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第2篇 砌体结构1

13砌体材料和砌体的力学性能1

上 册1

绪论1

0.1 建筑结构的分类及应用概况1

13.1 砌体材料1

下 册1

13.1.1块材1

0.2建筑结构的发展简况2

13.1.2砌体的砂浆3

0.3本课程的内容及要求3

思考题3

课程认识实习4

13.1.3砌体材料的选择4

13.2砌体种类4

13.2.1 无筋砌体4

1钢筋混凝土的一般概念及材料的主要力学性能5

第1篇 混凝土结构5

1.1钢筋混凝土的一般概念及特点5

1.2.1钢筋的强度和变形6

13.2.2 配筋砌体6

1.2钢筋的主要力学性能6

1.2.2 钢筋的成分、级别、品种7

13.3 砌体的力学性能7

13.3.1 砌体的受压破坏特征7

13.3.2砌体的受压状态分析8

1.2.3钢筋的冷拉和冷拔9

13.3.3 影响砌体抗压强度的主要因素9

13.3.4砌体的抗压强度值9

1.2.5建筑结构对钢筋的要求10

1.2.4钢筋的形式10

1.3 混凝土主要力学性能11

1.3.1混凝土的强度11

13.3.5 砌体受拉、受弯和受剪性能12

1.3.2混凝土的变形13

13.3.6各类砌体强度设计值的调整系数γa14

13.3.7砌体的弹性模量与剪切模量15

1.4钢筋与混凝土之间的粘结16

思考题16

14砌体结构构件的承载力计算17

14.1 砌体结构设计基本规定17

14.2 受压构件18

14.2.1 无筋砌体受压构件破坏分析18

14.2.2 无筋砌体受压构件的承载力计算18

思考题19

2钢筋混凝土结构计算的基本原理20

2.1 结构的组成与结构功能20

2.1.1 结构的组成和功能20

2.1.2建筑结构的安全等级20

2.2 结构上的作用、作用效应、结构抗力20

2.2.1结构上的作用20

2.2.3荷载的代表值21

2.2.2结构上的荷载21

14.3局部受压计算21

14.3.1 局部受压破坏特点21

14.3.2砌体局部均匀受压22

14.3.3梁端支承处砌体的局部受压23

14.3.4梁下设有刚性垫块24

2.2.4结构抗力R24

2.3概率极限状态设计法25

2.3.1 结构的极限状态25

14.3.5 梁端下设有垫梁时砌体局部受压承载力计算25

2.3.3结构可靠度和失效概率26

2.3.2极限状态方程26

2.3.4结构的可靠指标β27

2.3.5 目标可靠指标27

2.4极限状态设计表达式28

14.4.2 受弯构件28

2.4.2 正常使用极限状态设计表达式28

14.4砌体受拉、受弯和受剪构件28

2.4.1 承载力极限状态设计表达式28

14.4.1轴心受拉构件28

14.4.3 受剪构件29

14.5.1 网状配筋砖砌体30

思考题30

习题30

14.5配筋砖砌体构件30

3受弯构件承载力计算与构造31

3.1梁、板的构造31

3.1.1 梁的截面与配筋及计算跨度31

3.1.2板的厚度、配筋及计算跨度33

14.5.2组合砖砌体构件介绍33

3.1.3梁、板混凝土保护层和截面的有效高度34

14.5.3 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙34

3.2 正截面受弯性能的试验分析35

3.2.1 适筋梁35

3.2.2超筋梁36

习题36

3.3单筋矩形截面受弯承载力计算37

3.2.3 少筋梁37

3.3.1 应力图形的简化和界限相对受压区高度ξb37

15.1 房屋的结构布置方案38

15混合结构房屋的墙、柱设计38

3.3.2单筋矩形截面正截面承载力的计算38

15.1.1纵墙承重方案38

15.1.3纵横墙承重方案39

15.1.2横墙承重方案39

15.1.4 内框架承重方案40

15.2.1 预制板的形式41

15.2装配式楼盖布置41

15.2.2预制梁的形式42

15.2.3铺板式楼盖的结构布置42

15.2.4铺板布置中常见问题44

3.4.1 概述45

3.4双筋矩形截面的受弯承载力计算45

3.4.2基本计算公式及适用条件46

15.2.5 装配式楼盖的连接46

3.4.3基本公式的应用48

15.3 房屋的静力计算方案49

15.3.1概述49

3.5.1概述50

3.5 单筋T形截面承载力的计算50

15.3.2房屋的静力计算方案分类51

3.5.2 第一类T形截面的基本公式及适用条件52

15.3.3 刚性和刚弹性方案房屋对横墙的要求52

15.4墙、柱的计算高度及构造要求52

15.4.1墙、柱计算高度的确定52

3.5.3 第二类T形截面的基本公式及适用条件53

3.5.4基本公式的应用54

15.4.2墙、柱的构造要求54

3.6.1 概述58

3.6.2 受弯构件斜截面的应力阶段及其破坏形式58

3.6 受弯构件斜截面承载力计算58

3.6.3 影响斜截面抗剪强度的主要因素60

3.6.4斜截面受剪承载力计算61

15.5 刚性方案房屋墙、柱的计算64

15.5.1 单层房屋承重纵墙的计算64

15.5.2 多层房屋承重纵墙计算67

15.5.3 多层房屋承重横墙的计算70

3.7 受弯构件的构造要求70

3.7.1抵抗弯矩图70

3.7.2纵向钢筋的弯起70

3.7.4 受弯构件内钢筋构造要求的补充71

3.7.3纵向钢筋的截断71

3.8 受弯构件承载力计算实例74

15.6 弹性与刚弹性房屋墙、柱计算76

15.6.1 单层单跨弹性方案房屋76

15.6.2 单层单跨刚弹性方案房屋77

思考题78

习题78

简支外伸梁大作业80

思考题82

4钢筋混凝土构件的变形与裂缝计算82

4.1 受弯构件的变形计算82

4.1.1 概述82

习题83

4.1.2 荷载效应标准组合下的短期刚度Bs83

多层混合结构刚性方案房屋墙柱设计大作业84

4.1.3 荷载效应标准组合并考虑长期作用影响的刚度B86

4.1.4 受弯构件的挠度计算87

4.2.1裂缝宽度及其计算88

4.2裂缝宽度验算88

16过梁、墙梁、挑梁、雨篷90

16.1 过梁90

16.1.1 过梁的分类和应用范围90

16.1.2过梁上的荷载91

4.2.2 钢筋混凝土构件不需进行裂缝宽度验算的条件91

习题91

16.1.3 过梁计算92

5.1 轴心受压构件93

5.1.1 配有纵筋和普通箍筋的柱93

5钢筋混凝土受压构件承载力计算93

16.2墙梁96

5.1.2配有纵筋和螺旋式或焊接环式间接钢筋柱97

16.2.1墙梁的构造要求97

16.2.2墙梁的适用条件98

16.2.3墙梁的计算98

16.2.4墙梁的破坏形态99

5.2偏心受压构件100

5.2.1偏心受压构件破坏特征100

5.2.2矩形截面偏心受压构件承载力的计算101

16.2.5墙梁的计算101

16.3挑梁108

16.3.1 挑梁的力学性能108

16.3.2挑梁的抗倾覆验算109

16.3.4挑梁自身承载力计算110

5.2.3 工字形截面偏心受压构件的受压承载力计算110

16.3.3挑梁下局部受压承载力验算110

16.3.5构造要求111

16.4雨篷114

16.4.1概述114

16.4.2雨篷板抗弯强度计算114

5.2.4构造要求114

16.4.3雨篷梁的计算115

5.3.1 轴向压力对斜截面抗剪承载力的影响116

16.4.4雨篷的抗倾覆计算116

16.4.5 雨篷梁板构造要求116

5.3偏心受压构件斜截面抗剪承载力计算116

5.3.2抗剪计算公式及适用条件117

思考题117

习题118

大小偏压柱设计大作业119

思考题119

6.1 钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算120

习题120

6钢筋混凝土受扭构件承载力计算120

6.1.1纯扭构件试验研究分析120

17.1.3震级121

17砌体结构抗震设计与构造121

17.1地震、地震波、震级和地震烈度121

17.1.1地震121

17.1.2地震波121

17.1.4地震烈度和烈度表122

17.1.5地震衰减规律123

6.1.2 矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力的计算公式及适用条件124

17.2 建筑物的震害及其分析124

17.2.1 多层砌体房屋的震害124

17.2.2 单层砖体房屋的震害125

17.3.1 抗震设防烈度、设计地震分组126

6.1.3 T形、工字形截面纯扭构件126

17.3抗震设计的一般规定126

17.3.2 建筑重要性分类、抗震设防标准及抗震设防目标127

6.1.4配筋构造要求127

6.2 弯剪扭承载力计算128

6.2.1 扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响128

6.2.2 剪扭、弯扭构件承载能力的计算129

6.2.3矩形截面弯剪扭构件承载力计算132

17.4 多层砌体结构房屋的抗震设计133

17.4.1地震作用133

习题135

7钢筋混凝土受拉构件承载力的计算137

7.1 轴心受拉构件的正截面承载力计算137

7.2 偏心受拉构件的正截面承载力计算138

7.2.1 概述138

7.2.2 正截面承载力计算公式138

17.4.2 多层砌体房屋的抗震计算138

7.2.3对称配筋偏心受拉构件计算141

7.2.4 偏心受拉构件斜截面承载力计算142

7.2.5构造要求142

习题143

8.1 预应力混凝土的基本概念144

8.1.1概述144

17.5抗震构造措施144

17.5.1建筑体型和结构布置144

8预应力混凝土构件144

8.1.2 预应力混凝土的分类及优缺点144

8.1.4混凝土的裂缝控制等级145

8.1.3 预应力混凝土的应用范围145

8.2 预加应力的方法和锚具146

8.2.1 预加应力的方法146

17.5.2钢筋混凝土构造柱、芯柱的设置和构造147

8.2.2锚具147

8.3.1预应力钢筋148

8.3预应力混凝土材料148

8.3.2混凝土148

17.5.3 圈梁的设置149

8.4.1 张拉控制应力149

8.4 张拉控制应力和预应力损失149

8.4.2预应力损失149

17.5.4构件间的连接151

17.5.5楼梯间构造152

17.5.6 圈梁和构造柱设置152

17.6 多层砌体结构抗震验算示例153

8.4.3预应力损失的组合153

8.5 预应力混凝土轴心受拉构件154

8.5.1 预应力轴心受拉构件的应力状态154

思考题157

8.5.2预应力混凝土轴心受拉构件计算158

18钢结构绪论159

18.2钢结构的应用及发展159

18.1钢结构的特点159

第3篇 钢结构159

18.3钢结构的设计方法160

18.3.1 钢结构设计理论的发展160

18.3.2概率极限状态设计法161

8.6预应力混凝土构件的构造162

8.6.1先张法构件162

8.6.2后张法构件163

8.7.1 预应力混凝土屋面板的选用164

18.3.3设计表达式164

8.7 预制构件通用图集的使用164

8.7.2 钢筋混凝土折线形屋架的选用165

8.7.3 吊车梁的选用166

8.7.4 预应力混凝土空心板选用166

19.2建筑钢材的主要性能167

8.8 预应力混凝土构件计算实例167

8.8.1设计题目167

19钢结构的钢材167

8.8.2屋架下弦杆设计167

19.1 钢结构对材料的要求167

19.2.1 强度167

19.2.2 塑性168

19.2.3冷弯试验168

19.2.4韧性169

19.2.5可焊性169

思考题170

习题170

19.3 影响钢材性能的主要因素171

19.3.2 冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响171

19.3.1 化学成分的影响171

预应力混凝土屋架下弦杆设计大作业171

19.3.3钢材的冷作硬化和时效硬化172

19.3.5 残余应力的影响173

9钢筋混凝土梁板结构173

9.1概述173

19.3.4温度的影响173

19.3.6 应力集中和钢材疲劳174

9.2.2 四边支承板的受力分析174

9.2.1 楼盖上作用的荷载174

9.2 整体式单向板肋形楼盖174

19.4钢材的两种破坏形式175

19.4.2脆性破坏175

19.5.1建筑钢材的种类175

19.4.1塑性破坏175

19.5 建筑钢材的种类、规格及其选用175

9.2.3结构平面布置175

9.2.4 单向板肋形楼盖的计算简图176

19.5.2建筑钢材的规格177

9.2.5 单向板肋形楼盖的内力计算——弹性计算法178

19.5.3建筑钢材的选用179

思考题181

9.2.6单向板肋形楼盖的内力计算——塑性计算法181

20钢结构的连接182

20.1 钢结构连接的类型和特点182

20.1.1铆钉连接182

20.1.2焊接连接182

20.1.3螺栓连接182

20.2焊缝连接183

20.2.1焊接方法183

9.2.8连续板的计算及构造184

9.2.7两种内力计算方法的选择184

20.2.2焊缝连接形式185

20.2.3焊缝的符号及标注方法185

20.2.4 焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量等级188

9.2.9次梁的计算和配筋188

9.2.10 主梁的计算和配筋188

20.3对接焊缝连接189

20.3.1 对接焊缝的形式和构造189

20.3.2对接焊缝连接的计算190

9.2.11 单向板肋形楼盖设计实例190

20.3.3举例194

20.4.1 角焊缝的形式、构造和受力特点196

20.4角焊缝连接196

20.4.2 角焊缝的连接计算199

9.3双向板肋形楼盖201

9.3.1概述201

9.3.2双向板的受力特点201

9.3.3双向板按弹性理论计算202

20.5 焊接残余变形和残余应力204

20.5.1 焊接残余变形和残余应力及其产生原因204

9.3.4双向板支承梁的计算特点204

9.3.5 双向板的构造要求204

9.3.6双向板肋形楼盖设计实例205

20.5.2 焊接残余变形和残余应力的危害205

20.5.3 消除和减少焊接残余变形及残余应力的措施205

20.6普通螺栓连接206

20.6.1 普通螺栓连接的规格206

20.6.2普通螺栓连接的构造206

20.6.3普通螺栓连接的计算208

9.4井字楼盖210

9.4.1 井字楼盖的特点210

9.4.2井字楼盖的计算211

9.4.3 井字梁的构造与配筋计算212

9.4.4 井字梁内力计算举例213

9.5楼梯213

9.5.1 现浇板式楼梯的计算与构造214

20.7高强度螺栓连接216

20.7.1 高强度螺栓的性能等级和材料216

20.7.3 摩擦型高强度螺栓连接计算217

20.7.2 高强度螺栓的预应力和紧固方法217

9.5.2现浇梁式楼梯的计算与构造217

9.5.3 折线形楼梯计算与构造特点220

思考题222

习题222

21轴心受力构件225

21.1概述225

21.2.2 轴心受力构件的刚度226

21.2 轴心受力构件的强度及刚度226

21.2.1 轴心受力构件的强度226

思考题227

21.3.1 理想轴心压杆的弯曲屈曲228

21.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定228

习题228

课程设计：整体式单向板肋形楼盖设计228

21.3.2 实际的轴心受压构件的受力性能229

21.3.3 实际轴心受压构件的实用计算方法229

10单层工业厂房结构设计231

10.1.1单层厂房特点231

10.1.2单层厂房结构分类231

21.4.1 翼缘的计算231

21.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定231

10.1概述231

21.4.2腹板的计算231

10.2.1 结构组成232

21.5.1 轴心受压构件的截面形式232

21.5 实腹式轴心受压构件截面设计232

21.5.2截面尺寸的确定232

10.2 单层厂房的结构组成与结构布置232

10.2.2 主要构件选型233

21.5.4构造要求233

21.5.3截面验算233

21.6.3单肢的稳定性236

21.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定性236

21.6格构式轴心受压构件236

21.6.1格构式轴压构件截面组成236

21.6.4缀材设计237

21.6.5横隔的设置238

21.6.6格构式轴心受压构件的设计步骤238

10.2.3柱网布置、变形缝240

10.2.4支撑布置241

21.7柱头及柱脚设计242

21.7.1柱头242

21.7.2柱脚243

10.2.5 抗风柱、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置245

10.3排架计算246

10.3.1计算简图247

习题247

10.3.2荷载计算248

22.1 受弯构件的类型249

22受弯构件（梁）249

22.2.1抗弯强度250

22.2梁的强度及刚度计算250

22.2.2梁的抗剪强度252

22.2.3腹板局部承压强度252

10.3.3排架内力分析252

22.2.5梁的刚度253

22.2.4折算应力的计算253

22.3梁的整体稳定254

22.3.1临界弯矩Mcr254

10.3.4排架内力组合255

22.3.2梁整体稳定的验算255

10.3.5 单层厂房排架考虑整体空间作用的计算256

10.4.1柱截面形式257

10.4单层厂房排架柱设计257

10.4.3柱的吊装验算258

10.4.2柱计算长度258

10.4.4 牛腿259

22.4型钢梁的设计260

22.4.1 单向弯曲的型钢梁260

22.4.2双向受弯型钢梁260

10.4.5 构造要求263

22.5.1初选截面263

22.5钢板组合梁的设计263

10.5.1 基础底面尺寸的确定264

10.5柱下独立基础264

22.5.3截面的变化265

22.5.2截面验算265

10.5.2基础高度的确定266

22.5.4 翼缘焊缝的计算266

22.5.5 局部稳定及腹板加劲肋的设置267

10.5.3基础底板配筋计算267

10.5.4构造要求270

22.6梁的拼接和连接271

22.6.1梁的拼接271

10.6单层工业厂房铰接排架设计实例272

22.6.2梁的连接272

22.7拉弯及压弯构件276

22.7.1 拉弯及压弯构件的类型276

22.7.2拉弯构件与压弯构件的强度计算277

22.7.3 压弯构件的稳定性计算277

习题279

23钢屋盖280

23.1 屋架形式及主要尺寸280

23.1.1钢屋架的形式280

23.1.2屋架的尺寸282

23.2屋盖支撑283

23.2.1 支撑的作用、类型及布置283

23.2.2支撑的截面形式285

23.3屋架杆件内力计算286

23.3.1计算假定286

23.3.2 节点荷载的计算286

23.3.3桁架内力计算287

23.4.1杆件的计算长度287

23.4屋架杆件截面的设计287

23.4.3屋架杆件截面形式及选择原则288

23.4.2杆件允许长细比288

23.5.1 节点设计的一般要求290

23.5屋架的节点设计290

23.5.2节点构造与计算291

思考题294

习题295

23.6屋架施工图295

单层工业厂房钢筋混凝土排架课程设计任务书295

23.7 轻钢屋架和薄壁型钢屋架296

11 多层及高层房屋结构概论297

11.1.1概述297

11.1.2框架结构体系297

11.1.4框架－剪力墙结构体系297

11.1.3剪力墙结构体系297

11.1 多层及高层房屋的结构类型297

11.2框架结构布置及计算简图298

11.1.5筒体结构体系298

11.2.1框架结构布置298

11.2.2框架结构计算简图300

11.3.1 竖向荷载下的内力近似计算——弯矩二次分配法302

11.3.2 水平荷载作用下的反弯点法302

11.3 框架结构内力及侧移的近似计算302

11.3.3 水平荷载作用下的D值法304

11.3.4框架结构侧移计算及限值307

钢屋架课程设计307

11.4 框架内力组合与截面配筋308

11.4.1控制截面308

11.4.3最不利内力组合309

附录10 钢材的强度设计值309

11.4.4 竖向活载最不利布置309

附录309

11.4.2荷载效应组合309

11.4.5 梁端弯矩调幅310

附录11 热轧普通工字钢截面特性310

11.4.6框架梁柱的截面配筋311

11.5现浇框架的构造要求312

附录12 热轧宽翼缘H型钢截面特性312

11.5.1一般要求312

11.5.2连接构造313

附录13 热轧普通槽钢截面特性314

11.6 多层框架结构设计实例315

附录14 热轧等边角钢截面特性316

11.6.1 荷载标准值的计算316

11.6.2初估梁柱截面尺寸318

附录15 热轧不等边角钢截面特性318

11.6.4框架内力计算321

附录17 热轧H型钢桩截面特性321

附录16 热轧窄翼缘H型钢截面特性321

11.6.3线刚度计算321

附录18 轴心受压构件的稳定系数322

附录19 各种截面回转半径的近似值326

附录20 中国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组327

11.6.5风荷载作用下的侧移验算327

11.6.6荷载组合和内力组合328

11.6.7框架梁柱配筋333

思考题337

习题337

12.1CAD历史及在中国的发展状况338

12建筑结构CAD简介338

12.2 中国建筑结构CAD软件的应用概况339

参考文献340

12.3建筑结构CAD技术的发展展望341

12.4建筑结构CAD系统的基本概念及工作过程341

12.4.1 人工智能与专家系统341

12.4.2 计算机辅助设计（CAD）的结构形式343

12.4.3建筑结构CAD系统的工作过程344

12.5PMCAD软件的应用与实例345

12.5.1PMCAD在PKPM系列软件中的地位和作用345

12.5.2主要技术条件346

12.5.4PMCAD的启动及一般操作347

12.5.3软件的适用范围347

12.5.5 执行主菜单A——人机交互式建立各层平面数据349

12.5.7执行主菜单2——输入次梁楼板355

12.5.6执行主菜单1——检查数据文件355

12.5.8执行主菜单3——输入荷载357

12.5.9 执行主菜单C——平面荷载显示校核358

12.5.10执行主菜单4——形成PK文件359

12.5.11 执行主菜单5——画结构平面图359

12.5.12执行主菜单6——砖混节点大样360

12.5.13 执行主菜单7——统计工程量360

12.5.14执行主菜单8——砖混结构抗震验算360

12.5.15 执行主菜单9——图形编辑、打印及转换361

12.5.16实例361

思考题366

附录1 钢筋的计算截面面积及公称质量368

附录2 各种钢筋间距时每米板宽内的钢筋截面面积表368

附录368

附录5 受弯构件的挠度限值369

附录6 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值369

附录3 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度369

附录4 混凝土结构的环境类别369

附录7 等截面等跨连续梁在常用荷载作用下的内力系数表370

附录8 承受均布荷载时双向板按弹性理论计算系数表377

附录9 单阶柱柱顶反力与位移系数表380

参考文献385