钢结构设计原理课程教案

学习好资料欢迎下载*钢结构设计原理教案*2003-20042003-2004 学年第二学期课程名称：钢结构设计原理课程编号：任课教师：任课班级：土木工程 0303 级制定日期：20052005 年 6 6 月 2222 日课程的性质、任务钢结构设计原理是高等工科院校”土木工程专业”的一门重要专业基础课，主要研究土木建筑钢结构材料和结构构件工作性能及其设计计算原理和方法。通过本课程的学习学生应系统地学习掌握钢结构的基本理论、基本知识，钢结构构件和连接设计的基本方法，为后续课程的学习和今后从事较复杂的钢结构设计、施工和钢结构的研究奠定必要的基础。课程的基本要求1 1、了解“钢结构”的应用和发展概况以及今后的研究方向；掌握钢结构的特点和合理的应 用范围；2 2、理解“钢结构”的设计方法；3 3、掌握建筑钢结构用钢的主要性能及其主要影响因素，能正确地选择钢材；4 4、了解杆件和板件稳定的基本理论，理解影响稳定性的主要因素及提高稳定性的措施；5 5、掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件（梁、柱和屋架）的工作性能、破坏特征 及其设计的基本方法；6 6、掌握构件间的连接方法、力的传递方式和过程以及构造原则；7 7、理解钢结构设计规范条文规定，并能够正确应用。主要参考书：1 1、钢结构 魏明钟主编 武汉理工大学出版社2 2、钢结构基本原理沈祖炎陈扬骥陈以一编著中国建筑工业出版社3 3、钢结构 上册 钢结构基础 陈绍蕃 顾强 主编 中国建筑工业出版社4 4、钢结构设计规范（BG50017BG50017-20032003）课程名称：钢结构设计原理适用专业：土木工程（本科）日期：星期：节：周次课次ir授课方式（讲授、自学）教学手段学时教学内容摘要教学重点、难点?绪论1.掌握钢结构的特点并自学与讲授相结合。采用本学习要点根据钢结构的特点阐述其重点讲授钢结构的特点，在此基础上简单讲述钢结多媒章i.掌握钢结构的特点和钢结构的应用；合理应用范围。构的应用，学生课下自学。关于钢结构的发展方向体课2 学2.理解钢结构按极限状态的设计方法，2.钢材的性能指标中的指明需要研究的几个主要问题，向学生介绍有关期件展时掌握其设计表达式的应用；3.了解钢韧性指标在第二章“材料刊杂志综述文章。示图1结构的现状和发展趋势。性能”中详细讲解。简单介绍设计方法的演变；由于在“荷载与设计方片。1 1.1 钢结构的特点3.轻型钢结构在住宅建法”课程中已学过概率极限状态设计方法，这里重板书：强度高、结构重量轻；塑性韧性好；材筑中应用是今后时期发展点讲解钢结构的设计如何应用极限状态设计表达钢结质均匀；制作简便施工周期短；密闭性方向。式。构设好；具有可焊性；耐热，不耐火；易腐4.结构的功能、极限状计表蚀。态、结构可靠度。难点是达式 1.2 钢结构的应用和发展概率极限状态设计方法。学习好资料欢迎下载一、钢结构的应用大跨度结构；重型厂房；承受动力荷载 的结构；高层及高耸结构；可移动结构；轻型结构；构筑物。二、钢结构的发展钢结构用材料；钢结构的设计方法；钢 结构的结构形式；钢结构设计优化；钢 结构的防火。1.3 钢结构的设计方法一、钢结构设计方法的演变二、概率极限状态设计方法三、钢结构设计的表达式及其应用重点是钢结构设计实用设计表达式及应用。学习好资料欢迎下载第二章钢结构的材料因土木工程材料课程中已经学过本章中的部分内板书|本学习要点容，故应酌情处理好有关内容。与多早1.了解钢结构的两种破坏形式；复习、自学与讲授相结合。媒体计2.掌握土木工程结构用钢材的主要性。课件7能及其力学（机械）性能指标；详细介绍曲线的发展过程及其特点，屈服强度、结合学3.掌握影响钢材性能的主要因素特别极限强度，伸长率的概念讲授时是导致钢材变脆的主要因素；采用24.了解土木工程结构用钢材的种类、结合动画描述试验的过程，多媒1牌号、规格；自学与讲授相结合。体课15.了解钢材选择的依据，做到正确选自学与讲授相结合。件展1择钢材；自学与讲授相结合。示图16.掌握钢材疲劳的概念影响疲劳强度自学与讲授相结合。片。1的主要因素和疲劳计算方法。自学与讲授相结合。采用2.1 钢结构对材料性能的要本节重点：多媒求1）低碳钢单向受拉的工体课1、较高的抗拉强度和屈服点作性能；件展2、较高的塑性和韧性2）力学（机械）性能指示图3、良好的工艺性能标。片。2.2 钢材的主要性能采用一钢材的破坏形式多媒（一）塑性破坏及其特点体课（二）脆性破坏及其特点件展二、单向受拉时的工作性能示图1、低碳钢在标准条件下单向拉伸的应片。力应变一曲线：采用低碳钢在单向受拉时的工作可分为：多媒弹性工作阶段体课弹塑性工作阶段件展塑性工作阶段示图强化阶段片。2、低合金结构钢在单向受拉时的工作采用性能多媒（二）钢材力学（机械）性能指标?屈服强度?伸长率（介绍断面收缩率）?抗拉强度?冷弯性能（冷弯试验）?冲击韧性2.4 各种因素对钢材性能的影响一、化学成分重点：化学成分 C、P、S 的影响；温度、应力集 中、动力荷载的影响。1.钢材比混凝土容重大，但为什么说钢结构比混 凝土结构自重轻？结构自重轻会带来哪些好处？2.钢材的塑性和韧性好，对结构的工作性能有何 影响？（可结合第二章的学习来思考）3.现行钢结构设计规范采用何种设计方法？包含 那些计算内容？各自的分项系数设计表达式如 何？4.设结构或构件的抗力为 R，作用效应为 S，则：当Z=R-S0 时，表示（）；当 Z=R-S=O 时，表示（）；当 Z=R-S0 时，表示（）。5.可靠指标与可靠度，失效概率的关系如何？3.为什么钢材的强度设计值与其按厚度或直径的体课件展示图片。采用多媒体课件展二、冶金缺陷难点：冲击韧性与温度的分组度有关？7.名词解释示图三、钢材硬化四、温度关系；残余应力的影响（此内容尚须在第三章中“焊作用作用效应可靠性可靠度极限状态失效概 率强度设计值荷载标准值荷载设计值 思考题主要为学生复习之用，目的是加强理解和记片。五、应力集中接应力与焊接变形”一节忆。1、钢材有哪些破坏形式？各种破坏形式的特点是学习好资料欢迎下载六、反复荷载七、残余应力2.5 复杂应力状态下的工作性能在复杂应力状态下，材料由弹性转入塑 性的条件：采用 能量强度理论 以折算应力来判 别：中讲授）。重点：?折算应力的几个常用公式；?钢材在复杂应力作用 下的工作性能。重点：?劳破坏的基本概念2）常幅疲劳计算；难点:变幅疲劳计算。重点：钢材选择应保证的项目什么？2、分析低碳钢的应力与应变曲线，从中可以得到 哪些钢材的性能指标？3、将钢材简化为理想的弹塑性体的依据是什么？4、钢结构的静力强度计算为什么以屈服点为依 据？5、导致钢材变脆的主要因素有哪些？为了防止发 生脆性破坏，一般在设计、制造、使用中应注意那 些问题？6、钢材在何种复杂应力作用容易进入屈服？7、抗剪设计强度为抗拉设计强度的0.58 倍的依据？8、简述钢材疲劳破坏的机理及其主要影响因素。9、计算题图示焊接工字形截面简支粱，承受一移动的集中荷载 F=460 kN（标准值）作用，循环次数 n=10 6 次，钢材 Q235，腹板与翼缘采用角焊缝连接，手工焊，三 级焊缝，外观缺陷验符合二级。试验算腹板高度边 缘主体金属的疲劳强度。10、解释名词屈服点（屈服强度）、抗拉强度、塑性、伸长率、冷弯性能、冲击韧性、循环荷载、应力幅、疲劳、热脆、冷脆 应力集中、冷作硬化（应变硬化）当时处于弹性状态；当时处于塑性状态。折算应力壬勺公式。讨论钢材在复杂应力作用下的工作性 能。2.6 钢材的疲劳?钢材疲劳破坏的特征疲劳破坏的概念、产生原因及破坏特 征2、常幅疲劳计算?变幅疲劳计算 2.6 钢材的种类和钢材规格?钢材的种类?低碳钢?低合金钢?热处低合金钢?钢材的选用?选择钢材的原则?选择钢材保证的项目?钢材的规格?热轧钢?薄壁型钢