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混凝土结构设计原理

西南石油大学

教案

课程名称混凝土结构设计原理

任课教师邓夕胜

院（系、部）建筑工程学院

教研室土木工程教研室

2010年2月日

课程表

课程名称

混凝土结构设计原理

专业年级

2005级（建筑工程）

学时

行课时间

1-15周

节次

星期教室

1—2节

3—5节

6—7节

8—9节

10—12节

星期一

星期二

答疑：

研发楼202

星期三

砼（1-15）B309

星期四

星期五

砼（1-15）B309

星期六

星期日

混凝土结构设计原理课程教学大纲

授课日历

课次

授课时间

授课内容

重点、难点

作业、实验

课后记录

3.3

1绪论

重点:

混凝土结构的基本概念；钢筋混凝土结构的特点；本课程的学习方法

难点:

混凝土结构的基本概念、分类和工程应用。

P71、2、3

3.5

2.1钢筋的形式和品种；

2.2钢筋的力学性能；

2.3钢筋的冷加工和热处理；

2.4钢筋的质量要求；

2.5钢筋的蠕变、松弛和疲劳

重点:

钢筋的应力应变曲线和简化的计算模型；钢筋的质量指标。

难点:

钢筋的蠕变、松弛和疲劳

P231、2

3.10

2.6混凝土的强度等级；

2.7混凝土的强度；

2.8在荷载作用下混凝土的变形性能；

2.9混凝土的徐变和收缩2.10钢筋与混凝土之间的粘结；

2.11钢筋混凝土的一般构造要求

重点:

混凝土的强度、混凝土在荷载作用下的变形性能、混凝土与钢筋之间的粘结。

难点:

混凝土的变形，混凝土与钢筋之间的粘结。

P233、5、6

3.12

3.1结构的功能要求；

3.2结构的极限状态；

3.3随机变量的统计特征

重点:

结构功能与极限状态

难点:

结构功能与极限状态

P237、8

3.17

3.4概率极限状态设计方法

3.4.4材料强度代表值；

3.4.5荷载的代表值；

3.5混凝土结构设计方法的演变

重点:

实用设计表达式、荷载的各种组合和分项系数

难点:

结构的可靠度的概念

P351、2、3、6、7

3.19

4.1概述；

4.2受弯构件的试验研究分析

重点:

受弯构件的工作性能、受弯构件的一般构造要求

难点:

正截面抗弯性能的试验研究

P601、4

3.24

4.3受弯构件正截面承载力设计方法；

4.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力设计

重点:

基本假定、受力分析、承载力设计

难点:

基本假定、受力分析

P605—7

3.26

4.5双筋矩形截面受弯构件正截面承载力设计

重点:

受力分析、截面设计

难点:

截面设计、截面复核

P60

3.31

4.6T形截面受弯构件正截面承载力设计

重点:

截面设计与截面复核

难点:

截面类型的判别

4.2

5.1概述；

5.2梁斜截面的受力特点和破坏形态；

5.3有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态；

5.4影响斜截面受剪承载力的主要因素

重点:

梁沿斜截面破坏的主要形态、影响斜截面受剪承载力的主要因素

难点:

梁沿斜截面破坏的主要形态

P90

4.7

5.5受弯构件斜截面承载力的计算公式；

5.6连续梁斜截面承载力设计；

5.7T形截面梁斜截面承载力设计

5.8受弯构件斜截面承载力的设计方法；

例题分析

重点:

斜截面承载力设计的方法与步骤

难点:

斜截面承载力计算公式

4.9

5.9纵向钢筋的弯起、截断和锚固；

5.10桥梁斜截面承载力计算要点

重点:

纵向钢筋的弯起、箍筋的构造要求；桥梁斜截面承载力计算方法

难点:

纵向钢筋的截断、锚固

4.14

5.10桥梁斜截面承载力计算要点

重点:

例题讲解

难点:

对习题的规范操作

4.16

6.1概述；

6.2受压构件的一般应用与构造要求；

6.3配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力设计

重点:

轴心受压构件承载力的设计

难点:

受压构件的一般构造要求

P123

4.21

6.4配有螺旋式[焊环式]箍筋的轴心受压构件正截面承载力设计；

6.5偏压构件正截面设计的有关原理；

6.6非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力设计

重点:

基本公式及非对称配筋时的应用

难点:

大小偏心破坏的条件

4.23

6.7对称配筋矩形截面偏压构件设计；

6.8工形截面偏压构件正截面承载力设计

重点:

截面设计

难点：

截面复核

4.28

6.9偏心受压构件N–M相关曲线；

6.10双向偏心受压构件正截面承载力设计；

6.11偏心受压构件斜截面承载力设计

重点:

基本公式

难点:

设计的方法与步骤

4.30

7.1概述；

7.2轴心受拉构件正截面承载力设计；

7.3两种偏心受拉构件；

7.4小偏心受拉构件正截面承载力计算；

7.5大偏心受拉构件正截面承载力计算

重点:

偏心受拉构件正截面承载力的设计

难点:

偏心受拉构件类型的判别

P131

5.5

8.1概述；8.2构件的开裂扭矩；

8.3纯扭构件截面受扭承载力设计

重点:

纯扭构件截面受扭承载力的设计

难点:

开裂扭矩

P145

5.7

8.4弯剪扭构件截面承载力设计；

8.5弯剪扭构件的构造要求

重点:

弯剪扭构件截面承载力设计

难点:

弯剪扭构件的构造要求

5.12

9.1概述；

9.2裂缝验算

重点:

受弯构件挠度的验算方法与步骤

难点:

受弯构件刚度计算

P157

5.14

9.3变形验算

重点:

裂缝验算难点:

耐久性设计

5.19

10.1概述；

10.2施加预应力的方法；

10.3预应力混凝土使用的材料和机具；

10.4张拉控制应力

重点:

预应力混凝土的概念、施加预应力的方法

难点:

预应力混凝土的概念、张拉控制应力

P200

5.21

10.5预应力损失；

10.6预应力混凝土轴心受拉构件各阶段的应力分析

重点:

预应力损失

难点:

预应力混凝土轴心受拉构件各阶段的应力分析

5.26

10.7预应力混凝土轴心受拉构件设计；

10.8受弯构件个阶段的应力分析；

10.9预应力混凝土受弯构件计算

重点:

预应力混凝土轴心受拉构件和受弯构件的设计

难点:

构造要求

5.28

10.10预应力的传递长度和锚固区的局部承压；

10.11预应力混凝土构件的构造要求；

10.12部分预应力混凝土的基本原理；

10.13无粘结预应力混凝土的基本原理

10.14预应力混凝土构件计算实例；

例题分析

重点:

预应力混凝土的构造要求

难点:

预应力混凝土的构造要求

6.2

1.1概述

1.2现浇楼盖

1.2.1单向板肋梁楼盖的设计步骤

1.2.1.1单向板的概念及工程应用

1.2.1.2结构平面布置

1.2.1.3连续梁板、按弹性理论的内力计算

重点:

现浇楼盖的结构平面布置；连续梁板、按弹性理论的内力计算

难点:

计算单元的选取、计算简图的确定、内力包络图和内力计算。

P831.1——1.4

6.4

1.2.1.4连续梁板考虑内力重分布的内力计算

1.2.1.5单向板肋梁楼盖的截面设计与配筋构造

1.单向板的截面设计与配筋构造；

2.次梁、主梁的截面设计和配筋构造。

重点:

内力重分布的概念及在实际工程中的应用，连续梁板承载力按调幅法的计算；单向板肋梁楼盖的截面设计与配筋构造。

难点:

连续梁板承载力按调幅法的计算；单向板肋梁楼盖的截面设计。

P831.5——1.8

6.9

1.2.2双向板肋梁楼盖

1.2.2.1双向板的受力特点

1.2.2.2按弹性理论计算双向板

1.2.2.3双向板支承梁的设计

1.2.2.4双向板楼盖的截面设计与构造

重点:

按弹性理论计算双向板、双向板支承梁的设计

难点:

按弹性理论计算双向板、双向板支承梁的设计

P831.9——1.12

6.11

全书总结

授课总结

第01次课

日期3.3周次1星期3学时3

【教学目的】●了解混凝土结构的概念、分类及工程应用；

●掌握钢筋混凝土结构能够共同工作的主要原因和钢筋混凝土结构的特点。

【内容纲要】1绪论

1.1混凝土结构的一般概念

1.1.1建筑结构的概念及分类

1.概念:

（1）建筑结构

（2）混凝土结构

2.分类:

（1）按结构材料分

（2）按承重结构类型分

1.1.2钢筋和混凝土结合在一起共同工作的主要原因

1.1.3钢筋混凝土结构的基本构件

1.1.4钢筋混凝土结构的特点

1.优点

2.缺点

1.2混凝土结构的发展简况及其工程应用

1.2.1混凝土结构的发展简况

1.几个阶段2.结构材料3.结构类型4.结构施工5.结构计算理论

1.2.2混凝土结构的工程应用

1.建筑工程2.桥梁工程3.特种工程4.高耸结构5.水利及其它工程

1.3本课程的特点与学习方法

1.3.1本课程的特点

1.3.2本课程的学习方法

【重点难点】重点:

混凝土结构的基本概念；钢筋混凝土结构的特点；本课程的学习方法

难点:

混凝土结构的基本概念、分类和工程应用。

【教学设计】

◆从身边常见的工程事例引入，介绍本课程在土木工程中的地位和作用，激发学习兴趣；

◆学习方法介绍；

◆以中国和世界上一些著名的典型工程为例详细介绍混凝土结构在土木工程中的应用；

◆结合多媒体以课堂讲授为主；

【作业实验】P71、2、3

1、查阅相关资料比较混凝土结构和钢结构的优缺点。

2、查阅查阅相关资料分析混凝土结构的发展和应用

【课后延伸】作业辅导、课后答疑、专业交流、思想交流等

【授课情况】

第02次课

日期3.5周次1星期5学时2

【教学目的】●了解钢筋的形式、品种、级别和冷加工的两种方法:

冷拉与冷拔；

●着重了解钢筋的强度与变形。

【内容纲要】2钢筋混凝土材料的主要力学性能

2.1钢筋的形式和品种

◆钢筋的形式

◆钢筋的品种与级别

2.2钢筋的力学性能

钢筋的强度与变形

（1）有明显屈服点的钢筋的强度与变形（应力与应变曲线）

（2）无明显屈服点的钢筋的强度与变形（应力与应变曲线）

2.3钢筋的冷加工和热处理

1.钢筋的冷加工

（1）冷拉

（2）冷拔

2.钢筋的热处理

2.4钢筋的质量要求

2.5钢筋的蠕变、松弛和疲劳

1.钢筋的蠕变

2.钢筋的松弛

3.钢筋的疲劳

【重点难点】重点:

钢筋的应力应变曲线和简化的计算模型；钢筋的质量指标。

难点:

钢筋的蠕变、松弛和疲劳

【教学设计】

◆以提问的方式复习土木工程材料的内容；采取重点内容讲解和自学相结合的方式；

◆理论联系实际，融知识传授、能力培养、素质教育于一体；

◆结合工程实例；

◆结合多媒体以课堂讲授为主；

◆引导学生积极思考在土木工程中钢筋的类别和如何在工程中选择钢材，如何进行钢材的质量控制。

【作业实验】P231、2

【授课情况】

第03次课

日期3.10周次2星期3学时3

【教学目的】●掌握混凝土的强度测定方法及工程应用；

●了解混凝土的变形种类及其特点,对工程的指导意义。

【内容纲要】2钢筋混凝土材料的主要力学性能

2.6混凝土的强度等级

2.7混凝土的强度

1.混凝土的立方体抗压强度[符号:

fcu]

2.混凝土的轴心抗压强度[棱轴体强度][符号:

fc]

3.混凝土的轴心抗拉强度[符号:

ft]

4.复杂受力状态下混凝土的强度

2.8在荷载作用下混凝土的变形性能

混凝土的受力变形

（1）混凝土在单轴短期单调加荷时的变形性能

（2）混凝土在多次重复荷载作用下的应力--应变关系:

疲劳

（3）混凝土的弹性模量

2.9混凝土的徐变和收缩

徐变的概念和影响因素。

混凝土的体积变形[非受力变形]

2.10钢筋与混凝土之间的粘结

1.粘结的作用与产生的原因

2.粘结的分类

3.粘结机理及影响粘结强度的因素

4.保证钢筋和混凝土之间粘结的措施

2.11钢筋混凝土的一般构造要求

1.混凝土保护层

2.钢筋的锚固

3.钢筋的连接

4.纵向钢筋的最小配筋率

【重点难点】重点:

混凝土在荷载作用下的变形性能、混凝土与钢筋之间的粘结。

难点:

混凝土的变形，混凝土与钢筋之间的粘结。

【教学设计】

◆以提问的方式复习土木工程材料的内容；以设问“钢筋与混凝土之间是如何有效工作的？

”引出混凝土与钢筋之间的粘结的实质和重要性。

◆以部分工程图片介绍混凝土与钢筋之间的关系。

◆结合多媒体以课堂讲授为主；

◆提问帮助学生复习土木工程材料中关于混凝土的性质的内容、重点讲授混凝土在荷载作用下的变形性能、混凝土与钢筋之间的粘结。

【作业实验】P233——6

【授课情况】

第04次课

日期3.12周次2星期5学时2

【教学目的】●掌握结构的功能要求；

●掌握结构的极限状态的概念及其分类。

【内容纲要】3混凝土结构的基本设计原则

3.1结构的功能要求

3.1.1混凝土结构的组成与作用

3.1.2结构上的作用与结构抗力

结构上的作用力的分类：

1.按随时间的变异分类：

永久荷载、可变荷载、偶然荷载。

2.按随空间的变异分类：

固定作用、可动作用。

3.按结构的反力分类：

静态作用、动态作用

3.1.3结构的功能要求

◆安全性

◆实用性

◆耐久性

结构的可靠性与安全等级

3.2结构的极限状态

极限状态的概念

极限状态的分类

1.承载能力极限状态

2.正常使用极限状态

结构极限状态方程

Z=R—S=g（R,S）=g（x1,x2,…,xn）=0

3.3随机变量的统计特征

1随机变量及其概率分布

2结构主要荷载与抗力参数的分布

3概率分布的特征值

【重点难点】重点:

结构功能与极限状态

难点:

结构功能与极限状态

【教学设计】

◆以日常大家最熟悉的房屋建筑为例引导学生认识结构的主要功能，并由此引出结构设计方法；

◆详细分析结构设计极限状态方程，及其方程在指导设计中的作用

◆3.3以自学为主；

【作业实验】P351、2

【授课情况】

第05次课

日期3.17周次3星期3学时3

【教学目的】●了解结构的可靠度、目标可靠指标；

●掌握混凝土结构按概率极限状态设计方法的实用表达式。

【内容纲要】3混凝土结构的基本设计原则

3.4概率极限状态设计方法

3.4.1结构的可靠度

1.几个概念:

可靠度、失效概率、可靠指标

2.可靠指标的表达式:

3.结构的概率密度函数。

3.4.2结构目标可靠指标

3.4.3实用设计表达式

1.承载能力极限状态设计表达式

R=R（fc,fs,a

…）

2.正常使用极限状态的计算要求

（1）短期效应组合

（2）长期效应组合

3.4.4材料强度代表值

3.4.5荷载的代表值

3.5混凝土结构设计方法的演变

1.容许应力设计法

2.破损阶段设计法

3.极限状态设计法

4.概率极限状态设计法

【重点难点】重点:

实用设计表达式、荷载的各种组合和分项系数

难点:

结构的可靠度的概念

【教学设计】

◆由概率极限设计思想引入结构可靠度的概念，进而阐述结构可靠度指标的意义及目前土木工程中关于结构可靠性研究的最新成果；

◆重点介绍结构设计的极限状态和设计表达式；

◆对设计方法的演变只做简单介绍。

【作业实验】P357、8

【授课情况】

第06次课

日期3.19周次3星期5学时2

【教学目的】●了解并逐步掌握板、梁的一般构造要求；

●掌握梁正截面工作的三个阶段的主要特征及破坏形式。

【内容纲要】4受弯构件正截面承载力设计

4.1概述

1.受弯构件的概念

2.受弯构件的种类

3.受弯构件的受力特征

4.受弯构件的截面形式

4.2受弯构件的试验研究分析

4.2.1.梁的受力性能

4.2.2.梁正截面的三个工作阶段

1）截面应力分布

2）破坏特征

4.2.3.配筋率对正截面破坏性质的影响

1）适筋梁

2）超筋梁

3）少筋梁

4.2.4.受弯构件的一般构造要求

1.板的构造要求

厚度

受力钢筋

分布钢筋

混凝土保护层厚度

2.梁的构造要求

截面尺寸纵向受力钢筋架立钢筋梁侧面构造钢筋

钢筋的锚固钢筋的配筋形式

【重点难点】重点:

受弯构件的工作性能、受弯构件的一般构造要求

难点:

正截面抗弯性能的试验研究

【教学设计】

◆以房屋建筑中钢筋混凝土梁为例引入受弯构件与材料力学中受弯构件的区别和联系；

◆重点讲清楚受弯构件的实验研究，分析受弯构件在各个工作阶段的性能，影响受弯构件承载力的主要因素。

◆以详实的工程图片详细介绍受弯构件的构造措施。

◆引导学生思考如何才能设计出合理的受弯构件。

【作业实验】P60思考题1、4

【授课情况】

第07次课

日期3.24周次4星期3学时3

【教学目的】●掌握受弯构件正截面承载力计算的基本假定；

●掌握单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的方法与步骤。

【内容纲要】4受弯构件正截面承载力设计

4.3受弯构件正截面承载力设计方法

4.3.1基本假定：

4.3.2受力分析

4.3.3等效矩形应力图形

4.3.4界限相对受压区高度与最小配筋率

4.4单筋矩形截面受弯构件正截面承载力设计

4.4.1基本公式与适用条件

1.计算公式

2.适用条件

4.4.2基本公式的应用

1.截面设计

（1）情形一:

已知:

b×h,求:

（2）情形二:

同时求:

b×h和As

2.截面复核:

M≤M

=α

bx（h

–

）

4.4.3计算系数（表）计算法

4.4.4例题讲解

【重点难点】重点:

基本假定、受力分析、承载力设计

难点:

基本假定、受力分析

【教学设计】

◆以提问的形式引导学生复习上一讲的内容；

◆重点讲解受力分析、计算假定、计算简图的确定，并由计算简图给出基本公式和基本公式的适用条件；

◆详细分析基本公式的应用；并以例题分析来让学生巩固基本知识。

【作业实验】P60思考题5—7

【授课情况】

第8次课

日期3.26周次4星期5学时2

【教学目的】●了解双筋矩形截面受弯构件的应用范围；

●掌握双筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算的方法及步骤。

【内容纲要】4受弯构件正截面承载力设计

4.5双筋矩形截面受弯构件正截面承载力设计

4.5.1受压钢筋的应力

4.5.2基本计算公式与适用条件

1.基本公式

2.适用条件

4.5.3基本公式的应用

1.截面设计

（1）情形一:

己知:

b×h,求:

和A

（2）情形二:

已知:

b×h和A

求:

a.方法一:

直接法

b.方法二:

迭加法

2.截面复核

（1）方法一:

直接法

（2）方法二:

迭加法

【重点难点】重点:

受力分析、截面设计

难点:

截面设计、截面复核

【教学设计】

◆以提问“当采用单筋截面不能满足要求时如何处理？

”达到复习上一讲主要内容及引入本讲主要内容的目的。

◆特别强调受压钢筋的应力；

◆比较分析单筋截面和双筋截面的特点，引出计算简图、计算基本公式及计算方法。

◆特别强调计算公式的适用范围，及单筋截面和双筋截面的选择原则；

◆以例题分析加强基本知识的理解与应用。

【作业实验】P60

【授课情况】

第9次课

日期3.31周次5星期3学时3

【教学目的】●掌握T形截面的分类与判别方法；

●掌握T形截面的截面设计与截面复核的方法与步骤。

【内容纲要】4受弯构件正截面承载力设计

4.6T形截面受弯构件正截面承载力设计

4.6.1概述：

4.6.2T形截面梁的分类与判断

4.6.3基本公式与适用条件

1.笫一类T形截面[

]

2.笫二类T形截面[

]

4.6.4基本公式的应用:

1.截面设计

（1）第一类T形截面

（2）第二类T形截面

2.截面复核

（1）第一类T形截面

（2）第二类T形截面

【重点难点】重点:

截面设计与截面复核

难点:

截面类型的判别

【教学设计】

◆以实际工程中广泛应用的T型截面为例引入T型截面承载力设计；

◆比较分析T型截面与矩形截面的特点与区别，T型截面几何尺寸的确定，进而介绍T型截面的分类；

◆详细分析T型截面的受力特点，并引出计算假定和计算简图，建立计算公式；

◆以例题分析加强基本知识的理解与应用。

【作业实验】P60

【授课情况】

第10次课

日期4.2周次5星期5学时2

【教学目的】●掌握梁沿斜截面破坏的主要形态；

●理解并掌握影响斜截面受剪承载力的主要因素。

【内容纲要】5受弯构件斜截面承载力设计

5.1概述

5.2梁斜截面的受力特点和破坏形态

5.2.1无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态

5.2.2无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态

5.2.3无腹筋梁沿斜截面破坏的主要形态

（1）斜压破坏

（2）剪压破坏

（3）斜拉破坏

5.3有腹筋梁斜截面的受力特点和破坏形态

5.3.1有腹筋梁斜裂缝出现前后的受力特点

5.3.2有腹筋梁沿斜截面的破坏形态

（1）斜压破坏

（2）剪压破坏

（3）斜拉破坏

5.4影响斜截面受剪承载力的主要因素

5.4.1剪跨比

5.4.2混凝土强度

5.4.3配筋率和箍筋强度

5.4.4纵向钢筋的配筋率

【重点难点】重点:

梁沿斜截面破坏的主要形态、影响斜截面受剪承载力的主要因素

难点:

梁沿斜截面破坏的主要形态

【教学设计】

◆以简支梁的内力图为例引导学生除了考虑受弯构件的正截面承载能力外还要考虑剪力的影响，从而引出

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