《混凝土结构设计原理1》课程教学大纲

一、课程基本信息 课程名称 课程编码 学分 适用专业 先修课程 混凝土结构设计原理 Design Principle of Concrete Structure PLC122611040 4.0 课内学时 开课院部 66 讲授 土木工程 60 储运与建筑工程学院 实验 6 上机 0 课程团队 实践 授课语言 0 混凝土结构 课外学时 中文 60 土木工程材料、材料力学、结构力学（2-1）、工程荷载与可靠度设计 《混凝土结构设计原理》属于土木工程专业必修的专业基础课，本课程教学内容主要包括混凝土材料的物理力学性能、混凝土结构设计方法、受弯构件正截面承载力计算、受弯构件斜截面承载力计算、受压构件承载力计算、受拉构件、受扭构件承载力计算、正常使用极限状态验算、楼盖结构设计计算等。通过本课程的学习，学生应理解并掌握钢筋和混凝土共同工作的基础，钢筋、混凝土的基本物理力学性能以及混凝土结构的耐久性设计等方面知识；重点掌握混凝土结构受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件等基本构件的受力性能、配筋计算和构造要求以及楼盖的设计。培养学生混凝土结构构件设计、计算和分析能力，培养学生贯彻执行国家规范的意识，为后续多门课程的学习提供坚实的基础。 \"Principles of Concrete Structure Design\" is a compulsory professional basic course for civil engineering majors. The teaching content of this course mainly includes the physical and mechanical properties of concrete materials, 课程简介 （必修） concrete structure design methods, calculation of positive cross-section bearing capacity of bending members, calculation of inclined cross-section bearing capacity of bending members, calculation of bearing capacity of compression members, calculation of bearing capacity of tension members, calculation of bearing capacity of torsion members, calculation of normal use limit state, design and calculation of floor structure, etc. Through the study of this course, students should understand and master the basis of the joint work of steel and concrete, the basic physical and mechanical properties of steel and concrete, and the durability design of concrete structures; focus on the stress performance, reinforcement calculation and structural requirements of basic components such as bending members, compression members, tension members, and torsion members of concrete structures, as well as the design of the floor. Cultivate students' ability to design, calculate and analyze concrete structural components, cultivate students' awareness of implementing national norms, and provide a solid foundation for the follow-up study of multiple courses. 负责人 大纲执笔人 审核人 二、课程目标 序号 代号 1 2 3 4 M1 M2 M3 M4 课程目标 目标1：具备从事土木工程专业所需的混凝土材料、力学等方面的相关基础知识和专业知识 目标2：具备理解和分析基本构件的受力特点、破坏形态、破坏特征和基本假设的能力 目标3：具备利用数学、力学和混凝土结构设计原理等知识设计钢筋混凝土基本构件和验算挠度、裂缝宽度的能力 目标4：具备综合运用相关知识进行钢筋混凝土结构的初步设计能力 支撑课程目标 / M1 M1 OBE 是 是 是 是 课内学时 / 0.25 0.25 毕业要求指标点 任务 1.4 2.2 3.1 4.1 课外学时 / 0.25 0.25 自选 三、课程内容 序号 章节号 1 2 3 标题 课程内容/重难点 本章重点难点：配筋的作用，混凝土和钢筋共同工作的基础 混凝土的定义和分类，混凝土和钢筋共同工作的基础，钢筋混凝土结构的优缺点 发展简况，发展展望，工程应用 教学方式 / 讲授 讲授 课外环节 / 自学 自学 第1章 第1章 绪论 1.1 1.2 1.1混凝土结构的一般概念 1.2混凝土结构的发展与应用 1.3本课程的教学内容、特点与学习应注意的问题 第2章 混凝土结4 1.3 教学内容，特点，学习应注意问题 本章重点难点：钢筋的性能，混凝土结构对钢筋性能的要求；混凝土的强度，应力应变关系曲线，混凝土徐变；粘结力的组成及影响粘结强度的因素 钢筋的品种，钢筋的强度和变形，混凝土结构对钢筋性能的要求，钢筋的选用 混凝土的强度，混凝土的变形，混凝土的选用 粘结的作用和分类，粘结力的组成，粘结强度，影响粘结强度的主要因素，钢筋的锚固 M1 1 讲授 1 自学 5 第2章 构材料的物理力学性能 / / / / / 6 7 8 2.1 2.2 2.3 2.1钢筋 2.2混凝土 2.3钢筋与混凝土的粘结 M1 M1 M1 0.5 3 1.5 讲授 讲授 讲授 0.5 3 1.5 自学 自学 自学 9 10 第3章 3.1 第3章 混凝土结构设计方法 3.1结构功能要求和极限状态 3.2极限状态方程与结构的可靠度分析 3.3荷载和材料强度取值 3.4概率极限状态实用设计表达式 第4章 受弯构件正截面承载力计算 4.1受弯构件的一般构造要求 4.2受弯梁的试验研究和正截面受力性能 实验1简支梁正截本章重点难点：两类极限状态及其判定,两种极限状态的实用设计表达式;荷载组合方法 结构功能要求，极限状态，结构的设计状况，结构上的作用、作用效应和结构抗力 极限状态方程，结构的可靠度，失效概率与可靠指标，安全等级和目标可靠指标 荷载的分类，荷载的代表值，材料强度取值 承载能力极限状态设计表达式，正常使用极限状态设计表达式，荷载组合 本章重点难点：适筋梁受弯的试验研究和正截面受力性能；受弯构件正截面承载力计算的基本假定；常见截面（单筋矩形截面、双筋矩形截面和T形截面）受弯构件正截面承载力计算 梁、板的截面形式和构造要求 / M4 / 0.5 / 讲授 / 0.5 / 自学 11 3.2 M4 0.5 讲授 0.5 自学 12 13 3.3 3.4 M4 M4 0.25 2 讲授 讲授 0.25 2 自学 自学/作业 14 第4章 / / / / / 15 4.1 M3 1 讨论 1 自学 16 4.2 适筋梁的试验研究，配筋率与受弯构件正截面的破坏特征 设计加荷方案，选择试验测量仪器、仪表；观察钢筋混凝土受弯试件从开裂、受拉钢筋屈服、直至受压区混凝土被压碎这三个阶段的受力特点与破坏全过程，掌握适筋梁、少筋梁和超筋梁受弯破坏各个临界状态截面应力应变图形的特点 基本假定，等效矩形应力图，适筋梁、超筋梁和少筋梁的界限 基本计算公式和适用条件，计算方法，计算公式的应用 M2 2 讲授 2 自学 17 实验1 面受弯实验（适筋梁、少筋梁、超筋梁） 4.3受弯构件正截M2 6 实验 6 撰写实验报告 18 19 4.3 4.4 面承载力计算的基本规定 4.4单筋矩形截面M2 M3 2 2.5 讲授 讲授 2 2.5 自学 作业 受弯构件正截面承载力计算 4.5双筋矩形截面20 4.5 受弯构件正截面承载力计算 4.6 T形截面受弯21 4.6 构件正截面承载力计算 本章重点难点：受弯构件斜截面受剪破坏形态；影响斜截面受22 第5章 第5章 受弯构件剪承载力的主要因素；斜截面受剪承载力的计算公式和计算方位置的确定 23 24 25 5.1 5.2 5.3 5.1概述 5.2受弯构件斜截面的受剪性能 5.3斜截面受剪承载力的计算 5.4保证斜截面受26 27 28 5.4 5.5 第6章 弯承载力的构造措施 5.5其它构造要求 绑扎搭接，机械连接和焊接，钢筋的锚固 第6章 受压构件承载力计算 6.1受压构件的构造要求 6.2轴心受压构件本章重点难点：螺旋箍筋柱轴心受压构件计算、偏心受压构件破坏形态及特征、二阶效应、矩形截面偏心受压构件正截面配筋计算与构造要求；矩形截面承载力关系曲线 截面形式和尺寸，材料强度，纵筋，箍筋 普通箍筋柱，螺旋箍筋柱 M3 M2,M3 1 1.5 讲授/讨论 讲授 1 1.5 自学 作业 / / / / / M3 0.25 讲授 0.25 自学 材料抵抗弯矩图，纵向钢筋的弯起，纵向钢筋的截断 M3 2 讨论 2 作业 受弯构件的两种破坏形态，斜裂缝 无腹筋梁的受力特点与受剪破坏形态，有腹筋梁的受力特点与受剪破坏形态，影响受弯构件斜截面受剪承载力的主要因素 斜截面受剪承载力的计算公式，板类构件的受剪承载力计算，斜截面受剪承载力的计算方法 M2 M2 M3 0.5 2 3 讲授 讲授 讲授 0.5 2 3 自学 自学 作业 斜截面承载力计算 法；材料抵抗弯矩图的作法；弯起钢筋弯起点及纵向钢筋截断/ / / / / T形截面翼缘计算宽度，计算公式和适用条件，计算方法 M3 2.5 讲授 2.5 作业 纵向受压钢筋的强度取值，基本计算公式和适用条件，计算方法 M3 2.5 讲授 2.5 作业 29 30 6.1 6.2 正截面受压承载力 31 6.3 6.3偏心受压构件的正截面破坏形态 6.4矩形偏心受压32 6.4 构件正截面承载力计算 6.5矩形截面对称33 6.5 配筋偏心受压构件正截面承载力计算 6.6矩形截面承载34 6.6 力Nu—Mu的相关曲线及其应用 6.7 I形截面偏心35 6.7 受压构件正截面承载力计算 6.8偏心受压构件36 6.8 斜截面受剪承载力计算 37 38 39 40 41 第7章 7.1 7.2 第8章 8.1 第7章 受拉构件的截面承载力 本章重点难点：偏心受拉构件的破坏形态及破坏特征，正截面承载力的计算公式，对称配筋受拉构件计算特点 偏心受拉构件的破坏形态及破坏特征，正截面承载力的计算公式，对称配筋受拉构件计算特点，斜截面受剪承载力 本章重点难点：纯扭构件的破坏形态；配筋强度比；纯扭构件纯扭构件破坏形态及破坏特征，开裂扭矩，配筋强度比，纯扭构件承载力计算公式、计算方法及适用条件 / M2,M3 M2,M3 / M2,M3 / 0.25 0.75 / 1.75 / 讲授 讲授 / 讲授 / 0.25 0.75 / 1.75 / 作业 作业 / 作业 计算公式，轴力对受剪承载力的影响 M3 0.25 讲授 0.25 自学 计算公式，适用条件，设计方法 M3 0.75 讲授 0.75 自学 承载力曲线特点，承载力曲线应用 M2 1 讲授 1 自学 大、小偏压判断；对称配筋大偏压计算；对称配筋小偏压计算 M3 2 讲授 2 作业 偏心受压构件的破坏形态，破坏特征，异同点；二阶效应 大、小偏压破坏界限；大偏心受压构件计算公式，适用条件；小偏心受压构件计算公式，适用条件；矩形截面不对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算方法，包括截面设计和截面校核 M3 3.5 讲授 3.5 作业 M2 1 讲授/讨论 1 自学 7.1轴心受拉构件 破坏特征、计算公式 7.2偏心受拉构件 第8章 受扭构件8.1纯扭构件承载力计算 的扭曲截面承载力 计算；剪扭相关性；弯剪扭构件的计算方法及构造要求 42 8.2 8.2弯剪扭构件截面承载力计算 第9章 正常使用极限状态验算 9.1裂缝宽度验算 9.2受弯构件的变形验算 9.3耐久性设计 弯剪扭构件的破坏形态，剪扭相关性，《规范》实用配筋计算方法，构造要求，计算实例 本章重点难点：裂缝的成因，裂缝验算公式，减小裂缝宽度的措施；挠度验算公式，减小挠度的措施，最小刚度原则；耐久性影响因素，耐久性设计内容 裂缝成因，最大裂缝宽度计算方法，裂缝控制等级，验算公式，减小裂缝宽度的措施 弯曲刚度的概念；短期刚度Bs，钢筋应变不均匀系数，最小刚度原则，挠度计算公式；减小挠度的措施 耐久性的概念与主要影响因素，耐久性设计内容 本章重点难点：简化假定，折算荷载，活荷载最不利布置，内力包络图，塑性铰，内力重分布的概念、过程及影响因素；单向板肋梁楼盖按弹性理论及按塑性内力重分布（弯矩调幅法）的设计计算方法；双向板按弹性、塑性理论计算的设计方法；梁、板的截面设计与构造要求；楼梯及雨蓬的计算 单向板和双向板的区分，楼盖的分类，不同楼盖传力体系，楼盖结构平面布置 简化假定，计算简图，折算荷载，活荷载最不利布置，连续梁、板按弹性理论的内力计算方法，内力包络图，塑性铰，内力重分布的概念、过程及影响因素，调幅法，连续梁、板按塑性理论的内力计算方法，板、次梁、主梁的截面设计及构造要求 双向板的受力特点和主要试验结果，双向板按弹性理论的内力计算方法，双向板按塑性理论的内力计算方法，双向板的截面设计与构造要求 无梁楼盖的受力特点，无梁楼盖的设计方法，冲切验算以及构造要求 M2,M3,M4 / 2.25 讲授 2.25 作业 43 第9章 / / / / 44 45 46 9.1 9.2 9.3 M2,M3 M2,M3 M3 2 2 1 讲授 讲授 讲授/讨论 2 2 1 自学 自学 自学 47 第10章 第10章 楼盖（梁板结构） / / / / / 48 10.1 10.1概述 M4 1 讲授 1 自学 49 10.2 10.2现浇单向板肋梁楼盖 M4 4 讲授/讨论 4 自学 50 10.3 10.3双向板肋梁楼盖 10.4无梁楼盖 M4 2 讲授 2 自学 51 10.4 M4 1 讲授 1 自学 52 10.5 10.5楼梯和雨篷 楼梯的分类，楼梯的计算简图，楼梯的构造要求，雨篷的计算内容，雨篷梁的设计计算 操作细节 M4 1 讲授 1 自学 四、考核方式 序号 考核环节 2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。 3.考核学生动手能力、实验设计能力以及对适筋梁、少筋梁和超筋梁受弯破坏特征的理解力。 1.不同章节布置相关作业，平均每种情况至少1道作业题以上。成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否完成评分。 2 作业 2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否完成评分。 3.考核学生对钢筋混凝土构件设计计算理论、计算方法等基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要是计算题和设计题。 3 期中考试 1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。 2. 主要考核学生对前5章所学基本知识的掌握能力，学生综合运用知识分析、计算、设计基本构件的能力。 1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。 4 期末考试 2.主要考核学生对后5章所学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析，计算和设计基本构件和简单结构的能力。 五、评分细则 序号 1 课程目标 M1 考核环节 期中考试 大致占比 100% （见试卷评分标准） A-按时提交实验报告，报告撰写认真、规范，数据分析合理，结论无误。 2 M2 实验 10% B-按时提交实验报告，报告撰写较认真、较规范，数据分析基本合理，结论基本正确。 C-按时提交报告，报告撰写、数据分析等均一般。 D-报告撰写质量差 3 4 M2 M2 期中考试 期末考试 50% 40% （见试卷评分标准） （见试卷评分标准） 评分等级 35% 35% 20% 总评占比 1.本课程6个学时实验，3种配筋情况简支梁的受弯实验。 1 实验 10% A-、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、答案准确，画图规范。 5 M3 作业 20% B-、按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、存在少量错误，画图比较规范。 C-、按时完成，解题思路基本清晰、步骤比较完整、存在较多错误，作图基本规范。 D-有抄袭现象，未按时完成，解题思路混乱、步骤不完整、存在大量错误，画图错误多或未画图。 6 7 8 M3 M3 M4 期中考试 期末考试 期末考试 40% 40% 100% （见试卷评分标准） （见试卷评分标准） （见试卷评分标准） 评分等级说明： [A,B,C,D,E]=[90-100,80-,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79] 六、教材与参考资料 序号 1 2 3 4 序号 1 2 3 实验 钢筋混凝土简支梁正截面(少筋)受弯实验 钢筋混凝土简支梁正截面(超筋)受弯实验 教学参考资料明细 图书|混凝土结构（中册）, 东南大学 天津大学 同济大学主编, 中国建筑工业出版社, 2020.01, ISBN:9787112188826.（*主教材） 图书|混凝土结构设计原理, 孙跃东, 科学出版社, 2020.04, ISBN:9787030376336.（*主教材） 图书|混凝土结构设计规范（GB 50010－2010）（2015年版）, 中国建筑科学研究院, 中国建筑工业出版社, 2016.07. 图书|建筑结构荷载规范（GB50009—2012）, 中国建筑科学研究院, 中国建筑工业出版社, 2012.09. 项目名称 钢筋混凝土简支梁正截面(适筋)受弯实验室名称 结构实验室 结构实验室 结构实验室 门牌号 特种B110 特种B110 特种B110 组人数 5 5 5 学时 2 2 2 实验类别 专业 专业 专业 要求 必做 必做 必做 实验类型 综合性 综合性 综合性 上机 否 否 否 七、实验项目信息