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第2篇 砌体结构 1

13砌体材料和砌体的力学性能 1

上 册 1

绪论 1

0.1 建筑结构的分类及应用概况 1

13.1 砌体材料 1

下 册 1

13.1.1块材 1

0.2建筑结构的发展简况 2

13.1.2砌体的砂浆 3

0.3本课程的内容及要求 3

思考题 3

课程认识实习 4

13.1.3砌体材料的选择 4

13.2砌体种类 4

13.2.1 无筋砌体 4

1钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能 5

第1篇 混凝土结构 5

1.1钢筋混凝土的一般概念及特点 5

1.2.1钢筋的强度和变形 6

13.2.2 配筋砌体 6

1.2钢筋的主要力学性能 6

1.2.2 钢筋的成分、级别、品种 7

13.3 砌体的力学性能 7

13.3.1 砌体的受压破坏特征 7

13.3.2砌体的受压状态分析 8

1.2.3钢筋的冷拉和冷拔 9

13.3.3 影响砌体抗压强度的主要因素 9

13.3.4砌体的抗压强度值 9

1.2.5建筑结构对钢筋的要求 10

1.2.4钢筋的形式 10

1.3 混凝土主要力学性能 11

1.3.1混凝土的强度 11

13.3.5 砌体受拉、受弯和受剪性能 12

1.3.2混凝土的变形 13

13.3.6各类砌体强度设计值的调整系数γa 14

13.3.7砌体的弹性模量与剪切模量 15

1.4钢筋与混凝土之间的粘结 16

思考题 16

14砌体结构构件的承载力计算 17

14.1 砌体结构设计基本规定 17

14.2 受压构件 18

14.2.1 无筋砌体受压构件破坏分析 18

14.2.2 无筋砌体受压构件的承载力计算 18

思考题 19

2钢筋混凝土结构计算的基本原理 20

2.1 结构的组成与结构功能 20

2.1.1 结构的组成和功能 20

2.1.2建筑结构的安全等级 20

2.2 结构上的作用、作用效应、结构抗力 20

2.2.1结构上的作用 20

2.2.3荷载的代表值 21

2.2.2结构上的荷载 21

14.3局部受压计算 21

14.3.1 局部受压破坏特点 21

14.3.2砌体局部均匀受压 22

14.3.3梁端支承处砌体的局部受压 23

14.3.4梁下设有刚性垫块 24

2.2.4结构抗力R 24

2.3概率极限状态设计法 25

2.3.1 结构的极限状态 25

14.3.5 梁端下设有垫梁时砌体局部受压承载力计算 25

2.3.3结构可靠度和失效概率 26

2.3.2极限状态方程 26

2.3.4结构的可靠指标β 27

2.3.5 目标可靠指标 27

2.4极限状态设计表达式 28

14.4.2 受弯构件 28

2.4.2 正常使用极限状态设计表达式 28

14.4砌体受拉、受弯和受剪构件 28

2.4.1 承载力极限状态设计表达式 28

14.4.1轴心受拉构件 28

14.4.3 受剪构件 29

14.5.1 网状配筋砖砌体 30

思考题 30

习题 30

14.5配筋砖砌体构件 30

3受弯构件承载力计算与构造 31

3.1梁、板的构造 31

3.1.1 梁的截面与配筋及计算跨度 31

3.1.2板的厚度、配筋及计算跨度 33

14.5.2组合砖砌体构件介绍 33

3.1.3梁、板混凝土保护层和截面的有效高度 34

14.5.3 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 34

3.2 正截面受弯性能的试验分析 35

3.2.1 适筋梁 35

3.2.2超筋梁 36

习题 36

3.3单筋矩形截面受弯承载力计算 37

3.2.3 少筋梁 37

3.3.1 应力图形的简化和界限相对受压区高度ξb 37

15.1 房屋的结构布置方案 38

15混合结构房屋的墙、柱设计 38

3.3.2单筋矩形截面正截面承载力的计算 38

15.1.1纵墙承重方案 38

15.1.3纵横墙承重方案 39

15.1.2横墙承重方案 39

15.1.4 内框架承重方案 40

15.2.1 预制板的形式 41

15.2装配式楼盖布置 41

15.2.2预制梁的形式 42

15.2.3铺板式楼盖的结构布置 42

15.2.4铺板布置中常见问题 44

3.4.1 概述 45

3.4双筋矩形截面的受弯承载力计算 45

3.4.2基本计算公式及适用条件 46

15.2.5 装配式楼盖的连接 46

3.4.3基本公式的应用 48

15.3 房屋的静力计算方案 49

15.3.1概述 49

3.5.1概述 50

3.5 单筋T形截面承载力的计算 50

15.3.2房屋的静力计算方案分类 51

3.5.2 第一类T形截面的基本公式及适用条件 52

15.3.3 刚性和刚弹性方案房屋对横墙的要求 52

15.4墙、柱的计算高度及构造要求 52

15.4.1墙、柱计算高度的确定 52

3.5.3 第二类T形截面的基本公式及适用条件 53

3.5.4基本公式的应用 54

15.4.2墙、柱的构造要求 54

3.6.1 概述 58

3.6.2 受弯构件斜截面的应力阶段及其破坏形式 58

3.6 受弯构件斜截面承载力计算 58

3.6.3 影响斜截面抗剪强度的主要因素 60

3.6.4斜截面受剪承载力计算 61

15.5 刚性方案房屋墙、柱的计算 64

15.5.1 单层房屋承重纵墙的计算 64

15.5.2 多层房屋承重纵墙计算 67

15.5.3 多层房屋承重横墙的计算 70

3.7 受弯构件的构造要求 70

3.7.1抵抗弯矩图 70

3.7.2纵向钢筋的弯起 70

3.7.4 受弯构件内钢筋构造要求的补充 71

3.7.3纵向钢筋的截断 71

3.8 受弯构件承载力计算实例 74

15.6 弹性与刚弹性房屋墙、柱计算 76

15.6.1 单层单跨弹性方案房屋 76

15.6.2 单层单跨刚弹性方案房屋 77

思考题 78

习题 78

简支外伸梁大作业 80

思考题 82

4钢筋混凝土构件的变形与裂缝计算 82

4.1 受弯构件的变形计算 82

4.1.1 概述 82

习题 83

4.1.2 荷载效应标准组合下的短期刚度Bs 83

多层混合结构刚性方案房屋墙柱设计大作业 84

4.1.3 荷载效应标准组合并考虑长期作用影响的刚度B 86

4.1.4 受弯构件的挠度计算 87

4.2.1裂缝宽度及其计算 88

4.2裂缝宽度验算 88

16过梁、墙梁、挑梁、雨篷 90

16.1 过梁 90

16.1.1 过梁的分类和应用范围 90

16.1.2过梁上的荷载 91

4.2.2 钢筋混凝土构件不需进行裂缝宽度验算的条件 91

习题 91

16.1.3 过梁计算 92

5.1 轴心受压构件 93

5.1.1 配有纵筋和普通箍筋的柱 93

5钢筋混凝土受压构件承载力计算 93

16.2墙梁 96

5.1.2配有纵筋和螺旋式或焊接环式间接钢筋柱 97

16.2.1墙梁的构造要求 97

16.2.2墙梁的适用条件 98

16.2.3墙梁的计算 98

16.2.4墙梁的破坏形态 99

5.2偏心受压构件 100

5.2.1偏心受压构件破坏特征 100

5.2.2矩形截面偏心受压构件承载力的计算 101

16.2.5墙梁的计算 101

16.3挑梁 108

16.3.1 挑梁的力学性能 108

16.3.2挑梁的抗倾覆验算 109

16.3.4挑梁自身承载力计算 110

5.2.3 工字形截面偏心受压构件的受压承载力计算 110

16.3.3挑梁下局部受压承载力验算 110

16.3.5构造要求 111

16.4雨篷 114

16.4.1概述 114

16.4.2雨篷板抗弯强度计算 114

5.2.4构造要求 114

16.4.3雨篷梁的计算 115

5.3.1 轴向压力对斜截面抗剪承载力的影响 116

16.4.4雨篷的抗倾覆计算 116

16.4.5 雨篷梁板构造要求 116

5.3偏心受压构件斜截面抗剪承载力计算 116

5.3.2抗剪计算公式及适用条件 117

思考题 117

习题 118

大小偏压柱设计大作业 119

思考题 119

6.1 钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算 120

习题 120

6钢筋混凝土受扭构件承载力计算 120

6.1.1纯扭构件试验研究分析 120

17.1.3震级 121

17砌体结构抗震设计与构造 121

17.1地震、地震波、震级和地震烈度 121

17.1.1地震 121

17.1.2地震波 121

17.1.4地震烈度和烈度表 122

17.1.5地震衰减规律 123

6.1.2 矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力的计算公式及适用条件 124

17.2 建筑物的震害及其分析 124

17.2.1 多层砌体房屋的震害 124

17.2.2 单层砖体房屋的震害 125

17.3.1 抗震设防烈度、设计地震分组 126

6.1.3 T形、工字形截面纯扭构件 126

17.3抗震设计的一般规定 126

17.3.2 建筑重要性分类、抗震设防标准及抗震设防目标 127

6.1.4配筋构造要求 127

6.2 弯剪扭承载力计算 128

6.2.1 扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响 128

6.2.2 剪扭、弯扭构件承载能力的计算 129

6.2.3矩形截面弯剪扭构件承载力计算 132

17.4 多层砌体结构房屋的抗震设计 133

17.4.1地震作用 133

习题 135

7钢筋混凝土受拉构件承载力的计算 137

7.1 轴心受拉构件的正截面承载力计算 137

7.2 偏心受拉构件的正截面承载力计算 138

7.2.1 概述 138

7.2.2 正截面承载力计算公式 138

17.4.2 多层砌体房屋的抗震计算 138

7.2.3对称配筋偏心受拉构件计算 141

7.2.4 偏心受拉构件斜截面承载力计算 142

7.2.5构造要求 142

习题 143

8.1 预应力混凝土的基本概念 144

8.1.1概述 144

17.5抗震构造措施 144

17.5.1建筑体型和结构布置 144

8预应力混凝土构件 144

8.1.2 预应力混凝土的分类及优缺点 144

8.1.4混凝土的裂缝控制等级 145

8.1.3 预应力混凝土的应用范围 145

8.2 预加应力的方法和锚具 146

8.2.1 预加应力的方法 146

17.5.2钢筋混凝土构造柱、芯柱的设置和构造 147

8.2.2锚具 147

8.3.1预应力钢筋 148

8.3预应力混凝土材料 148

8.3.2混凝土 148

17.5.3 圈梁的设置 149

8.4.1 张拉控制应力 149

8.4 张拉控制应力和预应力损失 149

8.4.2预应力损失 149

17.5.4构件间的连接 151

17.5.5楼梯间构造 152

17.5.6 圈梁和构造柱设置 152

17.6 多层砌体结构抗震验算示例 153

8.4.3预应力损失的组合 153

8.5 预应力混凝土轴心受拉构件 154

8.5.1 预应力轴心受拉构件的应力状态 154

思考题 157

8.5.2预应力混凝土轴心受拉构件计算 158

18钢结构绪论 159

18.2钢结构的应用及发展 159

18.1钢结构的特点 159

第3篇 钢结构 159

18.3钢结构的设计方法 160

18.3.1 钢结构设计理论的发展 160

18.3.2概率极限状态设计法 161

8.6预应力混凝土构件的构造 162

8.6.1先张法构件 162

8.6.2后张法构件 163

8.7.1 预应力混凝土屋面板的选用 164

18.3.3设计表达式 164

8.7 预制构件通用图集的使用 164

8.7.2 钢筋混凝土折线形屋架的选用 165

8.7.3 吊车梁的选用 166

8.7.4 预应力混凝土空心板选用 166

19.2建筑钢材的主要性能 167

8.8 预应力混凝土构件计算实例 167

8.8.1设计题目 167

19钢结构的钢材 167

8.8.2屋架下弦杆设计 167

19.1 钢结构对材料的要求 167

19.2.1 强度 167

19.2.2 塑性 168

19.2.3冷弯试验 168

19.2.4韧性 169

19.2.5可焊性 169

思考题 170

习题 170

19.3 影响钢材性能的主要因素 171

19.3.2 冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响 171

19.3.1 化学成分的影响 171

预应力混凝土屋架下弦杆设计大作业 171

19.3.3钢材的冷作硬化和时效硬化 172

19.3.5 残余应力的影响 173

9钢筋混凝土梁板结构 173

9.1概述 173

19.3.4温度的影响 173

19.3.6 应力集中和钢材疲劳 174

9.2.2 四边支承板的受力分析 174

9.2.1 楼盖上作用的荷载 174

9.2 整体式单向板肋形楼盖 174

19.4钢材的两种破坏形式 175

19.4.2脆性破坏 175

19.5.1建筑钢材的种类 175

19.4.1塑性破坏 175

19.5 建筑钢材的种类、规格及其选用 175

9.2.3结构平面布置 175

9.2.4 单向板肋形楼盖的计算简图 176

19.5.2建筑钢材的规格 177

9.2.5 单向板肋形楼盖的内力计算——弹性计算法 178

19.5.3建筑钢材的选用 179

思考题 181

9.2.6单向板肋形楼盖的内力计算——塑性计算法 181

20钢结构的连接 182

20.1 钢结构连接的类型和特点 182

20.1.1铆钉连接 182

20.1.2焊接连接 182

20.1.3螺栓连接 182

20.2焊缝连接 183

20.2.1焊接方法 183

9.2.8连续板的计算及构造 184

9.2.7两种内力计算方法的选择 184

20.2.2焊缝连接形式 185

20.2.3焊缝的符号及标注方法 185

20.2.4 焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量等级 188

9.2.9次梁的计算和配筋 188

9.2.10 主梁的计算和配筋 188

20.3对接焊缝连接 189

20.3.1 对接焊缝的形式和构造 189

20.3.2对接焊缝连接的计算 190

9.2.11 单向板肋形楼盖设计实例 190

20.3.3举例 194

20.4.1 角焊缝的形式、构造和受力特点 196

20.4角焊缝连接 196

20.4.2 角焊缝的连接计算 199

9.3双向板肋形楼盖 201

9.3.1概述 201

9.3.2双向板的受力特点 201

9.3.3双向板按弹性理论计算 202

20.5 焊接残余变形和残余应力 204

20.5.1 焊接残余变形和残余应力及其产生原因 204

9.3.4双向板支承梁的计算特点 204

9.3.5 双向板的构造要求 204

9.3.6双向板肋形楼盖设计实例 205

20.5.2 焊接残余变形和残余应力的危害 205

20.5.3 消除和减少焊接残余变形及残余应力的措施 205

20.6普通螺栓连接 206

20.6.1 普通螺栓连接的规格 206

20.6.2普通螺栓连接的构造 206

20.6.3普通螺栓连接的计算 208

9.4井字楼盖 210

9.4.1 井字楼盖的特点 210

9.4.2井字楼盖的计算 211

9.4.3 井字梁的构造与配筋计算 212

9.4.4 井字梁内力计算举例 213

9.5楼梯 213

9.5.1 现浇板式楼梯的计算与构造 214

20.7高强度螺栓连接 216

20.7.1 高强度螺栓的性能等级和材料 216

20.7.3 摩擦型高强度螺栓连接计算 217

20.7.2 高强度螺栓的预应力和紧固方法 217

9.5.2现浇梁式楼梯的计算与构造 217

9.5.3 折线形楼梯计算与构造特点 220

思考题 222

习题 222

21轴心受力构件 225

21.1概述 225

21.2.2 轴心受力构件的刚度 226

21.2 轴心受力构件的强度及刚度 226

21.2.1 轴心受力构件的强度 226

思考题 227

21.3.1 理想轴心压杆的弯曲屈曲 228

21.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定 228

习题 228

课程设计：整体式单向板肋形楼盖设计 228

21.3.2 实际的轴心受压构件的受力性能 229

21.3.3 实际轴心受压构件的实用计算方法 229

10单层工业厂房结构设计 231

10.1.1单层厂房特点 231

10.1.2单层厂房结构分类 231

21.4.1 翼缘的计算 231

21.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定 231

10.1概述 231

21.4.2腹板的计算 231

10.2.1 结构组成 232

21.5.1 轴心受压构件的截面形式 232

21.5 实腹式轴心受压构件截面设计 232

21.5.2截面尺寸的确定 232

10.2 单层厂房的结构组成与结构布置 232

10.2.2 主要构件选型 233

21.5.4构造要求 233

21.5.3截面验算 233

21.6.3单肢的稳定性 236

21.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定性 236

21.6格构式轴心受压构件 236

21.6.1格构式轴压构件截面组成 236

21.6.4缀材设计 237

21.6.5横隔的设置 238

21.6.6格构式轴心受压构件的设计步骤 238

10.2.3柱网布置、变形缝 240

10.2.4支撑布置 241

21.7柱头及柱脚设计 242

21.7.1柱头 242

21.7.2柱脚 243

10.2.5 抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置 245

10.3排架计算 246

10.3.1计算简图 247

习题 247

10.3.2荷载计算 248

22.1 受弯构件的类型 249

22受弯构件（梁） 249

22.2.1抗弯强度 250

22.2梁的强度及刚度计算 250

22.2.2梁的抗剪强度 252

22.2.3腹板局部承压强度 252

10.3.3排架内力分析 252

22.2.5梁的刚度 253

22.2.4折算应力的计算 253

22.3梁的整体稳定 254

22.3.1临界弯矩Mcr 254

10.3.4排架内力组合 255

22.3.2梁整体稳定的验算 255

10.3.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算 256

10.4.1柱截面形式 257

10.4单层厂房排架柱设计 257

10.4.3柱的吊装验算 258

10.4.2柱计算长度 258

10.4.4 牛腿 259

22.4型钢梁的设计 260

22.4.1 单向弯曲的型钢梁 260

22.4.2双向受弯型钢梁 260

10.4.5 构造要求 263

22.5.1初选截面 263

22.5钢板组合梁的设计 263

10.5.1 基础底面尺寸的确定 264

10.5柱下独立基础 264

22.5.3截面的变化 265

22.5.2截面验算 265

10.5.2基础高度的确定 266

22.5.4 翼缘焊缝的计算 266

22.5.5 局部稳定及腹板加劲肋的设置 267

10.5.3基础底板配筋计算 267

10.5.4构造要求 270

22.6梁的拼接和连接 271

22.6.1梁的拼接 271

10.6单层工业厂房铰接排架设计实例 272

22.6.2梁的连接 272

22.7拉弯及压弯构件 276

22.7.1 拉弯及压弯构件的类型 276

22.7.2拉弯构件与压弯构件的强度计算 277

22.7.3 压弯构件的稳定性计算 277

习题 279

23钢屋盖 280

23.1 屋架形式及主要尺寸 280

23.1.1钢屋架的形式 280

23.1.2屋架的尺寸 282

23.2屋盖支撑 283

23.2.1 支撑的作用、类型及布置 283

23.2.2支撑的截面形式 285

23.3屋架杆件内力计算 286

23.3.1计算假定 286

23.3.2 节点荷载的计算 286

23.3.3桁架内力计算 287

23.4.1杆件的计算长度 287

23.4屋架杆件截面的设计 287

23.4.3屋架杆件截面形式及选择原则 288

23.4.2杆件允许长细比 288

23.5.1 节点设计的一般要求 290

23.5屋架的节点设计 290

23.5.2节点构造与计算 291

思考题 294

习题 295

23.6屋架施工图 295

单层工业厂房钢筋混凝土排架课程设计任务书 295

23.7 轻钢屋架和薄壁型钢屋架 296

11 多层及高层房屋结构概论 297

11.1.1概述 297

11.1.2框架结构体系 297

11.1.4框架－剪力墙结构体系 297

11.1.3剪力墙结构体系 297

11.1 多层及高层房屋的结构类型 297

11.2框架结构布置及计算简图 298

11.1.5筒体结构体系 298

11.2.1框架结构布置 298

11.2.2框架结构计算简图 300

11.3.1 竖向荷载下的内力近似计算——弯矩二次分配法 302

11.3.2 水平荷载作用下的反弯点法 302

11.3 框架结构内力及侧移的近似计算 302

11.3.3 水平荷载作用下的D值法 304

11.3.4框架结构侧移计算及限值 307

钢屋架课程设计 307

11.4 框架内力组合与截面配筋 308

11.4.1控制截面 308

11.4.3最不利内力组合 309

附录10 钢材的强度设计值 309

11.4.4 竖向活载最不利布置 309

附录 309

11.4.2荷载效应组合 309

11.4.5 梁端弯矩调幅 310

附录11 热轧普通工字钢截面特性 310

11.4.6框架梁柱的截面配筋 311

11.5现浇框架的构造要求 312

附录12 热轧宽翼缘H型钢截面特性 312

11.5.1一般要求 312

11.5.2连接构造 313

附录13 热轧普通槽钢截面特性 314

11.6 多层框架结构设计实例 315

附录14 热轧等边角钢截面特性 316

11.6.1 荷载标准值的计算 316

11.6.2初估梁柱截面尺寸 318

附录15 热轧不等边角钢截面特性 318

11.6.4框架内力计算 321

附录17 热轧H型钢桩截面特性 321

附录16 热轧窄翼缘H型钢截面特性 321

11.6.3线刚度计算 321

附录18 轴心受压构件的稳定系数 322

附录19 各种截面回转半径的近似值 326

附录20 中国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组 327

11.6.5风荷载作用下的侧移验算 327

11.6.6荷载组合和内力组合 328

11.6.7框架梁柱配筋 333

思考题 337

习题 337

12.1CAD历史及在中国的发展状况 338

12建筑结构CAD简介 338

12.2 中国建筑结构CAD软件的应用概况 339

参考文献 340

12.3建筑结构CAD技术的发展展望 341

12.4建筑结构CAD系统的基本概念及工作过程 341

12.4.1 人工智能与专家系统 341

12.4.2 计算机辅助设计（CAD）的结构形式 343

12.4.3建筑结构CAD系统的工作过程 344

12.5PMCAD软件的应用与实例 345

12.5.1PMCAD在PKPM系列软件中的地位和作用 345

12.5.2主要技术条件 346

12.5.4PMCAD的启动及一般操作 347

12.5.3软件的适用范围 347

12.5.5 执行主菜单A——人机交互式建立各层平面数据 349

12.5.7执行主菜单2——输入次梁楼板 355

12.5.6执行主菜单1——检查数据文件 355

12.5.8执行主菜单3——输入荷载 357

12.5.9 执行主菜单C——平面荷载显示校核 358

12.5.10执行主菜单4——形成PK文件 359

12.5.11 执行主菜单5——画结构平面图 359

12.5.12执行主菜单6——砖混节点大样 360

12.5.13 执行主菜单7——统计工程量 360

12.5.14执行主菜单8——砖混结构抗震验算 360

12.5.15 执行主菜单9——图形编辑、打印及转换 361

12.5.16实例 361

思考题 366

附录1 钢筋的计算截面面积及公称质量 368

附录2 各种钢筋间距时每米板宽内的钢筋截面面积表 368

附录 368

附录5 受弯构件的挠度限值 369

附录6 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值 369

附录3 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 369

附录4 混凝土结构的环境类别 369

附录7 等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表 370

附录8 承受均布荷载时双向板按弹性理论计算系数表 377

附录9 单阶柱柱顶反力与位移系数表 380

参考文献 385