土木工程系列丛书 混凝土结构基本原理PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 混凝土结构的一般概念和特点 1

1.1.1 钢筋混凝土结构的一般概念 1

1.1.2 钢筋和混凝土共同工作的原因 1

1.1.3 预应力混凝土结构的一般概念 2

1.1.4 混凝土结构的组成 2

1.1.5 混凝土结构的优缺点 2

1.2 混凝土结构的发展 3

1.2.1 混凝土结构的诞生 3

1.2.2 混凝土结构材料方面的发展 4

1.2.3 混凝土结构体系方面的发展 6

1.2.4 混凝土结构理论研究方面的发展 6

1.2.5 混凝土结构的模型试验技术和计算机仿真技术 8

1.3 混凝土结构的应用 9

1.4 本课程的特点和学习方法 11

思考题 12

2 钢筋与混凝土材料的基本性能 13

2.1 钢筋的强度和变形 13

2.1.1 钢筋的形式和成型 13

2.1.2 单调荷载下钢筋的强度和变形 15

2.1.3 钢筋的冷加工和热处理 17

2.1.4 钢筋的徐变和松弛 18

2.1.5 重复和反复荷载下钢筋的强度和变形 18

2.2 混凝土的强度和变形 19

2.2.1 混凝土立方体受压 20

2.2.2 混凝土轴心受压 21

2.2.3 混凝土受拉 26

2.2.4 复合应力状态下混凝土强度 27

2.2.5 重复荷载下混凝土的强度和变形 28

2.2.6 长期荷载下混凝土的变形 29

2.2.7 混凝土的收缩、膨胀和温度变形 31

思考题 32

附表2-1 普通钢筋强度标准值、设计值、弹性模量及极限应变 33

附表2-2 预应力钢筋强度标准值、设计值、弹性模量及极限应变 33

附表2-3 钢筋混凝土结构中钢筋疲劳应力幅限值 34

附表2-4 预应力筋疲劳应力幅限值 34

附表2-5 混凝土强度标准值、设计值，弹性模量，疲劳变形模量 35

附表2-6 不同疲劳应力比值ρfc时混凝土受压疲劳强度修正系数γp 35

3 粘结与锚固 36

3.1 粘结作用与粘结机理 36

3.1.1 裂缝出现前的粘结作用 36

3.1.2 裂缝出现后的粘结作用 37

3.1.3 粘结试验 38

3.1.4 粘结机理及粘结破坏形态 39

3.1.5 搭接的工作机理 40

3.2 钢筋与混凝土间的粘结强度 40

3.2.1 粘结强度 40

3.2.2 影响粘结强度的因素 41

3.3 钢筋在混凝土中的锚固长度 41

3.3.1 锚固长度的理论分析 41

3.3.2 实用的锚固长度计算公式 43

3.3.3 端部带弯钩钢筋的锚固 43

思考题 44

4 轴心受力构件的性能与计算 45

4.1 工程实例及构件的配筋形式 45

4.2 轴心受拉构件的受力分析 46

4.2.1 轴心受拉构件试验研究 46

4.2.2 轴向拉力与变形的关系 48

4.3 轴心受拉构件承载力计算公式的应用 50

4.3.1 既有构件轴心抗拉承载力计算 50

4.3.2 基于承载力的构件截面设计 50

4.4 轴心受压短柱的受力分析 51

4.4.1 短柱的试验研究 51

4.4.2 短柱压力与变形的关系 51

4.4.3 荷载长期作用下短柱的受力性能 53

4.5 轴心受压长柱的受力分析 56

4.5.1 长柱的试验研究 56

4.5.2 稳定系数 56

4.5.3 轴心受压柱的承载力计算公式 57

4.6 轴心受压构件承载力计算公式的应用 58

4.6.1 既有构件轴心抗压承载力计算 58

4.6.2 基于承载力的构件截面设计 58

4.7 配有纵筋和螺旋筋轴心受压柱的受力分析 59

4.7.1 螺旋筋柱的轴心受压试验研究 59

4.7.2 螺旋筋柱的承载力计算 60

思考题练习题 62

附表4-1 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率 63

5 受弯构件正截面的性能与计算 64

5.1 工程应用实例 64

5.2 受弯构件的受力特点和配筋形式 65

5.3 受弯构件的截面尺寸和配筋构造 66

5.4 受弯构件正截面性能的试验研究 67

5.4.1 试验装置 67

5.4.2 试验结果 67

5.5 单筋矩形截面受弯构件正截面的受力分析 70

5.5.1 基本假定 70

5.5.2 开裂前截面的受力分析 71

5.5.3 开裂时截面的受力分析 72

5.5.4 开裂后截面的受力分析 74

5.5.5 破坏时截面的受力分析 77

5.6 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力的简化分析 81

5.6.1 受压区混凝土等效矩形应力图形 81

5.6.2 界限受压区高度 82

5.6.3 极限承载力计算 83

5.7 单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式的应用 85

5.7.1 既有构件正截面抗弯承载力计算 85

5.7.2 基于承载力的构件截面设计 88

5.8 双筋矩形截面受弯构件正截面的受力分析 89

5.8.1 截面的构造要求 90

5.8.2 试验研究 90

5.8.3 截面受力性能分析 90

5.8.4 截面极限承载力的简化计算 93

5.9 双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算公式的应用 94

5.9.1 既有构件正截面抗弯承载力计算 94

5.9.2 基于承载力的构件截面设计 96

5.10 T形截面受弯构件正截面的受力分析 97

5.10.1 T形截面受弯构件受压翼缘的计算宽度 97

5.10.2 T形截面受弯构件正截面承载力的简化计算方法 98

5.11 T形截面受弯构件正截面承载力计算公式的应用 100

5.11.1 既有构件正截面抗弯承载力计算 100

5.11.2 基于承载力的构件截面设计 101

5.12 深受弯构件正截面的受力分析 103

5.12.1 基本概念和应用 103

5.12.2 深受弯构件的受力性能和破坏形态 103

5.12.3 深梁的受弯承载力 105

5.12.4 短梁的受弯承载力 105

5.12.5 深受弯构件受弯承载力的统一计算公式 105

5.13 受弯构件正截面的延性 107

思考题练习题 108

6 偏心受力构件正截面的性能与计算 112

6.1 工程应用实例及构件的配筋形式 112

6.2 轴力-弯矩相关曲线 113

6.3 偏心受压构件的试验研究 115

6.3.1 偏心受压试验结果 115

6.3.2 破坏形态分析 116

6.3.3 Ncu-Mu相关曲线 117

6.3.4 长细比对偏心受压构件承载力的影响 117

6.4 有关偏心受压构件分析计算中的两个问题 118

6.4.1 附加偏心距ea 118

6.4.2 考虑P-△效应的弯矩增大系数ηs 119

6.5 矩形截面偏心受压构件正截面的受力分析 120

6.5.1 大偏心受压时截面的承载力 120

6.5.2 小偏心受压时截面的承载力 122

6.5.3 大、小偏心受压的界限判别 125

6.5.4 偏心受压构件正截面承载力的简化分析方法 125

6.6 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算公式的应用 128

6.6.1 不对称配筋偏心受压构件基于承载力的截面设计 128

6.6.2 既有不对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算 137

6.6.3 对称配筋偏心受压构件基于承载力的截面设计 139

6.6.4 既有对称配筋偏心受压构件正截面承载力的计算 142

6.7 Ⅰ形截面偏心受压构件正截面受力分析 142

6.7.1 大偏心受压构件正截面承载力的基本计算公式 142

6.7.2 小偏心受压构件正截面承载力的基本计算公式 143

6.8 Ⅰ形截面偏心受压构件正截面承载力计算公式的应用 144

6.8.1 Ⅰ形截面偏心受压构件基于承载力的截面设计 144

6.8.2 Ⅰ形截面偏心受压构件正截面承载力计算 148

6.9 双向偏心受压构件正截面受力分析 148

6.10 圆形截面偏心受压构件正截面受力分析 149

6.10.1 破坏时截面的应力应变分布 149

6.10.2 正截面承载力的基本计算公式 151

6.10.3 正截面承载力基本计算公式的简化 153

6.11 偏心受拉构件正截面受力分析 156

6.11.1 小偏心受拉构件正截面承载力 156

6.11.2 大偏心受拉构件正截面承载力 157

6.12 偏心受拉构件正截面承载力计算公式的应用 157

6.12.1 小偏心受拉构件基于承载力的截面设计 157

6.12.2 既有小偏心受拉构件正截面承载力计算 158

6.12.3 大偏心受拉构件基于承载力的截面设计 158

6.12.4 既有大偏心受拉构件正截面承载力计算 158

思考题练习题 159

7 构件斜截面的性能与计算 162

7.1 工程应用实例及配筋形式 162

7.2 钢筋混凝土受弯构件的抗剪性能 163

7.2.1 无腹筋梁的抗剪性能 163

7.2.2 有腹筋梁的试验研究 170

7.2.3 有腹筋梁的抗剪机制 171

7.2.4 有腹筋梁剪弯截面的分析 171

7.2.5 有腹筋梁斜截面抗剪承载力实用计算公式 173

7.3 钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算公式的应用 178

7.3.1 基于承载力的构件斜截面的配筋设计 178

7.3.2 既有构件斜截面抗剪承载力计算 185

7.3.3 关于截面剪力V的两点讨论 185

7.4 保证钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力的措施 187

7.4.1 受弯构件斜截面抗弯承载力 187

7.4.2 抵抗弯矩图 188

7.4.3 纵筋弯起时保证斜截面抗弯承载力的构造措施 188

7.4.4 纵向钢筋切断时保证斜截面抗弯承载力的构造措施 189

7.4.5 钢筋弯起和切断的综合示例 190

7.4.6 纵向受力钢筋在支座处的锚固 190

7.5 偏心受力构件的抗剪性能 191

7.5.1 试验研究结果 191

7.5.2 影响偏心受压构件斜截面抗剪承载力的因素 193

7.5.3 偏心受压构件斜截面抗剪承载力计算 194

7.5.4 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算 195

7.5.5 钢筋混凝土矩形截面双向受剪柱的抗剪承载力计算 195

7.5.6 钢筋混凝土圆形截面柱的抗剪承载力计算 196

7.6 钢筋混凝土偏心受力构件斜截面抗剪承载力计算公式的应用 197

7.7 钢筋混凝土深受弯构件及墙体的抗剪性能 198

7.7.1 钢筋混凝土深受弯构件的抗剪性能 198

7.7.2 钢筋混凝土剪力墙的抗剪性能 199

7.8 新旧混凝土之间的剪力传递 200

思考题练习题 202

8 构件扭曲截面的性能与计算 206

8.1 工程实例及受扭构件的配筋形式 206

8.2 纯扭构件的试验研究结果 207

8.3 纯扭构件的开裂扭矩 209

8.3.1 实心截面构件的开裂扭矩 209

8.3.2 箱形截面构件的开裂扭矩 212

8.4 矩形截面纯扭构件抗扭承载力计算 215

8.4.1 空间桁架模型 215

8.4.2 斜弯理论 217

8.4.3 《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的计算方法 217

8.5 Ⅰ形、T形及箱形截面纯扭构件抗扭承载力计算 219

8.5.1 基于空间桁架模型的计算方法 219

8.5.2 《混凝土结构设计规范》（GB50010）的计算方法 219

8.6 纯扭构件抗扭承载力计算公式的应用 220

8.6.1 基于承载力的构件截面设计 220

8.6.2 既有构件抗扭承载力计算 223

8.7 弯剪扭构件的试验研究结果 224

8.8 弯剪扭构件截面的承载力 225

8.8.1 弯扭构件的承载力 225

8.8.2 剪扭构件的承载力 226

8.8.3 弯剪扭构件的承载力计算 228

8.9 弯剪扭构件承载力计算公式的应用 229

8.9.1 基于承载力的构件截面设计 229

8.9.2 既有弯剪扭构件的承载力计算 231

8.10 有轴向力作用时构件扭曲截面的承载力计算 232

8.10.1 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 232

8.10.2 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 233

思考题 练习题 233

9 构件的冲切及局部受压性能与计算 236

9.1 构件冲切性能与计算 236

9.1.1 板的冲切破坏及影响因素 236

9.1.2 提高构件抗冲切承载力的措施 238

9.1.3 抗冲切承载力的计算 240

9.1.4 偏心冲切问题 244

9.2 构件局部受压性能与计算 247

9.2.1 局部受压破坏的机理 247

9.2.2 局部受压承载力的计算 249

思考题练习题 252

10 预应力混凝土结构的性能与计算 254

10.1 概述 254

10.1.1 预应力混凝土结构的特点 254

10.1.2 预应力混凝土结构的等级与分类 255

10.1.3 预应力混凝土结构的类型 256

10.1.4 预应力混凝土结构材料 258

10.2 施加预应力的方法、夹具和锚具 259

10.2.1 施加预应力的方法 259

10.2.2 夹具和锚具 261

10.3 后张法预应力构件中预应力筋的布置 263

10.4 张拉控制应力σcon 264

10.5 预应力损失及预应力损失值的组合 265

10.5.1 预应力损失 265

10.5.2 预应力损失值的组合 273

10.6 预应力筋锚固区受力性能 274

10.6.1 先张法构件预应力筋的传递长度及锚固长度 274

10.6.2 后张法构件端部锚固区的局部受压性能 275

10.7 预应力混凝土轴心受拉构件的受力分析 275

10.7.1 预应力混凝土轴心受拉构件的受力特征 275

10.7.2 先张法预应力混凝土轴心受拉构件的受力分析 276

10.7.3 后张法预应力混凝土轴心受拉构件的受力分析 278

10.7.4 预应力混凝土轴心受拉构件的受力分析总结 279

10.8 预应力混凝土轴心受拉构件的设计计算 279

10.8.1 轴心受拉构件使用阶段的计算 280

10.8.2 轴心受拉构件施工阶段的验算 280

10.8.3 预应力轴心受拉构件的设计步骤 280

10.9 预应力混凝土受弯构件的受力分析 283

10.9.1 预应力混凝土受弯构件的受力特征 283

10.9.2 先张法预应力混凝土受弯构件的受力分析 284

10.9.3 后张法预应力混凝土受弯构件的受力分析 287

10.10 预应力混凝土受弯构件的设计计算 290

10.10.1 预应力混凝土受弯构件使用阶段正截面承载力计算 290

10.10.2 预应力混凝土受弯构件使用阶段正截面抗裂度验算 294

10.10.3 预应力混凝土受弯构件使用阶段斜截面受剪承载力计算 294

10.10.4 预应力混凝土受弯构件使用阶段斜截面抗裂度验算 296

10.10.5 预应力混凝土受弯构件使用阶段的变形验算 296

10.10.6 预应力混凝土受弯构件施工阶段的验算 296

10.10.7 预应力混凝土受弯构件设计步骤 297

10.11 超静定预应力混凝土结构 302

10.12 预应力混凝土构件的构造 303

10.12.1 先张法预应力混凝土构件的构造措施 303

10.12.2 后张法预应力混凝土构件的构造措施 304

思考题练习题 307

11 混凝土构件的使用性能 309

11.1 构件的裂缝控制 309

11.1.1 混凝土结构裂缝的分类和成因 309

11.1.2 裂缝控制的目的和要求 311

11.2 预应力混凝土构件的抗裂验算 314

11.2.1 正截面抗裂验算 314

11.2.2 受弯构件斜截面抗裂验算 316

11.3 构件正截面裂缝宽度计算 318

11.3.1 裂缝宽度的计算理论 318

11.3.2 最大裂缝宽度 323

11.4 构件的变形控制 329

11.4.1 变形控制的目的和要求 329

11.4.2 钢筋混凝土受弯构件变形验算 330

11.4.3 预应力混凝土受弯构件变形验算 339

思考题练习题 340

12 混凝土结构的耐久性能 343

12.1 影响混凝土结构耐久性的因素 343

12.2 混凝土材料的耐久性退化 344

12.2.1 混凝土的碳化 345

12.2.2 混凝土冻融破坏 348

12.2.3 碱骨料反应 349

12.2.4 化学侵蚀 351

12.3 混凝土中钢筋锈蚀 353

12.3.1 混凝土中钢筋锈蚀的机理 353

12.3.2 钢筋锈蚀的后果及其破坏形态 354

12.3.3 锈蚀钢筋的力学性能 355

12.3.4 锈蚀预应力筋的力学性能 357

12.3.5 锈后钢筋与混凝土间的粘结性能 358

12.4 锈后钢筋混凝土受弯构件正截面的受力性能 361

12.4.1 锈蚀钢筋混凝土梁受弯试验研究结果 361

12.4.2 锈蚀钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力 362

12.4.3 锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度 363

12.5 锈后预应力混凝土受弯构件正截面的受力性能 364

12.5.1 锈蚀预应力混凝土梁受弯性能试验研究结果 364

12.5.2 锈蚀预应力混凝土梁的正截面抗弯承载力 364

12.5.3 锈蚀预应力混凝土梁的抗弯刚度 367

12.6 混凝土结构的耐久性设计和评估 369

12.6.1 混凝土结构全寿命设计框架 369

12.6.2 混凝土结构的耐久性设计 370

12.6.3 既有混凝土结构的耐久性评估 371

思考题 372

附表A 混凝土结构基本原理教学试验及基本要求 373

A1 试验教学目的和试验项目 373

A1.1 试验教学目的 373

A1.2 试验项目 373

A2 钢筋混凝土受弯构件正截面受弯性能试验 373

A2.1 试验内容 373

A2.2 基本要求 373

A3 钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪性能试验 373

A3.1 试验内容 373

A3.2 基本要求 374

A4 钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压性能试验 374

A4.1 试验内容 374

A4.2 基本要求 374

A5 钢筋混凝土纯扭构件受扭性能试验 374

A5.1 试验内容 374

A5.2 基本要求 374

参考文献 374