主要内容:(1)混凝土结构的定义、分类、钢筋混凝土的优缺点;(2)混凝土结构的发展简况和发展展望;(3)混凝土结构的工程应用;(4)本课程的教学内容、特点与学习应注意的问题。基本要求:了解钢筋混凝土结构的发展历史、现状和未来,了解混凝土结构的应用,了解钢筋和混凝土共同工作的基础,领会钢筋混凝土结构的特点和学习方法。重点与难点:钢筋和混凝土能够共同工作的基础。说明:本章“混凝土结构的发展简况和发展展望”部分内容暂时缺少视频资料,待完成视频资料后再上传。请参看教材内容。
●1.1混凝土结构的一般概念
混凝土结构的定义、分类、钢筋混凝土的优缺点。
●1.2本课程的教学内容、特点与学习应注意的问题
本课程的教学内容、课程特点、课程的教学计划和学习应注意的问题。
第二章混凝土结构材料的物理力学性能
内容提要:(1)钢筋的品种、级别和选用,钢筋的基本力学性能。(2)混凝土的强度。混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和抗拉强度;复合应力状态下混凝土的强度(双轴强度和三轴抗压强度)。(3)混凝土的变形。单轴受压时混凝土的应力-应变全曲线及其数学表达式,混凝土的变形模量,混凝土的徐变和收缩。(4)钢筋和混凝土之间的粘结。粘结的作用、分类和组成,粘结强度及其影响因素,钢筋的锚固。基本要求:通过学习掌握钢筋和混凝土的力学性能,主要掌握混凝土的强度和变形,钢筋和混凝土的粘结等。重点与难点:混凝土的受力性能和变形特征及对应的数学模型表述;钢筋的物理力学性能和重要力学指标;钢筋与混凝土的粘结。
●2.1钢筋
(1)钢筋的品种和级别;(2)钢筋的强度和变形;(3)钢筋的弹性模量;(4)钢筋的疲劳;(5)混凝土结构对钢筋性能的要求和钢筋的选用。
●2.2混凝土
本节主要讲述下列内容1、混凝土的强度(1)混凝土的单轴强度:混凝土的立方体抗压强度、混凝土的轴心抗压强度和混凝土的抗拉强度;重点掌握:混凝土强度的实验方法和影响混凝土强度的因素。(2)复合应力状态下混凝土的强度:双轴应力状态、三轴应力状态。重点掌握:混凝土在双向受压和三向受压状态下的强度。2、混凝土的变形(1)混凝土在一次短期荷载作用下的变形重点掌握:单轴受压时混凝土的应力-应变全曲线,结合曲线掌握比例极限、临界点、长期抗压强度、峰值点、峰值应变等概念。(2)混凝土单轴受压应力-应变曲线的数学模型重点掌握:我国规范规定的混凝土单轴受压应力-应变曲线的数学模型,其中峰值应变为0.002,极限应变为0.0033。(3)混凝土的模量:弹性模量、变形模量、切线模量。(4)混凝土在重复荷载作用下的变形—疲劳变形(5)混凝土在长期荷载作用下的变形—徐变重点掌握:徐变的定义、影响徐变的因素、混凝土产生徐变的原因和徐变对钢筋混凝土构件的受力性能影响。
●2.3钢筋与混凝土的粘结
1、粘结应力重点掌握:(1)粘结应力的定义、分类(第一类是钢筋的锚固粘结应力或延伸粘结应力;第二类是混凝土构件裂缝间的粘结应力)。(2)粘结力的组成:一是化学胶结力;二是摩擦力;三是机械咬合力。2、粘结强度重点掌握:粘结强度实验和影响粘结强度的主要因素(.混凝土强度、保护层厚度和钢筋净距、钢筋的直径和表面特征、横向钢筋、侧向压力和钢筋的位置)3、钢筋的锚固重点掌握:钢筋的基本锚固长度、受拉钢筋的锚固长度,影响锚固长度的因素。
第三章混凝土结构设计方法
主要内容:(1)结构的功能要求、两类极限状态和四种设计工况;(2)结构的极限状态方程、可靠度、可靠指标;(3)永久荷载和可变荷载的代表值、钢筋和混凝土强度的标准值和设计值;(4)承载能力极限状态和正常使用极限状态的实用设计表达式、荷载组合方法。基本要求:了解以概率理论为基础的极限状态设计方法的基本知识和现行规范中两类极限状态设计法表达式的含义。理解建筑结构设计和安全度的基本内容和定义,理解并掌握荷载和材料强度的取值、荷载和材料分项系数、结构重要性系数等概念。重点与难点:(1)结构的功能要求和极限状态(结构承载能力极限状态和正常使用极限状态),结构的设计状况,结构上的作用、作用效应和结构抗力。(2)极限状态方程与结构的可靠度;(3)荷载分类、代表值和材料强度;(4)概率极限状态实用设计表达式和掌握基本的荷载组合。
●3.1结构功能要求和极限状态
1、结构功能要求:安全性、适用性和耐久性。掌握:设计使用年限和使用年限之间的关系2、极限状态(1)承载能力极限状态(2)正常使用极限状态重点掌握:达到极限状态的各种情况。3、结构的设计状况熟悉工程结构设计时的四种设计状况:持久设计状况、短暂设计状况、偶然设计状况和地震设计状况。
●3.2极限状态方程与结构的可靠度分析
主要内容:1、极限状态方程2、结构的可靠度3、失效概率与可靠指标重点掌握:失效概率、可靠指标的概念和他们之间的关系。4、安全等级和目标可靠指标重点掌握:安全等级的划分、安全等级与目标可靠指标的关系。
●3.3荷载和材料强度取值
主要内容:1、荷载的分类:(1)永久荷载。(2)可变荷载。(3)偶然荷载。2、荷载的代表值(1)荷载标准值:永久荷载标准值可变荷载标准值。(2)荷载组合值(3)荷载频遇值(4)荷载准永久值3、材料强度取值(1)钢筋强度的标准值和设计值掌握:标准值和设计值的关系,钢筋的材料分项系数。(2)混凝土强度的标准值和设计值掌握:标准值和设计值的关系,混凝土的材料分项系数。
●3.4概率极限状态实用设计表达式
主要内容:1、承载能力极限状态设计表达式(1)基本组合1)由可变荷载控制的效应组合;2)由永久荷载控制的效应组合。(2)偶然组合(3)荷载分项系数1)永久荷载的分项系数;2)可变荷载的分项系数。重点掌握:基本组合和荷载分项系数的取值规定。2、正常使用极限状态设计表达式对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合。(1)标准组合;(2)频遇组合;(3)准永久组合。熟悉并逐步掌握不同的设计要求采用荷载的组合。
第四章受弯构件正截面承载力计算
主要内容:(1)受弯构件的常用截面形式和一般构造要求;(2)适筋梁受弯的试验研究和正截面受力性能;(3)受弯构件正截面承载力计算的基本假定;(4)常见截面(单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面)受弯构件正截面承载力计算。基本要求:掌握受弯钢筋正截面的试验研究分析,受弯构件正截面承载力的计算方法,单筋矩形截面梁、双筋矩形截面梁、T形截面梁的正截面承载力计算。熟悉钢筋混凝土受弯构件的基本构造要求。。重点与难点:(1)受弯梁的试验研究和正截面受力性能;(2)受弯构件正截面承载力计算的基本原理;(3)单/双筋矩形、T型截面受弯构件正截面承载力计算。
●4.1受弯构件的一般构造要求
主要内容:1、梁的截面形式和构造要求。如(1)梁的高跨比、梁的高宽比。(2)混凝土保护层厚度。(3)下部和上部受力钢筋的合力作用点距截面较近边沿的距离。(4)钢筋的净间距。(5)架立钢筋。(6)当梁的腹板高度。(7)并筋形式。2、板的截面形式和构造要求。如(1)钢筋直径。(2)受力钢筋的间距。(3)分布钢筋。(4)板的混凝土保护层厚度。要求:熟悉并逐步掌握楼板的一般构造要求。
●4.2受弯梁的试验研究和正截面受力性能
1、钢筋混凝土适筋梁的试验研究,通过实验分析适筋梁受力过程的三个阶段及其特点。掌握:适筋梁受力过程的三个阶段及其特点(1)第Ⅰ阶段(弹性工作阶段)。(2)第Ⅱ阶段(带裂缝工作阶段)。(3)第Ⅲ阶段(破坏阶段)。2、配筋率的概念。3、受弯构件的三种破坏形态。掌握:适筋梁的破坏特征—延性破坏;5超筋梁的破坏特征—脆性破坏;少筋梁的破坏特征—脆性破坏。
●4.3受弯构件正截面承载力计算原理
主要内容:1、基本假定(1)平截面假定。(2)混凝土受压应力-应变关系。(3)钢筋受拉应力-应变关系。(4)不考虑混凝土的抗拉强度。2、等效矩形应力图。3、适筋梁、超筋梁和少筋梁的界限(1)适筋梁与超筋梁的界限—最大配筋率(2)界限破坏。(3)相对受压区高度。(4)适筋梁与少筋梁的界限—最小配筋率上述内容均为掌握内容。
●4.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算
基本内容:1、基本计算公式和适用条件(1)计算简图(2)计算公式(3)适用条件2、计算公式的应用(1)截面设计(2)截面复核要求:熟练绘制单筋矩形截面梁的计算简图,写出计算公式,掌握适用条件;熟练掌握单筋矩形截面受弯构件正截面截面设计和截面复核的步骤和方法。
●4.5双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算
主要内容:1、基本计算公式和适用条件(1)计算简图(2)计算公式(3)适用条件2、计算公式的应用(1)截面设计(2)截面复核要求:熟练绘制双筋矩形截面梁的计算简图,写出计算公式,掌握适用条件;熟练掌握双筋矩形截面受弯构件正截面截面设计和截面复核的步骤和方法。
●4.6T形截面受弯构件正截面承载力计算
主要内容:1、T形截面的应用和翼缘的计算宽度;2、两类T形截面梁的判别(截面设计和截面复核时分别如何判别);3、第一类T形截面的计算简图、计算公式和适用条件;4、第二类T形截面的计算简图、计算公式和适用条件;5、T形截面梁例题。要求:本节内容全部为掌握内容。
第五章受弯构件斜截面承载力计算
主要内容:(1)斜裂缝的产生、类型和腹筋的种类;(2)受弯构件斜截面受剪性能:受力特点、受剪破坏形态、影响斜截面受剪承载力的主要因素;(3)斜截面受剪承载力的计算公式、适用条件、计算截面和计算方法;(4)材料抵抗弯矩图的作法、弯起钢筋弯起点及纵向钢筋截断位置的确定;(5)纵向钢筋的连接方式及构造要求。基本要求:通过本章学习,熟悉钢筋混凝土受弯构件斜截面的受力特点、破坏形态和影响斜截面受剪承载力的主要因素;掌握有腹筋梁和无腹筋梁斜截面受剪承载力的计算公式和适用条件;熟悉受弯构件斜截面的配筋特点和构造要求。重点与难点:受弯构件斜截面的斜裂缝、剪跨比和受剪性能;斜截面受剪承载力的计算;材料抵抗弯矩图的作用和做法。
●5.1概述、无腹筋梁的受力特点与受剪破坏形态
主要内容:钢筋混凝土受弯构件斜截面裂缝的产生,两种斜裂缝的形式:弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝;箍筋和弯起钢筋的作用。要求:重点掌握弯剪斜裂缝、腹剪斜裂缝,箍筋和弯起钢筋的作用。
●5.2有腹筋梁的受力特点与受剪破坏形态及承载影响因素
主要内容:1、无腹筋梁的破坏模型—拉杆拱模型。要求:熟悉模型概念和基本假定。掌握临界斜裂缝、剪压区混凝土、骨料咬合力、销栓作用等概念。2、无腹筋梁的斜截面受剪破坏形态主要有斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。要求:掌握三种破坏形态的方式条件和破坏特征;掌握广义剪跨比、计算剪跨比、剪跨的概念。3、有腹筋梁的受力模型。要求:熟悉模型概念和基本假定。4、有腹筋梁的斜截面受剪破坏形态:斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏三种。要求:掌握三种破坏形态的方式条件和破坏特点;掌握影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素:剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、箍筋的配箍率和箍筋强度等。
●5.3斜截面受剪承载力的计算
主要内容:1、无腹筋梁斜截面承载力的计算公式。2、有腹筋梁斜截面承载力的计算公式。3、有腹筋梁斜截面承载力的计算步骤和方法。4、例题。要求:熟练掌握有腹筋梁斜截面承载力的计算公式、计算步骤和方法。
●5.4保证斜截面受弯承载力的构造措施和其他构造要求
主要内容:保证钢筋混凝土受弯构件斜截面受弯承载力的构造措施,材料抵抗弯矩图的作法,纵向钢筋的弯起、截断位置的确定,钢筋的锚固和搭接等。要求:熟练掌握本节全部内容。
第六章受压构件截面承载力
●6.1受压构件承载力计算概述
主要内容:受压构件的一般构造要求,包括:截面形式与尺寸、材料强度要求、纵筋(直径、根数、最小配筋率)和箍筋(直径、肢数、复核箍筋)。要求:逐步熟悉并掌握采用的构造要求。掌握《规范》规定了全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于附表A13中的最小配筋百分率,全部纵向受力钢筋的最小配筋百分率,截面一侧纵向钢筋配筋率。
●6.2轴心受压构件正截面受压承载力计算
主要内容:1、轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算短柱的破坏形态、长柱的破坏形态和承载力计算公式。2、轴心受压螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算螺旋箍筋柱的破坏形态、螺旋箍筋柱承载力的计算公式和螺旋箍筋柱计算公式的适用条件。要求:上述内容均为掌握内容。重点掌握螺旋箍筋柱承载力的计算公式和螺旋箍筋柱计算公式的适用条件。
●6.3偏心受压构件正截面受压破坏形态
主要内容:1、偏心受压短柱的破坏形态。受拉破坏——大偏心受压破坏,受压破坏——小偏心受压破坏。要求:掌握大小偏心受压破坏的破坏特征,小偏心受压的“反向破坏”情况;2.两种破坏形态的异同点要求:掌握“受拉破坏”与“受压破坏”两者的相同点和不同点。3偏心受压构件的二阶效应掌握:考虑-二阶效应的条件,考虑二阶效应后截面设计弯矩的计算。
●6.4矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
主要内容:1、大、小偏心受压破坏形态的界限和判别。2矩形截面大偏心受压构件正截面承载力的计算,计算简图、计算公式和适用条件。3、矩形截面小偏心受压构件正截面承载力的计算,计算简图、计算公式和适用条件。4、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算公式的应用,截面设计和截面复核。要求:掌握大小偏心受压的判别,计算简图、计算公式和适用条件。熟练进行偏心受压构件的截面设计和截面复核的方法和步骤。
●6.5矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算
主要内容:1、对称配筋大小偏心受压的判别2、矩形截面对称配筋大偏心受压构件正截面承载力的计算,计算简图、计算公式和适用条件。3.矩形截面对称配筋小偏心受压构件正截面承载力的计算,计算简图、计算公式和适用条件。4、矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面承载力的计算公式的应用,截面设计和截面校核。要求:掌握对称配筋大小偏心受压的判别,正截面承载力的计算的计算简图、计算公式和适用条件,会应用基本计算公式进行截面设计和截面校核。
●6.7偏心受压构件斜截面受剪承载力计算
主要内容:受压构件斜截面受剪承载力计算。要求:掌握《规范》建议对承受轴压力和横向力作用的矩形、T形和I形截面偏心受压构件,其斜截面受剪承载力计算公式、适用条件,以及基本公式的应用。
第七章受拉构件
主要内容:(1)轴向受拉构件的计算;(2)偏心受拉构件的破坏形态和判别;(3)偏心受拉(大偏心受拉和小偏心受拉)构件的承载力计算;(4)偏心受拉构件的斜截面受剪承载力计算。基本要求:熟悉轴心受拉和偏心受拉构件正截面承载力的计算。重点与难点:轴心受拉构件的计算公式和应用;大小偏心受拉构件的判别方法、基本计算公式和基本计算公式的应用。偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算方法。
●7.1轴心受拉构件
主要内容:受拉构件的工程应用,轴心受拉构件承载力计算。要求:掌握轴心受拉构件承载力计算公式和应用。
●7.2偏心受拉构件
主要内容:1、大小偏心受拉构件的破坏形态和判别2、大偏心受拉构件承载力计算,基本计算公式、适用条件。3、小偏心受拉构件承载力计算,基本计算公式、适用条件。4、偏心受拉计算公式的应用,截面设计和截面复核。要求:掌握偏心受拉承载力计算的基本计算公式、使用条件,会应用基本计算公式进行偏心受拉构件的截面设计和截面复核。
●7.3偏心受拉构件斜截面受剪承载力
主要内容:偏心受拉构件斜截面受剪承载力。要求:掌握《规范》给出了矩形截面偏心受拉构件受剪承载力的计算公式以及适用条件。
第八章受扭构件承载力计算
●8.1纯扭构件受扭承载力计算
主要内容:1、钢筋混凝土受扭构件裂缝出现前后的受力性能。2、矩形截面纯扭构件开裂扭矩的计算。3、受扭构件的破坏形态:适筋破坏、超筋破坏、少筋破坏和部分超筋破坏。4矩形截面纯扭构件扭曲截面受扭承载力计算的变角度空间桁架模型。5、纯扭构件按《规范》的配筋计算方法。要求:掌握钢筋混凝土纯扭构件裂缝开展特点(螺旋形空间扭曲面),规范对钢筋混凝土纯扭构件开裂扭矩的计算,受扭构件的破坏形态。熟悉和了解变角度空间桁架模型,掌握受扭的纵向钢筋和箍筋的配筋强度比值,以及《规范》对纵筋和箍筋的配筋强度比值的要求。掌握矩形截面承载力计算纯扭构件的计算公式和计算方法,熟悉T形和I形截面承载力计算思路。
●8.2弯剪扭构件的扭曲截面承载力
●8.3压弯剪扭构件和拉弯剪扭构件的扭曲截面承载力
主要内容:1、压弯剪扭构件的承载力计算2、拉弯剪扭构件的承载力计算要求:熟悉压弯剪扭构件和拉弯剪扭构件的承载力计算思路和方法,注意计算公式中轴向压力N和轴向拉力N的取值范围。
●8.4受扭构件的构造要求
主要内容:1、构件截面最小尺寸要求;2、构件截面构造配筋要求;3、弯剪扭构件中受扭纵筋的最小配筋率;4、弯剪扭构件中箍筋的最小配箍率。要求:掌握弯剪扭构件的一般构造要求。
●8.5矩形截面弯剪扭构件配筋计算实例
主要内容:1、矩形截面弯剪扭构件配筋计算步骤。2、钢筋混凝土矩形截面弯剪扭构件设计例题。要求:通过例题熟悉并逐步掌握弯剪扭构件的设计计算步骤和方法。
第九章正常使用极限状态验算
主要内容:(1)裂缝出现、分布和发展的机理及最大裂缝宽度计算公式的建立;(2)受弯构件刚度计算公式的建立及变形验算;(3)结构在正常使用状态下保证耐久性的设计方法和措施。基本要求:熟悉钢筋混凝土构件裂缝出现、分布和发展的机理,掌握最大裂缝宽度计算公式的建立和最大裂缝宽度验算,受弯构件刚度计算公式的建立及变形验算,了解结构在正常使用状态下保证耐久性的设计方法和措施。重点与难点:受弯构件的截面弯曲刚度;挠度变形验算和最大裂缝宽度验算;结构耐久性设计的内容和采取的措施。
●9.1裂缝宽度验算
主要内容:1、引起裂缝的原因及控制;2、裂缝的控制等级和验算;3、最大裂缝宽度的计算方法;(1)裂缝的出现、分布和发展;(2)平均裂缝间距;(3)平均裂缝宽度;(4)最大裂缝宽度;4、控制及减小裂缝宽度的措施。要求:熟悉引起裂缝的原因及控制,掌握裂缝的控制等级和最大裂缝宽度的计算方法,掌握控制及减小裂缝宽度的措施。
●9.2受弯构件的变形验算
主要内容:1.受弯构件短期刚度Bs的计算2.受弯构件长期刚度B的计算3.受弯构件挠度的计算4减小受弯构件挠度的措施要求:熟悉钢筋混凝土受弯构件短期刚度和长期刚度计算公式的推导,掌握公式中各符号的含义和取值;掌握减小受弯构件挠度的措施。
●9.3耐久性设计
主要内容:1、混凝土耐久性概念及其影响因素2、混凝土的耐久性设计(1)混凝土结构的工作环境分类;(2)结构混凝土材料的耐久性质量要求;(3)钢筋的混凝土保护层厚度;(4)满足耐久性要求相应的技术措施;(5)混凝土结构在设计使用年限内的维护与检测。要求:掌握混凝土耐久性的概念,熟悉影响混凝土耐久性的主要因素;掌握规范对混凝土耐久性设计的基本要求。
第十章预应力混凝土构件的计算
●10.1预应力混凝土基本知识
主要内容:1、预应力混凝土的概念和特点;2.预应力混凝土的特点;3、施加预应力的方法;4、预应力混凝土的分类;5、锚具。要求:掌握预应力混凝土的概念和特点,施加预应力的方法和预应力混凝土的分类;熟悉预应力混凝土的夹具和锚具,在实际工程中会选用不同的夹具和锚具。
●10.2张拉控制应力和预应力损失
主要内容:1、张拉控制应力的概念以及取值2、预应力损失(1)锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失;(2)预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失;(3)温差引起的预应力损失;(4)钢筋应力松弛引起的预应力损失;(5)混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失;(6)环形截面构件受张拉的螺旋式预应力筋挤压混凝土引起的预应力损失。3、预应力损失值的组合。第一批损失和第二批损失要求:掌握张拉控制应力的取值,预应力损失的计算和预应力损失的组合。熟悉减小预应力损失的措施。
●10.3预应力混凝土轴心受拉构件
主要内容1、轴心受拉构件各阶段的应力分析。施工阶段和使用阶段。要求:掌握先张法和后张法预应力混凝土轴心受拉构件施工阶段和使用阶段的应力分析。熟悉先张法构件与后张法构件计算公式的异同。2、预应力混凝土轴心受拉构件的设计要求:熟悉预应力混凝土轴心受拉构件计算包括使用阶段的承载力计算与裂缝控制验算、施工阶段的承载力计算以及后张法构件局部承压承载力验算等内容。