《混凝土结构基本原理 第2版》 教学大纲

《混凝土结构基本原理》课程教学大纲课程编号：08302课程名称：混凝土结构基本原理英文名称：DesignPrincipleforConcreteStructure课程类型：专业基础课 课程要求：必修 学时/学分：64/4（讲课学时：64实验学时：0上机学时：0）开课学期：5适用专业：土木工程授课语言：中文课程网站：（/course/SUT-1002933002）一、课程性质与任务《混凝土结构基本原理》是土木工程专业必修的专业基础课。其任务是通过对本课程的学习，使学生理解混凝土结构的基本概念和基本原理，系统掌握混凝土材料和构件的力学性能、基本理论和设计计算方法。能力培养方面强化设计构思和设计技能的训练，使学生对混凝土结构原理有较深刻认识并具有相当的设计能力。二、课程与其他课程的联系本课程的先修课程有《材料力学》、《结构力学》和《土木工程材料》等，后续课程有《混凝土结构设计》、《高层结构设计》、《工程结构抗震》等。本课程需要用到先修课程的基本知识，又是后续课程的基本理论基础，需要与关联课程综合考虑。三、课程教学目标1.掌握钢筋和混凝土材料的基本物理力学性能，混凝土结构的基本概念和各种构件的截面受力分析模型，培养混凝土结构的建模能力。（支撑毕业要求指标点1.2）2.掌握钢筋混凝土各种基本构件和预应力混凝土的受力性能、受力机理和破坏模式，培养对复杂混凝土结构问题进行分析并获得有效结论的能力。（支撑毕业要求指标点2.2）3.掌握各种钢筋混凝土构件和预应力混凝土的设计方法和配筋构造。培养对复杂混凝土结构工程进行截面确定、材料选择、配筋设计和校核的能力。（支撑毕业要求指标点3.3）4.掌握混凝土结构的耐久性设计方法，在混凝土结构设计中，具有推广使用节能环保的新型钢筋和混凝土等新材料、新工艺，推进绿色可持续发展的意识。（支撑毕业要求指标点7.3）5.掌握混凝土结构的适用性设计方法，树立正确的混凝土结构设计观念，培养学生责任担当、服务社会的职业情操。（支撑毕业要求指标点8.3）四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标思政元素融入点1混凝土结构的研究对象和内容。[重点]混凝土结构的特点，混凝土结构设计原理需要注意的问题。[难点]混凝土结构设计原理需要注意的问题。1.熟悉混凝土结构的概念、特点和发展概况，具备描述混凝土结构的能力。2.了解课程物点以及学习时需要注意的问题。3.通过中国基建成就的展示，激发学生的民族自信和自豪感。2讲授讨论1、4通过中国基建成就的展示，激发学生爱党爱国的信念，科技报国情怀。2混凝土结构材料的物理力学性能[重点]钢筋的品种和级别，钢筋的应力—应变曲线特征、伸长率和冷弯性能，钢筋的选用原则。混凝土的强度、应力—应变关系、收缩和徐变，混凝土的选用原则。[难点]混凝土在各种受力状态下的强度和变形性能，混凝土和钢筋黏结应力-滑移关系。1.掌握钢筋的品种、级别及力学指标，掌握混凝土的等级及强度和变形性能，重点掌握混凝土的本构关系，掌握混凝土的收缩和徐变机理和影响因素。具备正确选择钢筋和混凝土的能力，具备混凝土结构材料及本构模型的选用能力。2.理解混凝土与钢筋的粘结与锚固机理，熟悉保证混凝土与钢筋协同工作的搭接锚固构造措施，掌握基本锚固长度的计算。具备建立黏结模型的能力。3.熟悉混凝土的立方体抗压强度实验、劈裂实验粘结实验的实验方法和操作程序，学习试件的破坏形态，具备破坏过程和形态的表述能力。6MOOC自学讲授演示试验1、2通过新材料和绿色混凝土的研发进展，培育学生的可持续发展意识。3受弯构件正截面受弯承载力的计算[重点]单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件正截面承载力的计算及适用条件。[难点]正截面受弯承载力的试验研究及三个受力阶段的受力分析。1.熟悉受弯构件梁、板钢筋的作用及配筋构造要求。熟练掌握适筋梁的正截面受弯承载力的三个工作阶段和受弯构件正截面破坏形态及特征，适筋受弯构件的受力过程及各阶段的受力特点。具备进行混凝土梁板结构受弯性能的分析能力。2.掌握单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件正截面承载力计算的基本假定、应力简图、计算公式及适用条件、承载力计算及复核方法。具备梁板受力分析建模和设计能力。3.了解受力钢筋的构造要求，引导学生遵守规范。12讲授演示MOOC讨论1、2、3通过构造配筋与计算同等重要，引导学生遵守规范和标准的职业操守，工程伦理和责任担当。4受弯构件斜截面承载力的计算[重点]梁的抗剪性能，受弯构件斜截面受剪承载力计算方法、公式及适用条件。[难点]斜截面受剪机理和理论模型，受力钢筋的弯起、截断和锚固方法。1.熟悉受弯构件的斜截面承载力试验的基本知识，掌握受弯构件斜截面破坏类型、破坏形态及影响因素。具备进行混凝土梁板结构受剪性能的分析能力。2.掌握受弯构件斜截面抗剪承载力的计算模型、计算公式，防止斜压破坏和斜拉破坏的措施。具备梁板受剪分析建模和设计能力。4.熟悉材料抵抗弯矩图的画法，熟悉受力钢筋的弯起、截断和锚固方法。8讲授演示MOOC讨论1、2、3通过破坏形态观察——影响因素分析——模型建立——理论推导的科研过程，培养学生的科学思维方法。5钢筋混凝土构件的变形、裂缝及耐久性[重点]构件挠度和裂缝宽度的计算方法。[难点]裂缝的开展机理，计算公式的推导过程。1.掌握裂缝平均宽度和最大宽度的计算原理和验算方法。掌握短期刚度、长期刚度、挠度计算原理和验算方法；具备混凝土构件的变形和裂缝宽度的验算能力。2.熟悉混凝土结构的耐久性设计。具备混凝土结构的耐久性设计能力。6讲授MOOC讨论4、5通过变形和裂缝的危害案例，激发学生责任担当、服务社会的职业情操。通过耐久性不合格的危害，培养可持续发展意识。6受压构件的承载力计算[重点]偏心受压构件正截面受压承载力计算。[难点]小偏心受压构件的正截面承载力计算;Nu-Mu的相关曲线。1.熟悉轴心受压构件的受力特点及破坏特征；掌握轴心受压构件的正截面承载力计算方法。具备轴心受压柱的设计能力。2.熟悉偏心受压构件正截面的受力特点与破坏形态。能分析混凝土受压柱的受力性能。3.熟悉大小偏心受压的概念及判别方法，熟悉二阶效应及计算方法。掌握偏心受压构件正截面承载力的计算方法,掌握正截面承载力Nu-Mu的相关曲线及其应用。具备偏心受压柱的设计能力。4.通过小偏心受压构件中受拉钢筋应力的推导，引导学生的创新意识。12讲授MOOC讨论1、2、3通过小偏心受压构件中受拉钢筋应力的推导，引导学生的创新意识7受拉构件的承载力计算[重点]偏心受拉构件承载力计算方法。[难点]偏心受拉构件承载力计算方法。1.熟悉轴心受拉构件的受力特点及破坏特征；掌握轴心受拉构件正截面的计算方法。2.掌握大小偏心受拉构件正截面承载力计算方法。掌握偏心受拉构件斜截面承载力的计算方法。具备混凝土受拉构件的设计能力。2讲授MOOC讨论1、2、38受扭构件的受扭承载力计算[重点]纯扭构件扭曲承载力计算方法，弯扭、剪扭构件的扭曲承载力计算方法。[难点]空间桁架模型和剪扭相关性。1.熟悉受扭构件的受力性能及破坏特点、配筋对破坏形态的影响；能分析混凝土受扭构件的受力性能。2.掌握受扭构件扭曲承载力计算原理和计算方法。掌握复合受扭构建的构造要求。具备混凝土受扭构件的设计能力。6讲授MOOC讨论1、2、3通过拉压弯剪扭耦合作用下的设计方法学习，培养学生抓住主要矛盾、考虑多因素耦合的科学思维。9预应力混凝土构件的基本原理[重点]预应力的概念以及各阶段预应力损失的计算方法;预应力混凝土构件各阶段的应力分析,预应力混凝土轴心受拉和受弯构件使用阶段的计算和施工阶段的验算。[难点]各阶段预应力的应力分析和损失的计算。1.了解预应力混凝土结构的基本概念，掌握预应力损失值和计算方法。2.掌握轴心受拉构件和受弯构件各阶段的受力分析及计算方法；能分析预应力混凝土构件的受力性能。4.熟悉预应力混凝土构件的施工工艺及构造要求。具备预应力混凝土构件的设计能力。8讲授MOOC讨论1、2、3由林同炎发明三大理论之一的“荷载平衡法”，成为享誉世界的“预应力先生”的事迹，激发学生的工匠精神。10课程总结2讲授课程思政元素案例解析：1.激发工匠精神和科技报国情怀通过全球最高的钢筋混凝土结构建筑广州中信广场等中国基建成就的介绍，展示中国基建人从落后到领先的创新发展历程，激发学生的工匠精神和科技报国情怀。2.引导学生遵守职业规范，强化工程伦理教育通过构造配筋与计算配筋同等重要、钢筋的选择优化、小偏心受压构件的经济配筋等学习，引导学生遵守职业规范，强化工程伦理教育。3.培养可持续发展意识，激发责任担当、服务社会的职业情操通过变形和裂缝的危害案例，激发学生责任担当、服务社会的职业情操。通过耐久性不合格的危害，培养可持续发展意识。4.科学思维和创新意识在拉压弯剪扭等五章中，用“试验→破坏特征→受力机理→影响分析→设计原理”的思路训练科学思维方法。通过双创讲座和专题讨论，培养学生的创新精神和分析解决复杂问题的高级思维；通过小偏心受压构件中受拉钢筋应力的推导，引导学生的创新意识。五、其他教学环节无六、教学方法本课程将依托国家级线上一流课程，实行线上线下混合式教学，结合作业、自学、讨论及测验等教学手段和形式完成课程教学任务。通过线上自主学习与线下课堂讲授、提问、讨论、演示等参与式学习，使学生理解混凝土结构的理论体系、思维主线，具备应用基本原理、计算模型和设计方法进行混凝土结构工程复杂问题的分析和设计能力。混合式教学模式，结合作业及考试等教学手段和形式完成课程教学任务。在网络自学部分以MOOC学习为主,基于已建成的国家级线上一流课程的基本资源和拓展资源进行自主学习与效果测试。在课堂教学中实行翻转课堂的方法，针对整体脉络和难重点内容进行讲解、演示，以加深理解；对部分教学内容进行提问、讨论，以期启迪创新思维；对原理的工程应用进行讲解和练习，以增强工程实践能力；通过教学让学生理解混凝土结构理论的基本概念、基本原理和工程设计方法，熟悉规范规定的配筋构造要求等。七、考核及成绩评定方式1.成绩评定方式最终成绩由网络自学成绩和期末考试成绩而定。网络学习成绩：40%。由MOOC作业、讨论、周测试和期末测试的统计数据综合评定。期末考试成绩：60%。主要考核混凝土结构材料的物理力学性能，基本概念、基本原理、计算方法的掌握程度。书面考试题型从下面几种中选择：选择题、填空题、判断题、问答题、计算题等。考核内容、方式及评分依据考查教学目标达成成绩占比备注线上测验1.考核对知识的掌握程度；2.按测验题的答案评分标准给分。1、240%25分比重不低于评价总量的30%，不超过50%。线上作业1.考核学生对基本知识的应用能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力；2.每周布置1~2道题目，题型主要有分析和计算题；3.根据作业标准答案和评分标准给分。2、325分线上讨论1．考核学生运用基本知识进行分析及活学活用能力；2．本课程共安排10次线上讨论；3．根据讨论的发言质量和活跃程度等情况评分。1、210分线上考试1.本课程要求能够利用所学知识，分析解决混凝土结构中的复杂问题；2.有主观题和客观题。题型有选择题、分析题、设计题及综合题等；3.根据线上的标准答案和评分标准给分。440分期末考试1.主要评价学生对混凝土结构基本知识的系统性掌握情况，学生综合运用所学知识分析、解决复杂问题的能力；2.闭卷考试，课程组出题（AB两套试题，题型主要有选择题、分析题、设计题及综合题等；3.根据课程组试卷评阅标准，采取网络阅卷方式评分。1、2、3、4、560%（选择题20分、简答题20分、计算题40、综合题20分）比重不低于评价总量的50%。2.考核标准：线上测验、线上作业、线上考试和期末考试，按标准答案和评分标准给分；线上讨论按下表考核。考核方式考核内容评价标准课程目标权重（%）（0-60）60-70）（70-80）（80-90）（90-100）讨论运用基本知识进行分析及活学活用能力，思政元素的实践表现不能够按时参与，或发言质量不高，有抄袭现象。活跃程度不高，发言数量10次以下。基本能够按时参与，发言质量一般，分析肤浅，得到赞扬6次以上。活跃程度高，发言数量15次以上。能够按时参与，发言质量较高，分析有道理，得到赞扬7次以上。活跃程度高，发言数量20次以上。能够按时参与，发言质量高，分析较深刻，得到赞扬8次以上。活跃程度高，发言数量25次以上。能够按时参与，发言质量高，分析深刻，得到赞扬10次以上。活跃程度高，发言数量30次以上。1、2103.课程思政教育的考核评定思政教育的评定由线上讨论和试卷考试两种部分组成，线上讨论的评定见2，试卷中有一道开