本书首先介绍钢筋混凝土结构的基本原理,然后介绍我国规范、美国规范和欧洲规范的设计方法和计算公式。内容包括：混凝土的组成及耐久性，混凝土及钢筋的物理力学性能，设计基础与原理，受压和受弯承载力计算，受剪和受冲切承载力计算，受扭承载力计算，局部受压、深受弯构件和牛腿计算，裂缝与变形控制，预应力混凝土，钢筋锚固与连接及结构抗连续倒塌设计等。本书有多个计算例题，分别采用不同国家的规范进行计算。

      本书可供混凝土结构研究人员、规范编制人员、工程设计人员及高等院校相关专业的教师和学生使用。

      中美欧混凝土结构设计/贡金鑫，魏巍巍，胡家顺编著﹒—北京:中国建筑工业出版社，2007

       本书受教育部创新团队项目资助(No.IRT0518)

阶段研究的重点内容之一。之后的研究内容更为广泛，包括钢筋混凝土多种楼板体系的性 能，尤其是强度和裂缝、抗震结构剪力墙的性能等。1950年以来对钢筋混凝土结构性能 的认识较先前的所有认识还要多。所以说这一阶段是钢筋混凝土结构发展的一个重要 阶段。

1.2中美欧混凝土结构设计方法的变革和发展

规范是结构设计的技术文件，在结构设计方面起着重要的指导作用，反映着一个国家 和地区技术和经济发展的水平。技术先进、安全适用、经济合理、经久耐用是制定结构设 计规范的基本原则，世界各国均是如此。我国与美国和欧洲相比，有着不同的社会历史背 景，所以混凝士结构设计方法和规范的发展也经历了不同的过程施工标准规范范本，

为保证抗震结构的延性，GB50010一2002规范提高了保证“强柱弱梁”和“强剪弱 弯”的系数。根据国内外的试验研究成果，对框架柱作出了在一定配箍条件下适当放松轴 压比限制的规定，同时对加密区的箍筋体积配筋率提出了更为详细的要求。

NACU的标准受到广泛的认可，为多个城市的建筑管理规定所采用。出版的会议录 成为重要的参考资料，特别是与无梁楼盖设计有关的报告。 在1912年的年会上，会员们提出了将NACU更改为更能体现其工作性质的名称的提 议。经过近一年的酝酿，1913年2月NACU更改为美国混凝土协会（ACI)。之后协会的 技术委员会数量增多，增加了钢筋混凝土公路桥、涵洞、钢筋混凝土烟窗、混凝土护墙工 程和钢筋委员会。同时ACI也认可ASTM的标准，1917年ACI全文采用了两个ASTM 示准。协会还意识到迫切需要建立一个特别委员会来研究混凝土用钢筋的标准化、设计单 立的标准化、竖向剪力的合理值、不同混凝土的优缺点和最为经济的设计方法等。后来 ACI的标准增加到25个。 意识到钢材工业标准化的特点，关于设计的一个特别委员会建议设计者在下列方面作 出努力：①采用最少的基础；②在几个层间保持相同的柱截面；③梁高使混凝土和钢筋的 费用最少；④采用相同形式的基础和屋面；整个建筑物尽量保持相同高度；③减少不同 长度和直径钢筋的数量。关于最后一点，委员会制定了钢筋标准化的建议，采用直径从 /8in（10mm）圆到11/4in（32mm）方的11种钢筋。 在经过几年的工作之后，《钢筋混凝土建筑规程》成为ACI的试用标准。H.W. Westergaard和W.A.Slater1921年的报告《板的弯矩与应力》成为工程设计的经典文 献，将大量板的试验结果与理论分析结果联系了起来，在编写建筑楼板的规定时起了重 要作用。1922年理事会将结构技术委员会划分为5个与其他委员会有关的一般委员会： 两个关于钢筋混凝土和混凝土的联合委员会，6个特定结构（烟窗、桥梁和涵洞、污水 管和水渠、水漕、房屋及道路和路面）委员会，6个承包委员会（混凝土厂、地面磨光 混凝土表面处理、金属成形、中心拌和厂及现场浇注方法），7个混凝土制作的委员会。 在一次年会上，ACI专门对混凝土和钢筋混凝土试用标准做了讨论，作为ACI向混凝土 和钢筋混凝土标准联合委员会提交的进展报告。报告的主要目的是阐明标准应是一个非 常灵活的、性能型的文件，而不应是详细地告诉设计者如何去做的条条框框，无限制地 增加费用。 《钢筋混凝土建筑规范》是ACI与混凝土用钢协会共同努力的结果。两个先前相互独 立的规范进行了协调，形成城市建筑设计的共同规范。与规范并行，ArthurR.Lord提供 了一套完整的设计图表，包括了很大范围强度的混凝土。除柱外，当时强度为2000psi （14MPa）的混凝土应用很普遍。 到1929年，由于试验资料和现场经验的增多，原来的会议录已不能刊载更多的信息， 所以将会议录更改为《ACI杂志》，同时技术委员会增加到40个。在建筑标准化方面，对 钢筋混凝土柱的设计方法作了进一步改进。1929年还颁布了《普通建筑物混凝土工程施 工规程》。ACI还颁布了冬季混凝土浇注方法、普通建筑物钢筋运输、制作和铺放规定。 已拌混凝土的大量使用促生了建议性规程编制，第一个正式的已拌混凝土规程是ACI504 委员会1930年编写的。20世纪30年代，也是设计形式不断发展的阶段。有两个委员会从 事刚性框架设计、梁上双向板的设计、圆柱的设计、结构荷载与设计中的折减、建筑物的 允许开洞、钢筋混凝土构件的变形及抗火标准方面的工作。刚性框架简化设计委员会的报 告说明了用曲线进行设计的方法。HardyCross提出的弯矩分配法被广大设计人员接受

欧洲规范是一相互配套使用的土木工程结构设计规范，这套规范具体由下面的规 每一规范可能又包括几个部分）：

（2）将“房屋建筑”与其他结构 “桥梁”或其他）分开规定，自成一体。 各部分以不同的方法进行规定。如混凝 土结构的设计不仅要满足EN1992，还 要满足EN1990和EN1997，当有抗震 要求时，还需满足EN1998的规定。这 种考虑设计对象所需满足不同部分要求 的作法，称作EN一EC“包装”。 （3）完成“包装”的预计日期称为 包装”完成预定日，自此之后即开始废 除或修订各国的相关规定条款。 （4）各国发行的本国规范包括欧洲

洲规范的结构体系和相

标准化协会发行的欧洲规范（含有各种附录）、象征本国的标题及前言页，有的还附加各 国自己的“国家附录”。 （5）条款包括原则和应用规则。原则包括无其他选择的一般阐述和定义；如果没有明 确说明不允许作其他选择的要求和分析模型。欧洲规范中，在条款序号后面用字母P标识 该条为原则。应用规则为遵循原则和满足其要求的规则。 根据CEN/CENELEC的内部规定，执行欧洲规范的国家包括：奥地利、比利时、捷

事，CEB一FIPMC由欧洲混凝土协会和国际预应力联合会（CEBFIP）编写的，1978年出 版了第一版，1990年出版了第二版。但欧洲混凝士规范的编写参考了CEB一FIPMC1978

中美欧混凝土结构设计方法白

混凝土结构设计是一门科学，它必须符合力学原理，所以不同设计规范之间必然有其共 同点。如前所述，我国、美国和欧洲有着不同的社会发展历史和背景，混凝土规范作为多年 研究成果和经验积累的技术文件，自然又有着很多不同和差异。了解这些不同和差异，对促 进我国混凝土结构设计方法的发展具有重要意义。本节就一些主要的方面进行讨论

基本原则是制定混凝王结构设计规范的出发点，是一个国家或地区技术政策的具体体 现。无论是我国、还是美国和欧洲，安全、适用、耐久、经济和确保质量都是最基本的原 则。当然，安全和经济是一对不可调和的矛盾，所谓既安全又经济，是与一个国家的经济 发展水平相适应的，或者说是在一个国家经济发展水平上的对立和统一。

1.3.2混凝土材料和耐久性

1.3.3混凝土及钢筋的物理力学性能

在混凝土结构中，混凝土和钢筋的主要功能是承重。所以其物理和力学性能非常重 要，这也是为什么人们起初重视其力学性能而忽视其耐久性能的缘故

1.3.4设计基础与原理

规范由规定的荷载值和荷载系数组成，不同荷载组合时的荷载系数不同。在抗力方面，我国 和欧洲规范采用材料强度设计值（标准值除以材料分项系数），美国规范采用规定的材料强 度和强度折减系数（对整个抗力项，而不是材料强度）。

1.3.6受弯和受压构件承载力计算

1.3.7受剪和受冲切承载力计算

混凝土结构的受剪破坏与受冲切破坏具有相似的特征，受剪破坏可以看作是

1.3.8受扭承载力计算

1.3.9局部受压、深受弯构件和牛腿计算

1.3.10裂缝和变形控制

1.3.11预应力混凝土结构构件

1.3.12钢筋锚固与连接

1.3.13结构抗连续倒塌设讯

混凝土是由水泥与石、砂三种组分经水拌合形成的一种结硬性固体物质，有时根据需 要还掺加一定量的矿物掺合料（如粉煤灰、硅粉等）和外加剂（如高效减水剂、引气剂 等）。这些组成材料具有不同的物理、化学性能和不同的颗粒形状，在混凝土制作过程中 及硬化后赋予混凝土不同的物理、力学及化学性能。对于混凝土，不同的阶段关心其不同 方面的性能。在拌合与浇筑阶段，混凝土的工作性非常重要，工作性不好会影响其浇筑质 量；在养护阶段，混凝土抗温度、收缩开裂的性能非常重要，混凝土材料选择不合适或配 合比设计不合理，会引起混凝土泌水、开裂，影响混凝土结构的后期性能，特别是使用性 能；在使用阶段，混凝土的强度和耐久性非常重要，如果混凝土强度不足，则不能保证结 构的安全性，如果耐久性不足，则结构可能在环境侵蚀介质的作用下受到损坏，影响使 用，若进行维修或加固，则需要大量的费用。由于结构从建造到使用，要经历上面的各个 过程，满足各方面的要求。所以，混凝土材料是保证混凝土结构安全性、适用性和耐久性 的最基本环节。 本章主要介绍组成混凝土的基本材料即水泥、粗骨料和细骨料的性能和要求及我国 美国和欧洲有关标准的规定，然后从水泥的水化原理出发讨论混凝土材料对混凝土结构耐 久性的影响，以及我国、美国和欧洲规范对混凝土结构耐久性的有关规定。关于混凝土的 组成及水化对混凝土结构早期裂缝的影响，则在第10章进行讨论

水泥指加水拌合成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉 状水硬性胶凝材料。它是各种品种水泥的总称。水泥的应用迄今已有一百多年的历史，已 有100多个品种。水泥作为建筑工业的三大基本材料之一，素有“建筑工业的粮食之称”， 是组成混凝土的基本材料

2.1.1硅酸盐水泥的组成

硅酸盐水泥是世界各国使用最为普遍的水泥品种，其生产技术历史悠久。水泥的制作 是一个复杂的过程，包括生料粉磨、熟料焕烧、水泥粉磨等。其中水泥熟料的熳烧是关键 过程，会发生一系列的物理、化学变化。水泥熟料的化学组成包括SiO2、Al2O3、Fe2O3 和CaO。这些物质主要由生料中的粘土质原料、铁粉和石灰石提供。此外还有少量MgO、 K,O和Na2O等。水泥熟料的矿物组成为C.S（硅酸三钙）、CS（硅酸二钙）、C3A（铝酸 三钙）和C4AF（铁铝酸四钙），其中C3S和CS为硅酸盐矿物，可提供水泥的强度和正 常凝结，而CA和CAF为溶剂矿物，有助于水泥熟料的熳烧，即有助于硅酸盐矿物的形

硅酸盐水泥熟料的化学组成

2. 1.2硅酸盐水泥的性能

除上述性能外，与混凝土耐久性有关的性能还包括抗冻性、抗化学侵蚀、碱一骨料反 应等，这些将在2.4节论述。

2.1.3水泥的品种与技术要求

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的强度要求

泥、低热水泥及低热矿渣水泥等级与各龄期强

中热水泥、低热水泥及低热矿渣水泥的最大水化热

路基标准规范范本快硬水泥各标号、各龄期的强度要求值

在我国国家标准GB748一1996中将以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加人适量石膏， 磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，定义为中抗硫酸盐硅 酸盐水泥，代号P·MSR。将以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加人适量石膏，磨细制成 的具有抵抗高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，定义为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，

①符合此规定不必保证混凝土具有理想含气量； ②实验室应选择细度试验方法。当试样不满足透气性试验要求时，则应选择浑浊度试验，且应满足本表中对浑浊 度试验的要求； ③规定龄期的强度不应小于上面规定试验龄期的强度值； ④规定了硅酸三钙和铝酸三钙（CS十C3A）的可选水化热或化学限值； ?凝固时间为试验方法C191中的初凝时间。

②实验室应选择细度试验方法。当试样不满足透气性试验要求时，则应选择浑浊度试验，且应满足本表 度试验的要求；

③规定龄期的强度不应小于上面规定试验龄期的强度值； ①规定了硅酸三钙和铝酸三钙（CS十C3A）的可选水化热或化学限值 ③凝固时间为试验方法C191中的初凝时间。

工程技术硫酸盐的侵蚀程度及所需的水泥品种

（2）混合水泥 ASTM标准中规定有5种混合水泥，即IS型矿渣波特兰水泥、IP型和P型火山灰波 特兰水泥、I（PM）型火山灰改性波特兰水泥、S型矿渣水泥和I（SM）型矿渣改性波特 兰水泥。 IS型矿渣波特兰水泥可用于普通的混凝土建筑。在生产这种水泥时，可以将选择的矿 渣材料与水泥熟料一起粉磨，也可以分别粉磨，然后再进行充分的混合。水泥中的矿渣合 量为25%～70%。在水泥代号后面加上A、MS或MH则分别代表引气、中抗硫酸盐或中 水化热水泥。例如，具有中抗硫能力、引气矿渣波特兰水泥可表示为IS一A（MS）。 火山灰波特兰水泥包括IP型和P型。IP型水泥用于一般的情况，P型水泥只用于不 需要有较高早期强度的场合。这些水泥的生产是将水泥熟料和适宜的火山灰材料一起料 磨，或是将水泥与火山灰材料进行混合。通常，水泥中火山灰材料含量约为15%～40%

各种水泥的化学成分分析及矿物组成计算