钢筋混凝土原理和分析

　　本书为《钢筋混凝土原理》一书的修订版，共四篇20章，主要内容有混凝土的基本力学性能，混凝土的多轴强度和本构关系，钢筋和混凝土的组合作用，基本构件的承载力、裂缝变形和其一般分析方法，以及结构的抗震、疲劳、抗爆、抗高温和耐久性等特殊受力性能。书中详尽地介绍了混凝土材料的各种受力性能，并以此为基础和以试验为依据，深入地分析钢筋混凝土构件在各种受力状态下的性能变化规律、受力机理、计算原则和方法等，以展示钢筋混凝土作为一种组合的结构材料的基本原理和分析方法。本书可作为建筑、水利、交通、地下、海洋工程等结构工程类专业研究生课程的专用教材，也可用作高等学校本科的教学参考书，并供从事钢筋混凝土结构科学研究、设计和施工管理的技术人员在工作中参考使用。

　　过镇海，1934年生，江苏省无锡市人。清华大学土木工程系教授、博士生导师、曾任全国钢筋混凝土结构标准技术委员会副主任、土木工程学混凝土和预应力混凝土学会理事等职。主要科研领域有：预应力混凝土屋架、结构工程的整体性能、二阶段受力叠合梁、加气混凝土材料和构件、素混凝土和约束混凝土在单调和反复荷载下的性能、混凝土的受拉和剪切性能、混凝土受拉和剪切性能、混凝土的多轴强度和本构关系、混凝土材料和结构的抗火性能等。多次参与混凝土结构类设计规范的编制与修订工作。在国内外学术杂志上发表论文近百篇，曾获部委级科技进步二等奖和三等奖各两次。

0绪论101钢筋混凝土结构的发展和特点102本课程的特点3第一篇混凝土的力学性能1基本力学性能61.1材料组成和材性特点61.1.1材料的组成和内部构造61.1.2材性的基本特点81.1.3受力破坏的一般机理111.2抗压强度131.2.1立方体抗压强度131.2.2棱柱体试件的受力破坏过程141.2.3主要抗压性能指标值161.3受压应力应变全曲线201.3.1试验方法201.3.2全曲线方程211.4抗拉强度和变形241.4.1试验方法和抗拉性能指标241.4.2受拉破坏过程和特征291.4.3应力应变全曲线方程321.5抗剪强度和变形331.5.1合理的试验方法331.5.2破坏特征和抗剪强度361.5.3剪切变形和剪切模量372主要因素的影响402.1荷载重复加卸作用402.2偏心受压442.2.1试验方法442.2.2主要试验结果452.2.3应力应变关系482.3偏心受拉和弯曲受拉492.4龄期532.5收缩552.6徐变582.6.1基本概念582.6.2主要影响因素612.6.3计算公式63
3多种结构混凝土653.1高强混凝土653.1.1应用和制备653.1.2基本力学性能673.2轻质混凝土723.2.1分类723.2.2基本力学性能733.3纤维混凝土763.3.1分类763.3.2基本力学性能77
4多轴强度和本构关系824.1试验设备和方法834.2强度和变形的一般规律864.2.1二轴应力状态864.2.2三轴应力状态904.2.3不同材料和加载途径974.3典型破坏形态及其界分1004.4破坏准则1034.4.1破坏包络面的形状和其表达1034.4.2破坏准则1074.4.3多轴强度计算图1124.5本构关系1154.5.1线弹性类本构模型1164.5.2非线（性）弹性类本构模型1194.5.3其它类本构模型127
第二篇钢筋和混凝土的组合作用5钢筋的力学性能1305.1混凝土结构中的钢材1305.2应力应变关系1335.2.1软钢1335.2.2硬钢1355.3反复荷载作用下的变形1365.4冷加工强化性能1405.4.1冷拉和时效1405.4.2冷拔1415.5徐变和松弛143
6钢筋与混凝土的粘结1466.1粘结力的作用和组成1466.1.1作用和分类1466.1.2组成1486.2试验方法和粘结机理1496.2.1试验方法1496.2.2光圆钢筋1516.2.3变形钢筋1536.3影响因素1556.4粘结应力滑移本构模型1596.4.1特征值的计算1606.4.2τS曲线方程161
7轴向受力特性1637.1受压构件1637.1.1基本方程1637.1.2应力和变形分析εy＜εp1657.1.3应力和变形分析εy＞εp1677.2受拉构件1687.2.1分析的基本方程1687.2.2各阶段的应力和变形分析1697.2.3最小配筋率1717.2.4受拉刚化效应1717.3一般性规律173
8约束混凝土1758.1螺旋箍筋柱1758.1.1受力机理和破坏过程1758.1.2极限承载力1778.2矩形箍筋柱1788.2.1受力破坏过程1798.2.2箍筋作用机理1818.2.3应力应变全曲线方程1838.3钢管混凝土1888.3.1受力特点和机理1888.3.2极限强度计算1908.4局部受压1938.4.1受力特点和机理1938.4.2强度值计算198
9变形差的力学反应2019.1混凝土收缩2019.2温度变形差2059.3混凝土徐变209
第三篇基本构件的承载力和变形10压弯承载力21410.1受力过程和破坏形态21410.1.1单筋矩形梁21410.1.2适筋、少筋和超筋梁21610.1.3偏心受压(拉)柱21810.2长柱的附加弯矩22210.3极限承载力22610.3.1计算公式22610.3.2双向压弯构件23110.4多种材料和构造的构件233
11受拉裂缝23911.1裂缝的成因及控制23911.2构件的开裂内力24211.3裂缝机理分析24411.3.1粘结滑移法24411.3.2无滑移法24611.3.3综合分析24911.4裂缝宽度的计算252
12弯曲刚度和变形25712.1构件的变形及其控制25712.1.1变形对结构的影响25712.1.2截面刚度和构件变形25812. 2截面刚度计算26012.2.1有效惯性矩法26112.2.2刚度解析法26312.2.3受拉刚化效应修正法26512.3变形计算26712.3.1一般计算方法26712.3.2实用计算方法259
13弯剪承载力27213.1无腹筋梁的破坏形态和承载力27213.1.1典型(剪压)破坏形态27213.1.2斜压和斜拉破坏形态27513.1.3弯剪承载力及其影响因素27713.2腹筋的作用和抗剪的成分28013.2.1腹筋的作用28013.2.2弯剪承载力的组成28213.3极限弯剪承载力的计算28313.3.1关于有限元方法28313.3.2经验回归式28413.3.3简化力学模型28713.4多种受力状态和构造的构件289
14抗扭承载力29914.1受扭构件的弹性解和塑性解29914.2纯扭构件的承载力30314.2.1无腹筋构件30314.2.2有腹筋构件30414.2.3配筋(箍)量的影响30514.3复合受扭构件30614.3.1压(拉)扭构件30614.3.2剪扭构件30614.3.3弯扭构件30814.3.4弯剪扭构件31014.4极限承载力的计算31014.4.1经验计算式31014.4.2桁架模型31214.4.3斜扭面极限平衡314
15构件分析的一般方法31715.1有限元分析方法在钢筋混凝土中的应用31715.1.1均质材料有限元分析的一般方法31715.1.2钢筋混凝土结构有限元分析的特殊问题31915.2构件截面分析32115.2.1基本假设32115.2.2基本方程32115.2.3计算方法和流程32415.3构件分析32615.3.1基本方程32715.3.2计算流程329
第四篇构件的特殊受力性能16抗震性能33416.1结构抗(地)震性能的特点33416.2单调荷载下的延性33516.2.1延性的概念和表达33516.2.2计算方法33716.2.3塑性区转角34016.3低周反复荷载下的滞回特性34216.3.1滞回曲线的一般特点34216.3.2多种受力状态的滞回曲线34516.3.3恢复力模型352
17疲劳性能35417.1混凝土的疲劳性能35417.1.1试验结果和表达方法35417.1.2影响因素和计算式35717.2钢筋的疲劳性能35817.3钢筋和混凝土粘结的疲劳性能36117.4构件的疲劳性能及其验算36417.4.1受弯疲劳36417.4.2受(弯)剪疲劳367
18抗爆性能37018.1结构抗爆炸的特点37018.2快速加载的材料性能37318.2.1试验设备和方法37318.2.2钢筋37518.2.3混凝土37618.3构件性能37918.3.1受弯构件37918.3.2受压构件382
19抗高温性能38419.1结构抗高温的特点38419.2截面温度场38619.2.1温度时间曲线38619.2.2材料的热工性能38719.2.3热传导方程和温度场的确定39019.3材料的高温力学性能39219.3.1钢材的性能39219.3.2混凝土的基本性能39519.4混凝土的耦合本构关系40019.4.1抗压强度的上、下限40119.4.2应力下的温度变形和瞬态热应变40219.4.3短期高温徐变40419.4.4耦合本构关系40419.5构件的高温性能和抗高温验算40619.5.1压弯构件40619.5.2超静定结构41019.5.3结构的高温分析和近似计算412
20耐久性41620.1混凝土结构耐久性的特点41620.1.1工程中的问题41620.1.2耐久性失效的特点41720.1.3混凝土的孔结构41820.2若干耐久性问题42020.2.1渗透42020.2.2冻融42120.2.3碱骨料反应42220.2.4碳化42320.2.5化学腐蚀42520.2.6钢筋锈蚀42620.3结构的耐久性设计和评估42920.3.1耐久性设计42920.3.2已有结构的耐久性检测和评估431
思考与练习433
参考文献443