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混凝土结构设计

课程简介：目标与内容目标帮助学生掌握混凝土结构的设计原理和方法，并具备独立进行混凝土结构设计的能力。内容

混凝土材料的力学性能抗压强度混凝土的主要力学性能指标，决定了混凝土的承载能力。抗拉强度混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，通常忽略不计。弹性模量反映了混凝土的刚度，影响结构的变形和稳定性。泊松比

钢筋材料的力学性能抗拉强度钢筋的主要力学性能指标，决定了钢筋的承载能力。屈服强度钢筋开始屈服时的应力，标志着钢筋开始失去弹性。弹性模量

混凝土的强度等级1C15适用于非承重结构或抗震要求不高的结构。2C20适用于一般工业和民用建筑的承重结构。3C30适用于重要建筑的承重结构或抗震要求较高的结构。C40及以上

钢筋的种类与选择热轧钢筋分为HPB300、HRB335、HRB400等等级，应用广泛。冷轧带肋钢筋具有强度高、冷弯性能好等特点，适用于受拉构件。预应力钢筋具有高强度、高弹性模量等特点，用于预应力混凝土结构。

混凝土结构的特点抗压强度高混凝土的抗压强度远远大于抗拉强度，适合承受压力荷载。抗拉强度低混凝土的抗拉强度低，需要钢筋作为抗拉构件来增强其抗拉能力。耐久性好混凝土具有良好的耐久性，能够抵抗自然环境的侵蚀。施工方便混凝土的施工相对比较简单，适合大规模的工程建设。

结构设计的基本原则1安全性结构必须保证安全可靠，能够承受设计荷载。2适用性结构必须满足使用功能的要求，例如空间利用率、采光通风等。3经济性结构的设计要经济合理，要充分考虑材料成本、施工成本等因素。4美观性结构的设计要考虑美观，与周围环境协调一致。

荷载类型与组合荷载类型包括恒载、活载、风荷载、地震荷载、雪荷载等。荷载组合是指各种荷载按一定的组合方式组合在一起，用于计算结构的承载能力。

荷载规范介绍《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定了建筑结构荷载的种类、值和组合方式。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定了地震荷载的计算方法和抗震设计要求。

结构的计算简图1简化结构将实际结构简化为理想模型，方便计算分析。2定义支座将结构的支承点简化为支座，并定义支座类型。3施加荷载将实际荷载简化为集中荷载或分布荷载，施加到计算简图上。

静力计算方法平衡方程法根据力学平衡原理，建立结构的平衡方程，求解未知量。位移法利用结构的变形协调条件，建立结构的位移方程，求解未知量。矩阵法采用矩阵方法对结构进行分析计算，适用于复杂结构。

钢筋混凝土受弯构件设计受弯构件主要承受弯矩作用的构件，例如梁、板等。设计步骤包括截面选择、配筋计算、验算和构造设计等步骤。

正截面承载力计算1计算弯矩根据荷载情况和结构的计算简图计算弯矩。2选择截面根据弯矩的大小选择合适的截面尺寸。3计算配筋根据弯矩和截面尺寸计算所需的钢筋量。

适筋、超筋与少筋破坏适筋破坏混凝土和钢筋同时达到屈服强度，破坏时有明显预兆。超筋破坏钢筋屈服后混凝土继续受压，破坏时突然发生，危险性大。少筋破坏钢筋屈服前混凝土就已达到极限强度，破坏时脆性破坏，危险性大。

弯矩作用下的应力分布1混凝土受压区混凝土承受压缩应力。2钢筋受拉区钢筋承受拉伸应力。3中性轴混凝土受压区和钢筋受拉区之间的分界线。

配筋率的控制最小配筋率为了保证受弯构件的延性，规定了最小配筋率。最大配筋率为了防止超筋破坏，规定了最大配筋率。

钢筋混凝土受剪构件设计受剪构件主要承受剪力作用的构件，例如剪力墙、楼板等。设计步骤包括截面选择、配筋计算、验算和构造设计等步骤。

斜截面抗剪承载力计算1计算剪力根据荷载情况和结构的计算简图计算剪力。2选择截面根据剪力的大小选择合适的截面尺寸。3计算配筋根据剪力和截面尺寸计算所需的钢筋量。

箍筋的设置原则1提高抗剪强度箍筋可以有效提高混凝土的抗剪强度。2控制斜裂缝宽度箍筋可以控制斜裂缝的宽度，防止裂缝过大而导致结构破坏。3约束混凝土箍筋可以约束混凝土，防止其在剪力作用下发生破坏。

弯起钢筋的设计提高抗剪强度弯起钢筋可以提高混凝土的抗剪强度。提高抗裂能力弯起钢筋可以提高混凝土的抗裂能力。

钢筋混凝土轴心受压构件设计轴心受压构件主要承受轴向压力荷载的构件，例如柱子。设计步骤包括截面选择、配筋计算、验算和构造设计等步骤。

轴心受压的破坏模式混凝土压碎混凝土达到极限抗压强度而发生破坏。钢筋屈服钢筋达到屈服强度而发生破坏。

轴压比的限制防止混凝土压碎轴压比的限制是为了防止混凝土在压力作用下发生压碎破坏。保证结构安全轴压比的限制是为了保证结构的安全可靠性。

柱的截面设计1选择截面形状根据荷载情况和结构的布置选择合适的截面形状。2确定截面尺寸根据荷载和轴压比的要求确定截面尺寸。3计算配筋根据荷载和截面尺寸计算所需的钢筋量。

钢筋混凝土偏心受压构件设计偏心受压构件承受轴向压力荷载和弯矩的构件，例如偏心受压柱。设计步骤包括截面选择、配筋