混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)大綱

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)大綱（PRINCIPLESOFCONCRETESTRUCTUREDESIGN）學(xué)時(shí)數(shù)：48學(xué)分?jǐn)?shù)：3適用專業(yè)：土木工程（建筑工程方向）一．課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》在土木工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中列為主干（平臺(tái)）課程，也是為培養(yǎng)土木工程專業(yè)高級(jí)人才開設(shè)的學(xué)科基礎(chǔ)（必修）課。該課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，與現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程有著緊密的關(guān)聯(lián)性。教學(xué)目的：通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理和方法；激發(fā)學(xué)生熱愛專業(yè)，增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感；為學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程和畢業(yè)設(shè)計(jì)，及畢業(yè)后在混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科領(lǐng)域工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)是：講述鋼筋及混凝土的材料性能，研究各類[拉、壓、彎（正、斜截面）、剪、扭]構(gòu)件的受力性能及其計(jì)算方法、配筋構(gòu)造，討論鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫、變形和耐久性等的相互關(guān)系。二．課程教學(xué)的基本要求通過本課程的講授、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到以下要求：掌握各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能及其破壞特性；理解并掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論；熟悉混凝土構(gòu)件的變形和耐久性分析的基本方法；能正確地按現(xiàn)行規(guī)范要求進(jìn)行各種構(gòu)件的計(jì)算分析；掌握混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法、構(gòu)造要求和規(guī)范規(guī)定。本課程總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，在第五學(xué)期完成。三．課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)1.緒論介紹混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念，國(guó)內(nèi)外的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用與發(fā)展簡(jiǎn)況；了解本課程的內(nèi)容、任務(wù)、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。2.混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能熟悉混凝土結(jié)構(gòu)用材料：鋼筋、混凝土的強(qiáng)度性能和變形性能及其規(guī)律；掌握鋼筋應(yīng)力--應(yīng)變曲線特性、彈性模量、屈服應(yīng)力、極限應(yīng)力及其相應(yīng)的應(yīng)變值；了解各種荷載下混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及復(fù)合受力強(qiáng)度；熟悉混凝土的收縮、徐變性能及其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能的影響；了解混凝土與鋼筋共同工作的原理、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能、粘結(jié)應(yīng)力與鋼筋應(yīng)力之間的關(guān)系、保證鋼筋與混凝土協(xié)同工作的構(gòu)造措施等；掌握粘結(jié)及構(gòu)造措施，鋼筋和混凝土的選用要求。3.鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算了解軸心受拉和軸心受壓構(gòu)件的受力過程及破壞特征；掌握軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算；掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算方法；了解螺旋箍筋柱的設(shè)計(jì)計(jì)算與構(gòu)造要求；熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。4.鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算了解配筋率對(duì)受彎構(gòu)件破壞特征的影響；熟悉適筋梁受彎構(gòu)件在各階段的受力特性；理解正截面承載力計(jì)算的基本假定及其意義；掌握建筑工程中單（雙）筋矩形、T形截面的配筋計(jì)算方法；熟悉受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式的適用條件及構(gòu)造要求；5.受彎構(gòu)件斜截面承載力了解受彎構(gòu)件斜載面的受力特點(diǎn)和破壞形態(tài)；熟悉影響斜截面抗剪承載力的主要因素；了解腹筋對(duì)斜截面受剪承載力的作用及其對(duì)破壞形態(tài)的影響；掌握有腹筋梁斜截面受剪承載力計(jì)算方法及其限制條件；掌握受彎構(gòu)件鋼筋的布置、縱筋的彎起及切斷、縱筋的錨固和箍筋構(gòu)造要求；了解深受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)、配筋方法。建議：無腹筋梁破壞形態(tài)觀看試驗(yàn)錄像，影響抗剪能力的因素討論用CAI教學(xué)。6.鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算了解受扭構(gòu)件的分類，矩形截面純扭構(gòu)件的受力性能、破壞特點(diǎn)、截面限制條件及構(gòu)造配筋界限的意義；掌握鋼筋混凝土剪、扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法；掌握彎剪扭共同作用下鋼筋混凝土構(gòu)件配筋計(jì)算方法；熟悉受扭構(gòu)件設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求。7.鋼筋混凝土偏心受力構(gòu)件承載力計(jì)算了解偏心受拉構(gòu)件承載力的計(jì)算方法；了解偏心受壓構(gòu)件的兩種破壞形態(tài)、特征及其形成條件，不同長(zhǎng)細(xì)比柱的破壞類型；理解偏心距增大系數(shù)和附加偏心距的物理意義及其影響；掌握矩形、I字形截面偏心受壓構(gòu)件（不對(duì)稱及對(duì)稱配筋）的計(jì)算方法；掌握矩形截面雙向偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算；掌握偏心受力構(gòu)件承載力計(jì)算公式的適用條件及其構(gòu)造要求。8.混凝土構(gòu)件裂縫寬度和變形驗(yàn)算了解考慮構(gòu)件變形、裂縫和耐久性的重要性；了解開裂后鋼筋和混凝土應(yīng)變分布規(guī)律及其影響因素，鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)Ψ等主要參數(shù)的物理意義；理解并掌握軸心受拉、受彎、偏心受拉、壓等構(gòu)件的裂縫寬度及截面抗彎剛度的計(jì)算原理；掌握最大裂縫寬度及構(gòu)件撓度的驗(yàn)算方法；了解《規(guī)范》對(duì)不須驗(yàn)算裂縫寬度及構(gòu)件撓度規(guī)定的依據(jù)，裂縫控制的目的與要求；了解非荷載效應(yīng)引起裂縫的原因及相應(yīng)的措施。9.預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)掌握預(yù)應(yīng)力混凝土的基本知識(shí)（定義、施加預(yù)應(yīng)力的方法、錨具、材料）、了解其分類和應(yīng)用特點(diǎn)；掌握預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)的一般規(guī)定，張拉控制應(yīng)力、損失值的意義和計(jì)算方法、有效預(yù)應(yīng)力沿構(gòu)件長(zhǎng)度的分布、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；熟悉預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力狀態(tài)，掌握其應(yīng)力分析方法、設(shè)計(jì)和構(gòu)造；掌握預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算和驗(yàn)算方法；了解預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件各階段的應(yīng)力狀態(tài)，掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算方法和主要構(gòu)造要求；了解部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)。重點(diǎn)：（1）混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念；課程的任務(wù)、特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。（2）鋼筋、混凝土強(qiáng)度和變形的應(yīng)力應(yīng)變圖形特點(diǎn)；混凝土的收縮、徐變性質(zhì)及其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力性能的影響；混凝土與鋼筋共同工作的原理。（3）理解軸心受壓構(gòu)件受力全過程及其破壞特征；掌握正截面承載力計(jì)算方法；了解螺旋箍筋柱的設(shè)計(jì)計(jì)算與構(gòu)造。（4）了解受彎構(gòu)件在各受力階段正截面應(yīng)變和應(yīng)力的分布規(guī)律；受彎構(gòu)件配筋率對(duì)破壞特征的影響；理解正截面承載力計(jì)算的基本假定及其意義；掌握矩形、T形截面的配筋計(jì)算方法、適用條件及構(gòu)造要求。（5）理解無腹筋梁斜裂縫出現(xiàn)后的應(yīng)力狀態(tài)及其破壞形態(tài)；了解影響斜截面抗剪承載力的因素；理解腹筋的作用及其對(duì)破壞形態(tài)的影響；掌握有腹筋梁斜截面受剪承載力計(jì)算（6）矩形截面純扭構(gòu)件的受力性能、破壞特點(diǎn)；截面限制條件及構(gòu)造配筋界限的意義；掌握剪、扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法。（7）了解偏心受壓構(gòu)件的兩種破壞形態(tài)、特征及其形成條件；理解不同長(zhǎng)細(xì)比柱的破壞類型，偏心距增大系數(shù)和附加偏心距的意義及其影響；掌握矩形、I字形、圓形截面受壓構(gòu)件（不對(duì)稱及對(duì)稱配筋）的計(jì)算方法、適用條件極其構(gòu)造要求；掌握偏壓剪構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法；了解雙向偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)方法的原理。（8）了解構(gòu)件變形、裂縫和耐久性的相關(guān)性；開裂后鋼筋和混凝土應(yīng)變分布規(guī)律及其影響因素；Ψ等主要參數(shù)的物理意義。（9）張拉控制應(yīng)力、各種預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算；軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算與抗裂度驗(yàn)算；預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算。難點(diǎn)：（1）發(fā)展簡(jiǎn)況（材料、施工技術(shù)、設(shè)計(jì)理論、加固技術(shù)）（2）混凝土在復(fù)合應(yīng)力下的強(qiáng)度和變形；混凝土在重復(fù)荷載下的變形性能。（3）螺旋箍筋柱的計(jì)算公式與應(yīng)用；軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求（4）正截面承載力計(jì)算的基本假定在計(jì)算公式推導(dǎo)中的實(shí)際應(yīng)用；受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算與設(shè)計(jì)構(gòu)造。（5）斜截面受剪承載力計(jì)算方法及其限制條件；縱筋彎起、切斷及錨固（全梁承載力校核與構(gòu)造）；深受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)、配筋方法。（6）彎、剪、扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法；構(gòu)造要求。（7）偏心距增大系數(shù)和附加偏心距的物理意義；截面M－N關(guān)系曲線實(shí)際意義；適用條件極其構(gòu)造要求。（8）裂縫寬度及截面抗彎剛度計(jì)算原理；耐久性設(shè)計(jì)。（9）預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件應(yīng)力過程分析及計(jì)算公式；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求。四．課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中概念多、公式符號(hào)多、并涉及到對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范中條文的理解和應(yīng)用，存在著實(shí)踐性強(qiáng)、教學(xué)難度大等特點(diǎn)。為了使學(xué)生理解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本知識(shí)、基本原理、構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決工程實(shí)際問題的能力，課堂教學(xué)時(shí)應(yīng)以重點(diǎn)內(nèi)容的講授為主，輔以多媒體、CAI教學(xué)，精講多練，并在課堂討論和練習(xí)中加以深化和鞏固。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，要求其完成課外思考題或討論題；在講授到“受彎構(gòu)件正截面和斜截面承載力”時(shí)可安排觀看試驗(yàn)錄相片或布置截面設(shè)計(jì)的課外作業(yè)，在講授“預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件”時(shí)可安排到構(gòu)件廠或橋梁廠參觀，加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；另外，還可安排典型工程講座和參觀，做到理論聯(lián)系實(shí)際。按本課程教學(xué)要求，應(yīng)編制或購(gòu)置相應(yīng)的CAI課件和錄像片、習(xí)題集（包括思考題）、試題庫(kù)。1.作業(yè)要求：在教學(xué)中，通過習(xí)題的練習(xí)，使學(xué)生深入理解混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理及概念，提高分析和解決問題的能力。應(yīng)認(rèn)真獨(dú)立完成習(xí)題和思考題，努力做到條理清楚、計(jì)算正確，圖文配合，符合設(shè)計(jì)計(jì)算書格式的要求。2.考核：（1）成績(jī)考核方式：考試，按百分制計(jì)成績(jī)。本課程考核的形式可根據(jù)課程內(nèi)容決定，以平時(shí)作業(yè)、課堂討論情況、大作業(yè)、閉卷考試等相結(jié)合的方式進(jìn)行，著重對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，盡量避免死記硬背的考試。（2）大作業(yè)單獨(dú)計(jì)分，按優(yōu)、良、中、及格、不及格計(jì)成績(jī)。五．學(xué)時(shí)分配序號(hào)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量備注講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)1緒論112混凝土結(jié)構(gòu)用材料的性能223～43鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算3148～104鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算82104～65受彎構(gòu)件斜截面承載力5272～36鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算3148～107鋼筋混凝土偏心受力構(gòu)件承載力計(jì)算7294～58混凝土構(gòu)件裂縫寬度和變形驗(yàn)算333～49預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)6284合計(jì)3810=SUM(ABOVE)48六．課程與其它課程的聯(lián)系學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程前，應(yīng)先修《高等數(shù)學(xué)》，《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》，《理論力學(xué)》，《材料力學(xué)》，《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，《土木工程材料》，《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則》等基礎(chǔ)及專業(yè)課程，才可進(jìn)入本課程的學(xué)習(xí)，故本課程宜安排在大三上學(xué)期（第5學(xué)期）開出。其后續(xù)課程專業(yè)課程是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》。該教學(xué)學(xué)期中，課外安排一次典型工程講座，講座中穿插強(qiáng)度、裂縫、撓度等計(jì)