混凝土结构教案

混凝土结构课程教案课程编号：总学时：68周学时：4适用年级专业（学科类）：2008级工程力学开课时间：2010~2011学年第二学期使用教材：《混凝土结构（上、中）》授课教师姓名：章节1绪论课时2教学目的掌握混凝土结构的特点；了解本课程的内容、任务和学习方法；了解混凝土结构在国内外的应用与发展简况。教学重点及突出方法重点：钢筋混凝土的一般概念及特点；本课程学习中需注意的问题。突出方法：结合工程实例进行讲授教学难点及突破方法难点：钢筋混凝土的特点。突破方法：结合工程实例进行讲授相关内容素材混凝土结构在房屋建筑工程、交通土建工程、水利工程及其他工程中的应用照片。教学过程教师授课思路、设问及讲解要点1、混凝土的最基本力学性能：抗压强度高，但抗拉强度却很低。一般混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/20～1/8。另一方面，混凝土破坏时具有明显的脆性性质。2、钢材的最基本力学性能：抗拉和抗压强度都很高，且钢材一般均具有屈服现象，破坏时表现出较好的延性。3、钢筋混凝土梁的承载力比素混凝土梁大大提高，钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用，且破坏过程有明显预兆。4、钢筋和混凝土两种的物理力学性能很不相同材料之所以可结合在一起共同工作，是由于钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，保证两种材料协调变形、共同受力，且由于钢筋和混凝土基本相同的温度膨胀系数，这种粘结力不会因温度变化丧失。5、混凝土结构的优点：材料利用合理、易于就地取材、耐久性好、造价和维护费用低、可模性好、耐火性好、整体性好、刚度大。6、混凝土结构的缺点：自重大、抗裂性差、承载力有限、施工复杂。克服和解决混凝土结构的缺点是混凝土结构的发展方向。7、钢筋混凝土基本构件有：受弯构件、受压构件、受扭构件、受拉构件。8、基本受力形态有：正截面受力（轴压、轴拉、受弯、压弯和拉弯）、斜截面受力（受剪、压剪和拉剪）、扭曲截面受扭（纯扭、弯剪扭、压弯剪扭）。9、学习要求：掌握钢筋混凝土和预应力混凝土结构中各种基本构件在不同受力形态情况下的受力性能和分析方法，注意与材料力学分析方法的差别，了解其复杂性所在及其影响受力性能变化的配比关系。10、在理解基本理论的基础上，掌握按《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）进行钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件的设计计算方法和配筋构造。教学后记思考题1.1混凝土是由哪几种材料组成的，为什么在混凝土内要配置钢筋？1.2钢筋和混凝土结合在一起共同工作的基础有哪些？1.3按照施工建造方式的不同，混凝土结构可分为哪些类？1.4混凝土结构有哪些优点和缺点，它的缺点可以用什么办法加以克服？1.5混凝土结构在土木工程方面的应用，你能举例说明吗？1.6本课程包括哪些内容．它与哪些课程密切相关？1.7学习本课程应注意的要点是什么？1.8简述建筑工程、水利工程、交通土建工程、铁路运输工程等方面的混凝土结构设计规范？章节2钢筋混凝土材料的力学性能课时3教学目的钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性能全然不同的材料组成，为了正确合理地进行钢筋混凝土结构设计，必须深入了解钢筋混凝土结构及构件地受力性能和特点，而对钢筋和混凝土材料的力学性能（强度、变形的变化规律）及其相互作用了解，则是掌握钢筋混凝土性能分析设计的基础。教学重点及突出方法重点：钢筋和混凝土应力、应变曲线关系、钢筋的设计强度、钢筋的性能指标；混凝土的强度等级、影响混凝土强度和变形的因素、混凝土的强度指标、混凝土的徐变和收缩现象及其对结构的影响；粘结力的组成；保证钢筋和混凝土粘结力的构造措施。突出方法：结合试验数据、图线等加以讲解教学难点及突破方法难点：影响混凝土强度和变形的因素；混凝土的徐变和收缩现象及其对结构的影响；钢筋与混凝土的粘结。突破方法：结合实际工程与实验进行讲授相关内容素材实验数据、图表以及实际工程案例教学过程教师授课思路、设问及讲解要点钢筋的品种和级别；钢筋的应力应变关系、塑性性能、冷弯性能、包兴格效应、徐变、松弛以及疲劳性能等基本力学性能；设计对钢筋性能的要求。混凝土的组成结构；立方体抗压强度、轴心抗压强度、混凝土的抗拉强度、抗折强度、抗剪强度等单轴受力强度及相互间的关系；复合应力状态下混凝土强度；单轴向受压下混凝土的应力—应变全曲线及其数学模型；复合应力下的应力应变关系；混凝土弹性模量、变形模量；混凝土徐变、收缩与膨胀和混凝土设计选用的原则。粘结的作用、粘结力的组成、粘结破坏机理；基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。教学后记思考题2.1混凝土的立方抗压强度fcu.k,轴心抗压强度fck和抗拉强度fk是如何确定的？为什么fck低于fcu,k?ftk与fcu,k有何关系？fck与fcu,k有何关系？2.2混凝土的强度等级是根据什么确定的？我国新《规范》规定的混凝土强度等级有哪些？2.3某方形钢筋混凝土短柱浇筑后发现混凝土强度不足，根据约束混凝土原理如何加固该柱？2.4单向受力状态下，混凝土的强度与哪些因素有关？混凝土轴心受压应力一应变曲线有何特点？常用的表示应力一应变关系的数学模型有哪几种？2.5混凝土的变形模量和弹性模量是怎样确定的？2.6什么是混凝土的疲劳破坏？疲劳破坏时应力一应变曲线有何特点？2.7什么是混凝土的徐变？徐变对混凝土构件有何影响？通常认为影响徐变的主要因素有哪些？如何减少徐变？2.8混凝土收缩对钢筋混凝土构件有何影响？收缩与哪些因素有关？如何减少收缩？2.9软钢和硬钢的应力一应变曲线有何不同？二者的强度取值有何不同？我国新《规范》中将钢筋按强度分为哪些类型？了解钢筋的应力一应变曲线的数学模型。2.10钢筋有哪些形式？钢筋冷加工的方法有哪几种？冷拉和冷拔后钢筋的力学性能有何变化？2.11钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？2.12什么是钢筋和混凝土之间的粘结力？影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素有哪些？为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施？章节3混凝土结构基本设计原理课时2教学目的熟悉作用的概念、类型，理解按概率极限状态设计的意义；了解失效概率及可靠性指标等基本概念，荷载及材料强度的取值及分项系数的意义；掌握两种极限状态实用设计表达式的应用及如何区分两种极限状态。教学重点及突出方法重点：结构的功能和可靠度的概念；极限状态的概念和分类；荷载、材料强度的随机性、统计特性及取值；极限状态的实用设计表达式。突出方法：结合学生高等数学中概率部分的知识与以讲解教学难点及突破方法难点：结构的功能和可靠度概念；极限状态的概念和分类；极限状态的实用设计表达式。突破方法：结合实际讲授相关内容素材概率分布的特征值部分教学过程教师授课思路、设问及讲解要点我国现行的建筑结构设计方法是：以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用以分项系数的设计表达式进行设计。因此，本章内容围绕结构设计的总目标，对作用的概念、类型、结构的功能要求、结构的极限状态的概念和分类、可靠性与可靠度关系、荷载的代表值、各种作用的效应及结构的抗力和满足结构设计可靠度要求的材料强度分项系数及荷载分项系数、材料强度和荷载的取值方法、概率极限状态设计方法、按承载力极限状态和按正常使用极限状态进行混凝土结构设计计算的方法。等进行讲解，最终使学生明确以概率理论为基础的各种极限状态表达方法，并以此作为结构设计的依据。教学后记思考题3.1结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？结构超过极限状态会产生什么后果？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？3.2“作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？结构构件的杭力与哪些因素有关？为什么说构件的抗力是一个随机变量？3.3什么是结构的极限状态？结构的极限状态分为几类，其含义各是什么？3.4建筑结构应该满足哪些功能要求？结构的设计工作寿命如何确定？结构超过其设计工作寿命是否意味着不能再使用？为什么？3.5正态分布概率密度曲线有哪些数字特征？这些数字特征各表示什么意义？正态分布概率密度曲线有何特点？3.6材料强度是服从正态分布的随机变量x，其概率密度为f(x)，怎样计算材料强度大于某一取值x。的概率P(xx。)？3.7什么是保证率？什么叫结构的可靠度和可靠指标？我国《建筑结构设计统一标准》对结构可靠度是如何定义的？3.8什么是结构的功能函数？什么是结构的极限状态？功能函数Z＞0、Z＜O和Z=0时各表示结构处于什么样的状态？3.9什么是结构可靠概率Ps和失效概率pf?什么是目标可靠指标？可靠指标与结构失效概率有何定性关系？怎样确定可靠指标？为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率设计方法？其主要特点是什么？3.10我国“规范”承载力极限状态设计表达式采用何种形式？说明式中各符号的物理意义及荷载效应基本组合的取值原则。式中可靠指标体现在何处？3.11什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？对正常使用极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和荷载的准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合？3.12混凝土强度标准值是按什么原则确定的？混凝土材料分项系数和强度设计值是如何确定的？3.13钢筋的强度设计值和标准值是如何确定的？分别说明钢筋和混凝土的强度标准值、平均值及设计值之间的关系。章节4受弯构件正截面承载力计算课时9教学目的深入理解梁受力各阶段截面应变和应力的分布、破坏特征及配筋率对破坏特征的影响；理解正截面承载力计算的基本假定及其意义；熟练掌握矩形、双筋、T形截面的配筋计算方法、适用条件及构造要求。教学重点及突出方法重点：梁正截面受弯性能的实验研究；正截面抗弯能力分析；单筋矩形截面构件受弯承载力计算；双筋矩形截面受弯构件的承载力计算；T形截面受弯构件的承载力计算。突出方法：结合试验图表用多媒体教学教学难点及突破方法难点：梁正截面受弯性能的实验研究；正截面抗弯能力分析；双筋矩形截面、T形截面受弯构件的承载能力计算；受弯构件截面的延性。突破方法：结合试验图表用多媒体教学并总结计算程序为图表相关内容素材试验图表及实际工程案例教学过程教师授课思路、设问及讲解要点受弯构件的工程应用的构造要求；适筋梁的正截面受弯承载力的三个工作阶段和受弯构件正截面破坏性态；受弯构件正截面受弯承载力的基本假定和计算原理；界限破坏的工程控制指标；单筋矩形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算方法和适用条件；双筋矩形截面梁的正截面受弯承载力计算方法和适用条件；T形截面受弯构件的正截面受弯承载力计算方法和适用条件。教学后记思考题4.1混凝土弯曲受压时的极限压应变εCu取为多少？4.2什么叫“界限破坏”？“界限破坏”时的εCu和εs各等于多少？4.3为什么要掌握钢筋混凝土受弯构件正截面受弯全过程中各阶段的应力状态，它与建立正截面受弯承载力计算公式有何关系？4.4什么叫少筋梁、适筋梁和超筋梁？在实际工程中为什么应避免采用少筋梁和超筋梁?4.5什么叫配筋率，它对梁的正截面受弯承载力有何影响？4.6单筋矩形截面梁的正截面受弯承载力的最大值Mu，max与哪些因素有关？4.7双筋矩形截面受弯构件中，受压钢筋的抗压强度设计值是如何确定的？4.8在什么情况下可采用双筋截面梁，双筋梁的基本计算公式为什么要有适用条件？x≥2as′,x＜2as′的双筋梁出现在什么情况下，这时应当如何计算？4.9T形截面梁的受弯承载力计算公式与单筋矩形截面及双筋矩形截面梁的受弯承载力计算公式有何异同点？4.10在正截面受弯承载力计算中，对于混凝土强度等级小于C50的构件和混凝土强度等级等于及大于C50的构件，其计算有什么区别？章节5受弯构件的斜截面承载力计算课时8教学目的理解无腹筋梁斜裂缝出现后的应力状态及其破坏形态；了解影响抗剪能力的因素；深入理解腹筋的作用及其对破坏形态的影响；熟练掌握有腹筋梁斜截面受剪承载力计算方法及其限制条件；掌握受弯构件纵向钢筋的布置、弯起、截断、锚固等构造措施。教学重点及突出方法重点：梁的斜截面破坏形态；斜截面抗剪的受力机理；影响斜截面抗剪承载力的主要因素；梁的斜截面抗剪承载力计算方法；保证梁斜截面受弯承载力的构造措施。突出方法：结合试