《钢结构设计原理》教学大纲

《钢结构设计原理》教学大纲

英文名称：BasisofSteelStructure

课程代码：060116

适用对象：本科

适用专业：土木工程专业（专业基础必修课）

总学时数：36

学分：4.8

考核方式：考试

一、课程的任务、目的和作用

《钢结构设计原理》为土木工程专业学生的必修课，属于专业基础课。

通过本课程的学习，应使学生较全面地掌握钢结构材料的基本性能，掌握钢结构基本构

件及其连接的设计计算方法，了解基本构件的构造设计。

二、课程教学内容及基本要求

第1章钢结构设计原理概述

1.教学内容

1.1钢结构的特点和应用

1.1.1钢结构的特点

1.1.2钢结构的应用

1.2钢结构的发展

L2.1钢结构的发展历程

1.2.2钢结构的发展趋势

1.3钢结构的设计方法

1.3.1结构的功能要求

1.3.2结构的作用及抗力

1.3.3结构的可靠性和可靠度

1.3.4极限状态设计方法

思考与练习

2.基本要求

（1）掌握钢结构的特点和应用范围。

（2）了解钢结构的发展历程及发展趋势。

（3）了解钢结构设计方法中可靠性的含义、极限状态的分类。

（4）熟悉承载能力和正常使用状态设计表达式。

第2章钢结构的材料

1.教学内容

2.1钢结构材料概述

2.2钢材的主要性能

2.2.1钢材的力学性能和工艺性能

2.2.2钢材的可焊性能

2.2.3钢材的耐火、耐候性能

2.3钢材的破坏形式

2.4影响钢材性能的因素

2.4.1化学成分的影响

2.4.2冶炼、浇铸、轧制和热处理的影响

2.4.3钢材的硬化

2.4.4温度的影响

2.4.5应力集中的影响

2.4.6残余应力及疲劳因素的影响

2.4.7复杂应力作用的影响

2.5钢材的疲劳和疲劳计算

2.5.1影响疲劳强度的因素

2.5.2疲劳计算

2.6建筑用钢材的种类、规格和选用

2.6.1钢结构用钢的种类

2.6.2钢结构用钢的牌号

2.6.3钢材的品种和规格

2.6.4钢材的选用

思考与练习

2.基本要求

（1）了解钢结构对材料的基本要求。

（2）掌握钢材的主要性能，以及影响钢材性能和脆性破坏的主要因素。

（3）了解钢材的两种破坏形式。

（4）了解钢结构疲劳的基本概念、影响疲劳强度的主要因索・、疲劳的计算方法。

（5）掌握建筑用钢材的种类、规格和表示方法。

（6）了解钢结构材料的选用原则。

第3章钢结构的连接

1.教学内容

3.1钢结构连接概述

3.1.1焊缝连接

3.1.2钾钉连接

3.1.3螺栓连接

3.2焊接方法、焊缝类型、焊接连接的形式和焊缝质量等级

3.2.1焊接方法

3.2.2焊缝类型

3.2.3焊接连接的形式

3.2.4焊缝质量等级

3.3焊缝符号及标注方法

3.4对接焊缝的构造和计算

3.4.1对接焊缝的构造

3.4.2对接焊缝的计算

3.5角焊缝的构造和计算

3.5.1角焊缝的构造

3.5.2角焊缝的计算

3.6焊接残余应力和残余变形

3.6.1焊接残余应力的分类及成因

3.6.2焊接残余变形的分类

3.6.3焊接残余应力和残余变形对结构工作性能的影响

3.6.4减小焊接残余应力和残余变形措施

3.7螺栓连接的构造

3.7.1螺栓的形式和规格

3.7.2螺栓的排列

3.7.3螺栓的其他构造要求

3.8普通螺栓连接的工作性能与计算

3.8.1受剪螺栓连接

3.8.2受拉螺栓连接

3.8.3拉剪螺栓连接

3.9高强度螺栓连接的工作性能与计算

3.9.1高强度螺栓的紧固方法

3.9.2高强度螺栓的工作性能

3.9.3高强度螺栓群受剪螺栓连接计算

3.9.4高强度螺栓群受拉螺栓连接计算

3.9.5高强度螺栓群拉剪螺栓连接计算

思考与练习

2.基本要求

（1）了解钢结构连接的种类和各种连接的特点。

（2）了解常用焊接方法和焊条的选用。

（3）了解焊接连接的形式，掌握焊接符号及标注方法。

（4）掌握对接焊缝的构造和计算。

（5）掌握角焊缝的形式、构造和计算。

（6）了解焊接残余应力和焊接残余变形产生的原因，以及对构件工作性能的影响。

（7）熟悉普通螺栓的规格、受力性能和破坏形式。

（8）掌握普通螺栓的计算方法。

（9）掌握高强度螺桧连接的工作性能和计算方法。

第4章受弯构件

1.教学内容

4.1受弯构件的类型和应用

4.2梁的强度和刚度

4.2.1梁的强度

4.2.2梁的刚度

4.3梁的整体稳定性

4.3.1梁的整体桧定性概述

4.3.2梁整体稳定性的验算

4.3.3梁的整体稳定系数

434保证梁整体稳定性的构造措施

4.4梁的局部稳定性和腹板加劲肋的计算

4.4.1翼缘的局部稳定

4.4.2腹板加劲肋的配置要求

4.4.3腹板局部稳定性计算

4.4.4梁腹板加劲肋的设计

4.4.5支承加劲肋的计算

4.5考虑腹板屈曲后强度时梁的计算

4.5.1腹板屈曲后梁的受剪承载力

4.5.2腹板屈曲后梁的受弯承载力

4.5.3考虑腹板屈曲后强度的梁的计算公式

4.5.4考虑腹板屈曲后强度的梁的加劲肋设计

4.6梁的设计

4.6.1型钢梁的设计

4.6.2组合梁的设计

4.7梁的拼接和连接

4.7.1梁的拼接

4.7.2次梁与主梁的连接

思考与练习

2.基本要求

（1）掌握受弯构件弯曲强度、抗剪强度、局部承压强度、折算应力和刚度的计算方法。

（2）熟悉整体稳柒性的基本概念。

（3）掌握整体稳定性的计算方法及增强梁整体稳定性的措施。

（4）了解梁板稳定性的基本概念。

（5）掌握加劲肋的设置原则。

（6）了解加劲肋的构造措施和计算方法。

（7）理解梁腹板屈曲后强度的利用。

第5章轴心受力构件

1.教学内容

5.1轴心受力构件的类型

5.2轴心受力构件的强度和刚度

5.2.1轴心受力构件的强度

5.2.2轴心受力构件的刚度

5.3轴心受压构件的整体稳定

5.3.1轴心受压构件的整体稳定概述

5.3.2理想轴心受压构件的受力性能

5.3.3实际轴心受压构件的计算方法

5.4实腹式轴心受压构件的局部稳定

5.5实腹式轴心受压构件的截面设计

5.5.1实腹式轴心受压构件的截面设计原则

5.5.2实腹式轴心受压构件的截面设计步骤

5.6格构式轴心受压构件

5.6.1格构式轴心受压构件的组成

5.6.2格构式轴心受压构件的整体稳定性

5.6.3缀材的计算

5.6.4格构式轴心受压构件的设计

5.7轴心受压柱与梁的连接

5.7.1梁支承于柱顶

5.7.2梁支承于柱侧

5.8较接柱脚

5.8.1较接柱脚的形式与构造

5.8.2较接柱脚的计算

思考与练习

2.基本要求

（1）了解轴心受力构件的类型和受力性能。

（2）掌握轴心受力构件的强度和刚度的计算方法。

（3）掌握轴心受力构件的整体稔定性和局部稳定性的基本概念。

（4）掌握实腹式轴心受压构件整体稳定性和局部稳定性的计算方法。

（5）了解腹板有效械面的概念。

（6）熟悉格构式轴心受压构件整体稳定性的计算方法。

（7）了解缀件（缀条、缀板）的计算方法。

（8）熟悉梁与柱的运接形式及柱脚的做法。

第6章拉弯、压弯构件

1.教学内容

6.1拉弯、压弯构件概述

6.2拉弯、压弯构件的强度和刚度

6.2.1拉弯、压弯构件的强度

6.2.2拉弯、压弯构件的刚度

6.3实腹式压弯构件的整体稳定

6.3.1实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算

6.3.2实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算

6.4实腹式压弯构件的局部稳定

6.4.1应力梯度

6.4.2高厚比、宽厚比限值

6.5压弯构件的计算长度

6.5.1在框架平面内的计算长度

6.5.2在框架平面外的计算长度

6.6实腹式压弯构件的截面设计

6.6.1实腹式压弯构件的截面设计原则

6.6.2实腹式压弯构件的截面设计方法

6.6.3实腹式压弯构件的截面构造规定

6.7格构式压弯构件的设计

6.7.1格构式压弯构件的截面形式

6.7.2格构式压弯构件的稳定

6.7.3格构式压弯构件缀件的计算

6.8框架柱的柱头和柱脚

6.8.1柱头的构造

6.8.2刚接柱脚

6.8.3外露整体式刚接柱脚

6.8.4分离式刚接柱脚

思考与练习

2.基本要求

（1）了解拉弯构件和压弯构件的概念。

（2）掌握拉弯构件和压弯构件的强度、刚度计算方法。

（3）掌握实腹式压弯构件在弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的整体稳定性计算方法。

（4）掌握实腹式压弯构件局部稳定的计算方法。

（5）熟悉实腹式压方构件的截面设计。

（6）了解格构式压弯构件的设计。

（7）熟悉框架柱的柱头和柱脚构造及计算方法。

二、教学方式及学时分配

序号主要内容主要教学方式学时分配

1钢结构设计原理概述讲授2

2钢结构的材料讲授4

3钢结构的连接讲授10

4受弯构件讲授8

5