混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)大綱

11/11《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教學(xué)大綱課程編號(hào)：S072002課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課課程名稱：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理英文名稱：PrinciplesofConcreteStructureDesigning學(xué)分：3.5適用專業(yè)：土木工程第一部分大綱說明一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是土木工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)，和現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程等有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的目的和任務(wù)是通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)，具備一般混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的能力以及正確處理施工及工程管理中常見混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件問題的能力。為繼續(xù)學(xué)習(xí)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《橋梁設(shè)計(jì)》、《土木工程施工》等后續(xù)專業(yè)課、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)后在混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科領(lǐng)域繼續(xù)學(xué)習(xí)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程的基本要求知識(shí)要求：通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能；熟悉各種基本構(gòu)件受力特點(diǎn)及破壞特征；掌握各種基本構(gòu)件的構(gòu)造要求、設(shè)計(jì)基本原理和方法，能進(jìn)行各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算。能力要求：本課程作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課，要使學(xué)生能理論聯(lián)系實(shí)際，多實(shí)踐，多觀察，多思考，從而提高其自學(xué)能力、分析能力、計(jì)算能力，使學(xué)生具備運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論知識(shí)正確進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和解決實(shí)際技術(shù)問題的能力。三、本課程和相關(guān)課程的聯(lián)系本課程的先修課程：建筑制圖、房屋建筑學(xué)、土木工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)。后修課程：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁工程、鋼結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)。本課程和先修課程結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系密切。該課程的學(xué)習(xí)必將為后修課程的學(xué)習(xí)和今后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、學(xué)時(shí)分配本課程學(xué)分為3.5學(xué)分，建議開設(shè)56學(xué)時(shí)。章（節(jié)）內(nèi)容講課學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）學(xué)時(shí)課堂討論（習(xí)題課）學(xué)時(shí)現(xiàn)場教學(xué)學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)第1章緒論22第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能55第3章受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力819第4章受彎構(gòu)件的斜截面承載力718第5章受壓構(gòu)件的截面承載力9110第6章受拉構(gòu)件的截面承載力22第7章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力44第8章?lián)隙?、裂縫寬度驗(yàn)算及延性和耐久性55第9章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件8311合計(jì)50656五、教材和參考書使用教材：東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)合編，清華大學(xué)主審，面向21世紀(jì)課程教材、普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材《混凝土結(jié)構(gòu)》上冊“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”，中國建筑工業(yè)出版社，2008年11月第四版.主要參考書：1．沈蒲生主編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》，高等教育出版社，2007年11月第3版.2．吳培明主編《混凝土結(jié)構(gòu)》(上、下冊)，武漢理工大學(xué)出版社，2002年2月第二版.3．藍(lán)宗建主編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》，東南大學(xué)出版社，2002年4月第一版.4．許成祥、何培玲主編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》，北京大學(xué)出版社，2006年1月第1版.六、教學(xué)方法和手段建議本課程以課程講授為主，課堂講授和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。建議采用計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合的授課方法。在保證教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高教學(xué)效率。七、課程考核方式和成績評定辦法本課程為考試課，采用閉卷方式考核?？荚嚪秶鷳?yīng)涵蓋所有講授及自學(xué)的內(nèi)容，考試內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學(xué)生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關(guān)理論的理解、掌握及綜合運(yùn)用能力?？荚囶}型應(yīng)盡量多樣化，題型可采用填空，選擇，判斷，計(jì)算，簡答等方式?？傇u成績：課外作業(yè)、平時(shí)測驗(yàn)占30%；期末考試占70%。八、其它1．本課程的計(jì)劃學(xué)時(shí)不包括實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。2．本課程應(yīng)執(zhí)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等有關(guān)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。3．教學(xué)中應(yīng)用多媒體輔助教學(xué)，圖文并茂，提高感性認(rèn)識(shí)。第二部分課程內(nèi)容大綱第1章緒論（2學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；掌握結(jié)構(gòu)的功能、荷載、材料強(qiáng)度的取值及分項(xiàng)系數(shù)的意義；了解本課程的內(nèi)容、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法；了解混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的應(yīng)用和發(fā)展簡況。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念；混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用概況；結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)；學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問題。重點(diǎn)：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)的功能和極限狀態(tài)。第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能（5學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握鋼筋的應(yīng)力、應(yīng)變曲線特征、鋼筋彈性模量、屈服應(yīng)力、極限應(yīng)力及其相應(yīng)的應(yīng)變值；掌握混凝土強(qiáng)度和變形的基本概念和基本規(guī)律、混凝土的抗壓強(qiáng)度及其應(yīng)力、應(yīng)變曲線特性、彈性模量和變形模量的關(guān)系、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、不同受力強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系、多重荷載作用下混凝土應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系及復(fù)合受力強(qiáng)度；掌握混凝土的收縮、徐變性質(zhì)及其對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能的影響；理解混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)性能；深入理解混凝土和鋼筋共同工作的原理。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：混凝土的組成結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度的基本概念，單軸向和復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度等級(jí)和各種不同受力強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系；混凝土變形的基本概念，混凝土在一次短期加載、荷載長期作用和多次重復(fù)荷載作用下的變形性能，影響混凝土收縮和膨脹的主要因素；鋼筋的品種和級(jí)別,鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征及數(shù)學(xué)模型，鋼筋的疲勞,混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求；混凝土和鋼筋粘結(jié)的意義,粘結(jié)力的組成、粘結(jié)強(qiáng)度、影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素，鋼筋的錨固和搭接構(gòu)造要求。重點(diǎn)：混凝土的強(qiáng)度，混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，混凝土的徐變，混凝土的疲勞強(qiáng)度；鋼筋的品種和級(jí)別,鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征，鋼筋的疲勞；鋼筋的錨固和搭接構(gòu)造要求。難點(diǎn)：混凝土在一次短期加載、荷載長期作用和多次重復(fù)荷載作用下的變形性能。第3章受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力（9學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：深入理解梁受力各階段截面應(yīng)變和應(yīng)力的分布、破壞特征及配筋率對破壞特征的影響；理解正截面承載力計(jì)算的基本假定及其意義；熟練掌握矩形、雙筋、T形截面的配筋計(jì)算方法、適用條件及構(gòu)造要求。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：梁、板的一般構(gòu)造；受彎構(gòu)件正截面受彎的受力全過程；正截面受彎承載力計(jì)算原理；單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算；雙筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算；T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算。重點(diǎn)：梁、板的一般構(gòu)造。梁受力各階段截面應(yīng)力應(yīng)變分布、破壞特征及配筋率對破壞特征的影響；正截面承載力計(jì)算的基本假定、等效矩形應(yīng)力圖、界限配筋率和最小配筋率；單筋、雙筋矩形及單筋T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力基本計(jì)算公式及適用條件、計(jì)算方法。難點(diǎn)：單筋、雙筋矩形及單筋T形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算。第4章受彎構(gòu)件的斜截面承載力（8學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：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)；了解影響抗剪能力的因素；深入理解腹筋的作用及其對破壞形態(tài)的影響；熟練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)件縱向鋼筋的布置、彎起、截?cái)唷㈠^固等構(gòu)造措施。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：斜裂縫、剪跨比及斜裂面受剪破壞形態(tài)；簡支梁斜截面受剪機(jī)理；斜截面受剪承載力計(jì)算公式；斜截面受剪承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算；保證斜截面受彎承載力的構(gòu)造措施，其他構(gòu)造要求。重點(diǎn)：鋼筋混凝土梁的斜裂縫、剪跨比、斜截面受剪破壞的三種主要形態(tài)；斜截面受剪承載力基本計(jì)算公式及適用范圍、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算截面；材料抵抗彎矩圖、縱筋彎起點(diǎn)和彎終點(diǎn)的位置、縱筋的錨固、縱筋的截?cái)?、箍筋的間距；梁中縱向受力鋼筋、彎筋和箍筋的其他構(gòu)造要求。難點(diǎn)：斜截面受剪承載力基本計(jì)算公式及適用范圍、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算截面；材料抵抗彎矩圖、縱筋彎起點(diǎn)和彎終點(diǎn)的位置、縱筋的錨固、縱筋的截?cái)?、箍筋的間距。第5章受壓構(gòu)件的截面承載力（10學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：深入理解軸心受力構(gòu)件受力全過程及其破壞特征；掌握軸心受壓構(gòu)件中由徐變所引起的內(nèi)力重分布；掌握軸心受力構(gòu)件的承載力計(jì)算方法；熟悉螺旋箍筋柱的承載力計(jì)算；深入理解偏心受壓構(gòu)件的兩種破壞形態(tài)、特征及其形成條件，不同長細(xì)比柱的破壞類型，偏心距增大系數(shù)的意義及其影響；熟練掌握矩形、工字形截面偏心受壓構(gòu)件（不對稱及對稱配筋）的計(jì)算方法、適用條件及其構(gòu)造要求。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：受壓構(gòu)件一般構(gòu)造要求；軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力；偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài)；偏心受壓長柱的二階彎矩；矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力基本計(jì)算公式；不對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算方法；對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算方法；對稱配筋Ⅰ形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；正截面承載力Nu-Mu的相關(guān)曲線及其應(yīng)用；雙向偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算；偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算。重點(diǎn)：受壓構(gòu)件一般構(gòu)造要求；軸心受壓普通箍筋柱和螺旋式箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算；偏心距e0、附加偏心距ea、初始偏心距ei及偏心距增大系數(shù)η，偏心距增大系數(shù)η的計(jì)算方法；偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)，區(qū)分大、小偏心受壓破壞形態(tài)的界限；矩形截面大、小偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式、適用條件，不對稱配筋和對稱配筋受壓承載力計(jì)算方法。難點(diǎn)：矩形截面大、小偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式、適用條件，不對稱配筋和對稱配筋受壓承載力計(jì)算方法。第6章受拉構(gòu)件的截面承載力（2學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：掌握受拉構(gòu)件的受力特性；掌握偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算方法和偏心受拉構(gòu)件斜截面的承載力計(jì)算方法。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：軸心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力計(jì)算；偏心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力計(jì)算；偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算。重點(diǎn)：軸心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力計(jì)算方法；大、小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力基本計(jì)算公式、適用條件、計(jì)算方法；偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算方法。難點(diǎn)：大、小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力基本計(jì)算公式、適用條件、計(jì)算方法。第7章受扭構(gòu)件的扭曲截面承載力（4學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：理解矩形截面純扭構(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；掌握矩形截面彎、剪、扭構(gòu)件配筋計(jì)算方法及其構(gòu)造要求及T形和工字形截面彎、剪、扭構(gòu)件承載力計(jì)算的解題步驟。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：純扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)前和裂縫出現(xiàn)后的性能及破壞特點(diǎn)；純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力；彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力；在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下鋼筋混凝土矩形截面框架柱受扭承載力計(jì)算；受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求。重點(diǎn)：純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的配筋計(jì)算方法；彎扭及彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的配筋計(jì)算方法；受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求。難點(diǎn)：彎扭及彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的配筋計(jì)算方法。第8章?lián)隙?、裂縫寬度驗(yàn)算及延性和耐久性（5學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：理解裂縫寬度及截面抗彎剛度的計(jì)算原理；掌握構(gòu)件撓度和最大裂縫寬度的驗(yàn)算方法；了解對不需驗(yàn)算構(gòu)件撓度及裂縫寬度規(guī)定的依據(jù)；深入理解梁在純彎區(qū)段內(nèi)的應(yīng)力重分布全過程、構(gòu)件開裂后鋼筋和混凝土應(yīng)變分布規(guī)律及其影響因素、η、ψ、ζ等主要參數(shù)的物理意義、裂縫控制的目的和要求、非荷載效應(yīng)引起裂縫的原因及相應(yīng)的措施。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短期剛度BS和剛度B（長期剛度）的概念及計(jì)算公式，最小剛度原則，受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算方法；鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)、分布和開展機(jī)理以及應(yīng)力重分布全過程，平均裂縫間距、平均裂縫寬度和最大裂縫寬度概念及計(jì)算公式，鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算方法；混凝土構(gòu)件的延性和延性系數(shù)的概念，受彎構(gòu)件截面曲率延性系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式、主要影響因素及提高截面曲率延性系數(shù)的措施；混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的概念和主要影響因素，混凝土碳化和鋼筋銹蝕的機(jī)理、主要影響因素以及防范措施，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短期剛度BS和剛度B（長期剛度），受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算方法；最大裂縫寬度計(jì)算公式，鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算方法；混凝土碳化和鋼筋銹蝕的機(jī)理、主要影響因素以及防范措施。難點(diǎn)：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短期剛度BS和剛度B（長期剛度），受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算；鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算。第9章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件（11學(xué)時(shí)）一、本章的教學(xué)目的和要求：通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解預(yù)應(yīng)力砼的概念，了解預(yù)應(yīng)力砼和普通混凝土相比有什么特點(diǎn)，掌握張拉控制應(yīng)力概念及計(jì)算，掌握構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力的過程中的不同階段有哪些預(yù)應(yīng)力損失，全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的概念等。通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生重點(diǎn)理解預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件工作性能，熟練掌握預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件在施工階段和使用階段的受力過程及各階段的應(yīng)力計(jì)算，掌握預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的配筋計(jì)算方法和構(gòu)造要求；了解預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在施工階段和使用階段的受力過程及應(yīng)力計(jì)算方法，了解受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)對照普通鋼筋混凝土材料，對比兩者在抗裂度、剛度和承載力計(jì)算上有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。二、教學(xué)內(nèi)容及要求：知識(shí)點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力混凝土的概念，預(yù)應(yīng)力混凝土材料，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法，張拉控制應(yīng)力，六項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因、損失值的計(jì)算方法以及減少預(yù)應(yīng)力損失值的措施，先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度，后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力計(jì)算；預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件使用階段的計(jì)算（承載力計(jì)算、抗裂度及裂縫寬度驗(yàn)算）和施工階段的驗(yàn)算，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟；預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析，受彎構(gòu)件使用階段正截面的計(jì)算、使用階段斜截面的計(jì)算和施工階段的驗(yàn)算，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)步驟；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求；部分預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土。重點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因、