钢筋混凝土设计

土木工程钢筋混凝土课程设计专业：土木工程学号：081090668姓名：崔轶桢指导老师：刘修权21 课程名称：钢筋混凝土结构设计第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是土木工程专业主要专业课之一，由于钢筋混凝土结构在实际工程中应用广泛，故本课程较其它专业课尤为重要。本课程主要讲述钢筋混凝土构件及结构的设计理论、计算方法、规范的规定，是对《混凝土结构设计规范》的阐述，课程与实际联系紧密，设计理论主要建立在实验结果之上，与力学课程有较大差别。二、课程目标与基本要求通过本课程的学习，掌握工程实际中常用构件受弯构件、受压构件的基本理论及设计计算方法，掌握常肋梁楼盖结构的设计方法，了解其他不常用的构件结构形式。从而达到让学生掌握建筑结构的设计方法以及与施工和工程质量有关的基本结构构造要求，具备对一般建筑结构设计计算能力。三、与本专业其他课程的关系本课程一般在大学三年级第一或第二学期开设，本课程要求学生有一定的力学基础及房屋构造知识，《工程材料》《材料力学》《房屋建筑学》此时已经学完，《结构力学》此时已学了一半。本课程可与《钢结构》《土力学地基基础》同步开设，与这两门课无因果关系。《高层建筑结构设计》一般在本课程后开设。第二部分考核内容与考核目标第一章绪论21 一、学习目的与要求通过本章学习，了解钢筋混凝土构件与素混凝土构件的区别，钢筋混凝土结构的优缺点，了解钢筋混凝土结构在实际工程中广泛的应用领域，了解钢筋混凝土结构设计方法历史和今天，了解钢筋混凝土结构的发展方向。二、考核知识点与考核目标钢筋混凝土的结构的特点、钢筋混凝土结构的优缺点。第二章钢筋混凝土材料的力学性能一、学习的目的与要求1．掌握钢筋受力时应力应变曲线的特点，钢筋的分类，钢筋的品种和规格；2．掌握混凝土受压时应力应变曲线的特点，混凝土的各种强度指标的区别，混凝土徐变，混凝土变形模量；3．了解钢筋与混凝土间粘结力的组成，影响粘结强度的因素；二、课程内容第一节钢筋1.钢筋的形式、品种和级别2.钢筋的强度和变形3.实际工程对钢筋特性的要求第二节混凝土1.混凝土强度2.混凝土变形第三节钢筋与混凝土之间粘结21 一、考核知识点与考核目标1.识记：钢筋的屈服强度、极限强度、伸长率、塑性，混凝土的立方抗压强度、轴心抗压强度、复杂应力下强度，混凝土弹性模量、变形模量，混凝土弹性应变、塑性应变，混凝土徐变，钢筋与混凝土的粘结强度2.领会：钢筋的强度确定方法，无明显屈服点钢筋屈服强度确定方法，热轧钢筋的级别及符号，混凝土等级表达方法，影响混凝土立方抗压强度的因素，立方抗压强度与轴心抗压强度的大小关系，剪压受力时混凝土强度特点，三向受压时混凝土强度和变形特点，混凝土受拉时强度与变形特点，影响混凝土收缩徐变的因素，混凝土收缩徐变对结构的影响，影响钢筋与混凝土粘结强度的因素，粘结强度的应用。第三章钢筋混凝土结构基本设计原则一、学习目的与要求通过本章学习，了解目前结构设计方法中对一些基本问题的处理方法和规定，领会极限状态、可靠度的概念，领会材料的强度、结构所受的荷载的随机性，认识结构设计表达式中各符号的意义。二、课程内容第一节极限状态第二节按近似概率的极限状态设计法第三节实用设计表达式三、考核的知识点与考核目标21 1.识记：建筑结构的安全性、适用性、耐久性，承载能力极限状态，正常使用极限状态，作用，作用的分类，永久荷载，可变荷载，可靠度，可靠指标，失效概率，荷载效应，荷载效应的基本组合、标准组合、准永久组合，材料的设计强度、标准强度、平均强度，荷载的设计值、标准值、平均值，建筑结构的安全等级，结构的设计使用年限，结构重要性系数，永久荷载分项系数，可变荷载分项系数，可变荷载组合系数，目标可靠指标。2.领会：作用与荷载的关系，结构上的荷载的不定性，材料强度的不定性，荷载的标准值的确定方法，材料强度标准值的确定方法，利用荷载效应、抗力的统计参数计算可靠指标的方法，可靠指标与失效概率间的关系，荷载设计值、标准值、平均值之间的关系，材料设计强度、标准强度、平均强度之间的关系。第四章受弯构件的抗弯承载力一、学习目的与要求了解受弯构件正截面抗弯受力特性，掌握受弯构件正截面设计方法。二、课程内容：第一节概述1.受弯构件的概念2.受弯构件的基本构造要求第二节受弯构件正截面抗弯性能试验研究1.试验方法介绍2.受弯构件破坏的三个阶段的特征3.M-f曲线的特征4.最大配筋率和最小配筋率的确定方法第三节单筋矩形截面承载力计算21 1.单筋矩形截面计算公式的建立2.计算公式的适用条件和应用第一节双筋矩形截面承载力计算1.双筋矩形截面的适用条件2.受压钢筋的设计强度确定方法3.双筋矩形截面计算公式的建立4.计算公式的适用条件和应用第二节单筋T形截面承载力计算1.单筋T形截面在工程中的应用2.单筋T形截面应力状态及特点3.整浇楼盖中T形截面梁的确定方法4.单筋T形截面计算公式的建立5.计算公式的适用条件和应用三、考核的知识点与考核目标1.识记：单筋梁，双筋梁，受压边缘极限压应变，超筋梁，适筋梁，少筋梁，相对受压区高度，界限相对受压区高度，配筋率，最小配筋率，截面有效高度，混凝土受压区等效矩形应力图形，翼缘计算宽度。2.领会：受弯构件正截面工作三个阶段，每个阶段的特征，各阶段之间转换的原因；超筋破坏、适筋破坏、少筋破坏各自特征；适筋梁三个阶段正截面应力应变特征；超筋与适筋的界限。适筋与少筋的界限；承载力计算公式及适用条件；双筋截面受压钢筋强度限制；单筋T形截面有效翼缘宽度的确定，T形截面类型的判别；21 3.应用：单筋矩形截面、双筋矩形截面、单筋T形截面正截面计算、承载力复核第五章受弯构件抗剪承载力一、学习目的与要求了解受弯构件斜截面抗剪的受力特点，掌握受弯构件抗剪设计方法。二、课程内容第一节梁斜截面抗剪试验研究1．影响梁斜截面抗剪承载力的因素2．钢筋混凝土梁斜截面三种破坏模式第二节梁斜截面抗剪承载力计算1．基本假定2．梁斜截面抗剪承载力计算公式3．计算公式的适用范围4．梁斜截面抗剪承载力计算方法第三节构造要求1．抵抗弯矩图（材料图）2．纵筋弯起3．纵筋截断和锚固4．箍筋三、考核的知识点与考核目标1.识记：腹筋，剪跨比，斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏，抵抗弯矩图；21 2.领会：梁斜截面抗剪三种破坏模式各自破坏特征，影响斜截面抗剪承载力的因素，造成不同破坏模式的原因，抵抗弯矩图与荷载产生的弯矩图的区别，弯起钢筋弯起点位置要求，最小截面尺寸要求，可以构造配箍的条件，斜截面计算位置的种类；3.应用：掌握梁的抗剪计算（配箍或箍筋、弯起钢筋均配），或承载力复核方法。第六章受压构件截面承载力一、学习目的与要求了解钢筋混凝土柱的受力性能，掌握其设计方法，重点是单向偏心受压构件正截面承载力。二、课程内容第一节轴心受压构件承载力1．普通柱抗压承载力2．密箍圆柱（或正多边形柱）抗压承载力第二节单向偏心受压构件正截面承载力第三节双向偏心受压构件正截面承载力第四节偏心受压构件抗剪承载力第五节柱的构造要求三、考核的知识点与要求1.识记：大偏心受压构件，小偏心受压构件，偏心距增大系数，轴心受压构件的稳定系数，长细比，受压构件计算长度。21 2.领会：大偏心受压构件的破坏特征，小偏心受压构件的破坏特征，轴心受压短柱、长柱、细长柱破坏特征，密箍圆柱的受力过程，考虑偏心距增大系数的原因，考虑附加偏心距的原因，不对称配筋大、小偏心判断方法，对称配筋大、小偏心判断方法，承载力复核题大、小偏心判断方法，偏心受压正截面承载力计算公式及适用条件，偏心受压柱剪跨比，轴压力对抗剪承载力的影响，工字形柱截面箍筋形式，柱纵筋最小配筋率。3.应用：掌握单向偏心受压构件正截面设计或承载力复核方法。第七章受拉构件截面承载力一、学习目的与要求了解钢筋混凝土受拉构件的受力特点，学会受拉构件的设计方法。二、课程内容第一节轴心受拉构件第二节偏心受拉构件正截面承载力第三节偏心受拉构件斜截面抗剪承载力三、考核知识点与要求1.识记：大偏心受拉构件，小偏心受拉构件2.领会：轴心受拉构件的破坏特征，大偏心受拉构件破坏特征，小偏心受拉构件的破坏特征，轴拉力对偏心受拉构件抗剪承载力的影响，大、小偏心受拉构件判断方法。3.应用：掌握轴心受拉、偏心受拉构件正截面设计、承载力复核的方法。第八章受扭构件一、学习目的与要求了解钢筋混凝土受扭构件受力特点，掌握受扭构件设计方法二、课程内容21 第一节纯扭构件抗扭承载力第二节弯剪扭构件抗扭承载力第三节受扭构件构造要求三、考核知识点与要求1.识记：平衡扭转，协调扭转，受扭构件超筋破坏、适筋破坏、少筋破坏，开裂扭矩，抗扭塑性抵抗矩，截面剪力引起的抗扭承载力降低系数，抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比值。2.领会：受扭构件适筋破坏过程，纵筋箍筋配筋强度比的取值范围和原因，剪扭承载力相关关系，抗扭纵筋与抗弯纵筋的叠加方法，抗扭箍筋与抗剪箍筋的叠加方法，受扭构件防止超筋破坏、少筋破坏的方法3.应用：掌握弯剪扭构件设计方法第九章钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算一、学习目的与要求了解规范对钢筋混凝土构件的变形和裂缝的要求，学会使用公式计算梁板的挠度、裂缝，了解影响构件变形和裂缝的因素，学会减小变形和裂缝的方法。二、课程内容第一节抗裂度验算第二节梁板的挠度验算第三节裂缝宽度验算三、考核知识点与要求1.识记：裂缝控制等级，容许挠度，梁板抗弯短期刚度，长期刚度，最小刚度法则，容许裂缝宽度，平均裂缝间距，平均裂缝宽度，最大裂缝宽度，21 2.领会：裂缝控制验算方法，受弯构件挠度计算方法，梁抗弯刚度沿梁全长的分布规律，长期荷载对变形和裂缝的影响，影响梁挠度的主要因素，影响裂缝宽度的主要因素。第十章预应力混凝土构件一、学习目的与要求了解预应力混凝土轴心受拉构件、受弯构件受力特点，了解预应力损失的内容及计算方法，了解预应力混凝土构件设计步骤。二、课程内容第一节概述1．预应力混凝土的概念2．预应力混凝土的分类3．张拉预应力钢筋的方法4．夹具和锚具5．预应力混凝土材料6．张拉控制应力7．预应力损失8．预应力损失值的组合9．先张法构件预应力钢筋的传递长度10．后张法构件端部锚固区的局部受压承载力计算第二节预应力混凝土轴心受拉构件的计算1．轴心受拉构件各阶段的应力分析2．轴心受拉构件使用阶段的计算21 1．轴心受拉构件施工阶段的验算第二节预应力混凝土受弯构件的计算二、考核知识点与要求1.识记：预应力混凝土构件的优缺点，先张法，后张法，张拉控制应力，预应力损失，第一阶段预应力损失，第二阶段预应力损失，有效预压应力，换算截面面积，混凝土局部受压时的强度提高系数。2.领会：预应力混凝土轴心受拉构件各阶段材料的应力状态，轴心受拉构件正截面承载力计算、抗裂度验算，施工阶段承载力验算、端部锚固区局部受压验算。第十一章楼盖一、学习目的与要求通过本章学习，了解梁板结构的内力分析方法和截面设计方法，了解弹性计算法和塑性计算法基本理论，配合后面的课程设计，达到绘制楼盖结构施工图能力。二、课程内容第一节概述第二节现浇单向板肋梁楼盖1．结构平面布置2．计算简图3．连续梁、板按弹性理论的内力计算4．超静定结构塑性内力重分布的概念5．连续梁、板按调幅法的内力计算6．单向板肋梁楼盖的截面设计与构造21 第一节双向板肋梁楼盖1．双向板的受力特点和主要试验结果2．双向板按弹性理论的内力计算3．双向板支承梁的设计第二节楼梯与雨蓬三、考核知识点与要求1.识记：单向板，双向板，塑性铰，塑性内力重分布，弯矩调幅法，弯矩包络图，折算荷载；2.领会：连续梁、板活载最不利布置原则，弹性计算法考虑折算荷载的原因，塑性铰与普通理想铰的区别，塑性计算法的注意事项，主次梁交接处附加钢筋及计算方法；双向板塑性铰线的分布和走向。3.应用：利用弹性法、塑性法计算连续梁、板内力。第三部分有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述本大纲在考核目标中，按照“识记”、“领会”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。领会：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。21 应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。二、教材1.指定教材：《混凝土结构》（上册，混凝土结构设计原理，中册，混凝土与砌体结构设计），东南大学程文瀼，天津大学王铁成主编，中国建筑工业出版社，2008年（第四版）2.参考教材：《混凝土结构》（上，下），吴培明，彭少民，武汉理工大学出版社，2008年版。三、自学方法指导1.在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。2.阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。3.在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。21 4.完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。四、对社会助学的要求1.应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。2.应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。3.辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。4.辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。5.辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。6.注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。7.要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。8.助学学时：本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：章次内容学时第一章绪论2第二章钢筋混凝土材料的力学性能4第三章钢筋混凝土结构基本设计原则421 第四章受弯构件抗弯承载力12第五章受弯构件抗剪承载力8第六章受压构件截面承载力12第七章受拉构件截面承载力2第八章受扭构件4第九章钢筋混凝土构件的变形和验算4第十章预应力混凝土构件10第十一章楼盖10合计72五、关于命题考试的若干规定（包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等）。1.本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。2.试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为30％、“领会”为40％、“应用”为30％。3.试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。4.每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。5.试题类型一般分为：填空题、单项选择题、简答题和计算题。6.考试采用半开半闭笔试（计算题开卷），考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。21 六、题型示例一．填空题1．衡量钢筋塑性性能的两个基本指标是__________________和____________________。2．影响混凝土收缩的因素中，骨料的弹性模量越高，收缩变形越_______；水灰比越小，收缩越___________。3．混凝土处于三向受压状态时，不仅可提高其_____________，还可以提高混凝土的_______________。4．建筑结构应满足的基本功能要求即结构的可靠性包括结构的__________，_________和_____________。5．钢筋混凝土矩形截面纯扭构件接近破坏时，一般由构件的______边中点薄弱处产生一条斜裂缝发展成临界斜裂缝；受扭构件纵筋一般沿构件___________布置。6．混凝土的_____________强度是其各种力学指标的代表值。7．普通钢筋混凝土构件，在其它条件相同时，钢筋的直径越细，则构件的裂缝宽度越______；混凝土保护层越厚，其裂缝宽度越______。8．钢筋混凝土梁斜截面破坏形式一般有三种，对于__________________破坏，一般需要通过构造措施保证；对于________破坏，则通过配置腹筋来避免这种破坏。9．钢筋与混凝土之间的粘结力一般由_______________，________________和_______________三个部分组成。10．根据规范要求，混凝土强度标准值的保证率为__________。21 一．单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，）1.钢筋混凝土保护层厚度是指：A．最外排纵筋的外表面至混凝土外表面的距离B．箍筋的外表面至混凝土外表面的距离C．外排纵筋的内表面至混凝土外表面的距离D．钢筋形心至混凝土外表面的距离2．对于对称配筋的钢筋混凝土柱，下列说法正确的是：A．当ξ≤ξb时为小偏心受压构件B．当N>Nb时为小偏心受压构件C．当ηei≥0.3h0时为大偏心受压构件D．当N≤Nb时为小偏心受压构件3．T形截面梁，属于第一类T形截面的判别式是：A．γ0M≤α1fcbf＇hf＇(h0-bf＇/2)或fyAs≥α1fcbf＇hf＇B．γ0M>α1fcbf＇hf＇(h0-bf＇/2)或fyAs≥α1fcbf＇hf＇C．γ0M≤α1fcbf＇hf＇(h0-bf＇/2)或fyAs≤α1fcbf＇hf＇D．γ0M>α1fcbf＇hf＇(h0-bf＇/2)或fyAs≤α1fcbf＇hf＇4．预应力混凝土构件，在进行各阶段应力分析时，先张法与后张法公式上的差别是：A．后张法是将先张法公式中A0换成AnB．后张法在施工阶段将先张法公式A0换成An，在使用阶段仍是A0C．先张法在施工阶段将后张法公式A0换成An，在使用阶段仍是A0D．都不对5．受弯构件正截面承载力与受拉区纵筋配筋率ρ21 的关系是（注：其它条件相同）：A．ρ越大，Mu越大B．ρ越大，Mu越小C．当ρmin≤ρ≤ρmax时，Mu越大D．当ρmin≤ρ≤ρmax时，Mu越小2．对不同强度等级的混凝土试块，在相同的条件下进行受压试验时，所测得的σ-ε曲线上可以看出：A．曲线的峰值越高，混凝土的极限压应变越大B．曲线的峰值越高，混凝土的延性越好C．曲线峰值点处的压应变值均接近0.002D．都不对3．钢筋混凝土适筋梁正截面破坏时，第三阶段末的表现是：A．拉区钢筋屈服，随后压区混凝土压碎B．拉区钢筋未屈服，压区混凝土压碎C．拉区钢筋和压区混凝土的应力均不确定D．都不对4．条件相同的无腹筋梁，斜截面抗剪承载力的关系是：A．斜压>剪压>斜拉B．剪压>斜压>斜拉C．斜压=剪压>斜拉D．无法确定5．钢筋混凝土梁正截面承载力设计时，依据的应力力状态是：A．第一阶段末21 A．第二阶段末B．第三阶段末C．无法确定2．钢筋混凝土短柱在长期荷载N作用下，时刻t时的应力状况与加载时相比，正确的说法是：A．钢筋的应力增加，混凝土的应力减小B．钢筋的应力增加，混凝土的应力增加C．钢筋和混凝土的应力均未改变D．无法确定二．问答题（回答要点，并简明扼要作解释）1．根据钢筋混凝土梁的抵抗弯矩图，梁中纵筋的弯起和切断应满足什么条件？2．钢筋混凝土梁中箍筋抗剪的作用主要有哪些？3．钢筋混凝土梁正截面承载力计算时采用的基本假定有哪些？4．影响钢筋与混凝土之间的粘结的主要因素有哪些？三．计算题1．一钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸为bxh=250×600mm.该梁承受均布荷载，总荷载设计值为80kN/m.梁的计算跨度L0等于5.6m.梁混凝土等级为C25(fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2),梁中纵向钢筋使用HRB335级钢筋(fy=300N/mm2)，箍筋用HPB235级钢筋(fyv=210N/mm2).箍筋的容许最大间距为Smax=250mm,箍筋最小直径为dmin=6mm,as=40mm.试计算:(1)所需纵筋截面面积As;(2)当梁仅配箍筋时，计算并选定箍筋.(3)画出梁的配筋图.(ξb=0.55)2.一矩形截面偏心受压柱，截面尺寸为bxh=400×600mm.该柱的计算长度21 L0=4.8m，as=as’=40mm.该柱混凝土等级为C20(fc=9.6N/mm2)，主筋采用HRB335级钢筋(fy=fy’=300N/mm2).柱内力设计值N=1000kN，M=100kN.m.计算柱所需的主筋As,As’.(不对称配筋、对称配筋均可)(ξb=0.55)。学号:08109066808秋土木工程(本)崔轶桢2010年11月21