混凝土结构基本原理

《高等学校机械工程类”十二五”规划教材:混凝土结构基本原理》是高等学校机械工程类“十二五”规划教材，本教材既可作为高等学校土木工程专业及相关专业的教材，也可作为土木工程技术人员和科研人员的参考书。

第1章绪论 
1.1混凝土结构的基本概念 
1.1.1混凝土结构 
1.1.2钢筋和混凝土的结合 
1.1.3钢筋和混凝土的共同工作 
1.2混凝土结构的特点 
1.3混凝土结构的发展与应用 
1.3.1混凝土结构的发展 
1.3.2混凝土结构的应用 
1.4混凝土结构的形式 
1.4.1混凝土结构的组成 
1.4.2混凝土结构的基本构件 
1.5混凝土结构的创新与展望 
1.5.1轻质混凝土结构 
1.5.2高强高性能混凝土结构 
1.5.3纤维混凝土结构 
1.5.4型钢混凝土组合结构 
1.6混凝土结构基本原理课程特点与学习方法 
1.6.1混凝土结构基本原理课程特点 
1.6.2混凝土结构基本原理课程学习方法 
本章小结 
习题 
第2章混凝土结构材料的力学性能 
2.1钢筋 
2.1.1钢筋的作用 
2.1.2钢筋的品种 
2.1.3钢筋的力学性能 
2.1.4钢筋的疲劳 
2.1.5钢筋的性能要求 
2.1.6钢筋的选用 
2.2混凝土 
2.2.1混凝土的组成特点 
2.2.2混凝土的强度 
2.2.3混凝土的变形 
2.3钢筋与混凝土的共同工作 
2.3.1黏结作用与机理 
2.3.2黏结强度的影响因素 
2.3.3黏结强度的测定 
2.3.4保证黏结的措施 
2.3.5混凝土对钢筋的保护作用 
本章小结 
习题 
第3章混凝土结构的耐久性 
3.1概述 
3.1.1结构耐久性的重要性 
3.1.2影响结构耐久性的因素 
3.2材料的劣化 
3.2.1混凝土的碳化 
3.2.2钢筋的锈蚀 
3.2.3混凝土冻融破坏 
3.2.4碱骨料反应 
3.3混凝土结构耐久性设计 
3.3.1基本原则和内容 
3.3.2耐久性极限状态 
3.3.3环境类别 
3.3.4对材料的要求 
3.3.5对构造的要求 
3.3.6对施工质量的控制 
本章小结 
习题 
第4章混凝土结构设计方法 
4.1结构的功能要求与极限状态 
4.1.1结构的功能要求 
4.1.2结构的可靠度 
4.1.3结构的极限状态 
4.1.4结构的设计状况 
4.1.5结构的安全等级 
4.2结构上的作用、作用效应及结构抗力 
4.2.1结构上的作用 
4.2.2结构上的作用效应 
4.2.3结构上的抗力 
4.2.4结构的功能函数与工作状态 
4.2.5结构上作用、作用效应及结构抗力的随机性后 
4.2.6荷载与材料强度标准值 
4.3结构按概率极限状态设计 
4.3.1结构设计方法概述 
4.3.2结构的可靠概率与失效概率 
4.3.3结构的可靠指标 
4.4极限状态设计表达式 
4.4.1承载能力极限状态设计表达式 
4.4.2正常使用极限状态设计表达式 
本章小结 
习题 
第5章钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 
5.1概述 
5.2受弯构件正截面受力特点 
5.2.1试验分析 
5.2.2适筋受弯构件正截面工作的三个受力阶段 
5.2.3受弯构件正截面的破坏形式 
5.3单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 
5.3.1基本假定 
5.3.2受弯构件正截面承载力的计算简图 
5.3.3计算公式 
5.3.4计算公式的适用条件 
5.3.5计算公式的应用 
5.3.6计算例题 
5.3.7计算表格的制作及使用 
5.4双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 
5.4.1计算公式及适用条件 
5.4.2计算公式的应用 
5.4.3计算例题 
5.5T形截面受弯构件正截面承载力计算 
5.5.1概述 
5.5.2计算公式及适用条件 
5.5.3计算公式的应用 
5.5.4计算例题 
5.6深受弯构件正截面承载力计算 
5.6.1概述 
5.6.2计算公式 
5.7构造要求 
5.7.1板的构造要求 
5.7.2一般梁的构造要求 
5.7.3深梁的构造要求 
本章小结 
习题 
第6章钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 
6.1概述 
6.2受弯构件斜截面受力与破坏分析 
6.2.1无腹筋梁斜截面受力与破坏分析 
6.2.2无腹筋梁的主要破坏形态 
6.2.3有腹筋梁的主要破坏形态 
6.3影响斜截面受力性能的主要因素 
6.4一般受弯构件斜截面设计 
6.4.1一般受弯构件斜截面受剪承载力计算 
6.4.2连续梁、框架梁和外伸梁斜截面受剪承载力计算 
6.4.3斜截面受弯承载力计算 
6.4.4纵向受力钢筋的弯起、截断与锚固 
6.4.5箍筋的构造要求 
6.5深受弯构件斜截面设计 
6.5.1计算公式 
6.5.2适用条件 
6.6受冲切构件承载力计算 
6.6.1冲切破坏特征 
6.6.2影响冲切承载力的因素 
6.6.3受冲切承载力设计 
本章小结 
习题 
第7章钢筋混凝土受压构件承载力计算 
7.1概述 
7.2轴心受压构件 
7.2.1配有普通箍筋的轴心受压构件 
7.2.2配有螺旋箍筋的轴心受压构件 
7.3偏心受压构件正截面承载力计算 
7.3.1偏心受压构件正截面的受力破坏特征 
7.3.2非对称配筋偏心受压矩形截面构件正截面承载力计算方法 
7.3.3对称配筋偏心受压矩形截面构件正截面承载力计算方法 
7.3.4偏心受压T形和工形截面构件正截面承载力计算方法 
7.3.5双向偏心受压矩形截面构件正截面承载力计算方法 
7.4偏心受压构件斜截面受剪承载力计算 
7.4.1偏心受压构件斜截面受剪性能 
7.4.2偏心受压构件斜截面受剪承载力计算公式 
7.5受压构件的构造要求 
7.5.1混凝土强度等级、计算长度与截面尺寸 
7.5.2纵向钢筋 
7.5.3箍筋 
7.5.4上、下层柱的接头 
本章小结 
习题 
…… 
第8章钢筋混凝土受拉构件承载力计算 
第9章钢筋混凝土受扭构件承载力计算 
第10章钢筋混凝土构件的裂缝宽度和变形验算 
第11章预应力混凝土结构构件设计 
第12章铁路桥涵钢筋混凝土结构设计基本原理 
第13章公路桥涵钢筋混凝土结构设计原理 
第14章混凝土结构构件抗震设计 
附录 
参考文献

文摘

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3.1.2影响结构耐久性的因素 
混凝土结构耐久性问题是由于混凝土的组成材料和微观结构在特定环境下宏观性能逐渐劣化造成的，其性能的劣化具体表现为混凝土材料的劣化、钢筋材料的劣化以及两种材料之间黏结性能的破坏。混凝土材料劣化的原因可归并为物理作用和化学侵蚀作用两大类。物理作用主要包括冻融循环破坏和混凝土磨损、冲蚀破坏，前者是由于过冷的水在混凝土中迁移引起水压力以及水结冰产生体积膨胀而造成混凝土内部开裂，后者则是因为路面、水工结构等受到车辆、行人及水流夹带泥沙的磨损、冲蚀导致混凝土表面粗骨料突出而影响正常使用。化学侵蚀作用是在混凝土中存在气态或液态水的前提条件下，环境中某些侵蚀物质迁移到混凝土中，并与混凝土中反应物质相遇产生化学反应。从其破坏机理来分，有些侵蚀物质属于溶解性侵蚀物质，它的侵入将导致混凝土中的一些成分被溶解、流失，从而引起混凝土 
裂缝和孔隙增多，密实度降低，如淡水将混凝土中的氢氧化钙溶解而形成易溶的碳酸氢钙Ca（HCO3）2而流失；有些侵蚀物质则属于膨胀性侵蚀物质，如含有硫酸盐的水与水泥石中的氢氧化钙及水化铝酸钙发生化学反应，形成的石膏和硫铝酸钙将产生体积膨胀，引起混凝土破坏。钢筋材料的劣化主要是钢筋的锈蚀，这不仅直接削减了钢筋的有效承载面积，而且严重的锈蚀物膨胀将造成钢筋与混凝土黏结衰减、失效，混凝土保护层开裂、脱落。 
混凝土结构的耐久性是由混凝土、钢筋材料本身特性和所处使用环境的侵蚀性两方面共同决定的。影响混凝土结构耐久性的内在机理是气体、水化反应中的溶解物等有害物质在混凝土孔隙和裂缝中的迁移。迁移过程导致混凝土产生物理、化学方面的劣化和钢筋锈蚀，使结构承载力下降、刚度降低、开裂等外观损伤，影响着结构的正常使用，并终可能导致结构的破坏和垮塌。 
影响水、气、溶解物在孔隙中迁移速度、范围和结果的内在条件是混凝土的孔结构和裂缝形态；影响迁移的外部因素是结构设计所选用的结构形式和构造措施、混凝土和钢筋材料的性质和质量、施工操作质量的优劣、温湿养护条件和使用环境等。 
图3—2给出了影响混凝土结构耐久性的原因、内在条件、影响范围及其后果。由此可见，对混凝土结构耐久性造成潜在损害的原因是多方面的： 
①设计构造上的不合理：钢筋的混凝土保护层厚度太小，钢筋的间距太大，沉降缝构造不正确，构件开洞的洞边配筋不当，隔热层、分隔层、防滑层处理不妥当等。 
②材料质量不合格：使用的水泥品种不当，如采用矿渣水泥、加超量的粉煤灰、骨料颗粒级配不当，外加剂使用不当等。