《建筑结构》教案-2017

1一、学期授课计划编订依据课程标准名称、批准单位及时间《建筑结构》，教务处，2017年6月。本学期主要讲授的内容（授课内容起止章节）0绪论~12砌体结构采用教材名称、作者、出版社及版本《建筑结构》、曹长礼，李萍、西安交通大学出版社、第1版《建筑结构》、鲁维、南江大学出版社、第1版《建筑结构基础与识图》、周晖、机械工业出版社、第1版主要参考书《建筑结构》、何益斌、中国建筑工业出版社、2005；《建筑结构》、熊丹安、华南理工大学出版社、2011；《建筑结构设计》、邱洪兴、高等教育出版社、2009。教学时数本学期授课计划时数班级本学期教学周数本学期周学时数本学期计划教学时数预计假日缺课时数本学期实际教学时数总时数其中讲授实验实训见习实习练习测验复习机动时数教务处审核意见2二、学期教学进度表周次日期授课章节及内容提要周学时教学形式讲授学时实验实训见习学时实训专周作业次数1第1章绪论1.1建筑结构的组成和分类1.2混凝土结构1.3砌体结构1.4课程特点与学习方法第2章建筑结构设计的基本原则2.1结构设计的基本要求2.2结构上的荷载与荷载效应44122.3结构抗力和材料强度2.4概率极限状态设计法第3章混凝土结构材料的力学性能3.1混凝土3.2钢筋3.3钢筋与混凝土的粘结4423第4章钢筋混凝土受弯构件4.1板、梁的一般构造4.2受弯构件正截面承载力计算4.3受弯构件斜截面承载力计算4.4受弯构件的变形及裂缝宽度验算4414第5章受压构件的承载力计算5.1概述5.2受压构件的一般构造要求5.3轴心受压构件的承载力计算5.4偏心受压构件正截面承载力计算5.5偏心受压构件斜截面承载力计算算4425第6章受拉构件的承载力计算6.1受拉构件的受力特点6.2轴心受拉构件正截面承载力计算6.3偏心受拉构件承载力计算第7章受扭构件的承载力计算7.1概述7.2一般受扭构件承载力计44236第8章预应力混凝土构件8.1预应力混凝土的基本概念8.2预应力混凝土材料及预应力损失8.3预应力混凝土轴心受拉构件8.4预应力混凝土构件的构造要求件4427第9章钢筋混凝土梁板结构9.1概述9.2现浇单向板肋梁楼盖9.3现浇双向板肋梁楼盖9.4装配式楼盖9.5楼梯9.6悬挑构4418第10章单层厂房结构10.1概述第11章框架结构11.1框架的结构和布置第12章砌体结构12.1砌体材料及其力学性能441总学时合计323212三、学期实验（实训）进度表周次日期实验实训内容提要周学时教学形式实验实训场地（室）实验实训设备总学时4建筑结构课程教案授课题目绪论建筑结构的概念建筑结构特点及其计算原理授课时间第1周周*第*-*节课次1次课时安排2课时课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）教学目的与要求1、了解建筑结构的分类；2、了解钢筋混凝土结构及其它结构的优缺点；3、了解本课程的目的和特点；教学重点与难点钢筋混凝土结构的特点及其应用情况教学方法与手段讲授法，多媒体与板书相结合教学内容一、引入课程5′二、建筑结构概念10′三、建筑结构的分类15′四、建筑结构的发展5′五、建筑结构的特点5′六、荷载代表值15′荷载标准值、可变荷载准永久值、可变荷载组合值、可变荷载频遇值七、荷载代表值计算10′八、结构的功能要求10′九、结构功能的极限状态10′十、小结5′思考题与作业思考题：0.10.2思考题：1.11.2思考题：1.3~1.85讲稿一、建筑结构的分类：1、按所用的材料：（1）混凝土结构：素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、特殊混凝土结构；（2）钢结构——以钢材为主制作的结构；（3）砌体结构——由块材通过砂浆砌筑而成的结构。2、按承重结构的类型：（1）框架结构——纵、横梁及立柱组成框架，作为承重结构。然后在纵、横梁间铺上梁板形成楼盖和屋盖。墙体作为填充材料设置在立柱之间，不承重。（2）剪力墙结构——纵向及横向钢筋混凝土墙，以及用作楼盖和屋盖的梁板组成房屋的承重结构。（3）框架—剪力墙结构——在框架结构的基础上，沿框架纵横、横方向的某些位置，在柱于柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙，综合了框架和剪力墙二者的优点。（4）筒体结构——钢筋混凝土墙组成一个筒体作为房屋的承重结构；或者由密柱和深梁（高度较大）组成。（5）壳体结构、网架结构、悬索结构等——大跨度结构。二、各种材料建筑结构的特点及应用情况：1、钢筋混凝土结构：★钢筋和混凝土为什么能在一起有效地共同工作？A、混凝土硬化后，钢筋与混凝土的接触面能牢固地结合在一起，互相间不能滑动而能整体工作；B、钢筋和混凝土两种材料的温度线膨胀系数非常接近，当温度变化时，不致因各自伸缩不同，使其粘结破坏各自分离；C、钢筋买入混凝土中，钢筋周围有混凝土形成的保护层，能防止钢筋锈蚀，使钢筋和混凝土能长期可靠地共同工作。（1）钢筋混凝土结构的优缺点：优点：a、耐久性；b、耐火性；c、整体性；d、可模性；e、易于就地取材。缺点：自重大、费工、模板用料多，承载力有限，施工周期长、施工受气候条件的限制，抗裂性较差，结构隔热、隔音性能较差，加固和拆修较困难。★钢筋混凝土结构的缺点如何克服？a、发展轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土；b、发展高强混凝土、钢骨混凝土和钢管混凝土等新型材料；c、利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术，采用泵送混凝土、早强混凝土、高性能混凝土、免振自密实混凝土等，提高施工效率；d、发展预应力混凝土，利用树脂涂层钢筋。e、发展新型的混凝土加固技术，如碳纤维布加固混凝土结构技术；（2）钢筋混凝土结构发展阶段：前提：1824年——英国人阿斯普丁（J.Aspdin）发明硅酸盐水泥；1850年——法国人朗波（L.Lambot）制造了世界上第一只钢筋混凝土小船；1872年——纽约建造了世界上第一所钢筋混凝土房屋。发展阶段：a、第一阶段——钢筋混凝土发明至20世纪初：钢筋和混凝土的强度比较低；应用领域——用于建造中小型楼板、梁、柱、拱和基础等构件；设计方法——容许应力设计方法，弹性理论。b、第二阶段——从20世纪20年代到第二次世界战争前后：出现了预应力混凝土；应用领域——开始用于大跨度结构；设计方法——破损阶段设计法和极限状态设计法。c、第三阶段——第二次世界战争以后至今；出现了装配式钢筋混凝土结构、泵送商品混凝土等工业化生产的结构；应用领域——超高层建筑、大跨度桥梁、特长跨海隧道、高耸结构等大型结构工程；设计方法——以概率理论为基础的极限状态设计法。2、钢结构优缺点：优点：强度高、自重小；塑性、韧性好；材质均匀，质量稳定，并且钢材各向6同性弹性工作范围大，工作可靠性高；适于机械化加工，工业化生产程度高，施工现场工程量小，施工周期也最短，主要是干作业，能改善施工环境，有利于文明施工；可大大减少砂、石、灰的用量，减轻对不可再生资源的破坏，拆除后可再生循环利用，减少灰色建筑垃圾，有利于保护环境，节约资源。缺点：钢材耐火性能差，需要有相应的隔热及防火措施；钢材易锈蚀，严重时会影响结构的使用寿命，必须采取良好的防锈措施。应用范围：承重荷载较大的结构，如重型厂房；大跨度结构，如体育馆、影剧院、大会堂、大型工业厂房、飞机维修库等；高层建筑；轻型钢结构；可以拆卸和搬迁的结构。3、砌体结构优缺点：优点：抗压强度较好；成本低；施工方便，结构的耐久性、耐火性以及保温隔热性能都比较好。缺点：自重大，强度低，整体性差，抗震性能差。三、课程学习中应注意的问题：1、课程学习的过程：受力性能分析——理论分析——构件设计——结构设计。基本材料的受力性能和理论分析构成了本学科的基本理论，是混凝土结构的基础知识。构件设计和结构设计是基本理论的工程应用，二者既紧密联系，又在层次上有所不同。2、在基本理论学习中应注意的问题：（1）混凝土结构的基本理论是一门特殊的材料力学，分析问题仍然以材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系为出发点。（2）学习中要注意钢筋和混凝土的受力性能、二者的相互作用和配比关系对结构构件受力性能的影响。（3）学习中要注意使钢筋与混凝土共同工作的基础——二者之间可靠的粘结力得以充分保证。（4）学习中应重视试验研究的方法，了解反映试验中规律性现象的受力性能，注意经验公式建立的条件和适用范围。3、在构件和结构设计的学习过程中应注意的问题：（1）构件和结构设计是一个综合性问题，设计结果不惟一，确定方案时要综合考虑使用、材料、造价、施工等方面的因素。（2）构件和结构设计必须遵循各种结构类型的设计规范或规程，因此本课程的学习要结合《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）（以下简称《规程》来进行。（3）设计工作是一项创造性工作，不应该被规范所束缚，要充分发挥设计者的主动性和创造性。四、本讲小结：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。710、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8建筑结构课程教案授课题目建筑结构计算基本原则授课时间第1周周*第*-*节课次2次课时安排2课时课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）教学目的与要求掌握极限状态时用设计表达式意义,在不同荷载组合下构件上的作用效应计算方法；掌握按承载能力极限状态设计的实用表达式荷载作用效应计算。教学重点与难点重点：结构的功能及其极限状态的含义，荷载作用效应、结构抗力的概念，能正确理解极限状态时用设计表达式难点：不同荷载作用下荷载效应计算问题教学方法与手段讲授法，多媒体与板书相结合教学内容一、复习上次课要点5′二、结构的功能函数及有关概念15′（1）作用效应和结构抗力的概念（2）结构的功能函数三、实用设计表达式20′四、承载能力极限状态设计的实用表达式荷载作用效应计算25′五、举例：【例1.2.1】20′六、小结5′思考题与作业习题1.1~1.29讲稿3.结构的功能函数（1）作用效应和结构抗力的概念作用效应——结构上的各种作用，在结构内产生的内力（轴力、弯矩、剪力、扭矩等）和变形（如挠度、转角、裂缝等）的总称，用S表示。由直接作用产生的效应，通常称为荷载效应。结构抗力——结构或构件承受作用效应的能力，如构件的承载力、刚度、抗裂度等，用R表示。结构抗力是结构内部固有的，其大小主要取决于材料性能、构件几何参数及计算模式的精确性等。（2）结构的功能函数实际工程中，可能出现以下三种情况小结：1.荷载分类、荷载代表值的概念及种类；2.永久荷载、可变荷载的代表值；3.作用效应、结构抗力的概念；4.结构的功能及其极限状态的含义。第一章建筑结构计算基本原则第二讲教学目标：能正确应用极限状态实用设计表达式。重点概率