上课用混凝土基本原理教学大纲

.混凝土结构设计基本原理课程教学大纲课程编号：070100190英文名称：Design Theory for Concrete Structure适用专业：土木工程专业 学 分 数：4 学 时 数：64（58+6）执 笔 者： 审 核 人：批 准 人： 编写日期： 一、课程性质与目的混凝土结构设计基本原理是土木工程专业的一门专业必修课程，同时也是一门专业基础课，通过本课程的学习，使学生掌握混凝土结构材料的物理力学性能、混凝土结构设计的基本理论和基本知识，为在校继续学习混凝土结构设计、高层建筑结构与抗震等专业课以及毕业后在混凝土结构学科领域继续学习提供坚实的基础。通过对本门课程的学习，要求学生掌握钢筋混凝土材料的物理力学性能；理解混凝土结构的基本设计理论；掌握各类基本构件（弯、剪、压、拉、扭）的受力特点及破坏特征、设计计算方法和配筋构造，使学生具备运用混凝土结构设计基本理论知识正确进行各类混凝土结构构件的设计计算，培养学生解决实际技术问题的能力。二、课程教学内容与目标本课程主要讲述钢筋混凝土结构构件的承载力和变形的计算问题，具体包括结构布置方案、构造选型、材料选择及配筋构造等。要逐步学习综合考虑安全、经济、适用以及便于施工等因素的设计方法。钢筋混凝土的计算方法是建立在大量科学实验的基础上的，因此在学习时要重视构件的受力性能，理解建立计算公式的基本假定和考虑的主要因素，在应用公式时要特别注意其适用范围和限制条件。此外，构造处理是长期科学试验和工程实践经验的总结，是对计算必不可少的补充，在设计中构造与计算同样重要，要充分重视对构造要求的学习。第1章 绪论（2学时）知识要点：混凝土结构的基本概念和特点；混凝土结构的应用和发展；本课程的主要内容及学习方法。目标要求：理解混凝土结构的基本概念和特点，了解混凝土结构在国内外的应用和发展概况。 采用课堂教学，2学时。第2章 钢筋和混凝土材料的基本性能（6学时）知识要点：工程结构常用钢材的分类以及基本力学性能，影响钢筋性能的因素；混凝土的各种强度指标及符号，影响强度的主要因素，混凝土在复合受力状态下的强度；混凝土在单轴短期加载下的受压应力应变曲线，混凝土的弹性模量、变形模量、混凝土在重复荷载作用下的变形性能，混凝土的收缩和徐变；钢筋与混凝土的粘结性能。目标要求：掌握钢筋的应力应变曲线特点，理解钢筋的强度以及变形指标，了解钢筋冷拉和冷拔对钢筋性能的影响，了解钢筋混凝土结构常用钢材的分类及符号；理解混凝土各个强度指标的概念、作用以及相互之间的关系，掌握受压混凝土应力应变曲线特点，混凝土的弹性模量、变形模量以及混凝土的收缩和徐变特性，了解混凝土的收缩和徐变对结构的影响；了解粘结力的组成、光圆钢筋和变形钢筋的粘结性能。 采用课堂教学，5学时。第3章 结构设计基本原理（6学时）知识要点：结构上作用的定义和类型，作用效应与结构抗力的概念，结构的预定功能及结构可靠性，结构的安全等级；荷载与材料强度的取值；以概率论为基础的极限状态设计方法，结构的极限状态以及极限状态方程，结构的失效概率、可靠度和可靠指标；两种极限状态的实用设计表达式，荷载分项系数，荷载效应组合，材料强度分项系数。目标要求：了解结构的极限状态以及极限状态的分类、结构的可靠性和可靠度、结构的功能函数的概念；掌握失效概率与可靠度指标、安全等级的划分与可靠指标的关系；掌握荷载的标准值与设计值、材料强度的标准值与设计值、荷载效应组合值以及两种极限状态的实用设计表达式。 采用课堂教学，5学时。第4章 受弯构件正截面的性能与设计（10学时讲课，3学时试验）知识要点：受弯构件的截面形式及构造要求；受弯构件正截面承载力的试验研究，受弯构件正截面受力各阶段的截面应力应变分布、破坏特征及配筋率对破坏特征的影响；正截面承载力计算的基本假定、等效矩形应力图形、界限破坏时的相对受压区高度，界限配筋率和最小配筋率；单筋、双筋矩形及单筋T形截面受弯构件正截面受弯承载力计算基本公式及适用条件、计算方法。 目标要求：深入理解受弯构件正截面受力各阶段的应力与应变分布特点及配筋率对破坏类型的影响；掌握适筋梁、超筋梁、少筋梁以及界限破坏的破坏特征；理解正截面承载力计算基本假定及其意义（如平截面假定，等效矩形应力图，界限相对受压区高度等）；熟练掌握单筋矩形截面承载力计算，掌握双筋矩形截面及形截面的承载力计算。采用课堂教学，10学时。第5章 受弯构件斜截面的性能与设计（12学时讲课，3学时试验）知识要点：受弯构件无腹筋梁和有腹筋梁斜裂缝的产生和发展，剪跨比的概念，斜截面受剪的破坏形态及其主要影响因素；受弯构件简支梁斜截面受剪机理，斜截面受剪承载力计算公式及适用范围，斜截面受剪承载力的设计计算；钢筋弯起与截断的构造要求。 目标要求：理解钢筋混凝土梁斜裂缝的形态、剪跨比的概念、斜截面受剪破坏的三种主要形态；熟练掌握斜截面抗剪承载力的基本计算公式及其适用条件、设计方法和计算截面的确定；掌握材料抵抗弯矩图、纵筋弯起点和弯终点的位置、纵筋的锚固、纵筋的截断、箍筋的间距，了解梁中纵向受力钢筋、弯筋和箍筋的其他构造要求，掌握绘制构件施工图的方法。采用课堂教学，12学时。第6章 受压构件正截面的性能与设计（12学时讲课）知识要点：受压构件的一般构造要求；轴心受压构件的受力特点及正截面受压承载力计算；偏心受压构件正截面受压的破坏形态，偏心受压长柱的二阶效应；矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力基本计算公式；不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法；对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法；对称配筋I形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算；正截面承载力Nu-Mu 的相关曲线及其应用；双向偏心受压构件的正截面承载力计算；偏心受压构件斜截面受剪承载力计算。 目标要求：了解轴心受压构件短柱和长柱的受力过程及破坏特征，了解轴心受压构件加载过程中的应力重分布、徐变引起的应力重分布，掌握轴心受压构件正截面受压承载力计算方法，基本掌握螺旋箍筋柱轴心承载力计算与配筋构造；理解偏心受压构件正截面受压的破坏形态和破坏特征，掌握偏心受压长柱的二阶效应的计算方法；熟练掌握偏心受压构件正截面受压承载力的设计计算方法；掌握Nu-Mu 的相关曲线及其应用；了解受压构件的基本构造要求。采用课堂教学，12学时。第7章 受拉构件正截面的性能与设计（2学时讲课，选讲内容）知识要点：受拉构件的受力过程，正截面承载力计算及配筋构造。 目标要求：掌握轴心受拉构件承载力计算；了解偏心受拉构件的正截面承载力计算。采用课堂教学，2学时。第8章 受扭构件扭曲截面性能与设计（4学时讲课，选讲内容）知识要点：受扭构件裂缝出现前和裂缝出现后的性能及破坏特点，受扭构件的四种破坏形式；纯扭构件的扭曲截面承载力计算；复合受扭构件的扭曲截面承载力计算。 目标要求：了解纯扭构件及复合受扭构件的受力性能及破坏形态，掌握开裂扭矩的计算方法及截面承载力计算方法。采用课堂教学，4学时。第9章 钢筋混凝土构件的裂缝与变形验算（4学时讲课）知识要点：钢筋混凝土构件裂缝的控制等级，裂缝出现、分布和开展机理，平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度概念及计算公式，钢筋混凝土构件裂缝宽度验算方法，影响裂缝宽度的因素及控制裂缝的措施；钢筋混凝土受弯构件短期刚度和刚度（长期刚度）的概念及计算公式，最小刚度原则，受弯构件的挠度验算方法。 目标要求：了解裂缝产生的原因并能解释工程中各种裂缝现象；了解受弯及受拉构件裂缝的分布及钢筋应力、粘结应力的分布；掌握钢筋混凝土构件裂缝宽度的验算方法及控制裂缝的措施；理解钢筋混凝土受弯构件短期刚度、刚度（长期刚度）、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数及最小刚度的概念；掌握钢筋混凝土受弯构件挠度的验算方法及影响变形的因素。采用课堂教学，4学时。第10章 预应力混凝土构件的性能与设计（6学时讲课）知识要点：预应力混凝土结构的概念、基本原理，特点；张拉预应力钢筋的方法，预应力混凝土材料，张拉控制应力，预应力损失产生的原因、损失值的计算方法以及减少预应力损失值的措施，先张法构件预应力钢筋的传递长度，后张法构件端部锚固区的局部受压承载力计算；预应力混凝土轴心受拉构件各阶段的应力分析，预应力混凝土轴心受拉构件使用阶段的计算（承载力计算、抗裂度及裂缝宽度验算）和施工阶段的验算，预应力混凝土轴心受拉构件的设计步骤；预应力混凝土受弯构件各阶段的应力分析，受弯构件使用阶段正截面的计算、使用阶段斜截面的计算和施工阶段的验算，预应力混凝土受弯构件的设计步骤；预应力混凝土构件的构造要求。 目标要求：掌握预应力混凝土结构的概念、基本原理，特点，了解部分预应力和全预应力混凝土的特点，了解先张法和后张法施工的过程，了解预应力混凝土材料的要求及张拉控制应力；掌握预应力损失产生的原因以及减少预应力损失值的措施；理解先张法构件预应力钢筋的传递长度，后张法构件端部锚固区的局部受压承载力计算；掌握预应力混凝土轴心受拉构件及受弯构件的各阶段的应力分析、使用阶段的计算、施工阶段的验算和设计计算步骤；了解预应力混凝土构件的构造要求。 采用课堂教学，8学时。三、课程教学的基本要求1、根据实际情况可以适当地调整相关章节的授课顺序；第7章（受拉构件正截面的性能与设计）与第8章（受扭构件扭曲截面性能与设计）可根据实际情况选讲或作为学生课下自学章节。2、本课程的实践性很强，其基本原理与设计方法必须通过构件设计来掌握，并在设计过程中逐步熟悉和正确运用我国有关的设计规范和标准。3、任课教师要不断学习新知识，了解本学科的最新技术、最新研究方向，掌握学科前沿动态，应结合国内外的最新研究与应用成果，拓展学生的知识面。4、作业量第3章 结构设计基本原理 23题第4章 受弯构件正截面的性能与设计 56题第5章 受弯构件斜截面的性能与设计 34题第6章 受压构件正截面的性能与设计 45题考试方法：采用闭卷考试的形式。四、实践环节的方式和要求1、钢筋混凝土简支梁正截面破坏试验。观测正截面应变分布、裂缝出现及开展、裂缝分布，挠度变化，破坏特征等。2、钢筋混凝土简支梁斜截面破坏试验。观测斜裂缝出现及开展、裂缝分布，挠度变化，破坏特征等。五、本课程与其他课程