钢筋混凝土a

《钢筋混凝土结构》（A、B）教学大纲学分：6总学时：108理论学时：108实验学时：0面向专业：土木工程课程编号：BB043005大纲执笔人：翟爱良大纲审定人：周翠玲一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程分第1、第2两部分。第1部分为混凝土结构的基本原理，作为土木工程专业的一门专业基础课程，主要讲述土木工程专业涉及领域内各类混凝土结构中具有共性的基本构件的受力性能分析和计算，共10章，包括绪论、材料性能、计算原理、弯、剪、扭、压、拉、预应力等基本构件。鉴于目前土木工程不同结构类别采用的设计规范尚不一致，在以建筑工程方向为主的同时，考虑土木工程专业拓宽专业面的需要，对路桥知识相关的内容进行了简单介绍。该部分是学习结构设计的基础，属于技术基础必修内容。第二部分为混凝土结构设计，主要面向建筑工程方向的本科学生，讲述混凝土建筑结构的设计与计算，包括楼盖、单层厂房、多层框架、高层建筑的设计。本课程以国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010—2001）作为主要依据，部分内容则结合了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023—85）。其主要任务是使学生掌握钢筋混凝土结构的基本原理，具有基本构件和梁板结构的设计能力，为学习结构设计等后继课程打好基础。2、课程教学的基本要求按照二十一世纪土木工程专业本科学生的培养规格和要求，从全面提高学生素质和创新能力出发，使混凝土结构教学为教育教学改革服务，为培养和造就“厚基础、强能力、高素质、广适应”复合型人才服务。适应“大土木”的教学内容。结合专业实际需要，以建筑工程相关规范为主线，适当介绍其它专业规范的内容，但不宜讲得太多。紧密结合“混凝土结构”学科的最新发展状况，将新理论、新技术、新方法充实到课程教学中。从《混凝土结构》课程教学改革的实际需要和土木工程专业大系统中该课程的作用和地位，结合国内外教育教学改革的成熟经验精心组织教学内容。第1部分内容为专业基础，着重基本理论、概念、思想方法，第二部分内容为专业课，着重于设计方法和学生综合能力、创新能力的培养，结合新规范介绍构造要求。课程教学依据应为国家最新标准、规范：GB50068-2001；GB50009-2001；GB50010-2002；GB50011-2001。学生学完本课程后应达到下列的基本要求:1）具有一定的钢筋混凝土结构基本理论如识，包括，钢筋混凝土结构的材料性能，钢筋混凝土结构基本计算原则，基本构件的承载力计算，钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度及变形验算，预应力混凝土构件的计算。2）具有钢筋混凝土结构构件设计的初步能力，包括:方案、截面型式及材料的选择，配筋构造等。3）具有数字计算、整理编写计算书、绘制施工图纸等基本技能。4）具有用力学和结构设计知识分析问题的初步能力。二、教学大纲内容(一)绪论（1学时）1 钢筋混凝土结构的一般概念及其特点钢筋混凝土结构的应用及发展本课程的任务及特点(二)钢筋混凝土材料的力学性能（4学时）1．钢筋钢筋的种类和级别。普通钢筋，碳素钢丝及冷拉钢筋的应力一应变曲线。钢筋的比例强度、屈服强度和抗拉强度、钢筋的冷加工，钢筋的弹性模量。钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求2．混凝土砼的立方体强度和等级，砼的轴压强度和轴拉强度，影响砼强度的因素。砼在一次短期加载时的应力一应变曲线，砼在重复荷载作用下的变形性能，砼的弹性模量，砼的极限应变。砼的徐变、收缩与膨胀变形。3．钢筋与混凝土之间的粘结钢筋与砼之间的粘结力，钢筋的锚固与搭接。本章重点、难点：钢筋的力学性能、混凝土的强度及徐变。思考题：3~4题。(三)钢筋混凝土结构的计算基本原理（3学时）1．结构的功能要求，结构的两种极限状态，建筑的安全等级，结构计算方法的发展。2．结构的荷载效应;荷载的代表值，荷载的组合。3．结构抗力:影响结构抗力的因素，结构抗力特性及概率分布类型。4．概率极限状态设计法:结构的可靠度，失效概率及可靠指标，概率设计法。5．极限状态设计表达式:设计可靠指标，荷载分项系数，抗力分项系数，荷载组合系数，结构重要性系数。6．混凝土和钢筋强度的标准值，分项系数和设计值。本章重点、难点：极限状态设计法、结构可靠度指标、实用设计表达式。思考题：2~4题。(四)受弯构件正截面承载能力计算（10学时）1．试验研究分析受弯构件在荷载作用下正截面的应力一应变发展过程，受弯构件正截面破坏形态。2．单筋矩形截面的抗弯能力计算基本假定，受压区砼等效应力图形，基本计算公式及适用条件，界限受压区相对高度，最大、最小配筋率，经济配筋率，截面设计和承载能力校核。3．截面构造要求截面形式及尺寸，砼保护层，受力钢筋的构造要求及分布钢筋。4．双筋矩形截面的抗弯能力计算应力图形，基本计算公式及适用条件，截面设计和承载能力校核。5．T形截面的抗弯能力计算翼缘计算宽度的确定，两种T形截面的区分，应力图形，基本计算公式及适用条件，2 截面设计和承载能力校核。6．正截面抗弯能力计算的进一步研究平均应变平截面假定，受压区砼的应力分布图形，受弯时砼的极限压应变。界限配筋的取值。受弯构件截面的延性本章重点、难点：计算应力图形、计算公式、公式适用条件、公式应用。思考题：6~10题。(五)受弯构件斜截面承载能力计算（10学时）1．无腹筋梁在弯矩与剪力共同作用下斜裂缝的出现及其应力状态的变化2．受弯构件斜截面破坏形态及影响斜截面承载能力的主要因素，剪跨比的概念。3．梁的斜截面抗剪能力计算腹筋的作用，基本计算公式及适用条件，斜截面抗剪计算方法。4．斜截面抗弯能力斜截面抗弯的基本概念，抵抗弯矩图的绘制，保证斜截面抗弯强度的构造要求。5．受弯构件的计算步骤，钢筋骨架的构造要求及施工图的绘制。本章重点、难点：斜截面破坏形态及影响斜截面承载能力的主要因素，剪跨比的概念、斜截面计算公式、公式适用条件、公式应用。思考题：5~6题。(六)受扭构件及弯扭构件承载能力计算（4学时）1．受扭构件的基本概念及砼受扭构件的应力状态与开裂扭矩2．钢筋砼矩形纯扭及弯剪扭构件的抗扭能力及配筋试验结果，抗扭箍筋、抗扭纵筋的计算公式及抗扭配筋的上下限，受扭构件的构造要求。3．复杂截面受扭构件的近似计算本章重点、难点：受扭构件承载力计算公式的建立、公式的应用。思考题：2~3题。(七)受压构件正截面承载能力计算（10学时）1．轴心受压构件的正截面承载能力计算试验结果，长细比的影响及钢筋砼构件的稳定系数及普通箍筋柱的基本计算公式，截面设计及承载能力校核。配有纵筋和螺旋式箍筋柱的正截面承载能力计算。2．偏心受压构件的抗压弯能力计算偏心受压构件的破坏形态及大小偏心的分类，纵向弯曲的影响及偏心距增大系数。矩形截面大偏心受压构件的应力图形，基本计算公式及适用条件，截面设计及承载能力校核。矩形截面小偏心受压构件的应力图形，基本计算公式及适用条件，截面设计及承载能力校核。矩形截面对称配筋偏心受压构件的计算I形截面偏心受压构件的计算垂直于弯矩作用平面的承载能力校核3 偏心受压构件截面承载能力N与M的关系双向偏心受压构件的计算3．受压构件的构造要求材料，截面形式与尺寸，纵筋与箍筋。4．受压构件截面的延性本章重点、难点：大小偏压计算公式的建立、公式适用条件、公式应用。思考题：8~10题。(八)受拉构件正截面的承载能力计算（2学时）1．受拉构件的基本概念，大小偏心受拉的界限。2．小偏心受拉及轴心受拉构件的应力图形，基本计算公式，截面设计及抗拉弯能力计算。3．大偏心受拉构件的应力图形，基本计算公式及适用条件，截面设计及抗拉弯能力计算。本章重点、难点：计算应力图形、公式应用。思考题：2~3题。(九)钢筋混凝土构件裂缝和变形验算（6学时）1．抗裂度的验算基本概念，塑性系数与应力图形及计算公式，影响抗裂度的主要因素。2．裂缝宽度的验算计算理论概述，裂缝开展前后的应力变化。裂缝间距，平均裂缝宽度，最大裂缝宽度，允许裂缝宽度及减小裂缝宽度的措施。3．受弯构件挠度验算裂缝出现前的刚度计算，在荷载短期效应组合下的短期刚度计算。在荷载短期效应组合下并考虑荷载长期效应组合影响的长期刚度计算本章重点、难点：裂缝和变形公式建立、影响构件裂缝和变形的因素。思考题：6~8题。(十)预应力混凝土构件的计算（12学时）1．基本概念，预加应力的方法(先张法和后张法)，预应力结构对材料的要求，常用钻具、夹具和张拉设备。张拉控制应力，预应力损失，预应力值的计算预应力钢筋的预应力传递长度构件端部锚固区的局部承压验算2．预应力混凝土轴心受拉构件(先张法和后张法)的计算应力分析与应力图形使用阶段的正截面抗拉能力计算，抗裂度验算，裂缝宽度验算。施工阶段验算，构件端部局部承压验算。3．预应力受弯构件(先张法与后张法)的计算4 应力分析与应力图形使用阶段正截面抗弯能力计算，斜截面抗剪能力计算，使用阶段正截面抗裂度验算，斜截面抗裂度验算和部分预应力硷构件裂缝宽度的验算，使用阶段的短期刚度和长期刚度计算以及反拱、挠度计算。施工阶段应力验算4．构造要求截面形式与尺寸，预应力钢筋与非预应力钢筋，构件端部的构造钢筋，预应力钢筋的接头，粘结与锚固。5．预应力组合截面受弯构件(迭合梁)概述，应力分析，承载能力和抗裂度计算。构造要求本章重点、难点：预应力损失、轴拉及受弯构件的应力分析与应力图形。思考题：8~10题。(十一)梁板结构（12学时）1．单向板肋梁楼盖结构平面布置方案按弹性理论计算内力，考虑塑性内力重分布计算内力，弯矩调幅法，最大配筋率的限制。板的计算与构造要求，次梁的计算与构造要求，主梁的计算与构造要求。装配式钢筋砼楼盖及构造要求2．双向板肋梁楼盖试验结果按弹性理论计算内力，按塑性理论计算内力，机动法与板块平衡法，塑性铰线。板的设计与构造要求本章重点、难点：连续梁板的内力计算、配筋设计与构造。思考题：6~8题。（十二）钢筋混凝土单层厂房排架结构（16学时）1、单层厂房的结构组成和布置单层厂房的组成与特点，结构布置，支撑布置，围护结构布置。2、单层厂房结构主要构件选型3、排架荷载计算与内力分析计算假定与计算简图，排架上的荷载，等高排架的内力分析，不等高排架的内力分析，排架的荷载组合与内力组合，单层厂房内力分析中的空间作用问题，排架横向变形验算，排架各列柱距不等时的内力分析。4、单层厂房主要构件设计钢筋混凝土柱的设计，屋架设计，梁的设计。5、单层厂房中预埋件设计、单层厂房设计实例本章重点、难点：单层厂房内力分析、主要构件设计思考题：8~10题。（十三）多层框架、高层建筑的设计（18学时）5 1、概述、多层及高层房屋的结构体系2、框架结构的布置、计算简图及荷载计算3、框架结构内力计算及水平荷载下的侧移计算4、内力组合与截面设计及节点构造5、基础设计6、剪力墙与框架剪力墙的受力特点及设计计算要点三、本课程考核方式、方法适合本课程的内容和特点，采用开卷考试方式，允许学生带规范、教材等资料参加考试，重点考察学生应用基本理论分析解决实际问题的能力、计算设计能力，不必过多地死记硬背公式及概念。四、课程教学改革1、根据教学规律，将混凝土结构课程内容进行调整适应大土木的教学内容。比较工民建、路桥、港口、铁路工程等专业的钢筋混凝土结构设计规范，除铁路工程规范目前仍是许用应力法外，各专业规范的基本理论几乎相同或相近。在安排教学内容和给学生授课时，适当介绍其他专业规范中的内容，因学时所限，不宜喧宾夺主，所以不应讲得太多。合理减少或删除与建筑材料、材料力学、结构力学等课程相近或重复的内容，如钢筋混凝土结构的材料、刚架结构的内力计算等，精简了课程内容。保证极限状态设计法和基本构件部分的内容讲授，以保证基本原理的教学质量和效果，使学生牢固掌握基础知识。将斜截面承载力一章中的抵抗弯矩图和梁板结构一章中的楼盖结构布置、单向板弹性计算方法、截面计算和构造要求等内容拉出，并入楼盖课程设计教学中进行。将单层工业厂房中有关构件选型、支撑布置等内容与实习结合进行。在多层框架结构部分加入多高层建筑的结构选型、布置等内容。2、教学手段的改革注意从学生认知、能力构成的规律上，科学地编排整个教学过程，合理使用现代化教学手段，使其成为一个整体，增大课堂信息量，提高学生学习的兴趣，调动学生学习的积极性，活跃课堂气氛，开拓学生思路。教学手段的改革应注重实效，不应走形式。3、实践教学环节的改革混凝土结构课程中有楼盖和单层工业厂房两个课程设计。楼盖课程设计现安排为两周，有三方面的教学要求:一是掌握梁板结构的布置原则、设计计算方法以及抵抗弯矩图的概念、做法及构造要求；二是动手设计一个梁板结构，手算内力、配筋；三是用AutoCAD绘制施工图、抵抗弯矩图。课程设计只给任务书，不给指导书，由学生自己选型，布置结构平面，让学生自己思考设计问题并解决问题，同时将计算机应用融入课程设计层工业厂房设计任务书也仅给吊车吨位、厂房跨度、净高等使用要求，由学生自己确定方案、设计计算和用AutoCAD绘图。注意学生工程现场感性认识的培养，如在讲授基本构件受力计算时，及时针对性的到工程现场就某一构件进行现场教学。4、考试改革在考试内容上体现人才培养模式的要求，反映出学生理解、掌握和灵活运用所学知识的能力。在考试方式上根据土木工程专业的特点，结合国家结构工程师制度的建立，采取开卷和闭卷相结合，即理论知识采取闭卷，综合应用考试采用开卷。在考试成绩管理上，适应新的考试内容和考试方式，体现出不同考试结果的差别。在实践中我们认识到6 考试本身也是学习，出题的内容应当是该门课程必须掌握的基本概念和基本技能，也要有一些程度较深的试题(不是偏题或怪题)，这样可将成绩拉开，以激发学生的上进心。五、教学方法建议教材内容不一定全部在课内讲授，应当只讲重点、难点，讲方法、思路，相当的内容留给学生自学，同时加强答疑、辅导环节。各章节的教学程序为:（1）集中讲授，介绍该章基本内容，指出重点、难点，推荐参考书和资料，布置思考题和作业;（2）学生自学，查阅参考资料做思考题;（3）辅导答疑，解决学生学习中的问题，批改作业;（4）对该章节进行总结讲授，解决学生自学中、作业中、看参考资料中的共性问题;（5）学生写学习小结。这种做法加大了教师的工作量，提高了对教师的要求，但课内学时有较大的减少，有利于培养学生的自学能力，使不同程度的学生收获不同，给学生的个性发展留出了空间。附：本课程建议使用教材及参考书建议使用教材：《混凝土结构》，张良成、翟爱良主编，中国水利水电出版社，2003年。主要参考书：沈蒲生主编.混凝土结构设计原理．高等教育出版社，2002.10沈蒲生主编.混凝土结构设计．高等教育出版社，2003.3陈伯望主编.混凝土结构设计．高等教育出版社，2004.27