鋼結構設計教學大綱

《鋼結構設計》課程教學大綱（TheDesignofSteelStructure）一、課程代碼：08081321二、課程類型：必修課三、課程性質(zhì)：專業(yè)課四、學分：2.5課時：40五、考核方式：考試六、先修課程：房屋建筑學、材料力學、結構力學、鋼結構設計原理七、適用專業(yè)：土木工程八、課程教學目標：通過本課程的學習使學生掌握整體結構的概念和設計方法，掌握常見的輕型房屋門式剛架、重型廠房結構(含鋼屋架)和多高層房屋結構的設計原理及方法，形成學生結構整體分析概念，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。九、說明本課程是高等院校土木工程本科專業(yè)的一門必修課，具有理論性、綜合性、應用性較強的特點，是高等院校土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課之一。它是鋼結構設計原理的后續(xù)部分，是在學生掌握鋼結構基本設計方法和各種受力構件和連接設計之后，掌握房屋建筑結構的設計，建立起整體結構的概念，把鋼結構基礎中學到的各部分知識結合起來，為后面的畢業(yè)設計和將來的工作打好基礎。教學過程能夠根據(jù)鋼結構理論、規(guī)范、實際工程案例和應用研究的最新發(fā)展、最新研究成果以及鋼結構應用，及時補充新的教學內(nèi)容和鋼結構施工的基本知識。本大綱堅持以中國特色社會主義理論體系為指導，借鑒省內(nèi)外同類高校有關該學科的理論研究成果與應用實踐，力圖合理、準確、全面概括鋼結構設計的基本內(nèi)容，期望能較好的體現(xiàn)以下特點：1、反映鋼結構整體結構設計最基本、最必需和最重要的內(nèi)容；2、反映獨立學院應用型人才培養(yǎng)的個性；3、結構安排科學，內(nèi)容取舍合理，盡可能反映鋼結構工程設計與施工的最新應用成果。4、使用教材及參考資料教材：王燕、

李軍

、刁延松

，鋼結構設計，建筑工業(yè)出版社，2009，ISBN：9787112108213.參考資料：（1）馬人樂，主編，建筑鋼結構設計（第二版），同濟大學出版社，2008，ISBN：9787560838335；（2）\o"鋼結構設計(土木工程系列教材)的作者王仕統(tǒng)"王仕統(tǒng)，主編，鋼結構設計，\o"鋼結構設計(土木工程系列教材)由華南理工大學出版社出版"華南理工大學出版社，2009，ISBN：9787562332725。5、平時成績與考試成績比例：期末總評成績=平時成績30%+考試成績70%。十、基本教學內(nèi)容及課時分配（一）教學內(nèi)容第1章緒論【教學目的與要求】通過學習，使學生了解我國鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀及應用范圍；掌握鋼結構的基本設計原則；了解概率極限狀態(tài)設計法；掌握荷載組合，熟悉結構用鋼材選用原則；了解變形規(guī)定及構件的允許長細比【教學重點】鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀和應用；鋼結構的極限狀態(tài)；荷載組合【教學難點】概率極限狀態(tài)設計法；荷載組合。【主要內(nèi)容】第1節(jié)我國鋼結構發(fā)展現(xiàn)狀及應用1、鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀2、鋼結構的應用范圍第2節(jié)基本設計原則承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)第3節(jié)荷載及荷載組合荷載荷載組合第4節(jié)材料選用及設計標準結構用鋼材連接第5節(jié)變形規(guī)定及構件的允許長細比受彎構件的擾度容許值框架結構的水平位移容許值構件的容許長細比【思考題】1.近年來，我國在鋼結構方面取得了哪些成就？2.鋼結構有哪些主要的特點？目前我國鋼結構主要應用在哪些方面？為什么應用范圍日益廣泛？3.鋼結構設計有哪些基本要求？4.我國在鋼結構設計中采用過哪些設計方法？我國現(xiàn)行《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）采用的是什么方法？比較這些方法有什么優(yōu)、缺點。5.在承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設計表達式中，各符號代表什么含義？第2章輕型門式剛架設計【教學目的與要求】通過學習，使學生掌握結構形式和結構布置，理解單層門式剛架結構組成，了解門式剛架結構的應用情況；掌握檁條的設計與驗算，熟悉墻梁的計算與構造；掌握荷載及荷載組合、剛架的內(nèi)力和側移計算、剛架柱和梁的設計，理解腹板屈曲后強度及其利用、腹板有效寬度的確定等基本概念?！窘虒W重點】結構形式和結構布置；檁條設計；剛架柱和梁的設計，剛架梁、柱構件強度的計算，變截面柱在剛架平面內(nèi)的整體穩(wěn)定計算；變截面柱在剛架平面內(nèi)、平面外的計算長度；節(jié)點設計【教學難點】剛架柱和梁的設計，腹板屈曲后強度的利用，腹板有效寬度，梁腹板加勁肋的配置；【主要內(nèi)容】第1節(jié)概述1、適用范圍2、輕型門式剛架的特點第2節(jié)輕型門式剛架的結構組成第3節(jié)屋面1、屋面系統(tǒng)布置2、屋面水平支撐3、壓型鋼板第4節(jié)檁條檁條截面形式檁條荷載和荷載組合檁條內(nèi)力分析截面選擇強度計算檁條的整體穩(wěn)定性計算變形計算檁條的構造第5節(jié)墻梁1、墻梁布置2、墻梁的計算3、墻梁的構造第6節(jié)輕型門式剛架1、輕型門式剛架的結構形式2、門式剛架建筑及結構布置3、內(nèi)力與側移計算4、構件截面設計5、節(jié)點設計第7節(jié)輕型門式剛架工程設計實例1、工程概況及設計資料2、結構形式及布置3、初選截面4、荷載5、荷載組合6、內(nèi)力分析及位移計算7、構件驗算8、節(jié)點驗算9、吊車梁設計【思考題與習題】1.輕型門式剛架的特點如何？輕型門式剛架有何優(yōu)缺點？2.輕型門式剛架的結構布置要考慮的主要問題是什么？3.輕型門式剛架的支撐體系由哪些組成？為什么要設置隅撐？4.墻梁主要承受哪些荷載？第3章重型工業(yè)廠房的設計【教學目的與要求】通過學習，使學生熟悉重型廠房鋼結構的組成、形式和結構布置，掌握廠房橫向框架荷載計算、內(nèi)力計算及內(nèi)力組合。理解屋架外形及腹桿形式，掌握屋蓋支撐的作用和布置；掌握桁架的內(nèi)力計算；理解桁架桿件的計算長度，了解計算原理；掌握截面選擇，理解一般構造要求；理解桁架節(jié)點設計和施工圖；了解吊車梁的荷載及工作性能，理解并掌握吊車梁的截面組成。掌握吊車梁結構布置和構造要求和設計方法，理解吊車梁設計荷載的計算背景，了解吊車梁構造要求的理論背景?！窘虒W重點】重型廠房鋼結構的組成、形式和結構布置；廠房橫向框架荷載計算、內(nèi)力計算及內(nèi)力組合；廠房柱的設計及構造要求；屋架外形及腹桿形式，屋蓋支撐的作用和布置；桁架的內(nèi)力計算，截面選擇，吊車梁的截面組成，吊車梁的連接，吊車梁的截面驗算?！窘虒W難點】廠房橫向框架內(nèi)力計算及內(nèi)力組合；屋蓋支撐的作用和布置；計算原理，桁架桿件的計算長度；吊車梁的截面組成，吊車梁的連接設計，吊車梁的不利荷載確定，吊車梁的截面驗算【主要內(nèi)容】第1節(jié)結構組成第2節(jié)結構布置1、結構布置的原則2、柱網(wǎng)布置3、溫度縫4、鋼屋蓋結構體系5、框架形式第3節(jié)支撐體系1、屋蓋支撐2、柱間支撐第4節(jié)廠房橫向框架的計算1、荷載2、內(nèi)力分析3、內(nèi)力組合第5節(jié)廠房柱設計1、柱的截面形式和構造2、柱的截面驗算3、階性柱變截面處的構造4、柱腳構造及計算第6節(jié)普通鋼屋架設計1、屋架形式和主要尺寸2、屋架的設計與構造3、托架和托梁的設計與構造4、普通鋼屋架設計例題第7節(jié)吊車梁設計1、吊車梁的類型和截面組成2、吊車梁的荷載和內(nèi)力計算3、吊車梁的截面驗算4、吊車梁的連接5、實腹式吊車梁的設計例題【思考題】1.重型工業(yè)廠房由哪些結構或構件組成？這些組成部件的作用如何？2.布置柱網(wǎng)時應考慮哪些因素？3.為什么要設置溫度縫？橫向和縱向溫度縫如何設置？4.論述支撐體系的組成部分及其在廠房中的作用？5.橫向框架的內(nèi)力該如何計算？如何考慮內(nèi)力組合？6.吊車梁與一般梁的構造和計算有何異同？第4章多層房屋鋼結構設計【教學目的與要求】通過學習，使學生熟悉多層房屋鋼結構的組成、形式和結構布置，掌握結構布置提要；理解計算模型的建立原則，了解結構分析方法的特點。理解組合樓板和組合梁的設計、計算；掌握組合樓板和組合梁的構造要求。掌握框架柱設計概要，理解支撐布置原則。掌握鋼框架梁柱節(jié)點的主要形式及設計要點，熟悉鋼框柱的剛性柱腳構造要求及常見柱腳的設計過程?！窘虒W重點】結構布置提要，組合樓板和組合梁的構造要求，柱與梁的連接，水平支撐布置，中心支撐布置；結構分析方法的選取，結構設計概要。鋼框柱的剛性柱腳構造要求及常見柱腳的設計過程?！窘虒W難點】多層房屋鋼結構的內(nèi)力分析；組合樓板的設計，組合梁的設計、框架柱設計概要，柱腳的設計?！局饕獌?nèi)容】第1節(jié)概述第2節(jié)多層房屋的結構體系及其布置1、結構體系類型及特點2、結構體系的選用3、結構的布置第3節(jié)多層房屋鋼結構的荷載及其組合1、荷載2、荷載組合第4節(jié)多層房屋鋼結構的結構分析1、結構分析原則2、多層框架結構的近似實用分析法3、框架支撐結構的近似實用分析法第5節(jié)樓面和屋面結構的布置方案與設計1、樓面和屋面結構的類型和布置原則2、壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合板的設計3、樓面梁的設計第6節(jié)框架柱的設計1、框架柱的類型2、框架柱的設計概要3、框架柱的計算長度第7節(jié)抗側力結構的設計1、抗側力結構的類型2、中心支撐的設計3、中心支撐與框架的連接第8節(jié)框架節(jié)點的設計1、節(jié)點設計的基本原則2、框架梁柱連接節(jié)點3、構件拼接的設計第9節(jié)柱腳的形式和設計要點1、埋入式剛接柱腳2、外包式剛接柱腳3、外露式剛接柱腳第10節(jié)多層框架的設計例題【思考題】1.框架鋼結構形式的分類與結構特點之間有哪些關系？2.在分析計算鋼框架結構時，應如何考慮荷載和內(nèi)力組合？3.多層框架結構的樓蓋有哪幾種常用形式？各有什么特點？4.實腹鋼框架梁柱節(jié)點的主要形式有哪些？應如何設計？5.實腹鋼框柱的剛性柱腳有哪些構造形式？簡述露出式剛性柱腳的設計過程？第5章高層房屋鋼結構設計【教學目的與要求】通過學習，使學生熟悉高層房屋鋼結構的結構體系、掌握高層鋼結構荷載計算原理；高層房屋鋼結構的分析和設計計算，理解偏心支撐布置原則?！窘虒W重點】高層房屋鋼結構的結構體系，高層鋼結構荷載計算原理，高層房屋鋼結構的計算方法?！窘虒W難點】高層鋼結構荷載計算原理，高層房屋鋼結構的計算方法。【主要內(nèi)容】概述第2節(jié)高層房屋鋼結構的結構體系1、加勁的框架支撐體系2、筒體體系3、結構體系的選用第3節(jié)結構體系的選用第4節(jié)結構布置1、平面布置的一般原則2、豎向布置的一般原則3、鋼簡體結構體系的布置原則第5節(jié)高層房屋鋼結構的荷載及其組合1、荷載2、荷載組合第6節(jié)高層房屋鋼結構的結構分析1、結構分析規(guī)定2、計算模型法3、筒體結構的計算方法第7節(jié)偏心支撐框架的設計1、一般規(guī)定2、消能梁段的設計【思考題】1.高層房屋鋼結構體系的特點和適用高度？2.試說明高層房屋鋼結構體系的布置原則。3.在分析計算高層鋼框架結構時，應如何考