混凝土结构由一些基本构件,例如受拉构件、受压构件、受弯构件、受剪构件、受扭构件或复合受力构件等组成。而“混凝土结构设计原理”课程主要讲述这些构件的受力性能和设计计算方法,它是土木工程专业*重要的专业基础课。《混凝土结构设计原理(第4版)》主要内容包括:材料的物理和力学性能,混凝土结构设计的基本原则,各种基本构件的性能分析、设计计算和构造措施等。
由于目前我国土木工程各领域混凝土结构设计规范尚不统一,建筑工程和公路桥涵工程采用的是极限状态设计方法,而铁路桥涵工程使用的是容许应力设计方法,因此《混凝土结构设计原理(第4版)》突出混凝土结构构件的受力性能分析,主要介绍建筑工程和公路桥涵工程的相关规范内容,而铁路桥涵工程的构件设计方法及相关规范内容尚未考虑。
书中各章节按混凝土结构构件的受力性能和特点划分,便于根据不同的教学要求对内容进行取舍。在叙述方法上,考虑学生从基础课到专业课的认识规律,由浅入深,循序渐进,力求对基本概念及基本原理论述清楚、重点突出,使学生能较容易地掌握结构构件的力学性能及理论分析方法,对结构构件的设计计算和设计步骤力求做到具体、实用。为了符合国家开放大学的教学特点,每章都附有小结、思考题和习题,以便学生能理解和掌握课程内容。
《混凝土结构设计原理(第4版)》为“混凝土结构设计原理”课程的主教材,为了使学生学习本课程,更充分地运用多种学习资源,在文字教材和视频教材的基础上,中央广播电视大学出版社开发了“混凝土结构设计原理”学习资源包,其囊括文字教材、形成性考核册、全媒体数字教材、章后习题解答、终结性考试试题解析等学习资源。其中,文字教材和形成性考核册以纸质形式出版;全媒体数字教材、章后习题解答、终结性考试试题解析等通过扫描文字教材上的二维码,登录“开放云书院”下载获得。
土木工程涵盖了建筑工程、桥梁工程、地下工程、水利工程及港口工程等学科专业,而“混凝土结构设计原理”作为土木工程专业基础课程构成了其共有平台。课程内容体现了本专业学生应当具备的专业基础知识,可为学生在校学习专业课和毕业后从事本专业领域工作奠定坚实的基础,同时为学生今后在本专业继续深造做好一定的铺垫。
混凝土结构由一些基本构件,例如受拉构件、受压构件、受弯构件、受剪构件、受扭构件或复合受力构件等组成。而“混凝土结构设计原理”课程主要讲述这些构件的受力性能和设计计算方法,它是土木工程专业最重要的专业基础课。本书主要内容包括:材料的物理和力学性能,混凝土结构设计的基本原则,各种基本构件的性能分析、设计计算和构造措施等。
由于目前我国土木工程各领域混凝土结构设计规范尚不统一,建筑工程和公路桥涵工程采用的是极限状态设计方法,而铁路桥涵工程使用的是容许应力设计方法,因此本书突出混凝土结构构件的受力性能分析,主要介绍建筑工程和公路桥涵工程的相关规范内容,而铁路桥涵工程的构件设计方法及相关规范内容尚未考虑。
书中各章节按混凝土结构构件的受力性能和特点划分,便于根据不同的教学要求对内容进行取舍。在叙述方法上,考虑学生从基础课到专业课的认识规律,由浅入深,循序渐进,力求对基本概念及基本原理论述清楚、重点突出,使学生能较容易地掌握结构构件的力学性能及理论分析方法,对结构构件的设计计算和设计步骤力求做到具体、实用。为了符合国家开放大学的教学特点,每章都附有小结、思考题和习题,以便学生能更好地理解和掌握课程内容。
本书为“混凝土结构设计原理”课程的主教材,为了使学生更好地学习本课程,更充分地运用多种学习资源,在文字教材和视频教材的基础上,中央广播电视大学出版社开发了“混凝土结构设计原理”学习资源包,其囊括文字教材、形成性考核册、全媒体数字教材、章后习题解答、终结性考试试题解析等学习资源。其中,文字教材和形成性考核册以纸质形式出版;全媒体数字教材、章后习题解答、终结性考试试题解析等通过扫描文字教材上的二维码,登录“开放云书院”下载获得。
学习资源包中的全媒体数字教材以学生和学生的学习为中心,为学生提供优质、丰富的学习资源和实验演示,用尽可能通俗易懂、严谨科学的语言和展现方式,深入浅出地为学生进行教学引导,通过学习和练习,力求达到最佳的学习效果,帮助学生更好地掌握混凝土结构的设计原理。全媒体数字教材并非将印刷文字教材简单地数字化,而是将学习内容用图、文、声、像、画等全媒体展示,并有机地集成于一体,使学生获得更及时、更多角度的阅读、视听、掌控、互动等全面体验。这不仅方便了学生的在线或离线学习,还可与远程教学平台结合,实现开放大学的泛在教学和学生的泛在学习。
本书由北京交通大学土木建筑工程学院和国家开放大学理工教学部合作编写。具体分工如下:第1章、第2章、第3章及第11章由北京交通大学杨维国教授编写,第4章、第5章及第8章由北京交通大学贾英杰副教授编写,第6章、第9章及第10章由北京交通大学袁泉副教授编写,第7章由国家开放大学王卓教授编写。全书由贾英杰、杨维国统一修改定稿。
学习资源包中的形成性考核册、章后习题解答和终结性考试试题解析由王卓编写。学习资源包中的全媒体数字教材的教学设计工作由王卓完成,开发制作工作由王卓和电大在线远程教育技术有限公司共同完成。
清华大学叶列平教授、北京工业大学曹万林教授及北京交通大学季文玉教授审阅了本书并提出许多宝贵意见。何玉阳、李挺、汤丁、张子荣、刘丹、刘佩、贾穗子、刘钧慧等为本书绘制了插图。国家开放大学理工教学部对本书的编写给予了高度的重视与支持,中央广播电视大学出版社为本书的顺利出版提供了很大的帮助,在此表示衷心的感谢。
本书在编写过程中参考了大量国内外文献,引用了不少学者的资料,这些在本书的参考文献中已予列出,在此向广大作者表示衷心的感谢。
希望本书能为读者的学习和工作提供帮助,鉴于作者水平有限,书中难免有错误及不妥之处,望请读者批评指正。
编者
2017年3月于北京
第1章 绪论
1.1 混凝土结构的一般概念
1.2 钢筋和混凝土共同工作的可能性与有效性
1.3 钢筋混凝土结构的特点
1.3.1 钢筋混凝土结构的优点
1.3.2 钢筋混凝土结构的缺点
1.4 混凝土结构的发展与应用
1.4.1 混凝土结构发展概况
1.4.2 混凝土结构在实际工程中的应用
1.5 本课程的主要内容及特点
1.5.1 课程内容
1.5.2 课程特点
1.5.3 学习方法
小结
思考题
第2章 材料的物理和力学性能
2.1 混凝土
2.1 1混凝土的强度
2.1.2 复杂受力下混凝土的受力性能
2.1.3 混凝土的变形
2.1.4 混凝土的选用原则
2.2 钢筋
2.2.1 钢筋的种类
2.2.2 钢筋的强度与变形性质
2.2.3 钢筋的性能要求与选用原则
2.3 钢筋与混凝土的黏结
2.3.1 黏结的意义
2.3.2 黏结力的组成
2.3.3 黏结强度
2.3.4 影响黏结强度的因素
小结
思考题
习题
第3章 混凝土结构设计的基本原则
3.1 结构的功能要求和极限状态
3.1 1结构的功能要求
3.1.2 结构的极限状态
31.3 结构的安全等级
3.2 结构的可靠度和极限状态方程
3.2.1 结构上的作用、作用效应及结构抗力
3.2.2 结构的可靠性和可靠度
3.2.3 设计使用年限、设计基准期和实际使用寿命
3.2.4 极限状态方程及可靠指标
3.3 极限状态设计表达式
33.1 荷载和材料强度的取值
3.3.2 分项系数
3.3.3 承载能力极限状态设计表达式
3.3.4 正常使用极限状态设计表达式
小结
思考题
习题
第4章 受弯构件正截面承载力计算
第5章 受弯构件斜截面承载力计算
第6章 受压构件的截面承载力
第7章 受拉构件承载力计算
第8章 受扭构件承载力计算
第9章 正常使用极限状态验算及耐久性设计
第10章 预应力混凝土构件的计算
第11章 公路桥梁混凝土构件设计方法