混凝土结构设计原理课程教学大纲

混凝土结构设计原理课程教学大纲（PRINCIPLESOFCONCRETESTRUCTUREDESIGN）学时数：48学分数：3适用专业：土木工程（建筑工程方向）一．课程的性质、目的和任务《混凝土结构设计原理》在土木工程专业教学计划中列为主干（平台）课程，也是为培养土木工程专业高级人才开设的学科基础（必修）课。该课程的实践性很强，与现行的规范、规程有着紧密的关联性。教学目的：通过本课程学习，使学生掌握混凝土结构设计的基本原理和方法；激发学生热爱专业，增强事业心和责任感；为学习混凝土结构设计课程和毕业设计，及毕业后在混凝土结构学科领域工作和继续学习打下坚实基础。本课程的任务是：讲述钢筋及混凝土的材料性能，研究各类[拉、压、弯（正、斜截面）、剪、扭]构件的受力性能及其计算方法、配筋构造，讨论钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性等的相互关系。二．课程教学的基本要求通过本课程的讲授、习题等教学环节，达到以下要求：掌握各种结构构件的受力性能及其破坏特性；理解并掌握混凝土结构设计的基本理论；熟悉混凝土构件的变形和耐久性分析的基本方法；能正确地按现行规范要求进行各种构件的计算分析；掌握混凝土构件的设计方法、构造要求和规范规定。本课程总学时为48学时，在第五学期完成。三．课程的教学内容、重点和难点1.绪论介绍混凝土结构的基本概念，国内外的混凝土结构应用与发展简况；了解本课程的内容、任务、特点和学习方法。2.混凝土结构用材料的性能熟悉混凝土结构用材料：钢筋、混凝土的强度性能和变形性能及其规律；掌握钢筋应力--应变曲线特性、弹性模量、屈服应力、极限应力及其相应的应变值；了解各种荷载下混凝土应力应变关系及复合受力强度；熟悉混凝土的收缩、徐变性能及其对混凝土结构构件受力性能的影响；了解混凝土与钢筋共同工作的原理、钢筋与混凝土之间的粘结性能、粘结应力与钢筋应力之间的关系、保证钢筋与混凝土协同工作的构造措施等；掌握粘结及构造措施，钢筋和混凝土的选用要求。3.钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算了解轴心受拉和轴心受压构件的受力过程及破坏特征；掌握轴心受拉构件正截面承载力计算；掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面承载力的计算方法；了解螺旋箍筋柱的设计计算与构造要求；熟悉轴心受力构件的构造要求。4.钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算了解配筋率对受弯构件破坏特征的影响；熟悉适筋梁受弯构件在各阶段的受力特性；理解正截面承载力计算的基本假定及其意义；掌握建筑工程中单（双）筋矩形、T形截面的配筋计算方法；熟悉受弯构件正截面承载力计算公式的适用条件及构造要求；5.受弯构件斜截面承载力了解受弯构件斜载面的受力特点和破坏形态；熟悉影响斜截面抗剪承载力的主要因素；了解腹筋对斜截面受剪承载力的作用及其对破坏形态的影响；掌握有腹筋梁斜截面受剪承载力计算方法及其限制条件；掌握受弯构件钢筋的布置、纵筋的弯起及切断、纵筋的锚固和箍筋构造要求；了解深受弯构件斜截面设计、配筋方法。建议：无腹筋梁破坏形态观看试验录像，影响抗剪能力的因素讨论用CAI教学。6.钢筋混凝土受扭构件承载力计算了解受扭构件的分类，矩形截面纯扭构件的受力性能、破坏特点、截面限制条件及构造配筋界限的意义；掌握钢筋混凝土剪、扭构件配筋计算方法；掌握弯剪扭共同作用下钢筋混凝土构件配筋计算方法；熟悉受扭构件设计的构造要求。7.钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算了解偏心受拉构件承载力的计算方法；了解偏心受压构件的两种破坏形态、特征及其形成条件，不同长细比柱的破坏类型；理解偏心距增大系数和附加偏心距的物理意义及其影响；掌握矩形、I字形截面偏心受压构件（不对称及对称配筋）的计算方法；掌握矩形截面双向偏心受压构件正截面承载力计算；掌握偏心受力构件承载力计算公式的适用条件及其构造要求。8.混凝土构件裂缝宽度和变形验算了解考虑构件变形、裂缝和耐久性的重要性；了解开裂后钢筋和混凝土应变分布规律及其影响因素，钢筋应变不均匀系数Ψ等主要参数的物理意义；理解并掌握轴心受拉、受弯、偏心受拉、压等构件的裂缝宽度及截面抗弯刚度的计算原理；掌握最大裂缝宽度及构件挠度的验算方法；了解《规范》对不须验算裂缝宽度及构件挠度规定的依据，裂缝控制的目的与要求；了解非荷载效应引起裂缝的原因及相应的措施。9.预应力混凝土构件设计掌握预应力混凝土的基本知识（定义、施加预应力的方法、锚具、材料）、了解其分类和应用特点；掌握预应力构件设计的一般规定，张拉控制应力、损失值的意义和计算方法、有效预应力沿构件长度的分布、无粘结预应力混凝土结构；熟悉预应力混凝土轴心受拉构件各阶段的应力状态，掌握其应力分析方法、设计和构造；掌握预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算方法；了解预应力混凝土受弯构件各阶段的应力状态，掌握其设计计算方法和主要构造要求；了解部分预应力混凝土构件及无粘结预应力混凝土构件的设计计算要点。重点：（1）混凝土结构的基本概念；课程的任务、特点和学习方法。（2）钢筋、混凝土强度和变形的应力应变图形特点；混凝土的收缩、徐变性质及其对混凝土结构构件受力性能的影响；混凝土与钢筋共同工作的原理。（3）理解轴心受压构件受力全过程及其破坏特征；掌握正截面承载力计算方法；了解螺旋箍筋柱的设计计算与构造。（4）了解受弯构件在各受力阶段正截面应变和应力的分布规律；受弯构件配筋率对破坏特征的影响；理解正截面承载力计算的基本假定及其意义；掌握矩形、T形截面的配筋计算方法、适用条件及构造要求。（5）理解无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态；了解影响斜截面抗剪承载力的因素；理解腹筋的作用及其对破坏形态的影响；掌握有腹筋梁斜截面受剪承载力计算（6）矩形截面纯扭构件的受力性能、破坏特点；截面限制条件及构造配筋界限的意义；掌握剪、扭构件配筋计算方法。（7）了解偏心受压构件的两种破坏形态、特征及其形成条件；理解不同长细比柱的破坏类型，偏心距增大系数和附加偏心距的意义及其影响；掌握矩形、I字形、圆形截面受压构件（不对称及对称配筋）的计算方法、适用条件极其构造要求；掌握偏压剪构件的设计方法；了解双向偏心受压构件设计方法的原理。（8）了解构件变形、裂缝和耐久性的相关性；开裂后钢筋和混凝土应变分布规律及其影响因素；Ψ等主要参数的物理意义。（9）张拉控制应力、各种预应力损失的计算；轴心受拉构件的承载力计算与抗裂度验算；预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算。难点：（1）发展简况（材料、施工技术、设计理论、加固技术）（2）混凝土在复合应力下的强度和变形；混凝土在重复荷载下的变形性能。（3）螺旋箍筋柱的计算公式与应用；轴心受力构件的构造要求（4）正截面承载力计算的基本假定在计算公式推导中的实际应用；受弯构件正截面承载力计算与设计构造。（5）斜截面受剪承载力计算方法及其限制条件；纵筋弯起、切断及锚固（全梁承载力校核与构造）；深受弯构件斜截面设计、配筋方法。（6）弯、剪、扭构件配筋计算方法；构造要求。（7）偏心距增大系数和附加偏心距的物理意义；截面M－N关系曲线实际意义；适用条件极其构造要求。（8）裂缝宽度及截面抗弯刚度计算原理；耐久性设计。（9）预应力轴心受拉构件应力过程分析及计算公式；预应力混凝土构件的构造要求。四．课程各教学环节要求混凝土结构设计原理中概念多、公式符号多、并涉及到对混凝土结构规范中条文的理解和应用，存在着实践性强、教学难度大等特点。为了使学生理解和掌握混凝土结构设计中的基本知识、基本原理、构造设计的基本方法，培养学生的分析和解决工程实际问题的能力，课堂教学时应以重点内容的讲授为主，辅以多媒体、CAI教学，精讲多练，并在课堂讨论和练习中加以深化和巩固。同时，应加强对学生自学能力的培养，要求其完成课外思考题或讨论题；在讲授到“受弯构件正截面和斜截面承载力”时可安排观看试验录相片或布置截面设计的课外作业，在讲授“预应力混凝土构件”时可安排到构件厂或桥梁厂参观，加深学生的感性认识；另外，还可安排典型工程讲座和参观，做到理论联系实际。按本课程教学要求，应编制或购置相应的CAI课件和录像片、习题集（包括思考题）、试题库。1.作业要求：在教学中，通过习题的练习，使学生深入理解混凝土结构的基本原理及概念，提高分析和解决问题的能力。应认真独立完成习题和思考题，努力做到条理清楚、计算正确，图文配合，符合设计计算书格式的要求。2.考核：（1）成绩考核方式：考试，按百分制计成绩。本课程考核的形式可根据课程内容决定，以平时作业、课堂讨论情况、大作业、闭卷考试等相结合的方式进行，着重对知识的理解和应用，尽量避免死记硬背的考试。（2）大作业单独计分，按优、良、中、及格、不及格计成绩。五．学时分配序号内容各教学环节学时分配作业题量备注讲授实验讨论习题课外其它小计1绪论112混凝土结构用材料的性能223～43钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算3148～104钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算82104～65受弯构件斜截面承载力5272～36钢筋混凝土受扭构件承载力计算3148～107钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7294～58混凝土构件裂缝宽度和变形验算333～49预应力混凝土构件设计6284合计3810=SUM(ABOVE)48六．课程与其它课程的联系学生在学习本课程前，应先修《高等数学》，《概率论与数理统计》，《理论力学》，《材料力学》，《结构力学》，《土木工程材料》，《荷载与结构设计原则》等基础及专业课程，才可进入本课程的学习，故本课程宜安排在大三上学期（第5学期）开出。其后续课程专业课程是《混凝土结构设计》。该教学学期中，课外安排一次典型工程讲座，讲座中穿插强度、裂缝、挠度等计