《結構設計原理》教學大綱

《結構設計原理》課程教學大綱課程負責人：執(zhí)筆人：編寫日期：2018年9月一、課程基本信息1．課程編碼：2.學分：3學分3.學時：664.適用專業(yè)：道橋工程、市政工程及相關專業(yè)二、課程性質和任務“結構設計原理”課程是道橋與市政工程專業(yè)及其專業(yè)群根據專業(yè)培養(yǎng)目標和職業(yè)崗位要求而開設的一門專業(yè)基礎課程，也是專業(yè)必修課程。是研究各種結構構件設計的基本理論和方法，配湯學生設計各種構件的能力，使學生具備工程結構的基本知識，掌握鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構、圬工結構和鋼結構的各種基本構件的受力特性及其變形規(guī)律，性能根據有關設計規(guī)范和資料進行構件的設計，為其橋梁課程學習、橋梁結構設計以及道橋與市政工程施工打下一個牢固的基礎。。三、課程教學內容與基本要求單元1鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能主要內容：1.1鋼筋混凝土結構的基本概念1.2鋼筋混凝土結構材料的物理力學性能1.2.1混凝土的物理力學性能1.2.2鋼筋的物理力學性能1.3鋼筋與混凝土之間的黏結1.3.1鋼筋與混凝土之間的黏結力1.3.2確保黏結強度的措施基本要求（1）掌握鋼筋與混凝土共同工作的原理。（2）掌握鋼筋、混凝土主要力學性能及材料選用要求。（3）熟悉鋼筋與混凝土之間的黏結作用。單元2極限狀態(tài)法設計原則主要內容：2.1作用及作用代表值2.1.1作用及其分類2.1.2作用代表值、作用效應及作用效應設計值2.2極限狀態(tài)法計算原則2.2.1結構可靠性概念2.2.2極限狀態(tài)概念2.3我國公路橋涵設計規(guī)范規(guī)定的極限狀態(tài)設計原則2.3.1持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算原則2.3.2正常使用極限狀態(tài)計算原則2.3.3混凝土結構的耐久性設計基本要求（1）重點掌握極限狀態(tài)設計表達式和作用效應組合表達式。（2）掌握作用、結構工程要求、結構功能極限狀態(tài)及結構可靠度等概念。單元3鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力主要內容：3.1鋼筋混凝土受彎構件的構造要求3.1.1鋼筋混凝土板的構造3.1.2鋼筋混凝土梁的構造3.2受彎構件正截面受力全過程和破壞特征3.2.1鋼筋混凝土梁的試驗研究3.2.2受彎構件正截面的破壞特征3.3受彎構件正截面承載力計算基本原則3.3.1正截面承載力計算的基本假定3.3.2適筋梁的基本條件3.4單筋矩形截面受彎構件計算3.4.1單筋矩形截面正截面承載力計算公式及其適用條件3.4.2單筋矩形截面受彎構件正截面承載力計算內容3.5雙筋矩形截面受彎構件計算3.5.1雙筋矩形截面選擇條件3.5.2雙筋矩形截面正截面承載力計算公式及其適用條件3.5.3雙筋矩形截面受彎構件正截面承載力計算內容3.6單筋T形截面受彎構件計算3.6.1翼緣有效寬度3.6.2基本公式及適用條件3.6.3兩類T形截面的判別3.6.4單筋T形截面受彎構件計算內容基本要求（1）掌握鋼筋混凝土板、梁的構造要求。（2）了解適筋梁的受力過程、截面應力分布及受彎構件正截面破壞特征。（3）掌握單筋矩形截面、T形界面正截面承載力計算方法。（4）了解雙筋矩形截面的承載力計算方法。單元4鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力主要內容：4.1受彎構件斜截面受力全過程及破壞特征4.1.1無腹筋簡支梁斜裂縫出現(xiàn)前后的受力狀態(tài)4.1.2無腹筋簡支梁斜截面破壞形態(tài)4.1.3有腹筋簡支梁斜裂縫出現(xiàn)后的受力狀態(tài)4.2影響受彎構件斜截面承載力的主要因素4.2.1剪跨比4.2.2混凝土抗壓強度4.2.3縱向鋼筋配筋率4.2.4配箍率和箍筋強度4.3受彎構件斜截面抗剪承載力計算4.3.1斜截面抗剪承載力計算的基本公式及適用條件4.3.2等高度簡支梁腹筋的初步設計4.4全梁承載力校核與構造要求4.4.1斜截面抗剪承載力的復核4.4.2有關的構造要求基本要求（1）了解受彎構件斜截面的受力特點和破壞形態(tài)。（2）熟悉影響受彎構件斜截面抗剪能力的主要因素。（3）掌握受彎構件斜截面抗剪承載力的計算方法。（4）了解全梁承載力校核與構造要求。單元5鋼筋混凝土受彎構件施工階段應力計算主要內容：5.1換算截面5.1.1平截面假定5.1.2彈性體假定5.1.3受拉區(qū)混凝土不承受拉力假定5.2受彎構件施工階段應力計算5.2.1矩形截面5.2.2T形截面基本要求（1）掌握換算截面的原理和方法。（2）掌握受彎構件在施工結算混凝土和鋼筋應力計算方法。單元6鋼筋混凝土受彎構件變形和裂縫寬度計算主要內容：6.1受彎構件變形計算6.1.1受彎構件在使用階段按短期效應組合的撓度計算6.1.2受彎構件在使用階段的長期撓度6.1.3撓度限值及預拱度6.2受彎構件裂縫寬度計算6.2.1裂縫的類型6.2.2裂縫寬度的計算基本要求（1）熟悉鋼筋混凝土受彎構件變形的計算方法及應用。（2）熟悉鋼筋混凝土受彎構件變形（撓度）限制及預拱度設置。（3）熟悉鋼筋混凝土構件裂縫類型及影響裂縫寬度的因素。（4）熟悉鋼筋混凝土受彎構件裂縫寬度的計算方法及應用。單元7鋼筋混凝土軸心受壓構件承載力主要內容：7.1普通箍筋柱7.1.1普通箍筋柱的構造要求7.1.2普通箍筋柱的破壞特征7.1.3穩(wěn)定系數(shù)7.1.4普通箍筋柱正截面承載力計算基本公式7.1.5普通箍筋柱正截面承載力計算內容7.2螺旋箍筋柱7.2.1螺旋箍筋柱的構造要求7.2.2螺旋箍筋柱的破壞特征7.2.3螺旋箍筋柱正截面承載力計算公式7.2.4螺旋箍筋柱正截面承載力計算內容基本要求（1）熟悉鋼筋混凝土受壓構件的構造要求。（2）掌握普通箍筋柱軸心受壓承載力的計算方法。（3）了解螺旋箍筋住軸心受壓承載力的計算方法。單元8鋼筋混凝土偏心受壓構件承載力主要內容：8.1偏心受壓構件的基本概念及正截面受力特征分析8.1.1偏心受壓構件的基本概念8.1.2偏心受壓構件正截面破壞形態(tài)和受力特點8.1.3大、小偏心受壓的界限8.1.4偏心受壓構件彎矩與軸向力的關系8.2偏心受壓構件的縱向彎曲8.2.1偏心受壓構件的破壞類型8.2.2偏心距增大系數(shù)8.3矩形截面偏心受壓構件8.3.1矩形截面偏心受壓構件的構造要求8.3.2正截面承載力計算的基本公式及適用條件8.3.3矩形截面非對稱配筋偏心受壓構件的計算8.3.4矩形截面對稱配筋偏心受壓構件計算8.4圓形截面偏心受壓構件8.4.1圓形截面偏心受壓構件正截面承載力計算的基本假定8.4.2圓形截面偏心受壓構件正截面承載力計算基本公式8.4.3圓形截面偏心受壓構件正截面承載力計算內容基本要求（1）了解偏心受壓構件正截面的破壞形態(tài)。（2）熟悉偏心受壓構件類型的判別方法。（3）掌握矩形截面偏心受壓構件對稱配筋正截面設計和承載力復核的方法。（4）熟悉偏心受壓構件的主要構造要求。（5）了解圓形截面偏心受壓構件承載力的計算方法。單元9預應力混凝土結構的基本概念及其材料主要內容：9.1預應力混凝土結構的基本概念9.2預應力混凝土結構材料9.2.1混凝土9.2.2鋼材9.3施加預應力的方法及設備9.3.1施加預應力的方法9.3.2預應力鋼筋的錨固設備9.3.3其他設備9.4張拉控制應力與預應力損失9.4.1張拉控制應力9.4.2預應力損失基本要求（1）熟悉預應力混凝土結構的基本概念。（2）熟悉預應力混凝土結構的主要材料和加工設備。（3）掌握預應力結構預應力施加方法。（4）熟悉預應力結構預應力損失理論。單元10預應力混凝土受彎構件計算主要內容：10.1預應力混凝土受彎構件各階段的特點及計算10.1.1預應力混凝土受彎構件各個階段的劃分及特點10.1.2預應力混凝土受彎構件設計計算的主要內容10.2預應力混凝土受彎構件承載力計算10.2.1預應力混凝土受彎構件正截面抗彎承載力計算10.2.2預應力混凝土受彎構件斜截面承載力計算10.3預應力混凝土受彎構件施工和使用階段的應力驗算10.3.1預應力混凝土受彎構件在使用階段的應力驗算10.3.2預應力混凝土受彎構件施工階段的應力驗算10.4端部錨固區(qū)計算10.4.1先張法構件的預應力鋼筋傳遞長度與錨固長度計算10.4.2后張構件錨下局部承壓承載力驗算10.5預應力混凝土受彎構件的抗裂與變形驗算10.5.1預應力混凝土受彎構件抗裂與變形驗算概述10.5.2預應力混凝土結構抗裂性驗算的內容及控制條件10.5.3預應力混凝土受彎構件的變形計算10.6預應力混凝土受彎構件的設計10.6.1預應力混凝土受彎構件的一般構造要求10.6.2預應力混凝土簡支梁設計的主要內容和一般步驟基本要求（1）熟悉預應力混凝土受彎構件各工作階段的受力特性及計算方法。（2）熟悉預應力混凝土受彎構件正截面的強度計算、斜截面強度計算原理及各階段的應力、抗裂和變形驗算。（3）了解預應力混凝土梁的基本構造要求及預應力混凝土簡支梁的設計步驟和方法。單元11圬工結構設計計算簡介主要內容：11.1圬工結構概述11.1.1圬工結構的定義、受力特點及實際應用11.1.2圬工結構的特點11.1.3圬工結構使用的材料種類11.2砌體及其強度與變形11.2.1砌體結構概述11.2.2砌體的強度與變形11.3圬工結構構件的承載力計算11.3.1圬工結構構件的承載力計算原則11.3.2受壓構件的承載力計算11.3.3截面局部承壓以及受彎、受剪構件的承載力計算基本要求（1）熟悉圬工結構所使用材料的優(yōu)缺點。（2）熟悉砌體結構中砌體的強度和變形。（3）了解圬工結構構件的承載力計算原則。（4）了解圬工結構構件的承載力計算公式。單元12鋼結構主要內容：12.1鋼結構的特點及應用12.1.1鋼結構的特點12.1.2鋼結構的應用12.2鋼結構的連接12.2.1焊縫連接12.2.2對接焊縫的構造要求12.2.3對接焊縫連接的計算12.2.4角焊縫的構造要求12.2.5角焊縫的計算12.2.6鉚釘連接12.2.7螺栓連接12.2.8普通螺栓連接的構造要求12.2.9普通螺栓連接的受剪計算12.2.10普通螺栓連接的受拉計算12.2.11高強度螺栓連接的構造要求12.2.12摩擦型高強度螺栓連接的受力計算12.3軸心受力構件計算12.3.1軸心受力構件的特點12.3.2軸心受力構件的強度和剛度12.3.3軸心受壓構件計算12.3.4偏心受力構件12.4鋼板梁簡介12.4.1梁的強度12.4.2梁的整體穩(wěn)定12.4.3梁的局部穩(wěn)定和腹板加勁肋基本要求（1）掌握焊縫連接和普通螺栓連接的計算與構造。（2）掌握鉚釘連接、高強度螺栓及軸心受力構件的計算和構造。（3）了解鋼板梁的構造。單元13鋼-混凝土組合構件主要內容：13.1鋼管混凝土13.1.1鋼管混凝土的基本概念13.1.2鋼管混凝土構件的特點13.2鋼-混凝土組合梁13.2.1鋼-混凝土組合梁的基本概念13.2.2鋼-混凝土組合梁的截面形式13.2.3抗剪連接件的種類及其構造要求13.2.4鋼-混凝土組合梁中混凝土板的構造要求13.2.5鋼-混凝土組合梁中板托的構造要求基本要求（1）了解鋼管混凝土的基本概念及構件特點。（2）了解鋼-混凝土組合梁的基本概念及構造要求。四、內容與學時內容學時緒論1鋼筋混凝土結構的基本概念及材料的物理力學性能3極限狀態(tài)法設計原則2鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力