《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程教學(xué)大綱

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：031126學(xué)分：2.5總學(xué)時(shí)：43大綱執(zhí)筆人：羅烈大綱審核人：陳以一課程性質(zhì)與目的《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》是土木工程、港口航道與海岸工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，屬必修課。鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代土木工程的基本結(jié)構(gòu)形式之一。設(shè)置本課程的目的，是使學(xué)生全面掌握鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件和連接的基礎(chǔ)知識(shí)，理解鋼結(jié)構(gòu)分析的基本原理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)各類鋼結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作和建造提供基礎(chǔ)。本課程開設(shè)雙語教學(xué)班。課程基本要求1．了解鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展前景；2．掌握鋼結(jié)構(gòu)材料的基本性能；3．了解鋼結(jié)構(gòu)的典型破壞模式、破壞原因和力學(xué)分析的基本方法；4．掌握鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件及連接的性能、受力分析與設(shè)計(jì)計(jì)算；5．了解鋼結(jié)構(gòu)體系的組成原理和典型結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。課程基本內(nèi)容1．緒論鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用；鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和趨勢；鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件組成和主要結(jié)構(gòu)形式。2．鋼結(jié)構(gòu)材料鋼材在單向均勻受拉時(shí)的工作性能；鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能；鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的工作性能；鋼材抗沖擊性能及冷彎性能；影響鋼材性能的一般因素；鋼材的脆性破壞和延性破壞、疲勞破壞和損傷累積破壞；鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)；鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的分類。3．鋼結(jié)構(gòu)的主要破壞形式整體失穩(wěn)破壞；板件局部失穩(wěn)與屈曲后強(qiáng)度；強(qiáng)度破壞與塑性重分布；疲勞；脆性斷裂及其機(jī)理。4．鋼結(jié)構(gòu)的連接連接的主要類型；對(duì)接焊縫構(gòu)造和計(jì)算；角焊縫構(gòu)造和計(jì)算；普通螺栓連接構(gòu)造和計(jì)算；高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)造和計(jì)算。5．受拉構(gòu)件及索受拉構(gòu)件的強(qiáng)度，凈截面概念；截面效率；拉彎構(gòu)件的截面強(qiáng)度及強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則；軸力和彎矩的相關(guān)關(guān)系；索的基本力學(xué)性質(zhì)。6.軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的平衡方程及其理論解，長細(xì)比概念；影響整體穩(wěn)定承載力的因素，整體穩(wěn)定的工程計(jì)算方法；實(shí)腹式構(gòu)件與格構(gòu)式構(gòu)件；軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定；防止局部失穩(wěn)的設(shè)計(jì)原則和利用屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)原則；寬厚比概念。7．受彎構(gòu)件截面強(qiáng)度（受彎、受剪、局部承壓及復(fù)合應(yīng)力）；單向受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定平衡方程及其理論解，自由扭轉(zhuǎn)與約束扭轉(zhuǎn)的概念；雙向受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定；受彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定；加勁肋設(shè)置；利用腹板局部屈曲后強(qiáng)度的設(shè)計(jì)原則。8．壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件的截面強(qiáng)度；實(shí)腹式單向壓彎構(gòu)件的平面內(nèi)、外整體穩(wěn)定，等效彎矩系數(shù)的概念；格構(gòu)式壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的方法；壓彎構(gòu)件的局部穩(wěn)定。9．桁架桁架構(gòu)成；力學(xué)分析基本假定；桁架的失穩(wěn)破壞，桿件長細(xì)比。10．拱拱的力學(xué)特性；拱的失穩(wěn)特征和穩(wěn)定計(jì)算。實(shí)驗(yàn)或上機(jī)內(nèi)容1.認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)介紹鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本試驗(yàn)方法、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其操作。2.綜合實(shí)驗(yàn)（1）H形、T形、十字形、L形和薄壁矩形截面軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性試驗(yàn)（2）工字形鋼梁的整體穩(wěn)定試驗(yàn)（3）梁腹板的局部失穩(wěn)試驗(yàn)（4）高強(qiáng)度螺栓連接試驗(yàn)3.自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不同截面形式、不同長細(xì)比等因素對(duì)軸壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性能的影響。與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的教學(xué)要求詳見與本課程同步的《鋼結(jié)構(gòu)基本原理實(shí)驗(yàn)》課程大綱。能力培養(yǎng)與人格養(yǎng)成教育1.知識(shí)傳授通過課堂講授、習(xí)題練習(xí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、參觀等形式進(jìn)行教與學(xué)，傳授基本知識(shí)。2.能力培養(yǎng)通過完成自由選題報(bào)告、課堂或課后質(zhì)疑，掌握資料查詢、歸類、綜合等基本方法，提高獲取知識(shí)的能力；通過完成習(xí)題、思考題、實(shí)驗(yàn)、研究報(bào)告提高知識(shí)的理解和綜合應(yīng)用能力；通過文獻(xiàn)閱讀、提出觀點(diǎn)、小組討論、辯論提高邏輯思維能力和思辨能力；通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)提高實(shí)際動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力；通過實(shí)地參觀、結(jié)合課程教學(xué)的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)和導(dǎo)師指導(dǎo)下的科研活動(dòng)逐步提高工程實(shí)踐能力；在實(shí)踐活動(dòng)及創(chuàng)新實(shí)踐課題中強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維的重要性，提高創(chuàng)新能力；通過工程實(shí)踐與科研小組活動(dòng)，培養(yǎng)個(gè)體的自主學(xué)習(xí)能力和在集體中的交流合作能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的組織協(xié)調(diào)與管理能力；通過課堂教學(xué)、聆聽專家講座，了解鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的國際最新動(dòng)向，了解各國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的共同基礎(chǔ)和某些不同表達(dá)方式，理解國情對(duì)技術(shù)推廣和應(yīng)用的影響；通過對(duì)技術(shù)文獻(xiàn)的自主調(diào)研，了解國際上對(duì)某一鋼結(jié)構(gòu)課題的研究進(jìn)展。3.素質(zhì)提升以教師的知識(shí)與行為，以校園的文化氛圍及土木工程對(duì)國計(jì)民生的重大影響感染學(xué)生和影響學(xué)生，在教學(xué)中潛移默化地滲入職業(yè)道德的熏陶；通過專家講座，學(xué)習(xí)和感受大師的科學(xué)態(tài)度與工作精神；通過作業(yè)和實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練養(yǎng)成認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度；運(yùn)用科學(xué)的思維方式，引導(dǎo)學(xué)生解決抽象和復(fù)雜問題；以理論知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合構(gòu)建專業(yè)知識(shí)框架，以貫穿整個(gè)教學(xué)過程的知識(shí)傳授和實(shí)踐訓(xùn)練建立教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程知識(shí)的理解能力和應(yīng)用能力；通過分組實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。前修課程要求工程力學(xué)I、工程力學(xué)II、結(jié)構(gòu)力學(xué)I、結(jié)構(gòu)力學(xué)II。評(píng)價(jià)與考核1.知識(shí)的掌握與應(yīng)用占總成績的60%，主要采用期末書面考試的方式評(píng)定。期末考試可采用開卷考試或半開卷考試。半開卷考試時(shí)，除統(tǒng)一配發(fā)的“資料匯編”以外，任何與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教材、講義、參考書籍均不得帶入考場。2.能力增強(qiáng)和素質(zhì)提升占總成績的40%，其中根據(jù)作業(yè)、質(zhì)疑、課堂討論和自由選題報(bào)告等能力、素質(zhì)評(píng)定占30%，實(shí)驗(yàn)課成績占10%（按實(shí)驗(yàn)態(tài)度、操作技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)定）。學(xué)時(shí)分配序號(hào)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排小計(jì)理論課時(shí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)習(xí)題課時(shí)上機(jī)課時(shí)1緒論112鋼結(jié)構(gòu)材料及鋼結(jié)構(gòu)的主要破壞形式553拉桿、拉彎構(gòu)件及索334軸心受壓構(gòu)件885受彎構(gòu)件666壓彎構(gòu)件6287鋼結(jié)構(gòu)連接82108桁架與拱22總學(xué)時(shí)39443說明：本課程課堂教學(xué)為2.5學(xué)分，43教學(xué)學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)課（《鋼結(jié)構(gòu)基本原理實(shí)驗(yàn)》，課程編號(hào)：030290）另外安排教學(xué)時(shí)間，學(xué)時(shí)數(shù)為8，無單獨(dú)學(xué)分；其成績作為本課程成績的組成部分。教材與主要參考書教材：沈祖炎主編．鋼結(jié)構(gòu)基本原理（第二版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005．主要參考書：[1]陳紹蕃、顧強(qiáng)主編．鋼結(jié)構(gòu)（上冊）—鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（第二版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007．[2]N.S.Trahair,M.A.Bradford,D.A.Nethercot,L.Gardner．ThebehaviourandDesignofSteelStructurestoEC3（第四版）．Taylor&Francis,2008．[3]C.G.Salmon,J.E.Johnson&F.A.Malhas．SteelStructures:DesignandBehavior（第五版）．PearsonPrenticeHall,2009．《鋼結(jié)構(gòu)基本原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：030290學(xué)分：0學(xué)時(shí)：8大綱執(zhí)筆人：王偉、趙憲忠大綱審核人：陳以一一、課程性質(zhì)與目的《鋼結(jié)構(gòu)基本原理實(shí)驗(yàn)》是與土木工程專業(yè)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程配套的實(shí)驗(yàn)課程，屬實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)必修課。本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本概念和基本理論的理解，對(duì)鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)連接的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行訓(xùn)練，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。二、課程面向?qū)I(yè)土木工程專業(yè)。三、實(shí)驗(yàn)基本要求1.認(rèn)知實(shí)驗(yàn)：學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)錄像、參觀并感性認(rèn)識(shí)典型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的實(shí)物特征和破壞形態(tài)，初步了解鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)流程和方法；2.綜合實(shí)驗(yàn)：學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件失穩(wěn)破壞的過程與模式，初步掌握鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本性能的試驗(yàn)方法。包括學(xué)習(xí)加載裝置的設(shè)計(jì)以及應(yīng)變與位移測點(diǎn)的合理布置；協(xié)助教師對(duì)試件逐級(jí)施加荷載，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理與分析，繪制應(yīng)變、位移等隨荷載變化的關(guān)系曲線，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與破壞模式，并進(jìn)行相互解讀；獨(dú)立撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：學(xué)有余力的學(xué)生可自愿報(bào)名參加設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1次。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹贫▽?shí)驗(yàn)方案，在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，采集并整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)、測試、數(shù)據(jù)處理等基本技能，進(jìn)一步加深對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性能和連接工作機(jī)理的理解。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本內(nèi)容根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程的教學(xué)要求和教學(xué)進(jìn)度，在下述項(xiàng)目中任選7-8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1.H型截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)2.T形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)3.十字形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)4.L形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)5.H型截面梁的整體穩(wěn)定性試驗(yàn)6.薄壁矩形管受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定性試驗(yàn)7.高強(qiáng)螺栓連接性能試驗(yàn)8.軸心受壓柱整體穩(wěn)定的影響因素9.工字形鋼梁整體失穩(wěn)的影響因素10.梁腹板局部失穩(wěn)的影響因素11.焊縫連接和螺栓連接的傳力特點(diǎn)和破壞模式12.梁柱連接節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)性能試驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和主要儀器設(shè)備與器材配置序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)類別每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)主要儀器設(shè)備設(shè)備復(fù)套數(shù)主要消耗材料所在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)1H型截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)(不同長細(xì)比的)H型截面軸壓柱失穩(wěn)情況演示√403工字形柱、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室2T形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)(不同長細(xì)比的)T形截面軸壓柱失穩(wěn)情況演示√403T形柱、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室3十字形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)(不同長細(xì)比的)十字形截面軸壓柱失穩(wěn)情況演示√403十字形柱、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室4L形截面軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定性試驗(yàn)(不同長細(xì)比的)L形截面軸壓柱失穩(wěn)情況演示√403L形柱、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室5H型截面梁的整體穩(wěn)定性試驗(yàn)簡支鋼梁的整體失穩(wěn)全過程演示√403工字形梁、位移計(jì)、千斤頂或砝碼、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室6薄壁矩形管受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定性試驗(yàn)不同寬厚比的軸心受壓柱局部失穩(wěn)過程演示√403薄壁矩形管、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室7高強(qiáng)螺栓連接性能試驗(yàn)高強(qiáng)螺栓連接受力全過程演示√403高強(qiáng)螺栓連接、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、數(shù)據(jù)采集板、載荷顯示儀1試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室8軸心受壓柱整體穩(wěn)定的影響因素不同截面型式、不同長細(xì)比對(duì)軸壓柱失穩(wěn)的影響√40320種規(guī)格的不銹鋼軸壓試件、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、應(yīng)變儀、載荷儀4試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室9工字形鋼梁整體失穩(wěn)的影響因素不同加載方式等對(duì)鋼梁失穩(wěn)的影響√403工字形鋼梁、砝碼、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、應(yīng)變儀、載荷儀4試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室10梁腹板局部失穩(wěn)的影響因素加勁肋布置對(duì)梁腹板局部失穩(wěn)的影響√403工字形鋼梁、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、應(yīng)變儀、載荷儀4試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室11焊縫連接和螺栓連接的傳力特點(diǎn)和破壞模式不同焊縫和螺栓類型對(duì)連接性能的影響√403連接板、位移計(jì)、扭矩扳手、千斤頂、傳感器、應(yīng)變儀、載荷儀4試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室12梁柱連接節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)性能試驗(yàn)不同連接方式的節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)性能√403不同連接方式的節(jié)點(diǎn)、位移計(jì)、千斤頂、傳感器、應(yīng)變儀、載荷儀4試件、應(yīng)變片建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室六、能力培養(yǎng)與人格養(yǎng)成教育1.知識(shí)傳授通過實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場教學(xué)、實(shí)驗(yàn)演示、數(shù)據(jù)計(jì)算與處理、試驗(yàn)現(xiàn)象解析等方式，傳授基本知識(shí)。2.能力培養(yǎng)通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、獨(dú)立動(dòng)手操作、數(shù)據(jù)整理與分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等環(huán)節(jié)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接的破壞全過程，并掌握鋼結(jié)構(gòu)的一般試驗(yàn)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。3.素質(zhì)提升通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。七、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求、評(píng)價(jià)與考核1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的基本原理課程內(nèi)容，以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；編制實(shí)驗(yàn)提綱，初步了解試驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)采集要點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、結(jié)論等。3.考核方式出勤、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、操作技能占40％，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占60％。4.說明本課程無獨(dú)立學(xué)分，實(shí)驗(yàn)課成績作為《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程成績的組成