混凝土结构设计教案.docx

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混凝土结构设计教案

教案

2012--2013学年第二学期

课程名称

房屋混凝土结构设计

专业、年级、班级

土木工程专业2010级

主讲教师

教师职称

使用教材

《混凝土结构设计》沈蒲生主编，高等教育出版社，2012年

福建农林大学金山学院

教案编写说明

教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。

任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。

教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。

教案编写说明如下：

1、编号：

按施教的顺序标明序号。

2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。

3、题目：

标明章、节或主题。

4、教学内容：

是授课的核心。

将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？

”符号分别表示重点、难点或疑点。

5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。

教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。

6、讨论、思考题和作业：

提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。

7、参考书目：

列出参考书籍、有关资料。

8、日期的填写系指本堂课授课的时间。

福建农林大学金山学院教案

编号：

课时安排：

2学时

教学课型：

理论课■实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

绪论

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

混凝土结构的一般概念及特点；混凝土结构的发展及应用概况；本课程的主要内容、任务和学习方法。

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

结构：

广义上指房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体。

狭义上指各种工程实体的承重骨架。

建筑结构：

由基本构件（板、梁、墙、柱、基础等），按照一定的组成规则，通过正确的连接方式所组成的能承受并传递作用的体系（骨架）。

混凝土结构：

以混凝土为主要材料制作而成的结构。

本书的主要内容

●梁板结构设计；

●单层工业厂房结构设计；

●多层和高层框架结构设计。

学习要求

●了解上述各类结构的受力性能，能够正确选用结构类型；

●熟悉上述结构的平面和立面布置；

●熟悉计算简图的确定和截面尺寸估算；

●掌握各种荷载的计算方法；

●掌握上述结构的内力计算与组合方法；

●掌握配筋计算与构造要求；

●能够绘制上述结构施工图。

教学方式、手段：

讲授，示教

教学媒介：

多媒体，教科书

参考书目：

《混凝土结构设计》沈蒲生主编，高等教育出版社，2012年

《混凝土结构设计》,周克荣、顾祥林、苏晓卒，同济大学出版社,2001年

    《混凝土结构设计原理（下）》，朱伯龙，同济大学出版社，1993年

　  《混凝土结构》，天津大学、同济大学、东南大学，武中国建筑工业出版社，2001年

   《单层工业厂房结构设计（第二版）》，罗福午，清华大学出版社，1990年

教师姓名：

职称：

讲师　　　　　　　

福建农林大学金山学院教案

编号：

课时安排：

4学时

教学课型：

理论课■实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

1.1概述

1.2整体式单向板梁板结构

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解单向板肋梁楼盖的结构组成，结构布置以及承重方案选择；

理解单向板肋梁楼盖按弹性理论的设计计算；

掌握塑性铰、塑性内力重分布，按塑性理论的计算方法；

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

⏹楼盖的主要结构功能

v把楼盖上的竖向力传给竖向结构；

v把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构；

v作为竖向结构构件的水平联系和支撑。

⏹对楼盖的结构设计要求

v在竖向荷载作用下，满足承载力和竖向刚度的要求；

v在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性；

v与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平力的传递。

按施工方法，混凝土楼盖可分为：

现浇混凝土楼盖

Ø优点：

现浇式楼盖整体性好、刚度大、防水性好、抗震性能好，对不规则平面的适应强，开洞容易。

Ø缺点：

需要大量模板、现场的作业量大，工期较长。

装配式混凝土楼盖

Ø优点：

楼板采用混凝土预制构件，便于工业化生产。

Ø缺点：

整体性、防水性和抗震性较差，不便于开设孔洞。

装配整体式混凝土楼盖

兼具现浇式楼盖和装配式楼盖的优点。

其整体性较装配式的好，又较现浇式的节省模板。

1.2整体式单向板梁板结构

单向板肋梁楼盖的设计步骤：

（1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，初步确定板

厚和主、次梁的截面尺寸；

（2）确定板和主、次梁的计算简图；

（3）荷载及内力计算、内力组合；

（4）截面配筋计算及构造措施，对跨度大或荷载大或情况特

殊的梁、板还需进行变形和裂缝的验算；

（5）绘制施工图。

1.2.1结构布置及梁板基本尺寸确定

⏹结构平面布置原则

v受力合理。

例如：

荷载传递宜简捷，梁宜拉通；主梁跨内最好不要只布置一根次梁，以减小主梁跨内弯矩的不均匀；应避免把梁，特别是把主梁搁置在门、窗过梁上；在楼、屋面上有机器设备、冷却塔、隔墙等荷载比较大的地方，宜设次梁承重；楼板上开有较大尺寸的洞口时，应在洞口四周布置边梁。

v满足建筑要求。

例如：

不封闭的阳台、厨房和卫生间的板面标高宜低于相邻板面30～50mm。

v结构平面布置原则

方便施工。

例如：

梁的截面种类不宜过多，梁的布置尽可能规则，尽可能划分为等跨。

v造价经济。

经济跨度为：

单向板2~3m，不宜超过3m；次梁4~6m；主梁5~8m.

结构平面布置方案

主梁横向布置，次梁纵向布置：

优点是房屋的横向刚度大，整体性较好。

此外，由于主梁与外纵墙垂直，使外纵墙上窗的高度有可能开得大一些，对室内采光有利，但增加了天棚处梁的阴影，。

v主梁纵向布置，次梁横向布置：

优点是减小了主梁的截面高度，增大了室内净高。

适用于横向柱距比纵向柱距大得多的情况。

v只布置次梁，不布置主梁：

适用于有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋。

1.2.2结构的荷载及计算单元

⏹计算模型

板、次梁、主梁的计算模型为连续板或连续梁，次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。

⏹计算假定

v支座可以自由转动，但没有竖向位移；

v在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时，分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力；

v跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。

v通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽板带的不动铰支座。

而柱子的竖向位移主要由轴向受压变形引起，通常很小，则此时柱可作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。

v主梁对次梁的支承在计算时一般按不动铰支座处理。

但实际上主梁本身的变形将使其支座成为弹性支承,主梁刚度越小,弹性支承特点越明显,按不动铰支承计算的误差也就越大。

v对于次梁,按不动铰支承计算结果,支座弯矩偏大,跨中弯矩偏小,支座剪力也偏小。

偏于不安全。

v对于主梁,跨中弯矩计算值均比弹性支承条件下的弯矩偏大,偏于安全,偏大值变化率小于次梁。

假定支座可以自由转动，实际上忽略了次梁对板、主梁对次梁、柱对主梁的转动约束能力。

Ø通常，混凝土柱与主梁刚接。

当主梁线刚度与柱线刚度之比大于5时，主梁的转动受柱端的约束可忽略，按连续梁模型计算。

否则应按梁、柱刚接的框架模型计算。

Ø次梁、主梁的抗扭刚度将约束板、次梁的弯曲转动，实际转角比理想铰支承时的转角小，由此假定带来的误差通过折算荷载的方式来弥补。

Ø荷载及计算单元

Ø永久荷载：

结构自重、地面及天棚抹灰、隔墙及永久性设备等荷载。

Ø可变荷载：

人群、货物以及雪荷载、屋面积灰荷载和施工活荷载等一般折算成等效均布荷载，在一跨内按满跨布置。

荷载标准值及荷载分项系数,详见《建筑结构荷载规范》。

1.2.3结构的计算简图

计算跨度——指在内力计算时所采用的跨间长度。

理论上，取两端支座处转动点之间的距离。

⏹折算荷载

教学方式、手段：

讲授，示教

教学媒介：

多媒体，教科书

作业：

无

参考书目：

《混凝土结构设计》沈蒲生主编，高等教育出版社，2012年

《混凝土结构设计》,周克荣、顾祥林、苏晓卒，同济大学出版社,2001年

    《混凝土结构设计原理（下）》，朱伯龙，同济大学出版社，1993年

　  《混凝土结构》，天津大学、同济大学、东南大学，武中国建筑工业出版社，2001年

   《单层工业厂房结构设计（第二版）》，罗福午，清华大学出版社，1990年

教师姓名：

职称：

讲师　　　　　　　

福建农林大学金山学院教案

编号：

课时安排：

4学时

教学课型：

理论课■实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

1.2整体式单向板梁板结构

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

理解单向板肋梁楼盖按弹性理论的设计计算；掌握塑性铰、塑性内力重分布，按塑性理论的计算方法；

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

1.2.4结构最不利荷载组合

⏹结构控制截面

结构控制截面的确定取决于截面的内力与抗力的比值M/Mu，截面的M/Mu比值最大者，即为结构的控制截面。

⏹活荷载的最不利布置（等跨或跨度差≤10%且各跨受荷相同的连续梁）

连续梁活荷载最不利布置的原则：

Ø求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置。

求某跨跨内最大负弯矩（或最小正弯矩）时，本跨不布置活荷载，在其左右邻跨布置，然后隔跨布置。

Ø求某支座最大负弯矩或支座左、右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。

1.2.5连续梁、板结构按弹性理论的分析方法

内力计算方法

v弯矩分配法：

结构力学方法计算内力。

v查表法：

附录7

在均布及三角形荷载作用下：

，

在集中荷载作用下：

，

⏹内力包络图

⏹将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图（弯矩图或剪力图）叠画在同一张图上，其外包线所形成的图形称为内力包络图。

⏹内力包络图反映出各截面可能产生的最大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。

v绘制弯矩包络图的步骤：

Ø列出恒荷载及其与各种可能的最不利活荷载布置的组合。

Ø对上述每一种荷载组合求出各支座的弯矩，并以支座弯矩的连线为基线绘出各跨在相应荷载作用下的简支弯矩图。

Ø绘出上述弯矩图的外包线。

Ø下列情况不能用内力重分布方法：

1、直接承受动力荷载的工业与民用建筑

2、使用阶段不允许出现裂缝的结构

3、轻质混凝土结构、特种混凝土结构

4、受侵蚀气体或液体作用的结构

5、预应力混凝土结构和叠合结构

6、肋梁楼该盖中的主梁

教学方式、手段：

讲授，示教

教学媒介：

多媒体，教科书

作业：

课后3.9

参考书目：

《混凝土结构设计》沈蒲生主编，高等教育出版社，2012年

《混凝土结构设计》,周克荣、顾祥林、苏晓卒，同济大学出版社,2001年

    《混凝土结构设计原理（下）》，朱伯龙，同济大学出版社，1993年

　  《混凝土结构》，天津大学、同济大学、东南大学，武中国建筑工业出版社，2001年

   《单层工业厂房结构设计（第二版）》，罗福午，清华大学出版社，1990年

教