《钢结构设计原理》课程教学大纲

1、钢结构设计原理教学大纲一、课程基本情况英文名称：Principles of Steel Structure Design课程编号：F091760066040总 学 时：40 讲课学时：40 实践学时：0总 学 分：2.5课程性质：必修考核方式：考试适用对象：土木工程专业先修课程：材料力学、结构力学、土木工程材料 参考文献：钢结构(上册)：钢结构基础(第三版)，陈绍蕃、顾强，中国建筑工业出版社，2014.3钢结构基本原理(第三版)，沈祖炎、陈以一、陈扬骥、赵宪、中国建筑工业出版社，2018.9二、课程目标本课程是土木工程专业的专业核心课程，内容是钢结构的设计理论基础，主要讲授钢构件的受力性能、截

2、面设计和连接计算与构造等基本理论。涉及材料力学、土木工程材料、结构力学、结构制图等相关知识。通过本课程的学习，使学生达到如下课程目标：1.学习钢材料的物理、力学性能，阐明应力集中现象、钢材延性（脆性）破坏及疲劳破坏条件，识别和表达钢材强度等级、牌号、质量等级等材料参数；推演、分析给钢结构工程的技术、工艺、质量问题。 支撑毕业要求1-32.学习轴压受力、受弯构件、拉（压）弯构件设计方法进行钢结构构件或基本结构的设计；掌握设计全过程的知识、方法和技术,能够设计满足土木工程特定需求的构件或局部体系。 支撑毕业要求2-33.能够认识到钢结构连接设计的多种方案，学习螺栓连接、焊缝连接、铆钉连接及紧固件连

3、接的使用及特点，评判相关节点案例的优劣。 支撑毕业要求2-34.能够运用土木工程基本原理，借助文献研究钢结构中的合理构造，对当前现行规范的要求进行解释使用，获得有效结论并用于工程实践。 支撑毕业目标3-1表1 本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度课程目标对应的知识单元课程目标11-3：掌握土木工程专业所需要的专业知识，能够清楚认识建立复杂土木工程问题计算模型（包括数学和力学模型）的基本前提或基本假定，并理解其局限性。强支撑知识单元一、二课程目标22-3：能够正确、合理地运用专业知识识别和表达复杂土木工程问题。强支撑知识单元三、四、五、六课程目标32-3：

4、能够正确、合理地运用专业知识识别和表达复杂土木工程问题。强支撑知识单元七课程目标43-1：掌握土木工程设计的知识、方法和技术,能够设计满足土木工程特定需求的构件、节点、构造。强支撑综合训练三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：钢结构概论 支撑课程目标1（建议2学时）教与学要求：本知识单元要求学生能描述钢结构发展的历程，对比国内外发展的差异，列举发展历程中的典型事件；能解释钢结构概念，能比较列举的钢结构特点。教师通过多媒体展示钢结构设计的成果。教与学方法：案例法：水晶宫与埃菲尔铁塔、世界贸易中心与金茂大厦、国家体育场(鸟巢)和伦敦奥运会主体育场；讲授知识点1：钢结构发展简史主要内容：

5、学习钢结构的发展。知识点2：钢结构特点及使用主要内容：在了解学科内容、发展的基础上，学习钢结构的设计方法知识单元二：钢结构的材料 支撑课程目标1（建议4学时）教与学要求：本知识单元要求学生能辨析钢材的微观组织，学习主要物理及力学特性；学习钢材的种类、规格和选用方法。教与学方法：讲授、图示知识点1：钢材的主要性能主要内容：学习钢材的主要性能；学习影响钢材性能的因素知识点2：钢材的种类、规格和选用主要内容：学习复杂应力状态下钢材的屈服条件；学习建筑钢材的种类、选择和规格。知识单元三 构件的截面承载能力强度 支撑课程目标2（建议8学时）教与学要求：本知识单元要求学生能学习主要承重结构，如：网架等；学

6、习各种支撑系统；学习轴心受拉构件的强度。教与学方法：讲授、图示、练习知识点3：轴力构件的强度及截面选择主要内容：学习轴心传力，并依照强度条件选择轴心受力截面知识点4：梁的类型和强度及梁的局部压应力和组合应力（重点）主要内容：学习梁的构造要求和计算、学习梁的强度构造要求和计算。知识单元四：单个构件的承载能力稳定性 支撑课程目标2（建议8学时）教与学要求：本知识单元要求学生能学习构件失稳类别；学习影响轴心受压构件的整体稳定性的主要因素；学习压弯构件在弯矩作用平面内外的稳定性。教与学方法：讲授、练习知识点5：稳定问题的一般特点主要内容：学习梁的使用和类型；学习梁的强度计算 知识点6：轴压构件的整体稳

7、定性主要内容：学习梁的整体稳定计算、学习梁的屈曲后强度计算知识点7：实腹式柱和格构式柱的截面选择计算主要内容：学习梁的整体稳定计算、学习梁的屈曲后强度计算知识点8：压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算主要内容：学习压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算知识单元五：整体结构中的压杆和压弯构件 支撑课程目标2（建议4学时）教与学要求：本知识单元要求学生能学习桁架压杆的计算长度；学习框架稳定和框架柱计算长度；学习结构保证整体不失稳的稳定计算。教与学方法：讲授、推演、练习知识点9：新钢标中压杆计算长度主要内容：学习新出版钢结构设计标准的相关知识及与教材间的区别知识点10：新钢标中的直接比较法主要

8、内容：学习新出版钢结构设计标准给出的直接比较法知识单元六：钢结构的正常使用极限状态 支撑课程目标2（建议4学时）教与学要求：本知识单元要求学生能学习正常使用极限状态的特点，拉、压杆的刚度要求；学习梁和桁架的变形限制。教与学方法：讲授、图示、案例知识点11：正常使用极限状态的特点，结构概率可靠度设计法主要内容： 学习承载力使用极限状态和正常使用极限状态的联系与区别，荷载的统计分析、结构抗力的统计方法、结构可靠度分析。知识点12：拉杆、压杆及梁和桁架刚度要求主要内容： 学习各种轴心杆件正常使用极限状态要求知识点13：钢框架的变形限制，振动的限制主要内容： 学习钢框架的正常使用极限状态要求知识单元七

9、：钢结构的连接和节点构造 支撑课程目标3（建议8学时）教与学要求：本知识单元要求学生学习普通螺栓连接的构造和计算；学习高强螺栓连接的构造和计算；焊接梁翼缘的焊缝计算。教与学方法：讲授、图示、练习知识点14：焊接连接的特性主要内容：学习对接焊缝、角焊缝的构造和计算，学习焊接残余应力及变形知识点15：螺栓连接的构造和计算主要内容：学习普通螺栓、高强度螺栓连接的性能和计算，学习螺栓连接的截面削弱现象及其影响知识点16：构件的拼接主要内容：学习梁与梁的连接、梁与柱的连接以及柱脚设计四、实践教学环节综合训练项目一：某车间设备平台单层静定刚架结构设计 支撑课程目标4目的：综合运用钢结构设计原理、现行钢结构

10、设计规范，利用excel等工程计算工具，完成刚架结构设计，培养学生设计及结构制图的工程实践能力。要求：设备所需平台平面尺寸为LB，柱高H。按照2轴平面进行设计，注意区分A、B轴；平台采用主次梁传力方式，板只与次梁有可靠连接。平面结构布置及立面如图所示。其中L、B、H和a的取值、荷载标准值、荷载组合，由教师分组，根据学号取用，参数不得完全重复。学生完成以下设计任务：1.求出次梁、主梁及柱的设计内力；2.根据整体稳定性条件进行型钢选材。每位同学应按分组要求独立完成设计任务；指导、答辩环节占用课外时间，从开题到答辩，大致为2周。成果形式：综合训练项目报告，含结构施工图。综合训练项目二：某车间设备平台

11、装配式钢结构的连接设计 支撑课程目标4目的：综合运用钢结构设计原理、现行钢结构设计规范，利用excel等工程计算工具，完成刚架梁柱连接设计，培养学生设计及结构制图的工程实践能力。要求：根据综合训练一的设计结果，进行A柱、B柱的梁柱连接节点。可采用形式：翼缘与腹板均用螺栓，翼缘焊接、腹板螺栓；可采用螺栓受力特征：高强度摩擦型、高强度承压型、普通螺栓。每位同学应按分组要求独立完成设计任务；指导、答辩环节占用课外时间，从开题到答辩为2周。成果形式：综合训练项目报告，含结构施工图。五、成绩构成和评价方法1.成绩构成总成绩满分为100分，总成绩=试卷成绩0.76+综合训练成绩，60分为及格线。（1）综合训练成绩。每个综合训练项目12分，满分为24分。由答辩、成果质量、综合训练报告等组成；答辩主要考核ppt的质量、口头表达能力和项目知识的掌握，成果质量考核主要依据土木工程项目质量验收标准，综合训练报告主要