《建筑工程結構試驗與檢測》課程教學大綱

《建筑工程結構試驗與檢測》教學大綱課程編號：16220024英文名稱：StructuralEngineeringTestandInspectionTechnology學分：2學時：總學時48學時，其中理論16學時，實踐32學時先修課程：材料力學、結構力學、土木工程材料、混凝土結構基本原理、鋼結構基本原理課程類別：專業(yè)方向課授課對象：土木工程專業(yè)學生教學單位：土木工程學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標《建筑工程結構實驗與檢測》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)方向課程，其基本概念和實驗技術是土木工程師從事建筑結構工程建設和研究的必備知識。本課程主要包括結構試驗概論、結構試驗設計、測試儀器和加載設備、結構單調(diào)靜力加載試驗、結構低周反復靜力試驗、結構動力特性測試、結構可靠性檢測的基本理論。以及綜合運用所學的專業(yè)知識，掌握結構試驗方面的基本知識和基本技能以及鋼筋混凝土結構的無損檢測方法，樹立工程質量意識，學生學習本課程后在知識、能力及素質發(fā)展等方面應達到如下目標：本課程擬達到的課程目標：課程目標1：具備運用超聲檢測、位移檢測、應變檢測、動力檢測等技術對建筑工程結構和材料問題進行檢測和分析，能夠制定建筑結構檢測試驗方案，掌握結構儀器操作規(guī)程，開展土木工程專業(yè)性實驗。分析和解釋所采集數(shù)據(jù)進行，掌握檢測數(shù)據(jù)的處理和結構評定方法。課程目標2：理解超聲檢測、位移檢測、應變檢測、動力檢測等采集系統(tǒng)的使用原理和方法，理解其局限性。熟悉專業(yè)常用的非金屬超聲檢測儀、加速度采集儀，非接觸應變測試系統(tǒng)、疲勞試驗加載系統(tǒng)等設備的使用原理和方法，并理解其局限性。具備根據(jù)試驗結果對建筑結構的性能進行合理的評價，綜合分析既有建筑可靠性評價的能力，了解國內(nèi)既有建筑可靠性檢測的發(fā)展現(xiàn)狀和不足，培養(yǎng)學生職業(yè)道德修養(yǎng)和終生學習能力。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重指標點4-2能夠基于科學原理，設計和開展土木工程專業(yè)性實驗，對所采集數(shù)據(jù)進行分析和解釋，通過信息綜合得到合理有效的結論。課程目標10.4指標點5-1掌握專業(yè)常用軟件的使用原理和方法，理解其局限性。了解專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。課程目標20.6教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1緒論基本要求：掌握結構試驗的基本任務和分類，了解結構試驗的基本目的、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。德育要求：職業(yè)操守1集中講授課程目標1、22結構試驗設計基本要求：掌握結構試驗試件設計、模型設計、荷載設計、觀測設計的基本原理和方法，了解結構試驗中安全和誤差控制措施等。重、難點：結構試驗試件設計、模型設計、荷載設計、觀測設計的基本原理和方法德育要求：精益求精1集中講授，課堂討論課程目標1、23結構試驗的加載設備與量測技術基本要求：掌握結構試驗的重力加載法、液壓加載法、慣性力加載法，掌握試驗量測設備的原理與使用方法。了解機械力加載法；氣壓加載法；荷載支承設備和試驗臺座。重、難點：非電量電測以及各種電測傳感器的工作原理、適用范圍。德育要求：知行合一2集中講授、虛擬仿真課程目標1、24結構靜力試驗基本要求：掌握結構單調(diào)加載靜力試驗的加載制度，并通過基本構件(梁)的實例介紹，掌握結構靜力試驗中試驗加載和觀測設計的一般規(guī)律。學會使用網(wǎng)絡資料來學習本章課程。重、難點：結構靜力加載制度德育要求：以人為本4集中講授、網(wǎng)絡課堂課程目標1、25結構動力試驗基本要求：掌握結構動力特性和動力加載試驗的一般方法。了解結構低周反復加載靜力試驗的加載制度、環(huán)境隨機振動測量動力特性。重、難點：結構低周反復靜力試驗的加載制度德育要求：萬變不離其宗3集中講授、案例教學課程目標1、26結構試驗數(shù)據(jù)整理基本要求：掌握結構試驗結果的數(shù)據(jù)整理、誤差分析、結果表達方法重、難點：試驗數(shù)據(jù)整理和換算德育要求：認真1集中講授、討論課程目標1、27超聲波檢測原理基本要求：熟悉超聲波檢測原理及其在土木工程中的應用德育要求：舉一反三2集中講授、課堂討論課程目標1、28鋼筋混凝土無損檢測基本要求：熟悉混凝土強度與彈性模量無損檢測原理；鋼筋位移及鋼筋銹蝕無損檢測原理；了解氯離子含量檢測原理；裝配式結構節(jié)點施工質量檢測原理。重、難點：混凝土強度與彈性模量無損檢測原理；鋼筋位移及鋼筋銹蝕無損檢測原理德育要求：工匠精神2集中講授、業(yè)界精英進課堂課程目標1、2合計16如有實驗，則實驗學時需再按以下格式繼續(xù)填寫序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標1工字鋼簡支梁單調(diào)加載靜力實驗必修：了解試驗室與現(xiàn)場試驗常用的各種試驗裝置與加載方法，能在結構試驗設計中選擇和設計加載方案，掌握液壓加載法。掌握結構單調(diào)加載靜力試驗的加載制度。測定工字鋼簡支梁翼緣和腹板的應力分布狀況，驗證鋼梁的強度計算公式，由工字鋼截面應力分布與發(fā)展趨勢，推測其整體失穩(wěn)與局部失穩(wěn)的形態(tài)。4綜合課程目標1、22鋼筋混凝土簡支梁試驗必修：鋼筋混凝土受彎構件（適筋梁）的單調(diào)加載靜力試驗。主要包括：試件安裝、加載方案、測點布置、撓度測量、應變測量、裂縫測量、數(shù)據(jù)采集與整理等。了解結構低周反復加載靜力試驗的概念、目的、加載制度、邊界條件模擬、試驗裝置等。驗證受彎構件平截面假定；觀察鋼筋混凝土適筋梁的裂縫開展過程及其分布形態(tài)；觀察鋼筋混凝土適筋梁的破壞過程及破壞形態(tài)，測定開裂荷載、屈服荷載及極限荷載。4綜合課程目標1、23懸臂梁動力特性試驗必修：測定懸臂梁第一振型所對應的振動周期和阻尼比。掌握結構動力特性，了解人工激振法、環(huán)境隨機振動法。了解結構抗震動力加載試驗目的、加載、主要試驗結果等。熟悉動態(tài)電阻應變儀及記錄儀的操作和聯(lián)機的使用方法。學習用自由振動法測定結構的自振頻率和阻尼比。3驗證課程目標1、24六層框架結構的振動臺試驗必修：六層框架結構實驗臺架由結構柱和板結構組成，每層可按放一只加速度傳感器，通過各種試驗來模擬高層建筑的振動和地震響應，以此來學習一般建筑結構抗震試驗過程、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等。了解地震模擬振動臺的工作原理。利用模態(tài)分析理論對采集到的加速度信號進行頻譜分析，畫出振型圖。3綜合課程目標1、25混凝土強度及彈性模量無損檢測必修：熟悉混凝土碳化深度檢測原理和方法，熟悉回彈儀的結構，掌握使用方法。在恒壓條件下用回彈儀對試件進行測量，整理分析試驗數(shù)據(jù)。掌握超聲回彈綜合檢測混凝土強度。掌握混凝土動態(tài)彈性模量檢測方法。4綜合課程目標1、26混凝土裂縫檢測試驗必修：采用超聲波法測量混凝土結構的裂縫深度，掌握超聲波檢測的基本原理，采用裂縫觀測設備對裂縫寬度進行檢測。4綜合課程目標1、27砌體砂漿強度的原位無損檢測試驗必修：貫入檢測儀的使用方法，測量并計算貫入深度，進一步評定砂漿強度等級。2驗證課程目標1、2、8鋼筋位置的檢測試驗必修：鋼筋位置檢測方法，確定鋼筋位置、布筋情況，正確測量混凝土保護層厚度、估測鋼筋直徑。3綜合課程目標1、29鋼筋銹蝕的檢測試驗必修：混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕的檢測方法，用半電池電位法測量鋼筋表面與探頭之間的電位差，利用鋼筋銹蝕程度與測量電位建立一定的關系，由電位高低變化的規(guī)律，判斷鋼筋銹蝕的可能性及銹蝕程度。3綜合課程目標1、210混凝土耐久性試驗選修：熟悉氯離子對結構耐久性的影響，掌握氯離子含量快速測定儀的使用方法，掌握氯離子含量測定的基本原理。測定硬化粉末狀砂漿氯離子含量。1演示課程目標1、211裝配式結構節(jié)點施工質量檢測選修：了解灌漿套筒施工質量檢測原理，熟悉裝配式結構施工質量檢測方法1演示課程目標1、212虛擬仿真實驗選修：通過虛擬仿真系統(tǒng)進行矩形截面鋼筋混凝土受彎梁的正截面承載力實驗，掌握少筋梁，適筋梁和超筋梁截面破壞特征1綜合課程目標1、213復合材料阻尼比測試選修：了解材料阻尼比測試基本原理，熟悉共振柱實驗測試復合材料阻尼比的試驗過程，掌握實驗數(shù)據(jù)處理方法1演示程目標1、2必修合計30選修合計4注：實驗要求包括必修、選修；選修課時為2課時。四、課程教學方法集中講授、小組討論與操作、翻轉課堂、業(yè)界精英進課堂、MOOC、虛擬仿真等教學方法相結合。試驗項目分為必修項目30學時，同時必須完成2學時的選修實驗項目。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、試驗預習、試驗操作、實驗報告和期末考試組成，均按百分制計分，其中期末考試成績占40%、平時作業(yè)成績占15%、試驗預習成績占10%、試驗操作成績占15%、實驗報告成績占20%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）合計1平時作業(yè)150152試驗預習100103試驗操作015154實驗報告020205期末考試152540課程目標對應分值4060100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析工程檢測領域相關專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析工程檢測領域相關專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。利用理論知識對工程檢測領域相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對工程檢測領域相關專業(yè)問題進行識別、分析。2.試驗預習與評價標準根據(jù)預習報告的條理性（30%）、線上微課學習完成度（20%）和線上預習題測試（50%）評分（百分制）。3.試驗操作與評價標準操作規(guī)范（20%），參與程度（10%），團隊協(xié)作（10%），實事求是（5%），探索創(chuàng)新（5%）線上操作題測試（50%）評分（百分制）。4.實驗報告考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分實驗報告書寫美觀，條理清晰，數(shù)據(jù)正確，分析充分，結論正確，思考題邏輯正確，且合理。書寫清晰，條理較清晰，數(shù)據(jù)正確，分析充分，結論正確，思考題邏輯合理。書寫基本清晰，條理基本清晰，數(shù)據(jù)正確，分析合理，結論正確，思考題邏輯基本合理。書寫潦草，條理混亂，數(shù)據(jù)錯誤，結論不正確，思考題欠合理。4.期末試卷考核與評價標準期末閉卷考試，根據(jù)試卷評分標準進行評分。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《