《钢筋混凝土结构设计原理》课程教案设计一、混凝土结构的概念钢筋和混凝土这两种材料按照合理的方式结合在一起共同工作，钢筋主要承受拉力，混凝土主要承受压力。

二、混凝土结构的分类1、素混凝土结构2、钢筋混凝土结构3、预应力混凝土结构4、其他形式的加筋混凝土结构熟练掌握基本概念透彻理解钢筋和混凝土能共同工作的原因熟悉钢筋混凝土结构的优缺点第1页1.1钢筋的形式和品种一、钢筋的主要化学成分铁（Fe）、碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）、磷（P）、硫（S）二、钢筋和钢丝的分类1、热轧钢筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB4002、冷拉钢筋3、钢丝4、热处理钢筋了解钢筋的形式和品种掌握钢筋的力学性能第4页2.4对钢筋质量的要求2.5钢筋的蠕变、松弛和疲劳2.6 混凝土的强度等级基本要求掌握混凝土的强度等级的划分，熟悉对钢筋质量的要求及钢筋的蠕变、松弛和疲劳的概念，了解钢筋的冷加工和热处理。

内容重点1、混凝土的强度等级2、对钢筋质量的要求，蠕变、松弛和疲劳的概念3、冷加工和热处理工艺内容难点混凝土的强度等级的划分，钢筋质量的要求。

课后作业需要时间讲授内容备注2.3钢筋的冷加工和热处理一、冷拉只能提高钢筋的抗拉强度二、冷拔可以同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度熟悉基本概念掌握混凝土的强度等级的有关内容第6页2.4 对钢筋质量的要求一、屈服强度在一般结构的设计中，取屈服强度作为可以利用的应力上限，也就是钢筋的强度。

二、强屈比极限抗拉强度与屈服强度的比值不低于1.25三、伸长率四、四项保证屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能五、钢筋的接头形式2.5 钢筋的蠕变、松弛和疲劳一、蠕变钢筋在高应力作用下，随时间增长其应变继续增加的现象。

二、松弛钢筋受力后，若保持长度不变，则其应变随时间增长而降低的现象。

三、钢筋的疲劳钢筋在承受重复、周期动荷载作用下，经过一定次数后，从塑性破坏的性质转变成脆性破坏突然断裂的现象。

钢筋在疲劳破坏时的强度低于钢筋在静荷载下的极限强度。

2.6 混凝土的强度等级一、混凝土的立方体强度混凝土的立方体强度，是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土等级的标准。

用符号f cu表示，单位为N/mm2 。

规范规定：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度20℃土3℃，相对温度不小于90％）养护28d后在试验机上试压。

试验时，试块表面不涂润滑剂，全截面受力，加荷速度约为0.15～0.25N/(mm2.s)。

二、混凝土的强度等级我国现行《混凝土结构设计规范》规定的混凝土强度等级，是按立方体强度标准值确定的，用符号C表示，规范中列出14个等级，即：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。

字母C后面的数字表示以N/mm2为单位的立方体抗压强度标准值。

第7页2.7混凝土的强度一、混凝土的立方体抗压强度 立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标。

混凝土结构设计中使用的混凝土其他强度值，都可以根据立方体强度值换算得出。

二、混凝土的轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）f c标准棱柱体试件：150×150×300 三、混凝土的轴心抗拉强度f t 混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般只有抗压强度的 1／18～1／9 。

四、复杂受力状态下混凝土的强度 混凝土两向受压和三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高。

2.8荷载作用下混凝土的变形性能一、混凝土的应力－应变关系 二、混凝土的弹性模量1、初始弹性模量0tan c E α=2、切线模量''tan c E α=3、割线模量'1tan c E α= 规范推荐熟练掌握基本概念透彻理解混凝土的变形性能熟悉混凝土的徐变和收缩的有关内容第8页课题2.10钢筋与混凝土间的黏结2.11钢筋混凝土的一般构造规定计划学时1学时基本要求掌握钢筋混凝土的一般构造规定内容重点1、钢筋与混凝土间的黏结2、钢筋混凝土的一般构造规定内容难点钢筋混凝土的构造规定课后作业需要时间讲授内容备注2.10钢筋与混凝土间的粘结一、钢筋与混凝土之间粘结力1、钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。

2、混凝土的收缩将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。

3、钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力，也称咬合力。

4、钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢等来提供锚固能力。

二、直段光面钢筋的粘结能力来源于胶结力和摩擦力。

三、变形钢筋的粘结能力主要来源于摩擦力和机械咬合作用力。

2.11钢筋混凝土的一般构造规定一、混凝土保护层从钢筋外边缘到混凝土外边缘的距离为混凝土的保护层厚度。

二、钢筋的锚固三、钢筋的连接四、纵向钢筋的最小配筋率熟练掌握钢筋混凝土的一般构造规定第11页第13页3.4 概率极限状态设计法一、结构可靠度结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

二、结构目标可靠指标破坏状态有延性破坏和脆性破坏之分。

结构构件发生延性破坏前有预兆可察，可及时采取补救措施，故目标可靠指标可定得稍低些；结构发生脆性破坏时，破坏常系突然发生，比较危险，目标可靠指标就应定得高些。

《建筑结构设计统一标准》根据结构的安全等级和破坏类型，规定了按承载能力极限状态设计时的目标可靠指标见表3.3。

三、实用设计表达式1、承载能力极限状态设计表达式γ0——结构重要性系数，对安全等级为一级、二级、三级的结构构件，可分别取1.1、1.0、0.9；S ——荷载效应设计值；R——结构构件设计抗力；G K——永久荷载的标准值；Q iK——第一个可变荷载的标准值，该可变荷载标准值的效应大于其他任意第i个可变荷载标准值的效应；Q iK——其他第i个可变荷载的标准值；γG——永久荷载分项系数，一般情况下可采用1.2，当其效应对结构有利时取1.0熟练掌握基本概念透彻理解承载力极限状态设计表达式第15页γQ1、γQi——第一个和其他第i个可变荷载分项系数，一般情况下可采用1.4，对于工业建筑楼面，当楼面活荷载标准值≥4kN/m2时，可采用1.3。

C G、、C Q1、C Qi——永久荷载、第1个可变荷载和其他第i个可变荷载的荷载效应系数；ψci——第i个可变荷载的组合值系数，当风荷载与其他可变荷载组合时，均可采用0.6；当有风荷载参与组合时，均采用1.0。

对于一般排架、框架结构，式(3．13)中的荷载效应设计值可采用下列简化方法计算：ψ——荷载组合系数，当风荷载与其他可变荷载组合时，可采用0.85。

当进行结构的倾覆、滑移验算时，应采用下列极限状态设计表达式SS——倾覆、滑移验算时的荷载效应设计值，按《荷载规范》的规定进行计算。

第16页2、正常使用极限状态计算要求对于正常使用极限状态，结构构件应分别按荷载的短期效应组合和长期效应组合进行验算，以满足结构构件的使用要求，使变形、裂缝等计算值不超过相应的规定限值。

（1）标准组合(短期效应组合)（2）准永久组合(长期效应组合)3、材料强度设计值混凝土和钢筋的强度设计值为强度标准值除以相应的材料强度分项系数。

ckc csks s f f f f γγ==对混凝土，γC =1.4对钢筋，γS =1.24、荷载组合（1）荷载的标准值－指结构在其使用期间，正常情况下可能出现的最大荷载值。

（2）荷载准永久值－是可变荷载在正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的荷载代表值。

熟练掌握基本概念透彻理解正常使用极限状态设计表达式第17页课题4受弯构件正截面承载力计算4.1概述4.2试验研究分析计划学时1学时基本要求掌握梁的正截面工作的三个阶段内容重点1、梁的受力性能2、梁正截面工作的三个阶段内容难点梁的正截面工作的三个阶段课后作业需要时间讲授内容备注4.1概述一、单筋受弯构件仅在受拉区配置受力钢筋的受弯构件。

二、双筋受弯构件仅在受拉区配置受力钢筋的受弯构件。

4.2试验研究分析一、梁的受力性能着重研究梁正截面受力和变形的变化规律，通常采用两点加荷，在两个对称集中荷载间的区段，形成纯弯段，可以基本上排除剪力的影响。

二、梁正截面工作的三个阶段1．截面应力分布在各个阶段的变化特点熟练掌握基本概念透彻理解梁正截面工作的三个阶段的截面应力分布4.2试验研究分析2．梁正截面工作三个阶段的破坏特征 三、配筋率对正截面破坏性质的影响 1．配筋率： 0SA bh ρ= 2．梁的破坏类型 （1）、适筋梁－－破坏始自受拉区钢筋的屈服。

（2）、超筋梁－－配筋率很大，破坏始自受压区混凝土的压碎。

（3）、少筋梁－－配筋率很低一裂就坏。

熟练掌握配筋率基本概念透彻理解梁正截面工作的三个阶段的破坏特点以及梁的不同破坏类型的特点第20页课 题 4.3受弯构件正截面承载力计算方法 计划学时 1学时基本要求 掌握基本假设，透彻理解受力分析 内容重点 1．基本假设 2．受力分析内容难点1．基本假设 2．受力分析课后作业需要时间讲授内容备注4.3受弯构件正截面承载力计算一、基本假设1．截面应变保持平面2．不考虑混凝土的抗拉强度，认为拉力全部有受拉钢筋承担3．混凝土受压应力-应变关系4．钢筋应力-应变关系二、受力分析1．单筋矩形截面梁应力及应变分布图2．受力分析：（1）力的平衡方程（2）力矩的平衡方程熟练掌握基本假设透彻理解受力分析第21页课题 4.3受弯构件正截面承载力计算方法计划学时1学时基本要求掌握等效矩形应力图的代换原则，透彻理解ξ、ρMIN内容重点1．等效矩形应力图2．ξ、ρMIN内容难点 1．等效矩形应力图 2．ξb 、ρMIN 的确定课后作业需要时间讲 授 内 容备 注4.3受弯构件正截面承载力计算三、等效矩形应力图形1．代换的原则：保证两图形压应力合力的大小和作用点位置不变。

2．β1、α的取值四、界限相对受压区高度与最小配筋率 1、相对受压区高度2、相对界限受压区高度超筋梁破坏ξ＞ξb 适筋梁破坏ξ＜ξb 界限破坏ξ=ξb 3、《规范》规定： 有屈服点的钢筋无屈服点的钢筋：4、最小配筋率见表4.1，对受弯梁类构件，受拉钢筋百分率不应小于45f t /f y ，同时不应小于 0.2。

透彻理解等效矩形应力图代换的原则以及ξb 、ρMIN 的确定第22页课 题 4.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计划学时 1学时 基本要求掌握基本公式和适用条件，熟悉截面构造要求内容重点 1．基本公式 2．适用条件内容难点 1．基本公式 2．适用条件课后作业需要时间讲 授 内 容备 注4.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 一、基本公式与适用条件 1．基本公式（1）单筋矩形截面梁的计算简图（2）基本公式 A ．力的平衡：1c y sf bx f A ∂=B ．力矩平衡：102u c x M M f bx h ⎛⎫≤=∂- ⎪⎝⎭ 2．适用条件（1）防止超筋破坏 ξ≤ξb 、X ≤X b =ξb h 0 （2）防止少筋破坏 ρ≥ρMIN3．截面构造要求板的分布钢筋的作用：垂直于板受力钢筋方向上布置的构造钢筋称为分布钢筋。