荷载与结构设计原理教学大纲-土木工程与建筑学院

1、荷载与结构设计原理教学大纲课程英文名称： Theory of Structure Loading and Design 课程编号： 193992860课程类别：专业课 课程性质：必修课 学 分： 2 学时/ 周数： 32（其中：讲课学时： 32 实验学时： 0 上机学时： 0 ） 适用专业：土木工程本科专业 开课部门：土木工程与建筑学院一、课程教学目的和课程性质 荷载与结构设计原理课程是土木工程的主要专业基础课程， 通过该课程的学 习，使学生掌握荷载的分类、 荷载的计算原理和统计方法， 了解各类荷载作用下 结构内力计算及设计方法， 为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打 下良好的基础。

2、同时，荷载与结构设计原理是根据“高等学校土木工程本科指导性专业 规范”知识体系新的要求， 以及新一轮土木工程相关规范、 标准编写， 反映最新 研究成果和工程实际需求。 通过该门课的整个教学过程 , 逐渐培养学生对结构外 荷载统计计算的能力， 使得学生能够综合运用结构设计原理的知识去分析、 解决 实际工程问题。二、本课程与相关课程的关系先修课程：高等数学、 概率论与数理统计、 理论力学，材料力学，结构力学； 后续课程：土力学与地基基础，钢筋混凝土结构，砌体结构，钢结构，工程 抗震等。三、课程的主要内容及基本要求了解工程结构中荷载和作用的形式、 分类以及荷载作用的计算方法； 掌握重 力作用、风荷载

3、作用、 地震作用的计算方法， 能将荷载计算方法在工程结构荷载 及其抗力的统计分析中进行熟练运用， 理解这些荷载作用在结构内力计算及结构 设计中的应用； 学会结构可靠度分析与计算的基本方法。 通过该门课程学习， 掌 握荷载类型、荷载计算、结构设计荷载统计方法以及结构可靠度等初步知识。第一单元 绪论（2 学时） 知 识 点 荷载与作用的概念和特点，作用按时间、空间和结构反应等进行详细分类； 荷载的标准值、代表值和设计值；结构设计方法的概念和设计手段的演化过程； 容许应力设计法、 破损阶段法、 极限状态设计法和概率极限状态设计方法的基本 原理以及各设计方法的区别。 重点 荷载的概念，作用的分类， 荷

4、载与作用的区别； 现行规范采用的结构设计方 法及其原理。 难点 荷载标准值、代表值和设计值的概念和计算方法。 基本要求 1、识记：荷载与作用的概念，作用按时间、空间和结构反应的具体分类；荷载标准值、设计值和代表值的概念及计算方法；2、领会：工程结构荷载与作用的区别，结构设计方法的演化过程及基本原理；3、简单应用：能够根据结构效应区分直接作用和间接作用；4、综合应用：可以应用荷载和作用的相关知识去识别实际工程中各类荷载 和作用。第二单元 重力、侧压力（ 4 学时） 知 识 点 重力荷载产生的原因、 特点、 影响因素及计算方法， 土自重应力的概念和计 算方法；侧压力产生的原因、特点、影响因素及计算

5、方法，土侧压力的概念和分 类，静止土压力、 主动土压力和被动土压力的特点和计算方法， 库伦土压力理论 和朗金土压力理论的基本原理及应用方法； 静水压力和动水压力的基本概念和计 算方法；路面及屋面活荷载、厂房吊车荷载、波浪荷载、冻胀力以及冲击荷载等 的基本概念和计算方法。 重点 土自重应力与土侧压力的特点、 分类和计算原理， 库伦土压力理论和朗金土 压力理论的基本原理及应用步骤，楼面及屋面活荷载的计算。 难点 土自重应力的计算， 主动土压力和被动土压力的计算， 楼面及屋面活荷载的 理解及计算，吊车荷载的计算。 基本要求 1、识 记：重力荷载和侧压力产生的原因、特点、影响因素及计算方法， 土自重应

6、力与土侧压力、 楼面及屋面活荷载的概念及计算方法， 库伦土压力理论和朗金土压力理论的基本原理；2、领会：恒荷载和活荷载的概念及计算；3、简单应用：结构设计中如何确定恒荷载和活荷载；4、综合应用：各类荷载作用在结构设计中如何确定。第三单元 风荷载（ 6学时） 知 识 点 风荷载产生的原因、 特点、影响因素及计算方法； 基本风速和基本风压的概 念和计算方法； 影响基本风压的因素， 非标准条件下风速或风压的换算方法； 风 压高度变化系数， 风荷载体型系数等的概念和对结构风荷载的影响规律； 顺风向 风振和横风向风振响应的分析和计算方法；桥梁风荷载响应中颤振和抖振的区 别。 重 点 风荷载产生的原因、

7、特点、影响因素及计算方法， 基本风速和基本风压的概 念和计算方法， 风压高度变化系数和风荷载体型系数的概念及确定方法， 顺风向 风振、横风向风振的基本概念和计算方法。 难 点 基本风速和基本风压、 风压高度变化系数和风荷载体型系数的概念及确定方 法，桥梁风荷载响应中颤振和抖振的区别。 基本要求 1、识记：基本风速和基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、顺风向风振、横风向风振的基本概念和计算方法；2、领会：结构风荷载中如何运用基本风速和基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数计算结构风荷载；3、简单应用：结构设计中如何沿结构高度确定出结构风荷载；4、综合应用：工程结构受力分析中如何计算结

8、构的受力和风振响应。 第四单元 地震作用（ 6 学时） 知 识 点 地震作用产生的原因、特点、影响因素及计算方法，地震区划与地震作用， 烈度与震级的基本概念和关系， 地震波的类型， 单质点体系水平地震作用， 多质 点体系水平地震作用， 结构的扭转地震效应， 竖向地震作用， 地震作用及计算方 法。 重 点 地震区划与地震作用， 烈度与震级， 地震波的类型， 单质点体系水平地震作 用，竖向地震作用，地震作用及计算方法。 难 点 单质点体系水平地震作用的计算， 多质点体系水平地震作用， 结构的扭转地 震效应，。 基本要求 1、识记：地震区划与地震作用的基本概念，烈度与震级，地震波的类型，单质点体系水

9、平地震作用，竖向地震作用的计算方法；2、领会：地震作用在结构中如何进行简化计算；3、简单应用：单质点体系水平地震作用的计算；4、综合应用：单质点体系、多质点体系水平地震作用的计算。 第五单元 其他作用（ 2 学时） 知 识 点 温度作用，变形作用，冰胀力、爆炸作用、行车动态作用、 冲击力和撞击力、 浮力作用、预加力等其他作用产生的原因、特点影响因素及计算方法。 重 点 温度作用和变形作用的基本概念、 原理及计算方法， 预应力的概念和施加方 法。 难 点 温度作用，变形作用在结构分析中的计算。 基本要求 1、识记：温度作用、变形作用的基本概念和计算方法，预应力的概念和施加方法。2、领会：浮力作用

10、、冰胀力、爆炸作用、行车动态作用和预加力等结构分析中的应用。3、简单应用：工程结构分析中能分析温度作用和变形作用对结构的影响。4、综合应用：能够对简单结构在温度和变形作用下进行内力和变形计算。 第六单元 荷载统计分析（ 2 学时） 知 识 点 荷载的概念模型， 荷载的统计参数和统计方法， 荷载效应和荷载效应组合的 原则，荷载代表值、荷载设计值的统计方法，荷载的代表值和荷载的效应组合。 重 点 荷载的统计参数和统计方法，荷载的代表值和荷载的效应组合。 难 点 荷载的代表值的计算和荷载效应的组合。 基本要求 1、识记：荷载的统计参数和统计方法，荷载代表值及荷载效应组合。2、领会：结构设计中能确定相

11、应的荷载代表值，并进行组合。3、简单应用：简单构件受力荷载值的计算。4、综合应用：楼板、梁等构件荷载计算和组合。 第七单元 结构抗力统计分析（ 3 学时） 知 识 点 抗力统计分析的一般概念， 影响结构构件抗力的不定性， 结构构件抗力的统 计特征。 重点 抗力统计分析的一般概念，结构构件抗力的统计特征。 难点 结构构件抗力的统计特征。 基本要求 1、识记：抗力统计分析的一般概念，结构构件抗力的统计特征。2、领会：结构抗力的计算。3、简单应用：各类构件抗力的计算。4、综合应用：能够对简单结构体系的抗力进行统计整理。第八单元 工程可靠度计算方法（ 3 学时） 知 识 点 结构可靠度基本原理， 结构

12、可靠度基本分析方法， 结构体系可靠度的计算方 法。 重点 结构可靠度基本原理和结构可靠度基本分析方法， 结构体系可靠度的计算方 法。 难点 结构体系可靠度分析及计算。 基本要求 1、识记：结构可靠度基本原理和计算方法。2、领会：结构体系可靠度。3、简单应用：结构可靠度、失效概率等计算方法。4、综合应用：能够对简单结构体系进行可靠度分析。第九单元 概率极限状态设计方法（ 2 学时） 知 识 点 土木工程结构计算方法的演化发展， 结构设计的目标和原则， 结构概率可靠 度直接计算法，各类结构概率可靠度设计的实用表达式。 重点 结构设计的目标和原则， 结构概率可靠度直接计算法， 各类结构概率可靠度 设

13、计的实用表达式。 难点 结构概率可靠度直接计算法及其表达式。 基本要求 1、识记：结构设计的目标和原则，结构概率可靠度直接计算法及其表达式。2、领会：结构稳定性分析中可靠度的计算。3、简单应用：能够采用结构概率可靠度直接计算法及其表达式计算结构可 靠度。4、综合应用：基于概率极限状态设计方法，综合利用前述章节中荷载计算 方法、统计组合原则，以及抗力统计等知识点进行简单构件或结构设计。 学时分配 知识单元理论学时第一单元 绪论2第二单元 重力作、侧压力4第三单元 风荷载6第四单元 地震作用6第五单元 其他作用2第六单元 荷载统计分析2第七单元 结构抗力统计分析3第八单元 工程结构可靠度与计算方法

14、3第九单元 概率极限状态设计法2期末复习2合计32四、教学方法与手段1、坚持理论联系实际的教学方法，不断地吸收先进理论知识和最新研究成 果，理论教学要结合学生工程实例分析与课堂讨论教学形式， 努力降低学生接受 知识的难度，不断提高学生发现、分析和解决问题的能力。2、坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重点和 难点，积极应用多媒体教学技术， 尽可能把抽象的理论转化为具体的图像， 使复 杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴趣。3、注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思考问 题、分析问题，拓展学生的思维。4、注重课后练习，大力培养学生动脑

15、、动手、独立解决问题的能力。五、考核要求、方式与成绩评定考核要求：考试内容为教材中重要的基本原理和基本方法； 考核形式：理论部分试题库出卷，闭卷考试； 成绩评定：成绩评定为百分制，期末综合成绩（ 100）期末卷面考试成 绩（ 70）平时成绩（ 30）。期末考试采取闭卷考试方式，主要考试内容为 教材中重要的基本原理和基本概念， 亦会少量涉及到布置的参考资料内容。 平时 成绩以学生上课出勤情况、回答问题、平时作业等综合评定。六、选用教材和主要参考书1. 选用教材荷载与结构设计方法 （第二版）白国良、刘明编著，高等教育出版社， 2010工程结构荷载与可靠度设计原理 （第二版）李国强、黄宏伟、郑步全编 著，中国建筑工业出版社， 20032. 推荐参考书 建筑结构概率极限状态设计李继华等，中国建筑工业出版社， 1990 建筑抗震设计郭继武，中国建筑工业出版社， 2002 建筑结构荷载规范 中华人民共和国建设部， 中国建筑工业出版社， 2003 工程结构风荷载理论和抗风计算