钢筋混凝土与钢结构（第二版）

高等职业教育交通土建类专业“十三五”规划教材

高等职业教育交通土建类专业“互联网”创新规划教材

+

钢筋混凝土与钢结构

第二版

()

杨维国许红叶主编

罗荣凤刘娜副主编

罗世干符雪峰参编

中国铁道出版社

2017年北京

·

内容简介

本书以模块为导向按混凝土结构钢结构和组合结构三大块开展情景教学主

,、。

要内容包括混凝土结构概述材料的物理力学性能结构设计方法受弯构件正截面

:,,,

承载力计算受弯构件斜截面承载力计算钢筋混凝土轴心拉压构件钢筋混凝土受

,,,

弯构件的应力裂缝和变形计算预应力混凝土结构钢结构概述钢结构材料性能

、,;,

及种类钢结构的连接轴心受力构件受弯构件钢结构的制造与防护钢混凝土

,,,,;-

组合梁与新旧混凝土叠合梁钢管混凝土构件

,。

本书为高职高专交通土建类相关专业的教学用书也可供相关人员参考

,。

图书在版编目(CIP)数据

钢筋混凝土与钢结构杨维国许红叶主编版北京中国

/,.—2.—:

铁道出版社

,2017.6

高等职业教育交通土建类专业十三五规划教材高等职业教育

“”

交通土建类专业互联网创新规划教材

“+”

ISBN978-7-113-22880-4

钢杨许钢筋混凝土结构高等职业

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

教育教材钢结构高等职业教育教材

-②--Ⅳ.①TU375②TU391

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2017)038744

书名:钢筋混凝土与钢结构第二版

()

作者:杨维国许红叶主编

策划编辑:侯驰

责任编辑:李丽娟陈美玲编辑部电话:

(010)51873135

封面设计:王镜夷

责任校对:王杰

责任印制:郭向伟

出版发行:中国铁道出版社北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

印刷:三河市兴达印务有限公司

版次:年月第版年月第版年月第次印刷

201531201762201761

开本:印张字数千

787mm×1092mm1/16:12.75:330

书号:

ISBN978-7-113-22880-4

定价:元

35.00

版权所有侵权必究

凡购买铁道版图书如有印制质量问题请与本社读者服务部联系调换电话发行部

,,。:(010)51873174()

打击盗版举报电话市电路电传真

:(010)51873659,(021)73659,(010)63549480

第二版前言

自年本教材出版以来,我们征求了湖南高速铁路职业技术学院的教师

2015

们和多名企业专家的意见,在通过各种渠道得来的反馈意见或修改建议的基础

上,结合了“互联网教育”、微课、二维码等元素对第一版教材进行了修订。本教

+

材相对第一版教材增加了混凝土结构耐久性、钢结构涂装施工工艺及钢管混凝土

构件等内容,并对第一版的个别错误进行了修正。

本书按混凝土结构、钢结构和组合结构开展情景教学。通过个模块个

316

项目的学习与训练,使学生能够掌握基本构件的计算方法,熟悉其原理,从而掌握

工程技术人员必备的技能。

本书由湖南高速铁路职业技术学院杨维国、许红叶任主编,罗荣凤、刘娜任副

主编,罗世干和符雪峰参编。其中杨维国负责编写项目项目,许红叶负责编

1~6

写项目项目,罗荣凤负责编写项目项目,刘娜负责编写项目,罗世干

9~147~815

负责编写项目的任务和,符雪峰负责编写项目的任务和

1616.116.21616.3

。

16.4

本书在编写过程中,参考了很多专家学者的论著,在此向他们表示衷心的感

谢。鉴于编者能力有限,疏漏和不当之处恳请读者批评指正。

编者

年月

201612

第一版前言

钢筋混凝土与钢结构是铁道工程技术、道路桥梁工程技术、城市轨道交通工

程技术、高速铁道工程技术、桥隧检测与加固工程技术等专业的一门重要的专业

基础课。

本教材内容坚持理论教学以“必须、够用”为度,按照应用型人才培养的要求,

针对高职院校注重实践和应用的特点,以掌握概念和结构的基本计算原理为重

点,侧重理解及知识应用,重点培养学生的应用知识能力和分析问题、解决问题的

能力。

本书以模块为导向,按混凝土结构、钢结构和组合结构开展情景教学,通过

3

个模块个项目的学习和训练,使学生能够掌握基本构件的计算方法,熟悉其原

15

理,从而具备工程技术人员的基本技能。

本书由湖南高速铁路职业技术学院杨维国任主编,许红叶、刘娜任副主编。

其中模块由杨维国编写,模块由许红叶编写,模块由刘娜编写,全书由

123

杨维国统稿。

本书在编写过程中,参考了很多专家学者的论著,在此向他们表示衷心的感

谢。由于时间仓促,编者水平和经验有限,书中难免有欠妥和错误之处,恳请读者

批评指正。

编者

年月

201411

目录

模块1混凝土结构

项目1混凝土结构概述…………

1

任务熟悉混凝土结构的特点及分类……………………

1.11

任务学法指导……………

1.23

【习题】……………

4

项目2材料的物理力学性能……………………

5

任务熟悉混凝土的物理力学性能………

2.17

任务熟悉钢筋的物理力学性能………

2.212

任务理解钢筋与混凝土之间的协同工作……………

2.314

【习题】…………………………

15

项目3结构设计方法…………

16

任务理解结构设计的基本概念………

3.116

任务掌握材料强度取值的方法………

3.218

任务理解极限状态的设计表达式……………………

3.319

【习题】…………………………

21

项目4受弯构件正截面承载力计算…………

22

任务熟悉受弯构件的构造……………

4.122

任务理解受弯构件正截面各应力阶段及破坏特点…………………

4.225

任务理解受弯构件正截面承载力计算的基本原则…………………

4.327

任务熟练掌握单筋矩形截面正截面承载力计算……

4.429

任务掌握双筋矩形截面正截面承载力计算…………

4.533

任务熟练掌握形截面正截面承载力计算…………

4.6T35

【习题】…………………………

38

项目5受弯构件斜截面承载力计算…………

39

任务熟悉受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态…………………

5.139

任务了解影响受弯构件斜截面抗剪能力的主要因素………………

5.242

2钢筋混凝土与钢结构(第二版)

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任务熟练掌握受弯构件斜截面抗剪承载力计算……

5.342

任务掌握受弯构件斜截面抗弯承载力的计算………

5.445

任务掌握全梁承载力校核及构造要求………………

5.547

任务熟悉装配式钢筋混凝土简支梁设计例题………

5.649

【习题】…………………………

57

项目6钢筋混凝土轴心拉压构件……………

59

任务掌握轴心受拉构件承载力计算…………………

6.159

任务掌握轴心受压构件承载力计算…………………

6.260

【习题】…………………………

66

项目7钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形计算………

67

任务理解钢筋混凝土构件的应力计算………………

7.167

任务理解钢筋混凝土构件裂缝宽度计算……………

7.269

任务理解钢筋混凝土构件变形计算…………………

7.370

任务熟悉混凝土结构的耐久性………

7.471

【习题】…………………………

73

项目8预应力混凝土结构……………………

74

任务熟悉预应力混凝土结构的相关知识……………

8.174

任务掌握基本概念及材料……………

8.277

任务熟悉预应力损失的估算及减小损失的措施……

8.379

任务熟悉预应力混凝土的施工工艺…………………

8.481

【习题】…………………………

86

模块2钢结构

项目9钢结构概述……………

87

任务熟悉钢结构的特点………………

9.188

任务掌握钢结构的分类………………

9.289

【习题】…………………………

90

项目10钢结构材料性能及种类………………

91

任务熟悉钢结构对材料的要求………

10.191

任务熟悉影响钢材性能的因素………

10.293

任务掌握钢材的分类及钢材的选用…………………

10.395

【习题】…………………………

97

目录3

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项目11钢结构的连接…………

98

任务掌握焊缝连接的计算……………

11.198

任务掌握螺栓连接的计算…………

11.2110

【习题】…………………………

118

项目12轴心受力构件………………………

119

任务熟悉轴心受力构件的特点和截面形式………

12.1119

任务掌握轴心受力构件强度和刚度的计算………

12.2120

任务掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定计算…………………

12.3123

任务掌握实腹式轴心受压杆件的设计……………

12.4128

任务掌握格构式轴心受压杆件的设计……………

12.5130

【习题】…………………………

137

项目13受弯构件……………

138

任务掌握梁的强度和刚度计算……………………

13.1138

任务掌握梁的整体稳定计算………

13.2142

任务掌握梁的拼接和主次梁的连接原理…………

13.3144

【习题】…………………………

146

项目14钢结构的制造与防护………………

147

任务熟悉钢结构制造的主要工序…………………

14.1147

任务熟悉钢结构防护知识…………

14.2149

任务熟悉钢结构涂装施工工艺……………………

14.3152

【习题】…………………………

161

模块3组合结构

项目15钢—混凝土组合梁与新旧混凝土叠合梁…………

162

任务熟悉钢—混凝土组合梁………

15.1162

任务熟悉新旧混凝土叠合梁………

15.2165

【习题】…………………………

170

项目16钢管混凝土构件……………………

171

任务熟悉钢管混凝土构件的特点及应用…………

16.1171

任务熟悉钢管混凝土构件的工作性能……………

16.2172

任务掌握钢管混凝土受压构件的承载力计算……

16.3176

4钢筋混凝土与钢结构(第二版)

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任务熟悉钢管混凝土构件的构造要求……………

16.4178

【习题】…………………………

178

参考文献…………………………

179

附录…………………………

180

模块附表……………

1180

模块附表……………

2183

模块1混凝土结构

项目1混凝土结构概述

主要知识点结构、构件、混凝土结构的特点及分类

重点及难点混凝土结构的特点及分类

学习指导通过本项目的学习,掌握混凝土结构的特点及分类,了解本课程的学习方法

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一混凝土结构是指以混

。(ConcreteStructure)

凝土为主制作的结构包括素混凝土结构钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等

,、。

所谓结构是构造物的承重骨架组成部分的统称构造物的结构是由若干基本构件连接

,。

而成的如桥梁结构是由桥面板主梁横梁墩台拱索等基本构件组成的其中梁板拱

。、、、、、,、、、

索等即为基本构件

。

构件的形式虽然多种多样但按其受力特点可分为受弯构件梁板受压构件柱拱

,(、)、(、)、

受拉构件索和受扭构件轴等典型的基本构件

()()。

ìì梁受弯受剪受扭

ïï直杆(、、)Beam

ïï{柱轴心受压偏心受压

ï杆件í(、)Column

ïï拱受压受弯

(、)

ïï曲杆Arch

基本构件几何形状íî{曲梁受弯受剪受扭

()ï(、、)CurvedBeam

ïïì板受弯构件

ïï平板()Plate

板í{墙受压受弯

ï(、)

ïïWall

îî曲板拱薄壳

———、Dome

在实际工程中结构及基本构件都是由建筑材料制作成的根据所使用的建筑材料种类

,。,

结构一般可分为混凝土结构钢结构钢混凝土组合结构

、、—。

钢筋混凝土与钢结构课程讨论的是工程结构基本构件的受力性能计算方法及构造的设

、

计原理是学习和掌握土木工程结构设计的基础

,。

任务1.1熟悉混凝土结构的特点及分类

混凝土结构的特点

1.

材料利用合理结构承载力与其刚度比例合适基本无局部稳定问题单位面积造

(1)———,,

价低对于一般工程结构经济指标优于钢结构

,,。

2钢筋混凝土与钢结构(第二版)

췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

可模性好混凝土可根据需要浇筑成各种形状和尺寸适用于各种形状复杂的结

(2)———,

构如空间薄壳箱形结构近年来采用高性能混凝土浇筑的清水混凝土具有特殊的建筑

,、。,

效果

。

耐久性和耐火性较好维护费用低钢筋与混凝土具有良好的化学相容性混凝土

(3),———,

属碱性性质会在钢筋表面形成一层氧化膜钢筋有混凝土作为保护层一般环境下不会产生

,,,

锈蚀而且混凝土的强度随时间的推移而增加混凝土是不良导热体使钢筋不致因发生火灾

,。,

时升温过快而丧失强度一般厚混凝土保护层可耐火约同时在常温至

,30mm,2.5h;,300℃

范围混凝土的抗压强度基本不降低

,。

整体性好对现浇结构防振和防辐射性能较好现浇混凝土结构的整体性好且

(4)(),———,

通过合适的配筋可获得较好的延展性适用于抗震抗爆结构同时防振性和防辐射性能较

,,、;

好适用于防护结构

,。

刚度大阻尼大有利于结构的变形控制

(5)、———。

易于就地取材混凝土所用的大量砂石易于就地取材近年来已经有工地利用

(6)———、,,,

现场工业废料来制造人工骨料或作为水泥的外加成分改善混凝土的性能有利于当地建材

,,。

的利用和工业废料的再利用

。

自重大对重力坝自重大是一个优点不适用于大跨度高层结构因此需发展

(7)(,)———、。

轻质混凝土高强混凝土和预应力混凝土

、。

抗裂性差影响结构的耐久性普通钢筋混凝土结构在正常使用阶段往往是带裂

(8),———,

缝工作的一般情况下因荷载作用产生的微小裂缝不会影响混凝土结构的正常使用但由

。,,。

于开裂限制了普通钢筋混凝土用于大跨结构也影响到高强钢筋的应用此外在露天沿

,,。,、

海化学侵蚀等环境较差的情况下裂缝的存在会影响混凝土结构的耐久性对防渗防漏要

、,;、

求较高的结构也不适用因此可发展预应力混凝土

。,。

承载力有限与钢材相比混凝土的强度还是很低的因此普通钢筋混凝土构件的

(9)———,,

承载力有限用作承受重载结构和高层建筑底部结构时往往会导致构件尺寸太大占据较多

,,,

的使用空间因此需发展高强混凝土钢骨混凝土钢管混凝土

。、、。

施工复杂工序多工期长受季节天气的影响较大利用钢模飞模滑模等先进

(10),,,、———、、

施工技术采用泵送混凝土早强混凝土高性能混凝土免振自密实混凝土等提高施工效率

,、、、,。

破坏后的修复加固补强比较困难发展新型的混凝土加固技术如碳纤维布加

(11)、、———,

固混凝土结构技术

。

混凝土结构对资源环境和生态的不利影响作为工程结构的主要形式混凝土结

(12)、———,

构的原材料水泥和钢铁都是大量消费资源和高耗能的产品而砂和石包括生产水泥的

———,(

原材料的大量使用又对环境造成很大影响

)。

混凝土结构的分类

2.

混凝土结构按照配筋形式可分为

:

素混凝土结构由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构

(1)———。

钢筋混凝土结构由配置普通钢筋钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构

(2)———、。

预应力混凝土结构由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力

(3)———

的混凝土制成的结构

。

项目混凝土结构概述3

1

췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍