鋼結構設計原理 教學大綱

《鋼結構設計原理》課程教學大綱課程英文名稱：DesignPrincipleofSteelStructure課程代碼：課程類別：專業(yè)必修課適用專業(yè)：土木工程專業(yè)開課單位：建筑工程學院總學分：2.5總學時：40講課：36實驗：4課程負責人：核準人：一、課程目標及學生應達到的能力1.課程簡介鋼結構設計原理課程與鋼結構設計課程相配合，是土木工程專業(yè)的一門學科必修課程。它著重研究鋼結構的基本性能，包括材料、構件、連接和節(jié)點的性能和承載能力計算原理和方法。針對截面強度和構件整體等，分別從不同側面和層次進行承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的分析，使學生能夠掌握不同構件在不同受力狀態(tài)情況下的計算，為下學期鋼結構設計打下基礎。2.課程目標通過本課程學習使學生初步學會應用鋼結構的原理和方法分析、解決一些簡單的鋼結構工程實際問題，培養(yǎng)其獨立分析問題、解決問題的能力。通過理論教學，達到以下課程目標：課程目標1：要求學生根據(jù)結構的具體設計條件、工作環(huán)境和不同種類鋼材的性能，正確地選用滿足特定需求的鋼材，并提出相應的性能指標要求。課程目標2：要求學生掌握鋼結構基本受力構件（軸心受拉、受彎構件和拉彎構件等）的強度計算、穩(wěn)定計算及其設計方法和構造要求，設計滿足復雜工程需求的構件、結構、體系。課程目標3：要求學生掌握鋼結構焊接和螺栓連接設計方法和構造要求，設計滿足復雜工程需求的結構及體系。課程目標4：要求學生能夠獨立思考，能根據(jù)具體工況，利用專業(yè)知識對復雜工程進行合理的分析，將復雜工程抽象出數(shù)學力學模型，并開發(fā)出可解決實際工程問題的方法及理論。3.課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐關系3.1本課程所支撐的畢業(yè)要求畢業(yè)要求1.3：對土木工程復雜工程問題進行分析推演。畢業(yè)要求3.1：能夠運用土木工程科學理論和專業(yè)知識，設計（開發(fā)）滿足土木工程特定需求的構件（節(jié)點）、結構、體系。3.2課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐關系課程目標畢業(yè)要求1.33.11√2√3√4√√學生應達到的能力掌握鋼結構構件設計的基本原理、設計方法和構造要求，建立清晰的鋼結構分析、設計、構造措施等知識的框架體系。借助合理有效的資源和工具，能夠運用所學專業(yè)知識對土木工程復雜工程問題進行分析、推演，設計、設計開發(fā)滿足需求的構件、結構、體系或方案，并對其合理性做出分析和評價，從而給出合理科學的解決方案，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力。二、課程教學內(nèi)容、學時分配及教學方法序號課內(nèi)學時課內(nèi)教學內(nèi)容課程目標教學方法12概述1.鋼結構的特點、應用范圍、結構形式（掌握）2.鋼結構建造過程和內(nèi)在缺陷、組成原理，鋼結構的發(fā)展（了解）重點：鋼結構的輕質(zhì)、成本低廉、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢及耐火性差，缺陷容忍度低等劣勢難點：理解鋼結構內(nèi)在缺陷（1）結合實際工程案例，利用多媒體講授?；邮降挠懻摗?2鋼結構材料1.鋼材主要性能及鑒定方法（必須掌握）2.影響鋼材性能因素（掌握）3.鋼材破壞模式及影響分析（掌握）4.鋼材類別及選用（必須掌握）重點：單項拉伸試驗時的工作性能；鋼材主要力學指標對鋼材的影響；鋼號表示的含義，型鋼的表示方法難點：鋼材主要力學指標含義（1）（4）講授為主，多媒體與板書相結合。學生課外資料查閱，教師提問。38構件截面承載力-強度1.軸心受力構件的強度及截面選擇（掌握）2.梁的類型和強度（必須掌握）3.梁的局部壓應力和組合應力（掌握）4.按強度條件選擇梁截面（掌握）5.拉彎、壓彎構件的應用和強度計算（掌握）重點：軸心受拉構件強度計算；梁的彎曲和剪切強度計算；梁的類型；梁的扭轉(zhuǎn)；梁的正應力，剪應力，組合應力及局部壓應力；壓彎拉彎構件強度計算；按強度選擇梁截面難點：梁的扭轉(zhuǎn)原理；拉彎及壓彎強度（1）（2）（4）講授為主，多媒體與板書相結合。實際工程案例講授，習題研討。410單個構件承載能力-穩(wěn)定性1.穩(wěn)定問題一般特點（掌握）2.軸心受壓構件整體穩(wěn)定（必須掌握）3.實腹式格構式柱截面選擇計算（掌握）4.受彎構件彎扭失穩(wěn)（掌握）5.壓彎構件平面內(nèi)與平面外穩(wěn)定計算（必須掌握）6.板件穩(wěn)定和屈曲后強度利用（掌握）重點：失穩(wěn)類別穩(wěn)定特性；軸壓構件整體穩(wěn)定計算方法；整體穩(wěn)定影響因素；實腹式構件截面選擇；梁的整體穩(wěn)定計算；壓彎構件平面內(nèi)及平面彎整體穩(wěn)定計算方法；局部穩(wěn)定；加勁肋類型及設置原則難點：梁的臨界荷載，失穩(wěn)臨界狀態(tài)的理解（1）（2）（4）講授為主，采用多媒體與板書相結合的方式。結合實際工程案例、習題等研討教學。514鋼結構連接和節(jié)點構造1.鋼結構對連接要求和連接方法（必須掌握）2.焊接連接特性（掌握）3.對接焊縫構造和計算（必須掌握）4.角焊縫構造和計算（必須掌握）5.普通螺栓連接構造和計算（掌握）6.高強螺栓連接構造和計算（必須掌握）重點：鋼結構連接方法、特點及要求；焊縫代號殘余應力和殘余變形；對接焊縫的計算；角焊縫的強度、構造和計算；普通螺栓及高強螺栓連接的構造和計算難點：復雜荷載作用下焊縫和螺栓連接的強度驗算方法（1）（3）（4）講授為主，采用多媒體與板書相結合的方式。結合實際工程案例、習題等研討教學。課程思政的基本要素或案例教學內(nèi)容基本要素或案例緒論-中國在鋼結構設計與建造領域取得的成就結合鋼結構特點，介紹鋼結構的重要作用，著重介紹中國在鋼結構設計與建造領域取得的舉世矚目的成就，使學生對專業(yè)學習更有使命感、榮譽感，激發(fā)學習興趣，增強民族自豪感。鋼結構材料-鋼結構用材要求結合鋼結構要求用材要又足夠的變形能力，擴展至辯證關系，剛與柔是相互對立，又是相互統(tǒng)一的，從傳統(tǒng)文化理解鋼結構用鋼要求的“剛”與“柔”，使學生從辯證角度理解鋼結構的用材要求。單個構件承載能力-穩(wěn)定性結合加拿大魁北克鋼橋倒塌案例，介紹鋼結構失穩(wěn)的突然性和后果的嚴重性，同時介紹工程上冒進和大意給生命和財產(chǎn)帶來的損失，從反面教育學生對工程的敬畏之心和從業(yè)的責任心。四、課程的考核環(huán)節(jié)及課程目標達成度自評方式（一）考核環(huán)節(jié)本課程考核包括平時考核、實驗環(huán)節(jié)、期末筆試三部分?？己私Y果構成比例：期末筆試占60%；實驗環(huán)節(jié)占20%；平時成績占20%（考勤占10%+作業(yè)占10%）。本門課最終考核成績：期末筆試60%+實驗環(huán)節(jié)20%+平時成績20%?？偝煽儼窗俜种朴?。具體考核指標、比例如下表所示?？己伺c成績評定方法一級考核指標二級考核指標三級考核指標指標內(nèi)容分數(shù)比例指標內(nèi)容總占比指標內(nèi)容所占比例支撐畢業(yè)要求指標點理論、實驗100%平時考核考勤10%出勤50%1.3約占30%3.1約占70%課堂表現(xiàn)50%作業(yè)10%完成情況20%基本概念20%理解程度10%正確率50%實驗環(huán)節(jié)20%完成情況20%3.1約占100%報告格式10%報告內(nèi)容60%理解程度10%期末考試60%評分100%1.3約占30%3.1約占70%（二）課程目標達成度評價鋼結構基本原理課程目標達成度按下式計算：式中，為第個課程目標對應的權重系數(shù)，為第個課程目標的達成度，為課程目標個數(shù)。其中按下式計算：式中，為樣本班級人數(shù)；為試卷中分別支撐課程目標的試題數(shù)；為鋼結構設計原理課程考核內(nèi)容中第個學生第題的考核方式所對應的比例系數(shù)（0.2、0.2、0.6）；為第個學生第題試題分值；為第個學生第題學生得分。成績評價參考標準成績評價參考標準如下：作業(yè)評分標準百分評分制優(yōu)秀（100-90）良好（89-80）中等（79-70）及格（69-60）不及格（60以下）完成情況（20%）按時完成、工整完成90%、工整完成70%、比較工整補交、比較工整未交基本概念（20%）概念清晰概念比較清晰60%以上概念清晰50%以上概念清晰清晰程度50%以下理解程度（10%）完全理解較好理解一般理解存在理解困難不能理解正確率（50%）答案正確答案基本正確能正確解答，但未融會貫通經(jīng)答疑后答案正確不能正確作答總分考勤評分標準百分評分制（100）（99-60）取消考試資格出勤情況（60%）滿勤無故曠課、遲到1次，扣5分無故缺席占總學時1/3以上者課堂表現(xiàn)（40%）互動積極、表現(xiàn)認真按課堂表現(xiàn)、回答問題具體情況確定-總分實驗報告評分標準百分評分制優(yōu)秀（100-90）良好（89-80）中等（79-70）及格（69-60）不及格（60以下）完成情況（20%）按時完成、工整完成90%、工整完成70%、比較工整補交、比較工整未交報告格式（10%）符合要求總體符合要求基本符合要求修改后基本符合要求不符合要求報告內(nèi)容（60%）內(nèi)容詳盡內(nèi)容比較詳盡內(nèi)容符合要求內(nèi)容基本符合要求60%以上缺失理解程度（10%）完全理解較好理解一般理解存在理解困難不能理解總分五、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工先修課程：材料力學、結構力學、土木工程材料、房屋建筑學等課程。后續(xù)課程：鋼結構設計、抗震結構設計、鋼結構課程設計、畢業(yè)設計等。六、建議教學參考書陳紹番主編，《鋼結構》上冊-鋼結構基礎（第四版），中國建筑工業(yè)出版社，2018.李幗昌，張曰果，趙赤云主