混凝土結構

本書是根據普通高等教育土木工程專業的培養目標和教學要求，為滿足普通高等教育土木工程專業應用型人才培養需求而編寫的。全書共13章，包括緒論、混凝土結構材料的基本性能、結構設計基本原理、受彎構件正截面承載力計算、受壓構件正截面承載力計算、受拉構件正截面承載力計算、構件斜截面受剪承載力計算、受扭構件截面承載力計算、正常使用極限狀態及耐久性設計、預應力混凝土構件、梁板結構設計、單層工業廠房、框架結構設計。

全書採用新的規範、標準編寫，主要涉及的規範有《混凝土結構設計規範》（GB 50010—2010，2015年版）、《建築結構荷載規範》（GB 50009—2012）、《建築結構可靠性設計統一標準》（GB 50068—2018）等。為方便教學和學生自學，各章均設有相當數量的計算例題，每章後均有本章小結、思考題，部分章節還有習題。

本書可作為高等學校土木工程專業及相關土建工程類專業的教材，也可供相關的工程技術人員和科研人員學習參考。 ^[2] 

第1章緒論

1.1混凝土結構的基本概念和特點1

1.1.1混凝土結構的基本概念1

1.1.2鋼筋與混凝土共同工作的原因2

1.1.3混凝土結構的特點2

1.2混凝土結構的發展和應用3

1.2.1混凝土結構的發展歷史3

1.2.2混凝土結構的應用4

1.2.3混凝土結構的新進展5

1.3本課程的主要內容及學習方法7

1.3.1課程的主要內容7

1.3.2課程特點與學習方法7

本章小結8

思考題8

第2章混凝土結構材料的基本性能

2.1鋼筋的基本性能9

2.1.1鋼筋的品種和級別9

2.1.2鋼筋的強度與變形10

2.1.3混凝土結構對鋼筋性能的要求13

2.2混凝土的基本性能13

2.2.1混凝土的強度13

2.2.2混凝土的變形性能17

2.3鋼筋與混凝土之間的粘接21

2.3.1粘接的概念21

2.3.2粘接力的組成22

2.3.3影響粘接強度的因素22

2.3.4保證粘接強度的構造措施23

2.3.5鋼筋的錨固和連接23

本章小結26

思考題27

第3章結構設計基本原理

3.1結構的功能要求及結構的可靠度28

3.1.1結構上的作用、作用效應和結構的抗力28

3.1.2結構的功能要求29

3.1.3結構的極限狀態30

3.1.4結構的失效概率和可靠指標31

3.1.5結構的安全等級34

3.2荷載和材料強度的取值34

3.2.1荷載代表值34

3.2.2材料強度的標準值和設計值36

3.3極限狀態設計的基本表達式38

3.3.1結構的設計狀況38

3.3.2承載能力極限狀態設計表達式38

3.3.3正常使用極限狀態設計表達式及驗算41

本章小結42

思考題43

習題44

第4章受彎構件正截面承載力計算

4.1概述45

4.2受彎構件的構造要求46

4.2.1板的一般構造要求46

4.2.2梁的一般構造要求47

4.2.3梁、板的混凝土保護層49

4.2.4梁、板截面有效高度49

4.3正截面受彎性能的試驗研究分析50

4.3.1梁正截面工作的三個階段50

4.3.2受彎構件正截面破壞形態51

4.3.3適筋破壞與超筋破壞、少筋破壞的界限53

4.4單筋矩形截面受彎構件承載力計算55

4.4.1基本假定55

4.4.2基本計算公式及適用條件56

4.4.3計算方法及應用57

4.5雙筋矩形截面受彎構件承載力計算64

4.5.1受壓鋼筋的應力64

4.5.2基本計算公式及適用條件65

4.5.3計算方法及應用67

4.6T形截面受彎構件承載力計算70

4.6.1T形截面梁的應用70

4.6.2T形截面的類型和判別72

4.6.3基本計算公式及適用條件72

4.6.4計算方法及應用74

本章小結77

思考題78

習題79

第5章受壓構件正截面承載力計算

5.1軸心受壓構件正截面承載力計算81

5.1.1配置普通箍筋軸心受壓構件正截面受壓承載力計算82

5.1.2配置螺旋式箍筋軸心受壓構件正截面受壓承載力計算86

5.2偏心受壓構件正截面受力性能分析89

5.2.1破壞形態89

5.2.2大、小偏心受壓破壞的界限90

5.2.3附加偏心距ea91

5.2.4截面承載力Nu－Mu相關曲線91

5.2.5偏心受壓長柱的受力特點92

5.2.6偏心受壓長柱設計彎矩的計算方法93

5.3矩形截面偏心受壓構件承載力計算基本公式95

5.3.1大偏心受壓構件95

5.3.2小偏心受壓構件97

5.4矩形截面對稱配筋偏心受壓構件承載力計算98

5.4.1大、小偏心受壓破壞的判別99

5.4.2基本公式及適用條件99

5.4.3截面設計100

5.4.4截面複核101

5.5受壓構件一般構造要求108

5.5.1截面形式及尺寸108

5.5.2材料強度要求108

5.5.3縱向鋼筋108

5.5.4箍筋109

本章小結110

思考題111

習題112

第6章受拉構件正截面承載力計算

6.1軸心受拉構件承載力計算113

6.1.1軸心受拉構件的受力特點113

6.1.2承載力計算公式及應用113

6.1.3構造要求114

6.2矩形截面偏心受拉構件承載力計算114

6.2.1偏心受拉構件的破壞形態114

6.2.2偏心受拉構件正截面承載力計算公式115

6.2.3截面設計117

6.2.4截面複核118

本章小結122

思考題122

習題122

第7章構件斜截面受剪承載力計算

7.1 概述123

7.2受彎構件受剪性能的試驗研究123

7.2.1無腹筋簡支梁的受剪性能123

7.2.2有腹筋簡支梁的受剪性能125

7.2.3影響斜截面受剪承載力的主要因素129

7.3受彎構件斜截面受剪承載力計算公式129

7.3.1基本假定129

7.3.2斜截面受剪承載力計算公式130

7.3.3計算公式的適用條件131

7.3.4板類構件的受剪承載力132

7.4受彎構件斜截面受剪承載力計算方法133

7.4.1斜截面受剪承載力的計算截面位置133

7.4.2斜截面受剪承載力計算方法133

7.4.3計算例題135

7.5受彎構件斜截面受彎承載力和鋼筋的構造要求139

7.5.1抵抗彎矩圖140

7.5.2縱向鋼筋的構造要求142

7.5.3箍筋的構造要求144

7.5.4彎起鋼筋的構造要求145

7.6偏心受力構件的斜截面受剪承載力145

7.6.1偏心受壓構件斜截面受剪承載力145

7.6.2偏心受拉構件斜截面受剪承載力147

本章小結147

思考題148

習題149

第8章受扭構件截面承載力計算

8.1概述151

8.2純扭構件的受力性能和扭曲截面承載力計算152

8.2.1試驗研究152

8.2.2純扭構件的開裂扭矩153

8.2.3純扭構件的受扭承載力計算156

8.3複合受扭構件承載力計算157

8.3.1彎扭構件承載力計算157

8.3.2剪扭構件承載力計算157

8.3.3彎剪扭構件承載力計算159

本章小結163

思考題164

習題164

第9章正常使用極限狀態及耐久性設計

9.1裂縫及其控制165

9.1.1裂縫控制的目的165

9.1.2裂縫控制等級166

9.2裂縫寬度驗算166

9.2.1裂縫的產生、分佈和開展166

9.2.2裂縫寬度驗算168

9.2.3減小裂縫寬度的主要措施171

9.3受彎構件的撓度驗算173

9.3.1變形控制的目的和要求173

9.3.2受彎構件撓度驗算173

9.3.3減小受彎構件撓度的主要措施175

9.4混凝土結構的耐久性176

9.4.1影響混凝土結構耐久性的主要因素177

9.4.2混凝土結構耐久性設計方法和內容178

9.4.3《規範》對混凝土結構耐久性的相關規定178

本章小結179

思考題180

習題180

第10章預應力混凝土構件

10.1概述181

10.1.1預應力混凝土的概念181

10.1.2施加預應力的方法181

10.1.3預應力混凝土的優缺點183

10.1.4預應力混凝土的錨具183

10.1.5預應力混凝土的材料要求185

10.2張拉控制應力和預應力損失186

10.2.1張拉控制應力186

10.2.2預應力損失187

10.2.3預應力損失值的分階段組合191

10.3預應力混凝土軸心受拉構件計算192

10.3.1預應力混凝土軸心受拉構件應力分析192

10.3.2預應力混凝土軸心受拉構件的計算196

10.4預應力混凝土受彎構件計算203

10.4.1使用階段計算203

10.4.2施工階段驗算209

10.5預應力混凝土構件的構造要求210

10.5.1先張法構件的構造要求210

10.5.2後張法構件的構造措施211

本章小結215

思考題215

習題216

第11章梁板結構設計

11.1概述217

11.1.1樓蓋結構選型217

11.1.2梁、板截面尺寸219

11.1.3現澆整體式樓蓋的受力體系及內力分析方法220

11.2單向板肋梁樓蓋設計221

11.2.1單向板肋梁樓蓋的結構佈置221

11.2.2單向板肋梁樓蓋各構件計算簡圖確定222

11.2.3單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算內力224

11.2.4單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計算內力228

11.2.5單向板肋梁樓蓋的配筋計算與構造要求231

11.2.6單向板肋梁樓蓋設計實例236

11.3現澆整體式雙向板肋梁樓蓋設計247

11.3.1雙向板的受力特點247

11.3.2雙向板內力計算247

11.3.3雙向板樓蓋支承梁的設計249

11.3.4雙向板肋梁樓蓋的配筋計算及構造要求250

11.3.5雙向板肋形樓蓋設計實例251

11.4裝配式樓蓋254

11.4.1概述254

11.4.2預製構件的形式及特點255

11.4.3裝配式樓蓋的計算要點257

11.4.4裝配式樓蓋的連接構造257

11.5樓梯259

11.5.1板式樓梯259

11.5.2梁式樓梯262

11.5.3整體式樓梯設計實例264

本章小結268

思考題268

習題269

第12章單層工業廠房

12.1概述272

12.1.1單層廠房的特點272

12.1.2單層廠房的結構類型272

12.1.3單層工業廠房的結構組成273

12.2單層工業廠房結構佈置及主要構件選型275

12.2.1結構平面佈置275

12.2.2主要承重構件選型280

12.3排架結構內力分析286

12.3.1計算簡圖286

12.3.2荷載計算287

12.3.3排架結構內力計算293

12.3.4荷載效應組合298

12.4排架柱設計299

12.4.1截面設計300

12.4.2牛腿設計300

12.4.3預埋件設計302

12.4.4柱的吊裝驗算305

本章小結305

思考題306

習題306

第13章框架結構設計

13.1概述308

13.1.1框架結構體系的特點308

13.1.2結構總體佈置309

13.1.3框架結構設計要求309

13.2框架結構的結構佈置310

13.2.1框架結構佈置一般原則310

13.2.2柱網布置310

13.2.3框架結構的承重方案311

13.2.4變形縫的設置312

13.3框架結構的計算簡圖313

13.3.1框架樑、柱截面尺寸初選313

13.3.2框架結構計算單元的選取315

13.3.3框架結構計算簡圖的確定316

13.3.4框架樑、柱線剛度的確定317

13.4框架結構的荷載計算318

13.4.1豎向荷載318

13.4.2水平荷載319

13.5豎向荷載作用下框架結構的內力計算321

13.5.1分層法321

13.5.2彎矩二次分配法325

13.5.3係數法326

13.6水平荷載作用下框架結構的內力計算328

13.6.1水平荷載作用下框架結構的受力及變形特點328

13.6.2反彎點法329

13.6.3D值法333

13.6.4門架法340

13.7水平荷載作用下框架結構的側移計算341

13.7.1梁、柱彎曲變形引起的側移(剪切型變形)的計算342

13.7.2框架結構的側移控制343

13.8荷載效應組合及構件設計344

13.8.1荷載效應組合344

13.8.2構件設計347

13.9框架結構的構造要求349

13.9.1框架樑349

13.9.2框架柱349

13.9.3樑柱節點350

13.9.4鋼筋的連接和錨固351

13.9.5框架結構抗震構造措施353

本章小結357

思考題358

習題359

附錄

附錄1普通鋼筋強度標準值360

附錄2預應力筋強度標準值360

附錄3普通鋼筋強度設計值361

附錄4預應力筋強度設計值361

附錄5普通鋼筋及預應力鋼筋在最大力下的總伸長率限值362

附錄6鋼筋的彈性模量362

附錄7混凝土強度標準值362

附錄8混凝土強度設計值362

附錄9混凝土彈性模量362

附錄10混凝土結構的環境類別363

附錄11結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值363

附錄12受彎構件的撓度限值364

附錄13混凝土保護層的最小厚度c364

附錄14縱向受力鋼筋的最小配筋百分率ρmin364

附錄15鋼筋的公稱截面面積及理論重量365

附錄16每米板寬內的鋼筋截面面積365

附錄17等截面等跨連續梁在常用荷載作用下的內力系數表366

附錄18雙向板按彈性理論計算係數表377

附錄19框架柱反彎點高度比382

參考文獻 ^[2] 

蔡麗朋，洛陽理工學院土木學院，教授，自1994年7月參加工作以來，一直從事土木建築工程的教學、研究和對外服務工作，主要研究方向為混凝土結構基本原理及應用，先後取得一級註冊建造師的二級註冊結構師職業資格。在教學方面，主要講述《混凝土結構及砌體結構》、《混凝土結構基本原理》、《混凝土結構設計》、《砌體結構》等課程的教學，教學經驗豐富，教學效果較好。主持講授的《混凝土結構》課被評為洛陽理工學院重點建設的主幹課程和網絡課程，撰寫了發表教學研究論文“談應用型本科院校的混凝土結構設計原理課程建設”，2011年發表於《教書育人》期刊上。

除完成教學任務之外，積極參加科學研究和對外服務工作。共主持和參加完成省級科研項目15項，其中1項獲省級科技進步二等獎，8項獲市、廳級科技進步二等獎；共發表學術論文43篇，其中核心期刊22篇，EI收錄7篇；授權發明專利10項，授權實用新型專利7項；共編寫教材20部，其中7部為主編，6部為副主編。積極參加校外實習基地的建設，先後與多家公司建立校外實習基地和研發中心，自己也擔任建設工程項目的項目經理，工程實踐經驗豐富。 ^[2]