，也可供教学参考。

4.混凝土结构结合2019年颁布的标准规范编排有关内容。

 

 

本书是根据普通高等教育土木工程专业的培养目标和教学要求，为满足普通高等教育土木工程专业应用型人才培养需求而编写的。全书共13章，包括绪论、混凝土结构材料的基本性能、结构设计基本原理、受弯构件正截面承载力计算、受压构件正截面承载力计算、受拉构件正截面承载力计算、构件斜截面受剪承载力计算、受扭构件截面承载力计算、正常使用极限状态及耐久性设计、预应力混凝土构件、梁板结构设计、单层工业厂房、框架结构设计。

全书采用*的规范、标准编写，主要涉及的规范有《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010，2015年版）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）、《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）等。为方便教学和学生自学，各章均设有相当数量的计算例题，每章后均有本章小结、思考题，部分章节还有习题。

本书可作为高等学校土木工程专业及相关土建工程类专业的教材，也可供相关的工程技术人员和科研人员学习参考。

 

蔡丽朋，洛阳理工学院土木学院，教授，自1994年7月参加工作以来，一直从事土木建筑工程的教学、研究和对外服务工作，主要研究方向为混凝土结构基本原理及应用，先后取得一级注册建造师的二级注册结构师职业资格。在教学方面，主要讲述《混凝土结构及砌体结构》、《混凝土结构基本原理》、《混凝土结构设计》、《砌体结构》等课程的教学，教学经验丰富，教学效果较好。主持讲授的《混凝土结构》课被评为洛阳理工学院重点建设的主干课程和网络课程，撰写了发表教学研究论文“谈应用型本科院校的混凝土结构设计原理课程建设”，2011年发表于《教书育人》期刊上。

除完成教学任务之外，积极参加科学研究和对外服务工作。共主持和参加完成省级科研项目15项，其中1项获省级科技进步二等奖，8项获市、厅级科技进步二等奖；共发表学术论文43篇，其中核心期刊22篇，EI收录7篇；授权发明专利10项，授权实用新型专利7项；共编写教材20部，其中7部为主编，6部为副主编。积极参加校外实习基地的建设，先后与多家公司建立校外实习基地和研发中心，自己也担任建设工程项目的项目经理，工程实践经验丰富。

 

第1章绪论

1.1混凝土结构的基本概念和特点1

1.1.1混凝土结构的基本概念1

1.1.2钢筋与混凝土共同工作的原因2

1.1.3混凝土结构的特点2

1.2混凝土结构的发展和应用3

1.2.1混凝土结构的发展历史3

1.2.2混凝土结构的应用4

1.2.3混凝土结构的新进展5

1.3本课程的主要内容及学习方法7

1.3.1课程的主要内容7

1.3.2课程特点与学习方法7

本章小结8

思考题8

第2章混凝土结构材料的基本性能

2.1钢筋的基本性能9

2.1.1钢筋的品种和级别9

2.1.2钢筋的强度与变形10

2.1.3混凝土结构对钢筋性能的要求13

2.2混凝土的基本性能13

2.2.1混凝土的强度13

2.2.2混凝土的变形性能17

2.3钢筋与混凝土之间的粘接21

2.3.1粘接的概念21

2.3.2粘接力的组成22

2.3.3影响粘接强度的因素22

2.3.4保证粘接强度的构造措施23

2.3.5钢筋的锚固和连接23

本章小结26

思考题27

第3章结构设计基本原理

3.1结构的功能要求及结构的可靠度28

3.1.1结构上的作用、作用效应和结构的抗力28

3.1.2结构的功能要求29

3.1.3结构的极限状态30

3.1.4结构的失效概率和可靠指标31

3.1.5结构的安全等级34

3.2荷载和材料强度的取值34

3.2.1荷载代表值34

3.2.2材料强度的标准值和设计值36

3.3极限状态设计的基本表达式38

3.3.1结构的设计状况38

3.3.2承载能力极限状态设计表达式38

3.3.3正常使用极限状态设计表达式及验算41

本章小结42

思考题43

习题44

第4章受弯构件正截面承载力计算

4.1概述45

4.2受弯构件的构造要求46

4.2.1板的一般构造要求46

4.2.2梁的一般构造要求47

4.2.3梁、板的混凝土保护层49

4.2.4梁、板截面有效高度49

4.3正截面受弯性能的试验研究分析50

4.3.1梁正截面工作的三个阶段50

4.3.2受弯构件正截面破坏形态51

4.3.3适筋破坏与超筋破坏、少筋破坏的界限53

4.4单筋矩形截面受弯构件承载力计算55

4.4.1基本假定55

4.4.2基本计算公式及适用条件56

4.4.3计算方法及应用57

4.5双筋矩形截面受弯构件承载力计算64

4.5.1受压钢筋的应力64

4.5.2基本计算公式及适用条件65

4.5.3计算方法及应用67

4.6T形截面受弯构件承载力计算70

4.6.1T形截面梁的应用70

4.6.2T形截面的类型和判别72

4.6.3基本计算公式及适用条件72

4.6.4计算方法及应用74

本章小结77

思考题78

习题79

第5章受压构件正截面承载力计算

5.1轴心受压构件正截面承载力计算81

5.1.1配置普通箍筋轴心受压构件正截面受压承载力计算82

5.1.2配置螺旋式箍筋轴心受压构件正截面受压承载力计算86

5.2偏心受压构件正截面受力性能分析89

5.2.1破坏形态89

5.2.2大、小偏心受压破坏的界限90

5.2.3附加偏心距ea91

5.2.4截面承载力Nu－Mu相关曲线91

5.2.5偏心受压长柱的受力特点92

5.2.6偏心受压长柱设计弯矩的计算方法93

5.3矩形截面偏心受压构件承载力计算基本公式95

5.3.1大偏心受压构件95

5.3.2小偏心受压构件97

5.4矩形截面对称配筋偏心受压构件承载力计算98

5.4.1大、小偏心受压破坏的判别99

5.4.2基本公式及适用条件99

5.4.3截面设计100

5.4.4截面复核101

5.5受压构件一般构造要求108

5.5.1截面形式及尺寸108

5.5.2材料强度要求108

5.5.3纵向钢筋108

5.5.4箍筋109

本章小结110

思考题111

习题112

第6章受拉构件正截面承载力计算

6.1轴心受拉构件承载力计算113

6.1.1轴心受拉构件的受力特点113

6.1.2承载力计算公式及应用113

6.1.3构造要求114

6.2矩形截面偏心受拉构件承载力计算114

6.2.1偏心受拉构件的破坏形态114

6.2.2偏心受拉构件正截面承载力计算公式115

6.2.3截面设计117

6.2.4截面复核118

本章小结122

思考题122

习题122

第7章构件斜截面受剪承载力计算

7.1 概述123

7.2受弯构件受剪性能的试验研究123

7.2.1无腹筋简支梁的受剪性能123

7.2.2有腹筋简支梁的受剪性能125

7.2.3影响斜截面受剪承载力的主要因素129

7.3受弯构件斜截面受剪承载力计算公式129

7.3.1基本假定129

7.3.2斜截面受剪承载力计算公式130

7.3.3计算公式的适用条件131

7.3.4板类构件的受剪承载力132

7.4受弯构件斜截面受剪承载力计算方法133

7.4.1斜截面受剪承载力的计算截面位置133

7.4.2斜截面受剪承载力计算方法133

7.4.3计算例题135

7.5受弯构件斜截面受弯承载力和钢筋的构造要求139

7.5.1抵抗弯矩图140

7.5.2纵向钢筋的构造要求142

7.5.3箍筋的构造要求144

7.5.4弯起钢筋的构造要求145

7.6偏心受力构件的斜截面受剪承载力145

7.6.1偏心受压构件斜截面受剪承载力145

7.6.2偏心受拉构件斜截面受剪承载力147

本章小结147

思考题148

习题149

第8章受扭构件截面承载力计算

8.1概述151

8.2纯扭构件的受力性能和扭曲截面承载力计算152

8.2.1试验研究152

8.2.2纯扭构件的开裂扭矩153

8.2.3纯扭构件的受扭承载力计算156

8.3复合受扭构件承载力计算157

8.3.1弯扭构件承载力计算157

8.3.2剪扭构件承载力计算157

8.3.3弯剪扭构件承载力计算159

本章小结163

思考题164

习题164

第9章正常使用极限状态及耐久性设计

9.1裂缝及其控制165

9.1.1裂缝控制的目的165

9.1.2裂缝控制等级166

9.2裂缝宽度验算166

9.2.1裂缝的产生、分布和开展166

9.2.2裂缝宽度验算168

9.2.3减小裂缝宽度的主要措施171

9.3受弯构件的挠度验算173

9.3.1变形控制的目的和要求173

9.3.2受弯构件挠度验算173

9.3.3减小受弯构件挠度的主要措施175

9.4混凝土结构的耐久性176

9.4.1影响混凝土结构耐久性的主要因素177

9.4.2混凝土结构耐久性设计方法和内容178

9.4.3《规范》对混凝土结构耐久性的相关规定178

本章小结179

思考题180

习题180

第10章预应力混凝土构件

10.1概述181

10.1.1预应力混凝土的概念181

10.1.2施加预应力的方法181

10.1.3预应力混凝土的优缺点183

10.1.4预应力混凝土的锚具183

10.1.5预应力混凝土的材料要求185

10.2张拉控制应力和预应力损失186

10.2.1张拉控制应力186

10.2.2预应力损失187

10.2.3预应力损失值的分阶段组合191

10.3预应力混凝土轴心受拉构件计算192

10.3.1预应力混凝土轴心受拉构件应力分析192

10.3.2预应力混凝土轴心受拉构件的计算196

10.4预应力混凝土受弯构件计算203

10.4.1使用阶段计算203

10.4.2施工阶段验算209

10.5预应力混凝土构件的构造要求210

10.5.1先张法构件的构造要求210

10.5.2后张法构件的构造措施211

本章小结215

思考题215

习题216

第11章梁板结构设计

11.1概述217

11.1.1楼盖结构选型217

11.1.2梁、板截面尺寸219

11.1.3现浇整体式楼盖的受力体系及内力分析方法220

11.2单向板肋梁楼盖设计221

11.2.1单向板肋梁楼盖的结构布置221

11.2.2单向板肋梁楼盖各构件计算简图确定222

11.2.3单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算内力224

11.2.4单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算内力228

11.2.5单向板肋梁楼盖的配筋计算与构造要求231

11.2.6单向板肋梁楼盖设计实例236

11.3现浇整体式双向板肋梁楼盖设计247

11.3.1双向板的受力特点247

11.3.2双向板内力计算247

11.3.3双向板楼盖支承梁的设计249

11.3.4双向板肋梁楼盖的配筋计算及构造要求250

11.3.5双向板肋形楼盖设计实例251

11.4装配式楼盖254

11.4.1概述254

11.4.2预制构件的形式及特点255

11.4.3装配式楼盖的计算要点257

11.4.4装配式楼盖的连接构造257

11.5楼梯259

11.5.1板式楼梯259

11.5.2梁式楼梯262

11.5.3整体式楼梯设计实例264

本章小结268

思考题268

习题269

第12章单层工业厂房

12.1概述272

12.1.1单层厂房的特点272

12.1.2单层厂房的结构类型272

12.1.3单层工业厂房的结构组成273

12.2单层工业厂房结构布置及主要构件选型275

12.2.1结构平面布置275

12.2.2主要承重构件选型280

12.3排架结构内力分析286

12.3.1计算简图286

12.3.2荷载计算287

12.3.3排架结构内力计算293

12.3.4荷载效应组合298

12.4排架柱设计299

12.4.1截面设计300

12.4.2牛腿设计300

12.4.3预埋件设计302

12.4.4柱的吊装验算305

本章小结305

思考题306

习题306

第13章框架结构设计

13.1概述308

13.1.1框架结构体系的特点308

13.1.2结构总体布置309

13.1.3框架结构设计要求309

13.2框架结构的结构布置310

13.2.1框架结构布置一般原则310

13.2.2柱网布置310

13.2.3框架结构的承重方案311

13.2.4变形缝的设置312

13.3框架结构的计算简图313

13.3.1框架梁、柱截面尺寸初选313

13.3.2框架结构计算单元的选取315

13.3.3框架结构计算简图的确定316

13.3.4框架梁、柱线刚度的确定317

13.4框架结构的荷载计算318

13.4.1竖向荷载318

13.4.2水平荷载319

13.5竖向荷载作用下框架结构的内力计算321

13.5.1分层法321

13.5.2弯矩二次分配法325

13.5.3系数法326

13.6水平荷载作用下框架结构的内力计算328

13.6.1水平荷载作用下框架结构的受力及变形特点328

13.6.2反弯点法329

13.6.3D值法333

13.6.4门架法340

13.7水平荷载作用下框架结构的侧移计算341

13.7.1梁、柱弯曲变形引起的侧移(剪切型变形)的计算342

13.7.2框架结构的侧移控制343

13.8荷载效应组合及构件设计344

13.8.1荷载效应组合344

13.8.2构件设计347

13.9框架结构的构造要求349

13.9.1框架梁349

13.9.2框架柱349

13.9.3梁柱节点350

13.9.4钢筋的连接和锚固351

13.9.5框架结构抗震构造措施353

本章小结357

思考题358

习题359

附录

附录1普通钢筋强度标准值360

附录2预应力筋强度标准值360

附录3普通钢筋强度设计值361

附录4预应力筋强度设计值361

附录5普通钢筋及预应力钢筋在最大力下的总伸长率限值362

附录6钢筋的弹性模量362

附录7混凝土强度标准值362

附录8混凝土强度设计值362

附录9混凝土弹性模量362

附录10混凝土结构的环境类别363

附录11结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值363

附录12受弯构件的挠度限值364

附录13混凝土保护层的最小厚度c364

附录14纵向受力钢筋的最小配筋百分率ρmin364

附录15钢筋的公称截面面积及理论重量365

附录16每米板宽内的钢筋截面面积365

附录17等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表366

附录18双向板按弹性理论计算系数表377

附录19框架柱反弯点高度比382

参考文献

 

随着国家基本建设的快速发展，土木工程行业已成为国民经济的支柱行业之一，土木工程行业对应用型人才的需求也逐年剧增。与此同时，与土木工程专业教材内容相关的各种规范、标准也在陆续颁布和更新。本书为适应土木工程专业应用型人才培养需要，根据国家最新颁布的《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010，2015年版）、《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）、《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）等设计规范编写而成。本书主要内容包括混凝土结构材料的基本性能，结构设计基本原理，受弯、受压、受拉、受扭构件的承载力计算，正常使用极限状态及耐久性设计，预应力混凝土构件，梁板结构设计，单层工业厂房和框架结构设计。

本书在内容编排上，强调应用型人才的培养，理论讲述以必需、够用为原则，教材内容力求理论联系实际，简明扼要，突出实用。编写时深入浅出，循序渐进，图文并茂，结合工程实践对专业理论进行阐述，并附有翔实的工程设计实例，以利于学生的学习和学以致用。每章之后附有本章小结、思考题，部分章节还有习题，以便于学生复习和巩固本章的内容，也可供教学参考。

本书由洛阳理工学院蔡丽朋、马云玲、刘晓红担任主编，其他参加编写人员还有董迎娜、肖亮群，具体编写分工如下：洛阳理工学院蔡丽朋编写第1、2、7、11章和附录，洛阳理工学院马云玲编写第3、4、12章，洛阳理工学院刘晓红编写第5、6、13章，洛阳城市建设勘察设计院有限公司肖亮群编写第8章，洛阳理工学院董迎娜编写第9、10章，全书由蔡丽朋统稿。

由于编者水平有限，时间仓促，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2019年4月