天津大學(xué)：混凝土結(jié)構(gòu)原理-教學(xué)大綱

《混凝土結(jié)構(gòu)原理》教學(xué)大綱授課專(zhuān)業(yè)：土木工程等專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)一、課程的性質(zhì)與目的《混凝土結(jié)構(gòu)原理》課是土木工程專(zhuān)業(yè)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。課程和教材內(nèi)容的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，與相關(guān)規(guī)范、規(guī)程密切相連。本課程主要講述混凝土結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件，包括結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)、各類(lèi)構(gòu)件受力時(shí)的力學(xué)性能、設(shè)計(jì)原理、計(jì)算方法和配筋構(gòu)造等。課程包括另附的思考題和習(xí)題。學(xué)習(xí)本課程的目的是掌握混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本原理、基本設(shè)計(jì)理論和計(jì)算。為繼續(xù)學(xué)習(xí)后續(xù)課程、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，從事與混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)的工作和學(xué)習(xí)研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、與課程配套的實(shí)驗(yàn)矩形截面適筋梁的正截面承載力試驗(yàn)；集中荷載下矩形截面簡(jiǎn)支梁的斜截面受剪承載力試驗(yàn)；矩形截面偏心受壓短柱的承載力試驗(yàn)。三、本課程的前修課程《高等數(shù)學(xué)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《土木工程材料》以及《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》等。四、課程的基本內(nèi)容和教學(xué)要求1.緒論課程的基本內(nèi)容：混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念（包括：分類(lèi)、配筋的作用和要求、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)）；混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用（發(fā)展概況、在土木工程中的應(yīng)用概況和展望）。教學(xué)要求：掌握混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念和特點(diǎn)；了解混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用狀況；了解本課程的主要內(nèi)容、要求和學(xué)習(xí)方法。2.混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理和力學(xué)性能課程的基本內(nèi)容：鋼筋（包括：鋼筋的品種和級(jí)別、鋼筋強(qiáng)度和變形、鋼筋冷加工的概念、鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型、鋼筋的疲勞性能、混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求）；混凝土（包括：混凝土的基本強(qiáng)度指標(biāo)、單軸受壓下混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、軸向受壓下的變形模量、軸向受壓下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、混凝土的疲勞性能、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度和變形、混凝土的收縮和膨脹）；鋼筋和混凝土的粘結(jié)（包括：粘結(jié)的定義、粘結(jié)力的組成、保證可靠粘結(jié)的構(gòu)造措施）。教學(xué)要求：鋼筋：熟悉鋼筋的品種和級(jí)別；掌握鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特征及其數(shù)學(xué)模型；了解鋼筋的疲勞性能以及混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求?；炷粒菏煜せ炷恋膹?qiáng)度和各類(lèi)強(qiáng)度之間的關(guān)系；掌握單向受壓下混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線的特征及其數(shù)學(xué)模型；熟悉混凝土彈性模量、變形模量的概念；了解混凝土的疲勞性能以及在復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度概念。鋼筋和混凝土的粘結(jié)性能：掌握粘結(jié)的定義、粘結(jié)力的組成、粘結(jié)應(yīng)力的分布、粘結(jié)應(yīng)力和相對(duì)滑移的關(guān)系的概念；掌握基本錨固長(zhǎng)度的概念和保證可靠粘結(jié)的構(gòu)造要求。3.混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原則課程的基本內(nèi)容：極限狀態(tài)（包括：結(jié)構(gòu)上的作用與荷載效應(yīng)、結(jié)構(gòu)的抗力、結(jié)構(gòu)的功能要求、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、極限狀態(tài)的概念和分類(lèi)、極限狀態(tài)方程）；按近似概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（包括：結(jié)構(gòu)的可靠度、可靠指標(biāo)與失效概率、目標(biāo)可靠指標(biāo)）；實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式（包括：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式、正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式）。教學(xué)要求：掌握工程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的基本概念（結(jié)構(gòu)上的作用、對(duì)結(jié)構(gòu)的功能要求、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、兩類(lèi)極限狀態(tài)）；了解結(jié)構(gòu)可靠度的基本原理；熟悉近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的應(yīng)用。4.受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算課程的基本內(nèi)容：梁、板的一般構(gòu)造（包括：梁、板的截面形式和尺寸、混凝土標(biāo)號(hào)的選擇、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)和常用直徑、混凝土保護(hù)層厚度、縱筋布置、縱筋配筋率）；梁的正截面受彎承載力試驗(yàn)（包括：適筋梁正截面受彎的三個(gè)受力階段、縱筋配筋率對(duì)破壞形態(tài)和受彎性能的影響）；正截面承載力計(jì)算的基本假定及其應(yīng)用（包括：正截面承載力計(jì)算的基本假定、受壓區(qū)混凝土應(yīng)力的計(jì)算圖形、界限相對(duì)受壓區(qū)高度）；單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（包括：基本計(jì)算公式、計(jì)算公式的適用條件及其意義、計(jì)算系數(shù)及其應(yīng)用）；雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（包括：雙筋矩形截面的形成和縱向受壓鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、梁正截面承載力的截面設(shè)計(jì)方法）；T形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（包括：T形截面的定義及翼緣計(jì)算寬度的取值、T形截面受彎構(gòu)件承載力計(jì)算）。教學(xué)要求：

熟練掌握適筋梁正截面受彎時(shí)三個(gè)受力階段的概念（截面上應(yīng)力和應(yīng)變的分布、破壞形態(tài)、縱向受力鋼筋配筋率對(duì)破壞形態(tài)的影響、三個(gè)工作階段在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等）；掌握正截面承載力計(jì)算的基本假定及其在正截面承載力計(jì)算中的應(yīng)用；熟練掌握單筋、雙筋矩形截面和T形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算方法，配置縱筋的構(gòu)造要求。5.受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算課程的基本內(nèi)容：受彎構(gòu)件斜截面承載力的概念（包括：裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展、斜截面受剪和受彎承載力、箍筋和配筋率以及彎起鋼筋）；剪跨比及梁沿斜截面受剪的破壞形態(tài)（包括：剪跨比的概念、斜截面的三種主要破壞形態(tài)、保證斜截面受剪承載力的方法）；斜截面受剪破壞的機(jī)理及主要影響因素（包括：斜截面受剪破壞機(jī)理、影響斜截面受剪承載力的主要因素）；斜截面受剪承載力的計(jì)算公式和適用范圍（包括：基本假定、受壓區(qū)混凝土承受的剪力、箍筋和彎起鋼筋承受的剪力、斜截面受剪承載力的計(jì)算公式、計(jì)算公式的適用范圍、連續(xù)梁斜截面受剪的性能與承載力計(jì)算）；深受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力。教學(xué)要求：

熟悉無(wú)腹筋梁斜裂縫出現(xiàn)前后的應(yīng)力狀態(tài)；掌握剪跨比的概念、無(wú)腹筋梁斜截面受剪的三種破壞形態(tài)以及腹筋對(duì)受剪破壞形態(tài)的影響；熟練掌握矩形、T形和I形截面受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算模型、計(jì)算方法和限制條件；掌握受彎構(gòu)件鋼筋布置、梁內(nèi)縱筋的彎起、截?cái)嘁约板^固等構(gòu)造要求；了解深受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算原理和計(jì)算方法。6.受壓構(gòu)件承載力計(jì)算課程的基本內(nèi)容：受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造（包括：截面形式與尺寸、材料的強(qiáng)度等級(jí)、縱向鋼筋和箍筋的構(gòu)造要求）；軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算（包括：軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算、軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算）；偏心受壓構(gòu)件正截面的受力過(guò)程與破壞形態(tài)（包括：偏心受壓構(gòu)件正截面的受力過(guò)程、偏心受壓構(gòu)件正截面的兩種破壞形態(tài)）；偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲影響；偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式（包括：大、小偏心受壓破壞形態(tài)的截面應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖、附加偏心矩、初始偏心矩、偏心矩增大系數(shù)、偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式及其適用條件）；不對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；對(duì)稱配筋I(lǐng)形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；正截面承載力Nu-Mu相關(guān)曲線及其應(yīng)用；雙向偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算；偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算；雙向受剪承載力。教學(xué)要求：

掌握軸心受壓構(gòu)件的受力全過(guò)程、破壞形態(tài)、正截面受壓承載力的計(jì)算方法及主要的構(gòu)造要求；了解螺旋箍筋柱的原理與應(yīng)用；熟練掌握偏心受壓構(gòu)件正截面兩種破壞形態(tài)的特征以其正截面上應(yīng)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖；掌握偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的一般計(jì)算公式的原理；熟練掌握對(duì)稱配筋矩形和I形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算方法及縱向鋼筋與箍筋的主要構(gòu)造要求；掌握Nu-Mu相關(guān)曲線的概念及應(yīng)用；熟悉偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算；了解雙向受剪承載力計(jì)算原理和計(jì)算方法。7.受拉構(gòu)件承載力計(jì)算課程的基本內(nèi)容：軸心受拉構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（包括：大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算、小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算）；偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算。教學(xué)要求：

掌握軸心受拉構(gòu)件的受力全過(guò)程、破壞形態(tài)、正截面受拉承載力的計(jì)算方法及配筋的主要構(gòu)造要求；掌握偏心受拉構(gòu)件的受力全過(guò)程、兩種破壞形態(tài)的特征以及對(duì)稱配筋矩形截面偏心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力計(jì)算方法與配筋的主要構(gòu)造要求；熟悉偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算。8.受扭構(gòu)件扭曲截面受扭承載力計(jì)算課程的基本內(nèi)容：純扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究；矩形截面純扭構(gòu)件的扭曲截面受扭承載力計(jì)算（包括：開(kāi)裂扭矩的計(jì)算、受扭承載力計(jì)算、配筋計(jì)算方法）；彎剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算（包括：試驗(yàn)研究與計(jì)算模型、配筋計(jì)算方法及步驟）；受扭構(gòu)件的配筋構(gòu)造要求（箍筋的構(gòu)造要求、縱向鋼筋的構(gòu)造要求）。教學(xué)要求：

掌握矩形截面受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)、變角度空間桁架模型、受扭承載力的計(jì)算方法、限制條件及配筋構(gòu)造；掌握彎剪扭構(gòu)件的配筋計(jì)算方法及構(gòu)造要求。9.鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫課程的基本內(nèi)容：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算（包括：截面受彎剛度的概念和定義、縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)、截面受彎剛度的計(jì)算公式、影響截面受彎剛度的主要因素、最小剛度原則與撓度驗(yàn)算）；鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫寬度驗(yàn)算（包括：垂直裂縫的出現(xiàn)、分布和開(kāi)展、平均裂縫間距、平均裂縫寬度、最大裂縫寬度及其驗(yàn)算）；鋼筋混凝土構(gòu)件的截面延性（包括：延性的概念和意義、受彎構(gòu)件截面曲率延性系數(shù)、偏心受壓構(gòu)件截面曲率延性分析）。教學(xué)要求：

掌握鋼筋混凝土構(gòu)件在第Ⅱ工作階段的基本特征（截面上和截面間的應(yīng)力分布、裂縫開(kāi)展的原理與過(guò)程、截面曲率的變化以及主要影響因素）；掌握裂縫寬度、截面受彎剛度的定義、計(jì)算原理以及裂縫寬度與構(gòu)件撓度的驗(yàn)算方法；熟悉截面延性的定義以及受彎構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件截面延性的計(jì)算原理。10.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算課程的基本內(nèi)容：預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念（包括：預(yù)應(yīng)力混凝土的原理、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類(lèi)、張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法、預(yù)應(yīng)力混凝土的材料、錨具、夾具和預(yù)應(yīng)力設(shè)備、先張法預(yù)應(yīng)力錨固長(zhǎng)度）；張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失（包括：張拉控制應(yīng)力、各種預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力損失的組合）；后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部承壓驗(yàn)算；預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算（包括：先張法軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析、后張法軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算和抗裂驗(yàn)算、軸心受拉構(gòu)件施工階段的驗(yàn)算）；預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算（包括：正截面承載力計(jì)算、正截面受彎抗裂和裂縫寬度驗(yàn)算、斜截面承載力計(jì)算、斜截面抗裂度驗(yàn)算、撓度和反拱驗(yàn)算、施工階段的驗(yàn)算）；部分預(yù)應(yīng)力混凝土以及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述；預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)造要求（包括：一般要求、先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求、后張法構(gòu)件的構(gòu)造要求）。教學(xué)要求：

熟練掌握預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的基本概念、預(yù)應(yīng)力損失值的意義和計(jì)算方法、預(yù)應(yīng)力損失值的組合；熟練掌握預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力狀態(tài)、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和主要構(gòu)造要求；掌握預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件各階段的應(yīng)力狀態(tài)、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和主要構(gòu)造要求；了解部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件以及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)。五、使用教材王鐵成主編，“混凝土結(jié)構(gòu)原理”（第3版），天津大學(xué)出版社，2002六、參考文獻(xiàn)1.東南大學(xué)、天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)合編（程文瀼、王鐵成、顏德姮主編），混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第三版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20052.葉列平主編，混凝土結(jié)構(gòu)（上冊(cè)），清華大學(xué)出版社，20023.滕智明主編，鋼筋混凝土基本構(gòu)件（第二版），清華大學(xué)出版社，19874.徐有鄰、周氐編著，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，20025.H.Nilson,DesignofConcreteStructures,12Edition,McGraw-Hill,Inc.NewYork,1997（中譯本：A.H.尼爾遜，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（第12版），過(guò)鎮(zhèn)海、方鄂華、莊崖屏等譯校，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003）5.東南大學(xué)、天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)合編（程文瀼、王鐵成、顏德姮主編），混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與習(xí)題精解，中國(guó)建筑工業(yè)出版