混凝土结构设计

1、混凝土结构设计自学指导书及习题集中原工学院继续教育学院混凝土结构设计自学大纲第一部分 课程性质与目标一、课程性质与特点混凝土结构设计是土木工程专业必修的专业主干课程，是一门实践性很强的、与现行的规范、规程等有关的专业基础课，是学习专业课必不可少的课程之一，将为学习后续课程打下良好的基础。混凝土结构基本构件的概念、计算理论及设计方法是本课程的基础，结构的设计理论和计算方法是其主要内容。本课程与实际工程结构联系紧密，通过本课程的学习，使学生掌握混凝土结构学科的基本理论和基本知识，为继续学习混凝土结构设计专业课以及毕业后在混凝土结构学科领域继续学习提供坚实的基础。二、课程目标与基本要求通过本课程的学

2、习，使学生具备运用混凝土结构设计基本理论正确进行混凝土结构设计的能力 。要求学生掌握结构基本构件的概念、基本原理，掌握构件的计算方法和构造要求。授课要求条理清楚、重点突出，同时应注意教材内容、教学方式和规范内容的配合衔接。建筑结构试验等辅助教学活动应与本课程有机配合，使学生能更好地理解掌握课程内容。第二部分 自学内容与考核目标1、绪论（1）教学目的与要求理解混凝土结构特点，了解课程内容、任务和学习方法，以及混凝土结构在国内外的应用与发展简况。（2）主要内容钢筋混凝土结构的一般概念及特点；钢筋混凝土结构的发展及应用概况；本课程的主要内容、任务和学习方法。（3）重点、难点明确本课程的目的与要求，了

3、解混凝土结构的重要性及优缺点。2、混凝土结构材料的物理、力学性能（1）教学目的与要求理解混凝土强度和变形的基本概念及基本规律，了解钢筋的强度和变形、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求；理解单轴和复合受力状态下混凝土的强度和变形性能；理解钢筋应力应变全曲线特征，掌握弹性模量、 屈服应力、极限应力及其相应的应变值；了解钢筋的冷加工及塑性性能；理解混凝土与钢筋之间的粘结性能，粘结应力与钢筋应力之间的关系。深入理解混凝土与钢筋共同的工作原理。 （2）主要内容钢筋（钢筋的强度与变形；钢筋的成份、品种和级别、混凝土结构对钢筋性能的要求。）；混凝土（混凝土的强度；混凝土的变形。）；钢筋与混凝土的粘结（理

4、解粘结力的组成、粘结力试验，掌握粘结力的破坏机理和影响粘结强度的因素。）。（3）重点、难点重点：钢筋的应力应变曲线特点；混凝土的强度等级与强度之间的关系；混凝土的变形特性；混凝土应力应变曲线特点；钢筋与混凝土的粘结。难点：混凝土的变形特性；钢筋与混凝土的粘结性能。3、按近似概率理论的极限状态设计法（1）教学目的与要求掌握工程结构极限状态的基本概念，理解按极限状态设计的意义；了解失效概率、可靠指标、荷载及材料强度等基本概念，理解标准值、设计值及分项系数的意义，掌握两种极限状态实用表达式的应用；熟悉近似概率极限状态设计法在混凝土结构设计中的应用。（2）主要内容极限状态设计法的基本概念；可靠度的基本

5、概念；概率极限状态法的设计表达式；作用和作用效应；结构重要性系数；荷载和材料的分项系数；荷载组合；荷载分类及其标准值；钢筋和混凝土的强度标准值和设计值。（3）重点、难点重点：概率极限状态设计法的基本概念及设计原则，两种极限状态设计表达式的内涵，材料强度标准值、设计值及各分项系数的含义。难点：结构可靠度，可靠指标的定义，概率极限状态设计法、容许应力法及极限状态设计法三者之间的区别。4、受弯构件正截面的承载力计算（1）教学目的与要求深入理解梁受力各阶段截面应变和应力的分布、破坏特征及配筋率对破坏特征的影响；理解正截面承载力计算的基本假定及其意义；熟练掌握矩形、T形截面的配筋计算方法、适用条件及构造

6、要求。（2）主要内容；受弯构件正截面承载力的试验研究；受弯构件正截面承载力计算的一般规定；4.受弯构件正截面承载力的计算，影响正截面承载力的因素；构造要求。（3）重点、难点重点：单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面梁的正截面承载力计算方法及适用条件，少筋梁、适筋梁、超筋梁的界限、承载力及破坏特征比较，截面设计构造要求。难点：受压区高度与梁的破坏形态的关系。5、受弯构件斜截面的承载力计算（1）教学目的与要求了解斜截面破坏的主要形态和影响因素；理解无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态；了解影响抗剪能力的因素；深入理解腹筋的作用及其对破坏形态的影响；熟练掌握有腹筋梁斜截面承载力计算方法及其限制

7、条件；掌握受弯构件钢筋的布置、纵筋的弯起及切断、纵筋锚固等构造要求；了解间接加载及剪跨内有反弯点时等特殊情况的配筋方法。（2）主要内容斜截面破坏的主要形态；影响斜截面受剪承载力的主要因素；无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态；无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式；剪力传递机理；腹筋的作用及其对破坏形态的影响、截面限制条件及最小配筋率的意义；有腹筋简支梁和连续梁的抗剪性能、受剪承载力计算方法、计算公式及其适用范围；斜截面受弯承载力、抵抗弯矩图、纵筋锚固、弯起及截断、箍筋的构造要求。（3）重点、难点重点：斜截面破坏形态和影响斜截面承载力的主要因素；有腹筋梁斜截面承载力计算及构造要求。难点：箍筋对

8、斜截面受剪承载力的作用；斜截面抗弯承载力。6、受压构件正截面承载力计算（1）教学目的与要求深入理解轴心受压构件受力全过程及其破坏特征；掌握正截面承载力计算方法；了解螺旋钢筋柱的应用。深入理解偏心受压构件的两种破坏形态、特征及其形成条件，不同长细比柱子破坏类型，偏心距增大系数和附加偏心距的意义及其影响。熟练掌握矩形，工字形截面偏心受压构件（不对称及对称配筋）的计算方法，适用条件及其构造要求。掌握偏压构件受剪承载力的设计方法。（2）主要内容轴心受压构件；偏心受压构件正截面的破坏特征及分类；.偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定、大小偏心的界限、初始偏心距、偏心距增大系数；对称及非对称配筋矩形截面

9、柱计算；对称配筋I型截面柱计算原则；受压构件斜截面承载力计算方法；构造要求。（3）重点、难点重点：轴心受压构件计算，大、小偏心受压界限，大、小偏心受压的破坏形态、应力图式及基本假定，对称配筋矩形截面偏心受压柱计算，偏心受压柱构造要求。难点：纵向弯曲系数，初始偏心距，偏心距增大系数，界限破坏。7、受拉构件承载力计算（1）教学目的与要求掌握受拉构件正截面承载力及偏拉构件斜截面承载力计算方法。（2）主要内容轴心受拉构件承载力计算及裂缝宽度计算；偏心受拉构件承载力计算。（3）重点、难点重点：掌握轴心受拉及偏心受拉构件承载力计算方法。8、受扭构件的扭曲截面承载力计算（1）教学目的与要求理解矩形截面纯扭构

10、件的受力性能、破坏特点，截面限制条件及构造配筋界限的意义；掌握弯、剪、扭构件配筋计算方法及其构造要求。（2）主要内容纯扭构件裂缝出现前后的受力性能、破坏形态；纯扭构件开裂扭矩，变角度空间桁架模型和极限扭矩；纯扭和弯剪扭构件按规范的配筋计算方法和构造要求。（3）重点、难点重点：掌握受扭构件的计算方法及构造要求。9、混凝土构件裂缝及变形验算（1）教学目的与要求深入理解梁在纯弯区段内的应力重分布全过程，开裂后钢筋和混凝土应变分布规律及其影响因素，计算公式中主要参数的物理意义。理解裂缝宽度及截面抗弯刚度的计算原理。掌握最大裂缝宽度及构件挠度的验算方法。了解规范对不须验算裂缝宽度及构件挠度规定的依据，裂

11、缝控制的目的与要求，非荷载效应引起裂缝的原因及相应的措施。（2）主要内容裂缝形成的原因及其控制；裂缝宽度验算；受弯构件的挠度验算，平均裂缝间距，平均和最大裂缝宽度，最小刚度原则；受弯构件的变形验算。（3）重点、难点重点：掌握正常使用极限状态的设计算方法。10、预应力混凝土构件的计算（1）教学目的与要求熟练掌握预应力混凝土结构的基本概念、各项预应力损失值的意义和计算方法、预应力损失值的组合；深入理解预应力混凝土构件的工作特性；了解施加预应力的方法；了解预应力混凝土对材料的要求；掌握预应力损失计算方法和组合；深入理解预应力混凝土轴心受拉构件在先张和后张施加预应力时各自的应力变化过程；掌握预应力混凝

12、土轴心受拉和受弯构件在使用阶段和施工阶段的计算方法及特点。（2）主要内容预应力混凝土的基本概念；建立预应力的方法；张拉控制应力，预应力损失；轴心受拉构件承载力计算、正常使用阶段抗裂验算、施工阶段验算、局部受压承载力计算；受弯构件承载力计算，抗裂和正常使用阶段裂缝宽度和挠度验算，施工阶段验算要点；预应力混凝土构件的构造要求。（3）重点、难点重点：理解及掌握预应力混凝土的基本概念，建立预应力方法，预应力构件对材料的要求，张拉控制应力及预应力损失。11、钢筋混凝土现浇楼盖（1）教学目的与要求了解单向板肋梁楼盖的结构组成、结构布置以及承重方案选择；理解单向板肋梁楼盖按弹性理论的设计计算；掌握塑性铰、塑

13、性内力重分布，按塑性理论的计算方法；掌握单跨双向板和多跨双向板按弹性理论的计算方法以及构造要求；了解无梁楼盖，井字梁楼盖按弹性理论的设计计算方法，楼梯设计计算。（2）主要内容单向板肋梁楼盖的结构组成，结构布置以及承重方案选择；单向板肋梁楼盖按弹性理论的设计计算；单向板肋梁楼盖按塑性内力的设计计算；塑性铰、塑性内力重分布和截面配筋；单跨双向板和多跨双向板按弹性理论的计算方法和构造要求；双向板肋梁楼盖按塑性理论的计算方法；无梁楼盖，井字梁楼盖按弹性理论的设计计算方法；楼梯的组成、布置、设计计算。（3）重点、难点重点： 现浇单向板肋梁楼盖；现浇双向板肋梁楼盖。 难点：主梁的内力包络图及抵抗弯矩图；双

14、向板按塑性铰线法的计算；无梁楼盖的设计计算。12、钢筋混凝土单层厂房（1）教学目的与要求理解单层厂房的特点、结构组成和布置和传力途径；掌握排架内力分析和计算方法；掌握荷载组合和内力组合和横向变形验算方法；掌握主要构件计算以及基础设计和构造要求。（2）主要内容单层厂房的结构组成和布置；排架上的荷载；排架内力分析；荷载组合和内力组合，横向变形验算；柱的截面、配筋计算；吊装验算；牛腿的计算，配筋和构造要求；独立基础设计和构造要求。（3）重点、难点重点：排架计算简图、荷载计算、用剪力分配法计算等高排架、内力组合；单层厂房矩形及工字形柱的设计、牛腿的设计。 难点：用剪力分配法计算等高排架、内力组合；单层

15、厂房矩形及工字形柱的设计、牛腿的设计。 13、钢筋混凝土多层及高层房屋（1）教学目的与要求了解框架结构体系和布置；掌握结构荷载和框架内力和位移计算，荷载效应组合及设计；掌握框架梁、柱截面设计和构造；掌握框架梁、柱，基础设计和构造。（2）主要内容结构布置；荷载及其组合；框架内力和位移计算；框架梁、柱设计和构造；基础设计和构造。（3）重点、难点重点： 框架结构内力与水平位移的近似计算方法；多层框架内力组合；框架节点的构造要求。 难点：框架结构内力的近似计算；多层框架内力组合。 第三部分 有关说明一、使用教材混凝土结构东南大学、天津大学、同济大学合著，清华大学主审，中国建筑工业出版社，2002年。二、自学方法指导1在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。 2阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。3在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力4独立完成