钢结构设计原理 教学大纲

《钢结构设计原理》课程教学大纲课程英文名称：DesignPrincipleofSteelStructure课程代码：课程类别：专业必修课适用专业：土木工程专业开课单位：建筑工程学院总学分：2.5总学时：40讲课：36实验：4课程负责人：核准人：一、课程目标及学生应达到的能力1.课程简介钢结构设计原理课程与钢结构设计课程相配合，是土木工程专业的一门学科必修课程。它着重研究钢结构的基本性能，包括材料、构件、连接和节点的性能和承载能力计算原理和方法。针对截面强度和构件整体等，分别从不同侧面和层次进行承载力极限状态和正常使用极限状态的分析，使学生能够掌握不同构件在不同受力状态情况下的计算，为下学期钢结构设计打下基础。2.课程目标通过本课程学习使学生初步学会应用钢结构的原理和方法分析、解决一些简单的钢结构工程实际问题，培养其独立分析问题、解决问题的能力。通过理论教学，达到以下课程目标：课程目标1：要求学生根据结构的具体设计条件、工作环境和不同种类钢材的性能，正确地选用满足特定需求的钢材，并提出相应的性能指标要求。课程目标2：要求学生掌握钢结构基本受力构件（轴心受拉、受弯构件和拉弯构件等）的强度计算、稳定计算及其设计方法和构造要求，设计满足复杂工程需求的构件、结构、体系。课程目标3：要求学生掌握钢结构焊接和螺栓连接设计方法和构造要求，设计满足复杂工程需求的结构及体系。课程目标4：要求学生能够独立思考，能根据具体工况，利用专业知识对复杂工程进行合理的分析，将复杂工程抽象出数学力学模型，并开发出可解决实际工程问题的方法及理论。3.课程目标对毕业要求指标点的支撑关系3.1本课程所支撑的毕业要求毕业要求1.3：对土木工程复杂工程问题进行分析推演。毕业要求3.1：能够运用土木工程科学理论和专业知识，设计（开发）满足土木工程特定需求的构件（节点）、结构、体系。3.2课程目标对毕业要求指标点的支撑关系课程目标毕业要求1.33.11√2√3√4√√学生应达到的能力掌握钢结构构件设计的基本原理、设计方法和构造要求，建立清晰的钢结构分析、设计、构造措施等知识的框架体系。借助合理有效的资源和工具，能够运用所学专业知识对土木工程复杂工程问题进行分析、推演，设计、设计开发满足需求的构件、结构、体系或方案，并对其合理性做出分析和评价，从而给出合理科学的解决方案，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。二、课程教学内容、学时分配及教学方法序号课内学时课内教学内容课程目标教学方法12概述1.钢结构的特点、应用范围、结构形式（掌握）2.钢结构建造过程和内在缺陷、组成原理，钢结构的发展（了解）重点：钢结构的轻质、成本低廉、经济环保等优势及耐火性差，缺陷容忍度低等劣势难点：理解钢结构内在缺陷（1）结合实际工程案例，利用多媒体讲授。互动式的讨论。22钢结构材料1.钢材主要性能及鉴定方法（必须掌握）2.影响钢材性能因素（掌握）3.钢材破坏模式及影响分析（掌握）4.钢材类别及选用（必须掌握）重点：单项拉伸试验时的工作性能；钢材主要力学指标对钢材的影响；钢号表示的含义，型钢的表示方法难点：钢材主要力学指标含义（1）（4）讲授为主，多媒体与板书相结合。学生课外资料查阅，教师提问。38构件截面承载力-强度1.轴心受力构件的强度及截面选择（掌握）2.梁的类型和强度（必须掌握）3.梁的局部压应力和组合应力（掌握）4.按强度条件选择梁截面（掌握）5.拉弯、压弯构件的应用和强度计算（掌握）重点：轴心受拉构件强度计算；梁的弯曲和剪切强度计算；梁的类型；梁的扭转；梁的正应力，剪应力，组合应力及局部压应力；压弯拉弯构件强度计算；按强度选择梁截面难点：梁的扭转原理；拉弯及压弯强度（1）（2）（4）讲授为主，多媒体与板书相结合。实际工程案例讲授，习题研讨。410单个构件承载能力-稳定性1.稳定问题一般特点（掌握）2.轴心受压构件整体稳定（必须掌握）3.实腹式格构式柱截面选择计算（掌握）4.受弯构件弯扭失稳（掌握）5.压弯构件平面内与平面外稳定计算（必须掌握）6.板件稳定和屈曲后强度利用（掌握）重点：失稳类别稳定特性；轴压构件整体稳定计算方法；整体稳定影响因素；实腹式构件截面选择；梁的整体稳定计算；压弯构件平面内及平面弯整体稳定计算方法；局部稳定；加劲肋类型及设置原则难点：梁的临界荷载，失稳临界状态的理解（1）（2）（4）讲授为主，采用多媒体与板书相结合的方式。结合实际工程案例、习题等研讨教学。514钢结构连接和节点构造1.钢结构对连接要求和连接方法（必须掌握）2.焊接连接特性（掌握）3.对接焊缝构造和计算（必须掌握）4.角焊缝构造和计算（必须掌握）5.普通螺栓连接构造和计算（掌握）6.高强螺栓连接构造和计算（必须掌握）重点：钢结构连接方法、特点及要求；焊缝代号残余应力和残余变形；对接焊缝的计算；角焊缝的强度、构造和计算；普通螺栓及高强螺栓连接的构造和计算难点：复杂荷载作用下焊缝和螺栓连接的强度验算方法（1）（3）（4）讲授为主，采用多媒体与板书相结合的方式。结合实际工程案例、习题等研讨教学。课程思政的基本要素或案例教学内容基本要素或案例绪论-中国在钢结构设计与建造领域取得的成就结合钢结构特点，介绍钢结构的重要作用，着重介绍中国在钢结构设计与建造领域取得的举世瞩目的成就，使学生对专业学习更有使命感、荣誉感，激发学习兴趣，增强民族自豪感。钢结构材料-钢结构用材要求结合钢结构要求用材要又足够的变形能力，扩展至辩证关系，刚与柔是相互对立，又是相互统一的，从传统文化理解钢结构用钢要求的“刚”与“柔”，使学生从辩证角度理解钢结构的用材要求。单个构件承载能力-稳定性结合加拿大魁北克钢桥倒塌案例，介绍钢结构失稳的突然性和后果的严重性，同时介绍工程上冒进和大意给生命和财产带来的损失，从反面教育学生对工程的敬畏之心和从业的责任心。四、课程的考核环节及课程目标达成度自评方式（一）考核环节本课程考核包括平时考核、实验环节、期末笔试三部分。考核结果构成比例：期末笔试占60%；实验环节占20%；平时成绩占20%（考勤占10%+作业占10%）。本门课最终考核成绩：期末笔试60%+实验环节20%+平时成绩20%。总成绩按百分制记。具体考核指标、比例如下表所示。考核与成绩评定方法一级考核指标二级考核指标三级考核指标指标内容分数比例指标内容总占比指标内容所占比例支撑毕业要求指标点理论、实验100%平时考核考勤10%出勤50%1.3约占30%3.1约占70%课堂表现50%作业10%完成情况20%基本概念20%理解程度10%正确率50%实验环节20%完成情况20%3.1约占100%报告格式10%报告内容60%理解程度10%期末考试60%评分100%1.3约占30%3.1约占70%（二）课程目标达成度评价钢结构基本原理课程目标达成度按下式计算：式中，为第个课程目标对应的权重系数，为第个课程目标的达成度，为课程目标个数。其中按下式计算：式中，为样本班级人数；为试卷中分别支撑课程目标的试题数；为钢结构设计原理课程考核内容中第个学生第题的考核方式所对应的比例系数（0.2、0.2、0.6）；为第个学生第题试题分值；为第个学生第题学生得分。成绩评价参考标准成绩评价参考标准如下：作业评分标准百分评分制优秀（100-90）良好（89-80）中等（79-70）及格（69-60）不及格（60以下）完成情况（20%）按时完成、工整完成90%、工整完成70%、比较工整补交、比较工整未交基本概念（20%）概念清晰概念比较清晰60%以上概念清晰50%以上概念清晰清晰程度50%以下理解程度（10%）完全理解较好理解一般理解存在理解困难不能理解正确率（50%）答案正确答案基本正确能正确解答，但未融会贯通经答疑后答案正确不能正确作答总分考勤评分标准百分评分制（100）（99-60）取消考试资格出勤情况（60%）满勤无故旷课、迟到1次，扣5分无故缺席占总学时1/3以上者课堂表现（40%）互动积极、表现认真按课堂表现、回答问题具体情况确定-总分实验报告评分标准百分评分制优秀（100-90）良好（89-80）中等（79-70）及格（69-60）不及格（60以下）完成情况（20%）按时完成、工整完成90%、工整完成70%、比较工整补交、比较工整未交报告格式（10%）符合要求总体符合要求基本符合要求修改后基本符合要求不符合要求报告内容（60%）内容详尽内容比较详尽内容符合要求内容基本符合要求60%以上缺失理解程度（10%）完全理解较好理解一般理解存在理解困难不能理解总分五、本课程与其它课程的联系与分工先修课程：材料力学、结构力学、土木工程材料、房屋建筑学等课程。后续课程：钢结构设计、抗震结构设计、钢结构课程设计、毕业设计等。六、建议教学参考书陈绍番主编，《钢结构》上册-钢结构基础（第四版），中国建筑工业出版社，2018.李帼昌，张曰果，赵赤云主