高等職業教育交通土建類專業“十三五”規劃教材

高等職業教育交通土建類專業“互聯網”創新規劃教材

+

鋼筋混凝土與鋼結構

第二版

()

楊維國許紅葉主編

羅榮鳳劉娜副主編

羅世干符雪峰參編

中國鐵道出版社

2017年北京

·

內容簡介

本書以模塊為導向按混凝土結構鋼結構和組合結構三大塊開展情景教學主

,、。

要內容包括混凝土結構概述材料的物理力學性能結構設計方法受彎構件正截面

:,,,

承載力計算受彎構件斜截面承載力計算鋼筋混凝土軸心拉壓構件鋼筋混凝土受

,,,

彎構件的應力裂縫和變形計算預應力混凝土結構鋼結構概述鋼結構材料性能

、,;,

及種類鋼結構的連接軸心受力構件受彎構件鋼結構的制造與防護鋼混凝土

,,,,;-

組合梁與新舊混凝土疊合梁鋼管混凝土構件

,。

本書為高職高專交通土建類相關專業的教學用書也可供相關人員參考

,。

圖書在版編目(CIP)數據

鋼筋混凝土與鋼結構楊維國許紅葉主編版北京中國

/,.—2.—:

鐵道出版社

,2017.6

高等職業教育交通土建類專業十三五規劃教材高等職業教育

“”

交通土建類專業互聯網創新規劃教材

“+”

ISBN978-7-113-22880-4

鋼楊許鋼筋混凝土結構高等職業

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①-

教育教材鋼結構高等職業教育教材

-②--Ⅳ.①TU375②TU391

中國版本圖書館數據核字第號

CIP(2017)038744

書名:鋼筋混凝土與鋼結構第二版

()

作者:楊維國許紅葉主編

策劃編輯:侯馳

責任編輯:李麗娟陳美玲編輯部電話:

(010)51873135

封面設計:王鏡夷

責任校對:王杰

責任印制:郭向偉

出版發行:中國鐵道出版社北京市西城區右安門西街號

(100054,8)

網址:

印刷:三河市興達印務有限公司

版次:年月第版年月第版年月第次印刷

201531201762201761

開本:印張字數千

787mm×1092mm1/16:12.75:330

書號:

ISBN978-7-113-22880-4

定價:元

35.00

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版圖書如有印制質量問題請與本社讀者服務部聯系調換電話發行部

,,。:(010)51873174()

打擊盜版舉報電話市電路電傳真

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

第二版前言

自年本教材出版以來,我們征求了湖南高速鐵路職業技術學院的教師

2015

們和多名企業專家的意見,在通過各種渠道得來的反饋意見或修改建議的基礎

上,結合了“互聯網教育”、微課、二維碼等元素對第一版教材進行了修訂。本教

+

材相對第一版教材增加了混凝土結構耐久性、鋼結構涂裝施工工藝及鋼管混凝土

構件等內容,并對第一版的個別錯誤進行了修正。

本書按混凝土結構、鋼結構和組合結構開展情景教學。通過個模塊個

316

項目的學習與訓練,使學生能夠掌握基本構件的計算方法,熟悉其原理,從而掌握

工程技術人員必備的技能。

本書由湖南高速鐵路職業技術學院楊維國、許紅葉任主編,羅榮鳳、劉娜任副

主編,羅世干和符雪峰參編。其中楊維國負責編寫項目項目,許紅葉負責編

1~6

寫項目項目,羅榮鳳負責編寫項目項目,劉娜負責編寫項目,羅世干

9~147~815

負責編寫項目的任務和,符雪峰負責編寫項目的任務和

1616.116.21616.3

。

16.4

本書在編寫過程中,參考了很多專家學者的論著,在此向他們表示衷心的感

謝。鑒于編者能力有限,疏漏和不當之處懇請讀者批評指正。

編者

年月

201612

第一版前言

鋼筋混凝土與鋼結構是鐵道工程技術、道路橋梁工程技術、城市軌道交通工

程技術、高速鐵道工程技術、橋隧檢測與加固工程技術等專業的一門重要的專業

基礎課。

本教材內容堅持理論教學以“必須、夠用”為度,按照應用型人才培養的要求,

針對高職院校注重實踐和應用的特點,以掌握概念和結構的基本計算原理為重

點,側重理解及知識應用,重點培養學生的應用知識能力和分析問題、解決問題的

能力。

本書以模塊為導向,按混凝土結構、鋼結構和組合結構開展情景教學,通過

3

個模塊個項目的學習和訓練,使學生能夠掌握基本構件的計算方法,熟悉其原

15

理,從而具備工程技術人員的基本技能。

本書由湖南高速鐵路職業技術學院楊維國任主編,許紅葉、劉娜任副主編。

其中模塊由楊維國編寫,模塊由許紅葉編寫,模塊由劉娜編寫,全書由

123

楊維國統稿。

本書在編寫過程中,參考了很多專家學者的論著,在此向他們表示衷心的感

謝。由于時間倉促,編者水平和經驗有限,書中難免有欠妥和錯誤之處,懇請讀者

批評指正。

編者

年月

201411

目錄

模塊1混凝土結構

項目1混凝土結構概述…………

1

任務熟悉混凝土結構的特點及分類……………………

1.11

任務學法指導……………

1.23

【習題】……………

4

項目2材料的物理力學性能……………………

5

任務熟悉混凝土的物理力學性能………

2.17

任務熟悉鋼筋的物理力學性能………

2.212

任務理解鋼筋與混凝土之間的協同工作……………

2.314

【習題】…………………………

15

項目3結構設計方法…………

16

任務理解結構設計的基本概念………

3.116

任務掌握材料強度取值的方法………

3.218

任務理解極限狀態的設計表達式……………………

3.319

【習題】…………………………

21

項目4受彎構件正截面承載力計算…………

22

任務熟悉受彎構件的構造……………

4.122

任務理解受彎構件正截面各應力階段及破壞特點…………………

4.225

任務理解受彎構件正截面承載力計算的基本原則…………………

4.327

任務熟練掌握單筋矩形截面正截面承載力計算……

4.429

任務掌握雙筋矩形截面正截面承載力計算…………

4.533

任務熟練掌握形截面正截面承載力計算…………

4.6T35

【習題】…………………………

38

項目5受彎構件斜截面承載力計算…………

39

任務熟悉受彎構件斜截面的受力特點和破壞形態…………………

5.139

任務了解影響受彎構件斜截面抗剪能力的主要因素………………

5.242

2鋼筋混凝土與鋼結構(第二版)

???????????????????????????????????????????

任務熟練掌握受彎構件斜截面抗剪承載力計算……

5.342

任務掌握受彎構件斜截面抗彎承載力的計算………

5.445

任務掌握全梁承載力校核及構造要求………………

5.547

任務熟悉裝配式鋼筋混凝土簡支梁設計例題………

5.649

【習題】…………………………

57

項目6鋼筋混凝土軸心拉壓構件……………

59

任務掌握軸心受拉構件承載力計算…………………

6.159

任務掌握軸心受壓構件承載力計算…………………

6.260

【習題】…………………………

66

項目7鋼筋混凝土受彎構件的應力、裂縫和變形計算………

67

任務理解鋼筋混凝土構件的應力計算………………

7.167

任務理解鋼筋混凝土構件裂縫寬度計算……………

7.269

任務理解鋼筋混凝土構件變形計算…………………

7.370

任務熟悉混凝土結構的耐久性………

7.471

【習題】…………………………

73

項目8預應力混凝土結構……………………

74

任務熟悉預應力混凝土結構的相關知識……………

8.174

任務掌握基本概念及材料……………

8.277

任務熟悉預應力損失的估算及減小損失的措施……

8.379

任務熟悉預應力混凝土的施工工藝…………………

8.481

【習題】…………………………

86

模塊2鋼結構

項目9鋼結構概述……………

87

任務熟悉鋼結構的特點………………

9.188

任務掌握鋼結構的分類………………

9.289

【習題】…………………………

90

項目10鋼結構材料性能及種類………………

91

任務熟悉鋼結構對材料的要求………

10.191

任務熟悉影響鋼材性能的因素………

10.293

任務掌握鋼材的分類及鋼材的選用…………………

10.395

【習題】…………………………

97

目錄3

???????????????????????????????????????????

項目11鋼結構的連接…………

98

任務掌握焊縫連接的計算……………

11.198

任務掌握螺栓連接的計算…………

11.2110

【習題】…………………………

118

項目12軸心受力構件………………………

119

任務熟悉軸心受力構件的特點和截面形式………

12.1119

任務掌握軸心受力構件強度和剛度的計算………

12.2120

任務掌握實腹式軸心受壓構件的整體穩定計算…………………

12.3123

任務掌握實腹式軸心受壓桿件的設計……………

12.4128

任務掌握格構式軸心受壓桿件的設計……………

12.5130

【習題】…………………………

137

項目13受彎構件……………

138

任務掌握梁的強度和剛度計算……………………

13.1138

任務掌握梁的整體穩定計算………

13.2142

任務掌握梁的拼接和主次梁的連接原理…………

13.3144

【習題】…………………………

146

項目14鋼結構的制造與防護………………

147

任務熟悉鋼結構制造的主要工序…………………

14.1147

任務熟悉鋼結構防護知識…………

14.2149

任務熟悉鋼結構涂裝施工工藝……………………

14.3152

【習題】…………………………

161

模塊3組合結構

項目15鋼—混凝土組合梁與新舊混凝土疊合梁…………

162

任務熟悉鋼—混凝土組合梁………

15.1162

任務熟悉新舊混凝土疊合梁………

15.2165

【習題】…………………………

170

項目16鋼管混凝土構件……………………

171

任務熟悉鋼管混凝土構件的特點及應用…………

16.1171

任務熟悉鋼管混凝土構件的工作性能……………

16.2172

任務掌握鋼管混凝土受壓構件的承載力計算……

16.3176

4鋼筋混凝土與鋼結構(第二版)

???????????????????????????????????????????

任務熟悉鋼管混凝土構件的構造要求……………

16.4178

【習題】…………………………

178

參考文獻…………………………

179

附錄…………………………

180

模塊附表……………

1180

模塊附表……………

2183

模塊1混凝土結構

項目1混凝土結構概述

主要知識點結構、構件、混凝土結構的特點及分類

重點及難點混凝土結構的特點及分類

學習指導通過本項目的學習,掌握混凝土結構的特點及分類,了解本課程的學習方法

混凝土是當代最主要的土木工程材料之一混凝土結構是指以混

。(ConcreteStructure)

凝土為主制作的結構包括素混凝土結構鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構等

,、。

所謂結構是構造物的承重骨架組成部分的統稱構造物的結構是由若干基本構件連接

,。

而成的如橋梁結構是由橋面板主梁橫梁墩臺拱索等基本構件組成的其中梁板拱

。、、、、、,、、、

索等即為基本構件

。

構件的形式雖然多種多樣但按其受力特點可分為受彎構件梁板受壓構件柱拱

,(、)、(、)、

受拉構件索和受扭構件軸等典型的基本構件

()()。

ìì梁受彎受剪受扭

??直桿(、、)Beam

??{柱軸心受壓偏心受壓

?桿件í(、)Column

??拱受壓受彎

(、)

??曲桿Arch

基本構件幾何形狀í?{曲梁受彎受剪受扭

()?(、、)CurvedBeam

??ì板受彎構件

??平板()Plate

板í{墻受壓受彎

?(、)

??Wall

??曲板拱薄殼

———、Dome

在實際工程中結構及基本構件都是由建筑材料制作成的根據所使用的建筑材料種類

,。,

結構一般可分為混凝土結構鋼結構鋼混凝土組合結構

、、—。

鋼筋混凝土與鋼結構課程討論的是工程結構基本構件的受力性能計算方法及構造的設

、

計原理是學習和掌握土木工程結構設計的基礎

,。

任務1.1熟悉混凝土結構的特點及分類

混凝土結構的特點

1.

材料利用合理結構承載力與其剛度比例合適基本無局部穩定問題單位面積造

(1)———,,

價低對于一般工程結構經濟指標優于鋼結構

,,。

2鋼筋混凝土與鋼結構(第二版)

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可模性好混凝土可根據需要澆筑成各種形狀和尺寸適用于各種形狀復雜的結

(2)———,

構如空間薄殼箱形結構近年來采用高性能混凝土澆筑的清水混凝土具有特殊的建筑

,、。,

效果

。

耐久性和耐火性較好維護費用低鋼筋與混凝土具有良好的化學相容性混凝土

(3),———,

屬堿性性質會在鋼筋表面形成一層氧化膜鋼筋有混凝土作為保護層一般環境下不會產生

,,,

銹蝕而且混凝土的強度隨時間的推移而增加混凝土是不良導熱體使鋼筋不致因發生火災

,。,

時升溫過快而喪失強度一般厚混凝土保護層可耐火約同時在常溫至

,30mm,2.5h;,300℃

范圍混凝土的抗壓強度基本不降低

,。

整體性好對現澆結構防振和防輻射性能較好現澆混凝土結構的整體性好且

(4)(),———,

通過合適的配筋可獲得較好的延展性適用于抗震抗爆結構同時防振性和防輻射性能較

,,、;

好適用于防護結構

,。

剛度大阻尼大有利于結構的變形控制

(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來已經有工地利用

(6)———、,,,

現場工業廢料來制造人工骨料或作為水泥的外加成分改善混凝土的性能有利于當地建材

,,。

的利用和工業廢料的再利用

。

自重大對重力壩自重大是一個優點不適用于大跨度高層結構因此需發展

(7)(,)———、。

輕質混凝土高強混凝土和預應力混凝土

、。

抗裂性差影響結構的耐久性普通鋼筋混凝土結構在正常使用階段往往是帶裂

(8),———,

縫工作的一般情況下因荷載作用產生的微小裂縫不會影響混凝土結構的正常使用但由

。,,。

于開裂限制了普通鋼筋混凝土用于大跨結構也影響到高強鋼筋的應用此外在露天沿

,,。,、

海化學侵蝕等環境較差的情況下裂縫的存在會影響混凝土結構的耐久性對防滲防漏要

、,;、

求較高的結構也不適用因此可發展預應力混凝土

。,。

承載力有限與鋼材相比混凝土的強度還是很低的因此普通鋼筋混凝土構件的

(9)———,,

承載力有限用作承受重載結構和高層建筑底部結構時往往會導致構件尺寸太大占據較多

,,,

的使用空間因此需發展高強混凝土鋼骨混凝土鋼管混凝土

。、、。

施工復雜工序多工期長受季節天氣的影響較大利用鋼模飛模滑模等先進

(10),,,、———、、

施工技術采用泵送混凝土早強混凝土高性能混凝土免振自密實混凝土等提高施工效率

,、、、,。

破壞后的修復加固補強比較困難發展新型的混凝土加固技術如碳纖維布加

(11)、、———,

固混凝土結構技術

。

混凝土結構對資源環境和生態的不利影響作為工程結構的主要形式混凝土結

(12)、———,

構的原材料水泥和鋼鐵都是大量消費資源和高耗能的產品而砂和石包括生產水泥的

———,(

原材料的大量使用又對環境造成很大影響

)。

混凝土結構的分類

2.

混凝土結構按照配筋形式可分為

:

素混凝土結構由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結構

(1)———。

鋼筋混凝土結構由配置普通鋼筋鋼筋網或鋼筋骨架的混凝土制成的結構

(2)———、。

預應力混凝土結構由配置受力的預應力鋼筋通過張拉或其他方法建立預加應力

(3)———

的混凝土制成的結構

。

項目混凝土結構概述3

1

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