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第一篇 建筑结构特点及其计算原理 1

1 总论 1

1.1　建筑结构的分类 1

目录 1

1.2　各种建筑结构材料的特点及应用情况 2

思考题与习题 4

2.1.1 结构的功能要求 5

2.1.2　结构的极限状态 5

2.1　结构设计的基本要求和极限状态 5

2　建筑结构基本计算原理 5

2.1.3　建筑结构设计方法 6

2.2　结构上的作用、作用效应和结构抗力 6

2.2.1 结构上的作用 6

2.2.2　作用效应与结构抗力 9

2.3　概率极限状态设计法 10

2.3.1 功能函数与极限状态方程 10

2.3.2　结构可靠度与失效概率 11

2.3.3 结构构件的可靠指标β 11

2.4　极限状态实用设计表达式 12

2.4.1　承载能力极限状态设计表达式 12

2.3.4 目标可靠指标及安全等级 12

2.4.2　正常使用极限状态设计表达式 14

2.5　耐久性的规定 15

习题 16

第二篇　混凝土结构 17

3　钢筋和混凝土材料的力学性能 17

3.1　混凝土的强度 17

3.1.1 立方体抗压强度fcu,k 17

3.1.2　轴心抗压强度fc 18

3.1.3　轴心抗拉强度fl 18

3.1.4 复合应力状态下混凝土的强度 20

3.2　混凝土的变形 21

3.2.1 混凝土在一次短期荷载下的变形 21

3.2.2 混凝土在多次重复荷载作用下的变形 23

3.2.3 混凝土的弹性模量、变形模量 24

3.2.4 混凝土的徐变 25

3.2.5 混凝土的收缩与膨胀 26

3.3 钢筋 27

3.3.1 钢筋的品种、级别与形式 27

3.3.2　钢筋的力学性能 28

3.3.3　钢筋的冷加工 30

3.4.1 粘结的作用及产生原因 31

3.4　钢筋与混凝土的粘结 31

3.4.2 粘结强度及影响因素 32

3.4.3　保证钢筋和混凝土间粘结的措施 33

思考题 36

4　受弯构件正截面承载力计算 37

4.1　截面配筋的基本构造要求 37

4.1.1　截面形式和尺寸 38

4.1.2 受弯构件的钢筋 39

4.1.3　钢筋的保护层厚度 40

4.1.5　截面的有效高度 41

4.1.4　钢筋的间距 41

4.2　梁正截面受弯性能的试验分析 42

4.2.1　适筋梁的工作阶段 42

4.2.2　适筋梁正截面各阶段应力状态 43

4.2.3 钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形式 44

4.2.4 适筋梁与超筋梁、少筋梁的界限 46

4.3　单筋矩形截面的承载力计算 49

4.3.1　基本假定 49

4.3.2　基本公式及其适用条件 49

4.3.3　截面设计 51

4.3.4 强度复核 57

4.4.1　基本计算公式及其适用条件 59

4.4　双筋矩形截面的承载力计算 59

4.4.2　截面设计 60

4.4.3 强度复核 65

4.5　单筋T形截面的承载力计算 65

4.5.1　基本公式及其适用条件 66

4.5.2　截面设计 70

4.5.3　强度复核 72

习题 74

5.1.1 斜裂缝引起梁的受力状态变化 77

5　受弯构件斜截面承载力计算 77

5.1　无腹筋梁的受剪性能 77

5.1.2　斜截面的破坏形态 78

5.1.3 影响无腹筋梁受剪承载力的因素 79

5.1.4 无腹筋梁斜截面受剪承载力计算 79

5.2　有腹筋梁斜截面受剪承载力计算 80

5.2.1　腹筋的作用 80

5.2.2　有腹筋梁的破坏形态 81

5.2.3　有腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式 81

5.2.4　有腹筋梁斜截面受剪承载力计算方法和步骤 85

5.3　保证斜截面受弯承载力的构造要求 92

5.3.1　抵抗弯矩图 93

5.3.2 弯起钢筋的弯起点 94

5.3.3 纵向受拉钢筋截断时的延伸长度 95

5.3.4　纵向钢筋在支座处的锚固 96

5.3.5　箍筋及弯起钢筋的构造 97

习题 99

6　受扭构件承载力计算 101

6.1　纯扭构件的承载力计算 101

6.1.1　无腹筋受扭构件的开裂扭矩 101

6.1.2　矩形截面纯扭构件配筋计算 103

6.1.3　T形、I形截面纯扭构件 107

6.2　弯剪扭构件的承载力计算 107

6.2.1 扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响 107

6.2.2　矩形截面弯剪扭构件承载力计算 108

6.2.3 弯剪扭构件简化计算 109

习题 111

7　受压构件承载力计算 112

7.1　轴心受压构件承载力计算 113

7.1.1 纵向钢筋及普通箍筋柱 113

7.2.1　偏心受压构件的破坏特征 118

7.2　偏心受压构件正截面承载力计算 118

7.2.3　偏心距增大系数η 119

7.2.2 附加偏心距 119

7.2.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算 120

7.2.5 I形截面偏心受压构件正截面承载力计算 133

7.2.6 截面承载能力N与M的相关曲线 136

习题 137

8.2　偏心受拉构件正截面承载力计算 138

8.2.1　计算公式 138

8.1　轴心受拉构件承载力计算 138

8　受拉构件承载力计算 138

8.2.2　截面设计 139

习题 143

9　钢筋混凝土受弯构件变形和裂缝宽度验算 144

9.1　概述 144

9.2　受弯构件的挠度验算 144

9.2.1　基本概念 144

9.2.2　荷载效应标准组合作用下受弯构件的短期刚度Bs 145

9.2.3 矩形、T形、倒T形和I形截面受弯构件的长期刚度B 147

9.2.4 受弯构件挠度验算 148

9.3.1　裂缝间距 149

9.3　裂缝宽度验算 149

9.3.2　平均裂缝宽度Wm 152

9.3.3　最大裂缝宽度Wmax 152

习题 154

10　预应力混凝土的基本知识 155

10.1　预应力混凝土的基本概念 155

10.1.1　概述 155

10.1.2　预应力混凝土的基本概念 155

10.1.3　预应力混凝土结构的优缺点 155

10.1.4　全预应力和部分预应力混凝土 156

10.2.1 先张法 157

10.1.5 预应力混凝土结构的应用 157

10.2　施加预应力的方法 157

10.2.2　后张法 158

10.3　预应力混凝土材料 159

10.3.1　预应力钢筋 159

10.3.2　混凝土 160

10.4　张拉控制应力和预应力损失 161

10.4.1 张拉控制应力σcon 161

10.4.2　预应力损失 161

10.4.3　预应力损失值组合 164

10.5.1　轴心受拉构件应力分析 165

10.5　预应力混凝土轴心受拉构件 165

10.5.2　预应力混凝土轴心受拉构件的计算 170

10.5.3　设计例题 171

习题 173

梁板结构 174

11.1　概述 174

11.2　现浇单向板肋梁楼盖 175

11.2.1 单向板与双向板的划分 175

11.2.2　楼盖的结构布置 176

11.2.3 单向板楼盖的计算简图 177

11.2.4 单向板楼盖的内力计算——弹性计算法 179

11.2.5 单向板楼盖的内力计算——塑性计算法 184

11.2.6　连续板的截面计算与构造 186

11.2.7 次梁计算与构造要求 188

11.2.8　主梁的计算与构造要求 190

11.2.9　单向板肋形楼盖设计例题 192

11.3　双向板肋梁楼盖 197

11.3.1　双向板计算 197

11.3.2　双向板的配筋构造 201

习题 204

12.1.1 块材 206

12.1　砌体材料 206

第三篇　砌体结构 206

12　砌体材料及力学性能 206

12.1.2　砂浆 208

12.1.3　块材和砂浆的选用 208

12.2　砌体的力学性能 209

12.2.1　砌体的受压性能 209

12.2.2　砌体的轴心受拉、受弯和受剪性能 215

12.3　砌体的受压弹性模量 218

思考题 220

13.1.1 受压构件的应力状态 221

13.1.2 受压构件承载力计算 221

13.1　受压构件 221

13　无筋砌体构件承载力计算 221

13.2　局部受压 231

13.2.1 砌体截面局部均匀受压承载力计算 231

13.2.2 梁端支承处砌体的局部受压 233

13.2.3 梁端设有垫块时砌体局部受压承载力计算 234

13.2.4 梁端下设有垫梁时砌体局部受压承载力计算 237

13.3　轴心受拉、受弯、受剪构件 237

13.3.1　轴心受拉构件 237

13.3.3　受剪构件 238

13.3.2　受弯构件 238

思考题与习题 239

14　混合结构房屋墙、柱设计 241

14.1　混合结构房屋的结构布置方案 241

14.1.1　横墙承重方案 241

14.1.2　纵墙承重方案 242

14.1.3　纵、横墙承重方案 242

14.1.4 内框架承重方案 242

14.2　房屋的空间刚度及静力计算方案 243

14.2.1 房屋的空间刚度 243

14.2.2 混合结构房屋的静力计算方案 244

14.3　墙、柱高厚比 245

14.3.1 墙（不带壁柱）、柱的高厚比验算 245

14.3.2　带壁柱墙的高厚比验算 246

14.4　墙、柱的构造要求 251

14.4.1　一般构造要求 251

14.4.2 防止或减轻墙体开裂的主要措施 253

14.5　刚性方案房屋墙、柱设计 254

14.5.1 计算单元 254

14.5.2 竖向荷载作用下的墙体计算 254

14.5.3 水平荷载作用下的墙体计算 256

14.6.1　单层弹性方案房屋 259

14.6　弹性与刚弹性方案房屋墙、柱计算 259

14.6.2　单层刚弹性方案房屋 260

14.6.3 多层刚弹性方案房屋 262

思考题与习题 264

15.1.1　概述 265

15.1.2　过梁上的荷载 265

15.1.3　过梁的计算 265

15.1　过梁 265

15　过梁、圈梁 265

15.1.4　过梁的构造要求 267

15.2　圈梁 268

15.2.1 圈梁的设置 268

15.2.2 圈梁的构造要求 268

思考题与习题 269

第四篇　钢结构 270

16　建筑钢材 270

16.1　建筑钢材的主要机械性能 270

16.1.1 强度和塑性 270

16.1.3　韧性 272

16.1.2　冷弯试验 272

16.1.4 可焊性 273

16.2　建筑钢材的两种破坏形式 273

16.3　影响钢材性能的主要因素 274

16.3.1　化学成分的影响 274

16.3.2　钢材的冷作硬化与时效硬化 275

16.3.3　复杂应力和应力集中的影响 276

16.3.4　温度的影响 277

16.3.5　钢材的疲劳 277

16.4　建筑钢材的种类及规格 277

思考题与习题 280

17　钢结构的连接 281

17.1　钢结构连接的种类及其特点 281

17.2　焊缝连接 282

17.2.1　焊接方法 282

17.2.2　焊缝连接的形式 283

17.2.3　焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别 284

17.2.4　焊缝符号及标注方法 286

17.3　对接焊缝连接 289

17.4　角焊缝连接 291

17.4.1 角焊缝的形式与构造 291

17.4.2 角焊缝的强度 293

17.4.3 角焊缝连接的计算 294

17.5　焊接残余变形和残余应力 299

17.6　普通螺栓连接 301

17.6.1　普通螺栓连接的构造 301

17.6.2　普通螺栓连接的受力性能和计算 304

17.7　高强度螺栓连接 309

17.7.1　概述 309

17.7.2 高强度螺栓摩擦型连接的计算 311

习题 314

18.1　概述 315

18　轴心受力构件 315

18.2　轴心受力构件的强度及刚度 316

18.2.1 轴心受力构件的强度 316

18.2.2　轴心受力构件的刚度 317

18.3　实腹式轴心受压构件的整体稳定 317

18.3.1 关于稳定问题的概述 318

18.3.2 理想轴心受压构件的受力性能 319

18.3.3 实际轴心受压构件的计算方法 320

18.4　实腹式轴心受压构件的局部稳定 325

18.5　实腹式轴心受压构件的截面设计 327

18.6.1 柱顶支承梁的构造 328

18.6　梁与柱的连接形式和构造 328

18.6.2　柱侧支承梁的构造 329

18.7　柱脚的形式和构造 330

习题 331

19　梁 332

19.1　梁及梁格布置 332

19.2　梁的强度和刚度 334

19.2.1 梁的强度 334

19.2.2 梁的刚度 337

19.3　梁的整体稳定 338

19.4　型钢梁设计 342

19.5　组合梁的局部稳定和腹板加劲肋的布置和构造 345

19.5.1 支承加劲肋的构造和计算 347

19.6　梁的拼接和连接 348

19.6.1 梁的拼接 348

19.6.2次梁与主梁的连接 349

习题 351

20　拉弯构件和压弯构件 352

20.1　概述 352

20.2.1　拉弯构件和压弯构件的强度 353

20.2　拉弯构件和压弯构件的强度和刚度 353

20.2.2　拉弯构件和压弯构件的刚度 354

20.3　实腹式压弯构件的整体稳定 355

20.3.1 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性 355

20.3.2 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定性 358

20.4　实腹式压弯构件的局部稳定 359

20.5　实腹式压弯构件的截面设计 360

20.6　框架中梁与柱的连接 362

20.7　框架柱的柱脚 364

习题 365

21.1.1 结构组成 366

21 门式刚架轻型钢结构简介 366

21.1 门式刚架轻型钢结构的组成及布置 366

21.1.2 结构布置 367

21.2　门式刚架的计算简图 368

21.3　门式刚架的荷载计算 369

21.3.1 永久荷载 369

21.3.2　可变荷载 369

21.3.3　地震作用 370

21.4.3 刚架的荷载组合 371

21.4.2　控制截面及最不利内力组合 371

21.4.1 刚架的内力计算 371

21.4　门式刚架的内力计算及荷载组合 371

21.5　门式刚架梁、柱截面验算 372

21.6　门式刚架的变形计算 372

21.7　连接和节点设计 376

21.7.1　焊缝连接 376

21.7.2　端板节点设计 376

21.7.3　柱脚节点设计 379

附录 380

附表1　均布荷载和集中荷载作用下等跨连续梁的内力系统 380

附表2　按弹性理论计算矩形双向板在均布荷载作用下的弯矩系数表 386

附表3　钢材和连接的强度设计值 389

附表4　轴心受压构件的稳定系数 392

附表5　热轧等边角钢的规格及截面特性（按GB 9788—88计算） 394

附表6　热轧不等边角钢 398

附表7　热轧普通工字钢的规格及截面特性（按GB 706—88计算） 405

附表8　热轧普通槽钢的规格及截面特性（按GB 707—88计算） 407

附表9 热轧H型钢和部分T型钢的规格及截面特性（按GB 11263—89计算） 409

附表10　螺栓的有效面积 411

参考文献 412