结构设计原理2教学大纲

1、结构设计原理（2）教学大纲第一部分 教学大纲说明一、课程的性质与任务1结构设计原理（2）是中央广播电视大学工科土建类土木工程专业（专升本）本科一门必修课程。本课程针对中央广播电视大学土木工程专业（专科）学生具有钢筋混凝土结构基本知识，在此基础上，理解结构设计理论，掌握构件计算方法。本课程的主要任务是：1）理解结构设计理论，掌握构件设计计算方法。2）了解现行公路桥规对结构构件计算的有关规定。2结构设计原理课程是在已开设的建筑材料学、材料力学、结构力学等先修课程的基础上设置的专业基础课，后续课程是桥梁工程。3结构设计原理课程内容包括：钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、混凝土与砌体结构、钢结构、钢混

2、凝土组合结构。二、课程的目的与要求1结构设计原理课程研究各种结构构件的设计计算理论、截面应力应变、承载力计算方法。通过对材料力学性能、截面受力性能的分析、结合试验，给出截面承载力计算方法，应力、位移、裂缝计算方法。本课程要求学生重点掌握：结构设计计算理论、截面受力分析、承载力计算方法。2结构设计原理课程，在了解材料力学性能、本构关系、掌握受力分析的基础上，要求学生了解结构试验方法、观察试验过程、能将试验结果应用到承载力计算中。3结构设计原理课是一门实践性较强的课程。一方面各种构件计算方法都有试验分析作为基础，同时截面设计要考虑构造要求；另一方面设计计算为工程实际服务。要求学生加强实践性环节：如

3、观摩受弯构件正截面试验分析、受压构件强度试验、预应力施工技术等。了解公路桥规有关构造要求。4通过习题练习加深对所学内容的理解。三课程教学要求层次教学环节中，基本概念、定义、截面性质、受力性能等概念，由低到高分为“知道、了解、掌握”三个层次。有关截面承载力计算、应力计算、连接计算、变形、裂缝计算等公式及其设计计算方法，由低到高分为“会、掌握、熟练掌握”三个层次。第二部分媒体使用与教学过程建议一学时分配与学分1 学时分配本课程共72个学时（具体课时分配如下表）。课时分配表章 号内 容课内学时IP 课时备 注总论介绍本课程的主要内容、结构设计理论简介2一混凝土结构基本概念4二受弯构件正截面承载力6三

4、受弯构件斜截面承载力6四受扭构件承载力4五轴心受力、偏心受力构件承载力10六应力、裂缝、变形6七预应力混凝土结构的基本概念4八预应力混凝土受弯构件的设计与计算12九部分预应力混凝土结构4十砌体与混凝土结构2十一钢结构8十二钢混凝土组合结构4合计722 学分本课程共4学分。二教学安排结构设计原理课安排在第3学期，一个学期完成全部教学任务。三媒体选择1文字教材根据远程教育要求和电大学生特点，本课程文字教材采用文字主教材和文字辅助教材两部分，采取合一式编排。各章中的前面部分为主教材的内容，后面部分为辅助教材的内容。文字教材是学生学习本课程的主要用书，主教材部分的内容是课程的基本内容，是教学的主要依据

5、。辅助教材部分的内容是对主教材相应内容的推演或归纳总结，配有例题、习题与思考题，帮助学生加深理解和掌握课程内容。文字教材是学生获得知识、提高能力的重要媒体之一，教材内容力求科学性，教材中的概念叙述要直观无误，方法阐述要详细，论证要清楚，公式推导要严谨，充分体现远程开放教育的特色，适合成人教育、以自学为主的特点，便于自学。2IP教材本课程要积极探索基于网络环境的远程开放教育的教学模式，充分利用IP课程的网络传播优势，充分发挥IP课程的教学内容可选性和交换性，为学生为主自主学习本课程提供更方便的教学资源。3录象教材本课程安排电视教学录象课。建议安排钢筋混凝土受弯构件正截面试验，轴心、偏心受压试验，

6、预应力混凝土技术三个专题录象。四教学环节本课程配有电视课、IP课程及文字教材。电视课和IP课程是教学的重要形式，文字教材适合于学生自学。课后有习题练习和思考题、网上答疑，期末考试。 1自学自学是广播电视大学学生获得知识的重要方式，自学能力的培养是远程开放高等教育的目的之一，本课程的教学要注意对学生自学能力的培养。学生可以通过收看电视、IP课程、直播课堂和网上教学辅导等方式进行学习，各教学点可以采取灵活多样的助学方式，帮助学生学习。2作业独立完成作业是学好本课程的必不可少的一项教学环节。作业的内容以教材中的习题、思考题为主，通过这些习题、思考题的练习，熟悉各种基本题形的解题方法、加深对课程中各种

7、概念的理解，以达到基本掌握本课程主要内容的目的。3考核 考试题符合大纲要求，考核内容力求全面，同时体现重点突出、难度适中、题量适度，不出难题、怪题。题量和难度的梯度按教学大纲的三个不同层次安排。第三部分 教学内容与教学要求总论（2学时） 介绍结构设计原理课程的主要内容，课程的重点、难点；需要一般了解的知识点。课程安排、学习要求、授课方法。结构设计理论简介；结构动力性能介绍。一、钢筋混凝土结构的基本概念及结构设计理论（4学时）（一）教学内容 本章内容为钢筋混凝土结构计算基本概念与基本理论，是本课程的重点章节之一，对重点概念要求熟练掌握。1钢筋混凝土结构的基本概念 钢筋混凝土结构及其特点，钢筋混凝

8、土共同工作。2材料的物理力学性能 混凝土强度及其强度取值，混凝土变形，本构关系，弹性模量，收缩、徐变及其计算。 钢筋的强度与变形，钢筋的成分、品种与等级，钢筋的加工。重点：钢筋混凝土共同工作，混凝土变形及其变形性能，本构关系；钢筋的强度与变形。难点：混凝土变形性能（二）教学要求1 了解有关荷载计算2 掌握混凝土变形特征3熟练掌握钢筋混凝土共同工作、材料力学性能、混凝土徐变等概念二、 受弯构件正截面承载力（6学时）（一）教学内容受弯构件正截面承载力是本课程的重点内容，并配有习题练习。 1钢筋混凝土受弯构件概述受弯构件及构造要求（截面与配筋）。 2正截面承载力计算的基本原则正截面受力分析与破坏特征

9、，正截面计算基本假定，受压区混凝土等效矩应力图形，受压区高度界限系数与最小配筋率min。 3受弯构件正截面承载力设计计算 单筋、双筋矩形截面、 T形截面受弯构件，深受弯构件。 重点：正截面试验分析、正截面受力、承载力计算方法难点：正截面计算方法与公式推导（二）教学要求1知道深受弯构件。2了解截面配筋率的定义（）、适筋梁界限破坏及适筋梁条件（jg及min）、不同配筋率下的正截面破坏状态、配有相应的习题练习。3掌握受弯构件正截面三个工作阶段及其特点。4. 熟练掌握受弯构件正截面承载力计算。三、受弯构件斜截面承载力（6学时）（一）教学内容受弯构件斜截面是本课程的重点内容，并配有习题练习。 1受弯构件

10、斜截面概述斜截面受力分析、构造要求。 2受弯构件斜截面的受力特点和破坏形态 无腹筋简支梁斜裂缝出现前后的受力状态，简支梁斜截面破坏主要形态，有腹筋简支梁斜裂缝出现后的受力状态。3斜截面承载力 影响斜截面抗剪能力的主要因素，斜截面承载力、基本公式及适用条件，等高度简支梁腹筋设计初步。 4受弯构件斜截面抗弯 斜截面抗弯计算，纵向钢筋的起弯点位置。 5全梁承截能力校核与构造要求 6连续梁斜截面抗剪连续梁斜截面的破坏特点，等高度连续梁抗剪承载力计算。重点：斜截面破坏主要形态、影响斜截面抗剪强度的主要因素、腹筋设计计算。难点：斜截面受力分析模型、斜截面抗弯计算、全梁承载力校核。（二）教学要求1知道斜截面

11、抗弯承载力计算、深受弯构件。2了解箍筋配筋率的定义（k）、了解斜截面抗剪、斜截面抗弯对弯起钢筋起弯点构造要求。3掌握斜截面破坏特征、抗剪计算、全梁承载力较核。四、受扭构件承载力（4学时）（一）教学内容 本章节为了解内容 1纯扭构件的破坏特征和强度计算 矩形截面纯扭构件的开裂扭矩、破坏特征，纯扭构件强度计算理论，矩形截面纯扭构件强度计算。2弯剪扭构件承载力 在弯、剪、扭共同作用下的破坏特征，弯剪扭构件配筋计算方法。3T形截面受扭构件、箱形截面受扭构件，构造要求。重点：开裂扭矩、弯剪扭构件配筋计算方法。难点：纯扭构件承载力计算理论。（二）教学要求1会弯剪扭构件配筋计算方法、矩形截面开裂扭矩计算。2

12、了解纯扭构件强度计算理论、受扭构件构造要求。五、轴向受力构件承载力（10学时）（一）教学内容 轴心受力构件是本课程的重点内容，并配有习题练习。 1轴心受拉构件 轴心受拉构件受力分析、破坏特征、承载力计算。 2轴心受压构件普通箍筋柱：普通箍筋柱受力分析与破坏形态，纵向弯曲系数，承载力计算。螺旋箍筋柱：受力特点与破坏特征，正截面计算，构造要求。 3偏心受压构件正截面的受力特点和破坏形态、受力分析，拉破坏、压破坏、界限破坏， M-N关系曲线，偏心距增大系数。偏心受压构件：矩形截面计算基本公式及适用条件，矩形截面非对称配筋设计计算，矩形截面对称配筋设计计算，构造要求。 4工字形和T形截面偏心受压构件

13、正截面强度计算基本公式、承载力计算方法。 5圆形截面偏心受压构件 正截面承载力计算基本假定、计算基本公式、设计计算方法。重点：轴心受拉、轴心受压构件受力分析与计算、矩形截面大偏心受压构件强度计算。难点：纵向弯曲对轴心受压、偏心受压构件承载力的影响、矩形截面小偏心受压构件强度计算、圆形截面强度计算公式推导。（二）教学要求1会T形、工字形截面受压构件强度计算、偏心受拉构件强度计算。2了解长柱对受压构件承载力的影响、螺旋箍筋柱受力特点。3了解偏心受压构件截面破坏形态，大、小偏心受压的界限、偏心矩增大系数、构造要求。4掌握螺旋箍筋柱正截面强度计算、小偏心受压构件强度计算。5熟练熟练掌握轴心受力构件强度

14、计算、大偏心受压构件强度计算、圆形截面偏心受压构件强度计算。六、钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形 （6学时）（一）教学内容 本章节是正常使用极限状态要求的，是本课程的重点内容，配有习题练习。 1概述 正常使用极限状态要求，换算截面的概念。 2，应力计算 3受弯构件裂缝及最大裂缝宽度验算 钢筋混凝土的裂缝，受弯构件裂缝宽度理论与计算方法简介，公路桥规最大裂缝宽度计算方法和裂缝宽度限值。3 变形计算受弯构件变形刚度、预拱度的设置、挠度限制。重点：换算截面的概念、混凝土裂缝、受弯构件变形计算。难点：截面抗弯刚度。（二）教学要求1会利用规范计算截面应力、混凝土裂缝宽度、受弯构件变形。2了解裂缝宽度

15、计算理论。3。掌握换算截面、截面抗弯刚度的概念。七、 预应力混凝土结构的基本概念（4学时）（一）教学内容本章节预应力的基本概念是课程的次重点内容。1预力混凝土结构的基本原理2预应力混凝土结构的特点3预应力混凝土结构的应用4加筋结构的分类5预加应力技术与设备6预加应力的主要方法，锚具与预应力设备重点：预应力的基本原理、预应力度、预应力技术。难点：先张法温差损失。（二）教学要求1熟练掌握预应力混凝土的基本原理、预应力度的概念。2掌握预应力技术、预应力结构的特点、预应力结构的应用。八、 预应力混凝土受弯构件的设计与计算（12学时）（一）教学内容 预应力混凝土受弯构件计算是本课程的重点，安排有习题练习

16、。 1预应力混凝土各阶段受力分析 预加力阶段受力分析，使用阶段受力分析，预应力消压弯矩，预应力混凝土结构破坏特征。 2预加力的计算与预应力损失的估算 预应力钢筋的张拉控制应力，钢筋预应力损失估算，钢筋的有效预应力计算。 3预应力混凝土受弯构件的应力计算 受弯构件正应力验算，主应力验算。 4预应力混凝土受弯构件的强度计算 受弯构件正截面强度计算，受弯构件斜截面强度计算。5端部锚固区的计算局部承压的破坏形态和破坏机理，混凝土局部承压受力分析及破坏特征，局部承压理论，局部承压区开裂计算、强度计算，局部承压强度提高系数。后张法构件锚下局部承压计算。先张法构件预应力钢筋的传递长度和锚固长度。 6变形计算

17、 预应力受弯构件的变形，预拱度的设置。 7预应力混凝土简支梁设计 简支梁设计初步，截面设计，预应力钢筋数量的选择，预应力钢筋的布置。重点：受弯构件受力分析、消压弯矩、预应力损失、受弯构件截面应力验算。混凝土局部承压提高系数。难点：先张法温度应力损失、受压区预应力筋应力、预应力筋的索界，局部承压破坏机理。（二）教学要求1了解预应力混凝土简支梁设计。 2掌握预应力混凝土受弯构件各受力阶段的受力特点及其破坏特征、预应力损失、有效预应力的概念，部承压破坏机理。 3掌握端部锚固区计算、变形计算及预拱度设置、预应力筋设计。4熟练掌握截面应力计算、承载力计算方法。混凝土局部承压提高系数计算。九、部分预应力混

18、凝土受弯构件介绍（4学时）（一）教学内容部分预应力混凝土受弯构件是本课程的一般了解内容。1部分预应力混凝土结构部分预应力混凝土结构的特点、发展。2部分预应力混凝土结构的受力特性3部分预应力混凝土受弯构件的计算 B类构件使用阶段正截面应力计算，裂缝宽度计算，变形计算，疲劳计算。4部分预应力混凝土受弯构件的设计与构造要求 截面配筋设计的预应力度法、名义拉应力法，构造要求。重点：部分预应力混凝土结构的受力特性、受弯构件的计算。难点：配筋截面设计预应力度法。（二）教学要求1会B类构件使用阶段正截面应力计算，裂缝宽度计算，变形计算，疲劳计算。2了解部分预应力混凝土结构的特点及其发展。3了解部分预应力混凝

19、土受弯构件的设计与构造要求。 十、砌体与混凝土结构（2学时）(一)教学内容1. 混凝土及砌体结构材料 砌体材料的种类、砂浆的性能、砌体的强度与变形。2. 砌体的承载力 计算原则、轴心受压构件承载力、偏心受压构件承载力、受弯直接受剪和局部承压计算（二）教学要求 1. 了解砌体结构材料性能、砂浆的性能、砌体的强度与变形。2. 会砌体承载力计算。十一、钢结构（8学时）（一）教学内容钢结构是本课程次重点内容，安排有习题练习。1钢结构基本概念钢结构计算基本原则、设计的基本要求。钢结构材料的主要性能，影响钢材性能的主要因素，钢材的种类及其选用。 2钢结构的连接 焊缝连接：焊接方法，焊缝型式与焊接计算，焊接应力与焊缝变形，焊缝的疲劳强度。 普通螺栓和铆钉连接：构造和计算，铆钉连接的构造和计算特点。 高强螺栓连接：工作原理、