工程结构(上册)

工程管理专业是教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中设置的一个新专业。该专业整合了原专业目录中的建筑管理工程、国际工程管理、房地产经营管理（部分）等专业，具有较强的综合性和较大的专业覆盖范围。如何办好这一新专业，从而适应土木工程专业教育的发展和变化，有效地为国家、社会培养工程建设事业和房地产事业建设与发展所需的高级专业管理人才，是摆在国内设置了该专业的高等学校面前的一个重大课题。

《工程结构》课程是工程管理专业持术平台课程中的一门主干课程，其目的是通过本课程的教学使学生掌握工程结构的基本理论和实用设计方法，具备根据建筑（土木）工程项目的特点、性质、功能和业主的要求正确、合理地进行工程结构设计尤其是施工管理的基本能力。根据教育部提出的“宽口径、厚基础”的高等教育办学思想，本教材广泛、充分地借鉴国内相关高校和专家的先进的科学技术成果，在此基础上还参照了工程管理专业指导委员会编制的全国高等学校工程管理专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求。本教材综合了《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构设计》、《砌体结构》、《道路工程》、《桥梁工程》、《特种结构》等课程的教材，既满足了该专业覆盖范围宽的要求，又解决了学时少的矛盾。

本教材共15章，分为上、下两册。上册注重基础知识，下册注重实际操作，主要内容包括混凝土结构及其材料的力学性能、混凝土结构基本设计原则、钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算、钢筋混凝土轴向受力构件、受扭构件承载力计算、钢筋混凝土结构的适用性和耐久性、预应力混凝土构件、单层厂房、框架结构、砌体结构、道路工程、桥梁工程、特种结构等。本教材在编写时，注意以教学为主，以实际应用为重，在讲述基本原理和概念的基础上，结合规范和工程实际，注意与其他课程和教材的衔接与综合应用，体现了工程管理专业特点，突出了构造要求的阐述。全书章节中包括了典型的例题，而且各章均有提要、思考题、习题，方便学习使用。

本教材的编写人员都是具有丰富的教学经验的一线教师，上册主编夏宪成，副主编周盛世、胡龙伟；下册主编于英乐，副主编申建红、牛腾飞。书中的第1、6、9章由夏宪成编写，第2、4、5章由周盛世编写，第3、7、8章由胡龙伟编写，第10、12章由申建红编写，第13、14、15章由于英乐编写，第11章由牛腾飞编写。全书由青岛理工大学邵军义教授担任主审。

由于编者水平有限，书中不免有疏漏以及不足之处，欢迎读者批评指正。



编者2006年2月

本书为《工程结构（上册）》。《工程结构》共15章，上册为第1章～第9章，主要讲述了混凝土结构和钢筋混凝土结构的知识基础、基本计算方法，主要内容包括混凝土结构及其材料的力学性能、混凝土结构基本设计原则、钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算、钢筋混凝土轴向受力构件、受扭构件承载力计算、钢筋混凝土结构的适用性和耐久性、预应力混凝土构件等。下册为第10章～第15章,主要介绍单层厂房、框架、砌体结构，道路、桥梁工程以及常用构筑物的设计计算方法。

本书注意以教学为主，以实际应用为重，在讲述基本原理和概念的基础上，结合规范和工程实际，注意与其他课程和教材的衔接与综合应用，体现工程管理专业特点，突出了构造要求的阐述；章节中包括了典型的例题，而且各章均有提要、思考题、习题，以便于作为教材使用。

本书适用于高等院校工程管理专业以及土建相关专业师生学习参考。

第1章绪论1

11工程结构简介1

111基本概念1

112研究工程结构的意义2

12工程结构的分类与应用概况3

121按所用材料的不同分类3

122按受力和构造特点的不同分类6

123其他分类7

13工程结构课程简介和学习要点8

131课程简介8

132本课程学习要点8

第2章混凝土结构及其材料的力学

性能10

21混凝土结构10

211混凝土结构的一般概念10

212混凝土结构的组成11

213混凝土结构的发展和应用简况12

22混凝土结构的钢筋14

221钢筋的品种和成分14

222钢筋的形式15

223钢筋的力学性能16

224混凝土结构对钢筋质量的要求17

23混凝土18

231混凝土的强度18

232混凝土的变形性能21

233混凝土的时随变形——徐变和收缩27

24钢筋与混凝土的黏结28

241基本述语28

242黏结力的组成28

243黏结力的试验28

244影响黏结强度的因素30

第3章混凝土结构基本设计原则33

31极限状态设计原则33

311设计理论和概率理论之间的

关系33

312建筑结构的功能要求33

313结构可靠度和安全等级34

314结构的极限状态34

315结构上的作用F、作用效应S与

结构抗力R35

316结构极限状态方程36

32荷载和材料强度的取值37

321荷载代表值37

322材料强度标准值38

323材料强度的设计值38

33概率统计极限状态设计方法39

331结构安全度的三种处理方法39

332可靠度、失效概率、可靠指标39

333目标可靠指标41

334极限状态设计表达式42

第4章钢筋混凝土受弯构件截面承载力

计算45

41概述45

411基本术语45

412概述46

42受弯构件正截面受弯性能46

421适筋梁实验研究分析47

422适筋梁正截面工作的三个阶段48

423配筋率对正截面破坏性质的

影响49

43受弯构件正截面承载力计算方法51

431基本术语51

432基本假定51

433适筋梁正截面的受力分析52

434等效矩形应力图形53

435界限受压区高度ξb与界限

筋率ρb54

436最小配筋率54

44单筋矩形截面受弯构件正截面承载力

计算55

441一般构造要求55

442单筋矩形受弯构件正截面基本

计算公式与适用条件58

443基本公式的应用59

45双筋矩形截面受弯构件正截面承载力

计算61

451受压钢筋的强度62

452基本计算公式与适用条件62

453基本公式的应用63

46T形截面受弯构件正截面承载力

计算66

461概述66

462基本公式与适用条件67

463基本公式的应用69

47受弯构件斜截面承载力计算71

471概述71

472无腹筋梁斜截面的受力特点和破坏

形态72

473有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏

形态75

474影响斜截面受剪承载力的主要

因素76

475受弯构件斜截面抗剪承载力

计算78

476受弯构件斜截面承载力的计算

方法83

477纵向钢筋的弯起和截断88

第5章钢筋混凝土轴向受力构件99

51受压构件概述99

52受压构件的基本构造要求100

521材料强度等级100

522截面形式和尺寸100

523纵向钢筋100

524箍筋101

525柱中钢筋的搭接102

53配有普通箍筋的轴心受压构件的

正截面承载力计算104

531轴心受压短柱的应力分布及破坏

形态104

532轴心受压长柱的应力分布及破坏

形态104

533轴心受压构件正截面承载力

计算106

54螺旋式(或焊环式)箍筋轴心受压

构件正截面承载力计算107

541螺旋式箍筋的横向约束作用107

542配置螺旋式箍筋构件正截面受压

承载力计算108

55偏心受压构件正截面承载力计算的

有关原理109

551偏心受压构件正截面的破坏形态

和机理110

552偏心受压构件的纵向弯曲影响111

553偏心受压构件正截面承载力

计算的基本假定112

554附加偏心距112

555两种破坏形态的界限113

556小偏心受压构件中远离轴向偏心

力一侧的钢筋应力113

56不对称配筋矩形截面偏心受压构件正

截面承载力计算114

561大偏心受压构件正截

面承载力计算(ξ≤ξb)114

562小偏心受压构件正截面承载力

计算(ξ>ξb )116

563偏心受压构件正截面承载力

校核117

564不对称配筋条件下大小偏心受压

构件的判别118

57对称配筋矩形截面偏压构件的承载力

计算公式125

571对称配筋条件下大、小偏心受压

构件的判别126

572偏心受压构件对称配筋截面

承载力的计算与复核126

58I形截面偏心受压构件130

581非对称配筋截面130

582对称配筋截面承载力计算131

59NuMu相关曲线132

510受拉构件承载力计算133

5101概述133

5102轴心受拉构件的构造要求134

5103轴心受拉构件正截面承载力

计算134

5104矩形截面偏心受拉构件134

5105小偏心受拉构件正截面承载力

计算135

5106大偏心受拉构件正截面承载力

计算136

511轴向偏心受力构件斜截面受剪承载力

计算138

5111偏心受压构件斜截面承载力

计算139

5112偏心受拉构件斜截面承载力

计算140

第6章受扭构件承载力计算143

61概述143

62构件的开裂扭矩144

621矩形截面构件的开裂扭矩144

622带翼缘截面受扭构件的开裂

扭矩145

623纯扭构件的受扭承载力计算146

63T形和I形截面纯扭构件承载力

计算149

64受弯矩、剪力和扭矩共同作用的构件

承载力计算150

641弯扭构件概述150

642剪扭构件承载力的计算151

643弯扭构件的配筋计算152

644弯剪扭构件的构造要求153

645带翼缘截面的弯剪扭构件

承载力计算154

第7章钢筋混凝土结构的适用性和

耐久性159

71概述159

72裂缝的控制与验算159

721裂缝的原因、形态及影响因素159

722荷载引起的裂缝控制的目的与

验算内容164

723裂缝的出现与分布规律165

724平均裂缝间距166

725平均裂缝宽度166

73最大裂缝宽度与裂缝宽度验算168

731影响裂缝宽度的主要因素168

732最大裂缝宽度的计算169

74受弯构件的挠度控制170

741挠度控制的目的和要求170

742受弯构件刚度的试验研究分析170

743受弯构件短期刚度的计算172

75受弯构件长期刚度及挠度的验算174

751受弯构件长期刚度174

752受弯构件的变形验算175

76混凝土的耐久性176

761研究结构耐久性的重要意义176

762影响结构耐久性的因素177

763材料的劣化178

764混凝土结构耐久性设计183

765提高混凝土结构耐久性的技术

措施186

第8章预应力混凝土构件189

81概述189

811预应力的概念189

812预应力混凝土的等级与分类191

813预应力混凝土结构的类型192

814预应力混凝土结构的优缺点193

815预应力混凝土及其工作原理194

816预应力混凝土的使用范围195

82预应力损失195

821预应力损失的影响因素195

822预应力损失的组合196

823减少预应力损失的措施197

83预应力轴心受拉构件各阶段的应力

分析197

831先张法预应力混凝土轴心受拉

构件各阶段应力状态198

832后张法预应力混凝土轴心受拉

构件各阶段应力状态200

833应力分析小结203

84预应力混凝土轴心受拉构件的计算205

841使用阶段强度计算205

842使用阶段裂缝验算206

843施工阶段验算207

85预应力混凝土受弯构件各阶段应力

状态207

851预应力混凝土受弯构件截面

形式207

852受弯构件各阶段的应力分析208

86预应力混凝土受弯构件承载力计算209

861破坏阶段应力分析209

862预应力混凝土受弯构件正截面

承载力计算210

863预应力混凝土受弯构件斜截面

受剪承载力计算212

87预应力混凝土受弯构件的裂缝控制

验算213

871正截面裂缝控制验算213

872裂缝宽度计算213

873预应力混凝土受弯构件的挠度

计算214

874受弯构件裂缝出现时的

弯矩Mcr215

88预应力的传递长度和锚固区的局部

承压216

881预应力的传递长度216

882锚固区的局部承压216

89预应力混凝土构件的构造要求218

891先张法构件219

892后张法构件220

810无黏结预应力混凝土的基本原理221

8101无黏结预应力混凝土的概念与

特点222

8102无黏结预应力混凝土的材料与

锚固体系223

8103无黏结预应力混凝土板的

形式224

8104无黏结预应力混凝土梁的形式及

截面选择225

8105无黏结预应力混凝土受弯构件的

一般构造要求226

811体外预应力混凝土结构简介227

8111现代体外预应力混凝土结构的

发展227

8112体外预应力混凝土结构的

组成228

第9章钢筋混凝土梁板结构230

91概述230

92现浇整体式楼盖结构的分类231

93现浇整体式楼盖结构布置232

931柱网布置232

932梁格布置232

94肋梁楼盖的受力体系232

941板232

942次梁与主梁234

95钢筋混凝土单向板肋梁楼盖的内力

计算234

951按弹性理论计算234

952考虑塑性内力重分布的计算

方法239

96单向板的计算和配筋242

961设计要点242

962配筋构造242

97次梁的计算和配筋244

971设计要点244

972配筋构造245

98主梁的计算和配筋246

981计算要点246

982截面配筋构造247

99单向板肋梁楼盖设计例题247

991设计步骤248

992绘制配筋图261

910双向板肋形楼盖261

9101双向板的受力特点262

9102弹性体系双向板的静力计算263

9103双向板按塑性理论的计算

方法265

9104双向板的极限荷载266

9105双向板按塑性理论的设计268

9106双向板支承梁的计算269

911装配式楼盖269

9111预制构件270

9112预制构件的计算特点271

9113装配式混凝土楼盖的连接

构造271

9114装配整体式楼盖273

9115楼梯、雨篷的计算与构造274

附录278

附录1钢筋的强度与弹性模量278

附录2混凝土的强度与弹性模量279

附录3钢筋混凝土构件正常使用有关的

规定280

附录4受压构件的最小相对界限偏

心距280

附录5钢筋混凝土耐久性有关的规定281

附录6钢筋的有关构造规定与数表282

附录7梁、板在常用荷载下作用的内力

系数285

参考文献295