土木工程专业（专升本）

混凝土结构设计原理（本）课程教学大纲

（审定稿）

 

 

 

 

 

中央广播电视大学

2007年5月

“混凝土结构设计原理”教学大纲

 

 

 

第一部分  大纲说明

一、课程的性质、目的和任务

 “混凝土结构设计原理”是一门专业基础课，课程内容包括混凝土结构设计的基本理论和基本构件的设计计算方法，配筋构造等。其主要目的是培养学生掌握混凝土结构构件设计的基本原理和计算方法。

二、与其他课程的关系

本课程是《混凝土结构设计》与《桥梁工程》的先修课程，主要讲授混凝土结构基本构件的设计原理，为学习混凝土结构设计，毕业设计打下基础。本课程的先修课程为《土木工程力学（本）》。

三、课程的特点

本课程是土木工程专业的一门专业基础课，着重讲授混凝土结构基本构件设计的概念、计算理论和方法，是理论和实践结合非常紧密的一门课程。

四、教学总体要求

本课程的教学总体要求是：掌握结构基本构件的概念、基本原理，通过学习和计算练习，掌握构件的计算方法和构造要求。本课程的讲授，要求条理清楚、重点突出，同时应注意教材内容、教学方式和规范内容的配合衔接。建筑结构试验等辅助教学活动应与本课程有机配合，使学生能更好地理解掌握课程内容。

五、课程教学要求的层次

课程教学要求分了解、理解和掌握三个层次。

 

第二部分 媒体使用与教学过程建议

一、课程教学总时数、学分数

本课程课内学时72，共4学分，开设一学期。

二、媒体的选择及相互关系

本课程的媒体建议选用文字教材、IP课件、录象教材等。其中文字教材是课程的基本媒体，不但包含所有教学内容，而且包含教学要求、其他媒体使方法及必要的教学信息等内容，是学生学习的核心教材。IP课件、录象教材是强化媒体，主要是分层次讲授课程的重点、难点以及分析问题的方法与思路，是对文字教材某些内容的强化与补充。

三、教学环节

1．自学

自学是远程开放教育的学生获取知识的主要方式，本课程的教学要注意对学生自学能力的培养。学生可以通过自学，收看电视、IP课件、直播课堂、网上教学辅导等方式进行学习，各教学点可以采用灵活多样的导学助学方式，帮助学生学习。

2．面授助学

面授助学要服从于教学大纲，使用多媒体一体化教材，采用讲解、讨论、答疑等方式，通过讲思路，讲方法，培养学生提出问题，分析问题和解决问题的能力。

3．作业

独立完成习题是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。内容以教材中的习题为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、熟悉分析和计算方法，达到基本掌握本课程主要内容的目的。

4．考试

考试由形成性考核和终结性考核两部分构成。考试题目要全面，符合教学大纲要求，同时要做到体现重点，题量适度，难度适中，题量和难度的梯度应按教学要求的不同层次安排。不出难题、怪题。

四、教学媒体的使用与学时分配

 

 

第三部分  教学内容和教学要求

一、绪  论

教学内容：

1．混凝土结构的概念及特点；

2．混凝土结构在国内外的发展及应用简况；

3．本课程的主要内容、任务和学习方法。

教学建议：

1．强调混凝土结构的特点；

2．理解钢筋和混凝土共同工作的原理；

2．强调本课程的学习方法。

建议学时：2学时

 

二、钢筋混凝土材料的物理力学性能

教学内容：

1．钢筋的强度和变形，钢筋的成分、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求；

2．单轴和复合受力状态下混凝土的强度；

3．混凝土在一次短期加荷时的变形性能，混凝土处于三向受压的变形特点；

4．混凝土在重复荷载和长期荷载作用下的变形性能；

5．混凝土的弹性模量、混凝土的强度和强度等级；

6．钢筋和混凝土的粘结性能。

教学要求：

掌握钢筋的强度和变形、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求；了解单轴和复合受力状态下混凝土的强度，混凝土的变形性能；掌握混凝土的弹性模量和强度等级。

教学建议：

结合《混凝土结构设计规范》GB50010-2002（以下简称《规范》）强调对钢筋的级别和强度，混凝土的强度等级的规定。

建议学时：4学时

 

三、基于近似概率理论的极限状态设计法

教学内容：

1．建筑结构的功能要求，结构的极限状态和概率极限状态设计方法的基本概念；

2．结构可靠度、失效概率和可靠指标；

3．承载能力和正常使用两种极限状态实用设计表达式；

4．作用和作用效应，结构重要性系数，荷载和材料的分项系数，荷载组合；

5．荷载分类及其标准值和设计值，钢筋和混凝土的强度标准值和设计值。

教学要求：

了解建筑结构的功能要求，结构的极限状态和概率极限状态设计方法的基本概念，结构的可靠度和可靠指标；理解承载能力极限状态和正常使用极限状态实用设计表达式；理解作用和作用效应，结构重要性系数，荷载和材料的分项系数，荷载组合；理解荷载分类及其标准值和设计值，钢筋和混凝土的强度标准值和设计值。

教学建议：

强调说明《规范》对结构设计使用年限以及荷载设计基准期的规定，对正常使用极限状态设计表达式的规定，对钢筋的种类和强度，混凝土的强度等级的规定，以及荷载和材料的分项系数。

建议学时：4学时

 

四、 受弯构件正截面承载力

教学内容：

1．适筋受弯构件正截面的三个受力阶段及截面应力、应变分布，受弯构件破坏形态及配筋对破坏形态的影响；

2．受弯构件正截面承载力的一般计算方法和基本假定，等效矩形应力图，界限相对受压区高度，最大和最小配筋率；

3．单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件的配筋计算方法、适用条件和截面构造。

教学要求：

介绍梁板的一般截面构造；掌握受弯构件正截面的三个受力阶段及截面应力、应变分布，配筋对破坏形态的影响；掌握正截面受弯承载力的一般计算方法和基本假定；掌握等效矩形应力图，界限相对受压区高度，最大和最小配筋率的概念；掌握单筋、双筋矩形截面和T形截面受弯构件的配筋计算方法、适用条件和构造要求。

教学建议：

详细说明受弯构件的三种破坏形态，以及适筋梁破坏的三个阶段。强调正截面受弯承载力的基本假定，等效矩形应力图以及界限相对受压区高度。

建议学时：14学时

 

五、受弯构件斜截面承载力

教学内容：

1．斜截面破坏的主要形态，影响斜截面受剪承载力主要的因素；

2．无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态，无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式；

3．剪力传递机理，腹筋的作用及其对破坏形态的影响，截面限制条件及最小配箍率的意义；

4．有腹筋简支梁的抗剪性能，受剪承载力计算方法、计算公式及其适用范围；

5．抵抗弯矩图，保证斜截面受弯承载力的构造措施。

教学要求：

了解斜截面破坏的主要形态和影响因素；了解无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态；理解无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式；理解剪力传递机理，腹筋的作用及其对破坏形态的影响，截面限制条件及最小配筋率的意义；掌握有腹筋简支梁的受剪承载力计算方法、计算公式及其适用范围。

教学建议：

着重讲授无腹筋梁斜截面受剪承载力计算公式中的混凝土强度指标和最小配箍率，有腹筋梁的受剪承载力计算公式。

建议学时：10学时

 

六、受拉构件承载力计算

教学内容：

轴心受拉、大偏心受拉和小偏心受拉构件承载力计算。

教学要求：

理解轴心受拉、大偏心受拉和小偏心受拉构件承载力计算原理。

教学建议：

着重说明轴心受拉、大偏心受拉和小偏心受拉构件的特点。

建议学时：2学时

 

七、受压构件正截面承载力

教学内容：

1．配有纵筋和箍筋的轴心受压柱的受力全过程及其破坏特征；

2．配有纵筋和箍筋的轴心受压柱的承载力计算；

3．配有纵筋和螺旋筋的轴心受压柱的承载力及计算公式；

4．偏心受压构件的破坏形态及其分类，界限破坏，纵向弯曲（二阶弯矩）的影响；

5．矩形截面偏心受压构件的正截面承载力计算，矩形截面不对称和对称配筋的计算方法；

6．受压构件的构造要求。

教学要求：

理解配有纵筋和箍筋的轴心受压柱的受力全过程及其破坏特征；掌握配有纵筋和箍筋的轴心受压柱和配有纵筋和螺旋筋的轴心受压柱的承载力及计算公式；掌握偏心受压构件的破坏形态及其分类，二阶弯矩的影响；掌握矩形截面偏心受压构件的正截面承载力计算方法；了解受压构件的构造要求。说明箍筋的套箍作用。

教学建议：

着重讲授轴心受压短柱和长柱的受力破坏特征和承载力计算公式，注意说明二阶弯矩的概念及其对承载力的影响；着重讲授大、小偏心受压构件的判定，正截面承载力计算方法以及受压构件的构造要求。

建议学时：10学时

 

八、受扭构件扭曲承载力

教学内容：

1．平衡扭转和协调扭转的概念；

2．纯扭构件裂缝出现前后的受力性能、破坏形态；

3．纯扭构件开裂扭矩，变角度空间桁架模型和极限扭矩；

4．纯扭构件按《规范》的配筋计算方法和构造要求；

5．弯、剪、扭的概念及截面构造。

教学要求：

了解平衡扭转和协调扭转的概念，纯扭构件裂缝出现前后的受力性能、破坏形态；了解纯扭构件的变角度空间桁架模型和极限扭矩；理解纯扭构件按《规范》的配筋计算方法和构造要求。

教学建议：

着重讲授纯扭构件裂缝出现前后的受力性能和破坏形式以及配筋计算公式和配筋率。

建议学时：2学时

 

九、钢筋混凝土构件的变形和裂缝宽度验算

教学内容：

1． 裂缝的出现、分布、开展和最大裂缝宽度的验算；

2． 短期刚度、长期刚度、最小刚度原则、挠度计算；

3．混凝土构件的截面延性。

教学要求：

了解变形和裂缝极限状态限值规定；理解受弯构件抗裂度计算的基本假定，单筋矩形截面受弯构件抗裂度计算原理；理解轴心受拉构件抗裂度计算方法；了解受弯构件受力变形特点；理解短期刚度和长期刚度计算；理解平均裂缝间距，最大裂缝宽度和最小刚度原则；理解最大裂缝计算公式。理解混凝土构件截面延性的概念。

教学建议：

着重说明变形和裂缝极限状态限值规定，讲授抗裂度计算的基本假定和计算方法，短期刚度、长期刚度的概念和计算；讲授平均裂缝间距、最大裂缝宽度的概念，最小刚度原则以及最大裂缝计算公式。

建议学时：8学时

 

十、预应力混凝土构件的计算

教学内容：

1．预应力混凝土的基本概念；

2．施工工艺、张拉控制应力，预应力损失；

3．轴心受拉构件承载力计算，正常使用阶段抗裂验算，施工阶段验算，局部受压承载力计算；

4．预应力受弯构件的概念及其工程应用。抗裂和正常使用阶段裂缝宽度和挠度验算，施工阶段验算要点；

5．预应力混凝土构件的构造要求。

教学要求：

理解预应力混凝土的概念，张拉控制应力，预应力损失，掌握轴心受拉构件承载力计算，正常使用阶段抗裂验算，施工阶段验算，局部受压承载力计算方法；理解受弯构件承载力计算，正常使用阶段裂缝宽度和挠度验算，施工阶段验算；理解预应力混凝土构件的构造要求。

教学建议：

着重讲授预应力混凝土的概念，张拉控制应力，预应力损失；注意有条理地说明轴心受拉构件承载力计算，正常使用阶段抗裂验算，施工阶段验算，局部受压承载力计算方法。介绍受弯构件承载力验算。介绍工程实例、工程事故。介绍预应力混凝土构件的构造要求。

建议学时：8学时

 

十一、公路桥梁混凝土构件设计方法

教学内容：

1. 1. 半概率半经验的极限状态设计法的基本概念；
2. 2. 受弯构件，单筋矩形截面梁的正截面承载力计算；
3. 3. 受弯构件斜截面抗剪承载力计算；
4. 4. 受压构件正截面承载力计算；
5. 5. 公路规范中关于裂缝宽度和挠度的验算。

教学要求：

了解受弯构件正截面受弯承载力、斜截面抗剪承载力，受压构件正截面承载力按半概率半经验的极限状态设计法的计算方法。了解公路规范中关于裂缝宽度和挠度的验算方法。

教学建议：

着重讲授按半概率半经验的极限状态设计法进行受弯计算的基本原理，以及受弯构件的抗弯和抗剪计算；轴心受压构件、小偏心受压构件的设计和计算。

建议学时：8学时