《结构设计》课程教案精讲

结构设计课程教案任课教师：王晓虹 所在单位：土木工程学院建筑工程系修订时间：1 课程基本信息1学时学分：58学时（其中课堂讲授52，实验6），3.5学分2课程编号：0321306143授课对象：土木工程专业3年级学生4授课学期：第3学年第2学期（上半年）5课程性质：主干专业课6考核方式：考试课。开卷考试结合实验成绩2 课程相关信息1先修课程：结构力学、混凝土结构基本原理、房屋建筑学、建筑制图2指定教材：混凝土结构（中册）混凝土结构与砌体结构设计，东南大学、同济大学、天津大学合编，清华大学主审，中国建筑工业出版社，第三版，2005年7月3教学参考书：混凝土结构设计规范（GB500102002）,国家标准，中国建筑工业出版社，2002年；砌体结构设计规范（GB500032001）,国家标准，中国建筑工业出版社，2002年；砌体结构，刘立新，武汉理工大学出版社，第2版，2003年5月4教学手段：传统讲授，多媒体配合。5辅导答疑：当面答疑每周一次（教研室），期终考试前集中辅导（教室）。其余时间网上及电话答疑。3 授课基本构想综合性、实践性强是本课程的两大特点，并且与其他课程的纵、横向联系比较紧密。教学中着重培养学生将一个复杂的空间实体简化为即合理又简捷的计算模型的能力，运用所学力学知识对结构进行计算分析的能力，综合运用所学各科知识解决实际问题的能力，具有初步的工程表达能力，对各种简化方案及计算假定所造成的误差大小及误差趋向（偏保守或是偏危险）有初步的判断能力。因此，讲授过程中适当结合工程实例，必要时利用多媒体手段增强感性认识，化抽象为形象、寓理论于实际。4 内容板块结构设计58学时梁板结构16学时单层厂房16学时砌体结构16学时模型实验4+6=10学时5 章节要点第11章 梁板结构本章要义：楼盖和屋盖是建筑结构的主要组成部件之一，而且楼梯、筏板、扶壁式挡墙等结构部件也都属于梁板结构体系。结构设计的概念由此引入。以此为载体熟悉结构设计的总体思路和设计内容、步骤。钢筋混凝土塑性铰以及超静定结构的内力重分布是钢筋砼结构的主要特点之一。对此有一个准确的认识才算真正了解混凝土结构。通过单向板和双向板、主次梁体系和井式梁体系的比较弄清平面受力体系与空间受力体系的本质区别。初步掌握现浇结构的施工图表达。要点分布：11.1概述*主要讲透单向板和双向板的概念11.2现浇单向板楼盖：*活荷载的不利布置及内力包络图*钢筋砼塑性铰及结构的内力重分布，弯矩调幅法*梁、板的配筋构造11.3双向板肋形楼盖*双向板的破坏机制，塑性铰线位置的判断，塑性铰线法计算原理11.6楼梯和雨棚*楼梯的荷载传递途径、计算简化和配筋构造第12章 单层厂房本章要义：单层厂房是单层大跨房屋结构的一个典型；排架结构是装配式结构的典型，也是平面受力体系的典型，其特点是设计标准化、模数化，施工工业化；工业厂房的荷载作用类型多样，其荷载组合最具有典型性。要点分布：12.1结构形式、结构组成和结构布置*单层厂房模数*排架结构的支撑体系（作用和布置规律）12.2排架计算*工业厂房的荷载（尤其是吊车荷载）*内力组合12.4柱下独立基础*杯形基础的底面尺寸（地基承载力验算）、基础高度（抗冲切验算）、底板配筋（受弯承载力计算）属于不同的极限状态验算问题。第15章 砌体结构本章要义：砌体结构仍是目前使用较普遍的结构类型，主要特点是结构性能较差但造价相对较低。由于材料性能离散性大，具有较多的不确定性因素，计算公式一般以经验公式为主或者偏保守地采用弹性假定（采用材料力学公式）。与此相应，计算模型亦粗略化。承载力以受压和局部承压验算为主，整体稳定性主要是抗倾覆，局部稳定由高厚比控制。砌体结构的变形和裂缝一般不验算，而是通过构造措施加以保证。要点分布：15.3砌体结构设计基本原理*静力计算方案15.4砌体结构构件设计计算*高厚比验算*受压承载力计算公式中系数的意义*梁支座处局部承压验算15.5墙体的设计计算*多层刚性方案房屋墙体计算简图15.6圈梁、过梁、挑梁和墙梁设计*挑梁抗倾覆验算*墙梁作用机理结构模型设计*结构选型、结构方案、结构概念优化基本常识，讲解试验任务书的要求及注意事项。*实验结果分析讲评6 讲次内容安排章（板块）讲 次内 容形式学时第11章梁板结构第1讲第2讲11.1概述 11.2现浇单向板肋梁楼盖连续梁、板按弹性理论的内力计算讲授4第3讲连续梁、板考虑塑性内力重分布的计算2第4讲梁、板截面设计和构造2第5讲11.3双向板肋梁楼盖 受力特点和试验结果，按弹性理论的内力计算2第6讲塑性铰线法计算双向板，双向板支承梁的设计2第7讲11.4无梁楼盖 11.5装配式与装配整体式楼盖 11.6楼梯与雨篷2第8讲例题及课堂讨论，阶段小结2第12章单层厂房第9讲第10讲12.1结构型式、组成和布置4第11讲12.2排架计算：计算简图，荷载计算2第12讲剪力分配法计算等高排架2第13讲内力组合，空间作用，抽柱处理和位移计算2第14讲12.3单层厂房柱2第15讲12.4柱下独立基础2第16讲12.5吊车梁设计要点 阶段总结2模型实验辅导课第17讲结构选型、结构方案、结构概念优化基本常识，任务布置2第15章砌体结构第18讲第19讲15.1概述 15.2砌体的材料及物理力学性能砌体的受压性能，受拉、弯、剪性能4第20讲15.3设计基本原理：基本表达式、强度取值、静力计算方案2第21讲15.4砌体结构构件设计计算：高厚比验算，受压承载力计算2第22讲局部承压，受拉、弯、剪验算2第23讲配筋砌体2第24讲15.5墙体的设计计算2第25讲15.6圈梁、过梁、挑梁和墙梁设计2实验第1825讲之间模型设计及制作，承载试验6模型实验辅导课第26讲实验结果分析讲评，总复习2注：带的内容根据时间可不予讲授，由学生课外阅读。第1、2讲教 学 实 施说明及备忘教师分标题及讲授内容第11章 楼盖（梁板结构）11.1 概述：11.1.2梁板结构的类型11.1.1单向板与双向板的概念。11.2 现浇单向板肋梁楼盖 11.2.1结构平面布置 11.2.2计算简图 11.2.3连续梁、板按弹性理论的计算columnfloorroof常用跨度span：单向板(one way slab)：1.725m次梁(beam)：46m主梁(Girder)：58m讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）课程导入：结构设计内容及侧重点概要。结构设计内容及大体步骤。我们已经掌握了哪些？剩下哪些问题有待解决？本章标题改为“梁板结构”（利于扩展外延）。贯穿始终的要点：平面受力体系与空间受力体系，分清主次（支承与被支承的关系）；传力直接，荷载不绕远。采用的教学素材：Skp-01070导入11.1.2类型11.1.1单向板与双向板变形特征、荷载就近传递、非四边支承方式，平面体系与空间体系11.2.1平面布置11.2.2计算简图计算单元i.支左约束状态ii.计算跨度iii.材料iv.荷载：恒、活v.进一步的简化：等5跨vi.误差修正：考虑内拱作用折减，折算荷载（i的补充）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第3讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.2 现浇单向板肋梁楼盖 11.2.4超静定结构塑性内力重分布 11.2.5连续梁、板按调幅法德内力计算讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第4讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.2 现浇单向板肋梁楼盖 11.2.6单向板肋梁楼盖的截面设计与构造讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第5讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.3 双向板肋梁楼盖 11.3.1双向板的受力特点和试验结果 11.3.2双向板按弹性理论的内力计算讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第6讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.3 双向板肋梁楼盖 11.3.3双向板按塑性铰线法的计算 11.3.4双向板的截面设计与构造要求 11.3.5双向板支承梁的设计讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第7讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.4 无梁楼盖 11.4.3无梁楼盖的内力分析11.5 装配式与装配整体式楼盖 11.5.3预制构件的计算特点 11.5.4铺板式楼盖的连接11.6 楼梯与雨蓬 11.6.1楼梯 11.6.2雨蓬（独立挑板式雨蓬）讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第8讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容11.2.7单向板肋梁楼盖设计例题（要点）11.3.6双向板设计例题（要点）课堂讨论阶段小节讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第9、10讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容第12章 单层厂房12.1单层厂房的结构形式、结构组成和结构布置 12.1.1单层厂房的结构形式 12.1.2单层厂房的结构组成与传力路线 12.1.3单层厂房的结构布置讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第11讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.2 排架计算 12.2.1计算简图 12.2.2荷载计算讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第12讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.2 排架计算 12.2.3用剪力分配法计算等高排架讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第13讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.2 排架计算 12.2.4内力组合 12.2.5考虑整体空间作用的基本概念 12.2.6排架计算中的两个问题讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第14讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.3 单层厂房柱 12.3.1柱的形式 12.3.2柱的截面设计 12.3.3牛腿讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第15讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.4 柱下独立基础 12.4.1柱下独立基础的形式 12.4.2柱下扩展基础的设计讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第16讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容12.5 吊车梁（设计要点）阶段总结讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第17讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容结构选型结构方案结构概念优化常识模型试验任务布置讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第18、19讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容第15章 砌体结构15.1 概述15.2 砌体的材料及物理力学性能 15.2.1块体、砂浆的种类和强度等级 15.2.2砌体种类和破坏形态 15.2.3砌体的抗压强度平均值 15.2.4砌体的抗拉、弯、剪强度平均值 15.2.5砌体的变形模量、线胀系数讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第20讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.3 砌体结构设计基本原理 15.3.1按近似概率理论的极限状态法 15.3.2砌体强度设计值 15.3.3静力计算方案讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第21讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.4 砌体结构构件设计计算 15.4.1墙、柱高厚比验算 15.4.2砌体受压构件的承载力计算讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第22讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.4 15.4.3砌体局部受压承载力计算 15.4.4砌体受轴拉、弯、剪承载力计算讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第23讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.4 15.4.5配筋砌体构件讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第24讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.5 墙体的设计计算 15.5.1刚性方案房屋墙体的内力计算 15.5.2弹性、刚弹性方案房屋墙体计算 15.5.3设计计算例题（要点）讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第25讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容15.6 圈梁、过梁、挑梁和墙梁设计 15.6.1圈梁设计 15.6.2过梁设计 15.6.3挑梁设计 15.6.4墙梁设计讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。第26讲教 学 实 施说 明教师分标题及讲授内容模型试验结果分析讲评总复习讲授思路及教学方法、教学手段（课程导入、重点难点、板书设计、课堂提问、课件、教具）学生学习方法作业课堂作业、课外作业课外参考及要求课后总结注：3个*为最高重要等级，2个*为很重要，1个*为重要；下划线者为难点。附表1：教学素材编 号内 容适用章节完成情况说 明SketchUp (skp)文件Skp-005板的变形示意图11.1.1待完善含井式梁，加文字页，写明支承情况、长短比值等划分界定；加三边、邻边、对边、悬挑几种情形的图，（皆有长短2类）Skp-010单向板楼盖11.1、11.2待完善将计算单元、简图分离另立文件“单向板楼盖结构布置”，加主梁纵向布置图，加文字页注明使用方法。计算跨度图示可用现场剖切加标注。组件库里加支座反力（含支座应力）Skp-020双向板楼盖11.1待完善当场拉伸Skp-030井式楼盖11.1待完善Skp-040双向密肋楼盖11.1完成Skp-050升板无梁楼盖11.1、11.6待完善含板带划分示意图层当场提升Skp-060筏板、水池、挡墙11.1基本完成当场画（预设控制点）折算荷载Skp-070梁板式楼梯（成品）11.1、11.6待补充含三跑、单梁、翻梁梁板计算简图示意支座、计算跨度Skp-072梁板式楼梯（控点）完成Skp-074梁板式楼梯（分层）完成Skp-080异型楼梯11.6完成螺旋、悬挑等Skp-090各式雨篷11.6当场画Skp-100单向板配筋(含梁)11.2近完成Skp-110双向板配筋（含梁）11.3近完成Skp-120不同类型厂房12.1Skp-130双跨排架厂房12.1Skp-140厂房构件关系12.1Skp-150厂房柱(含牛腿配筋)12.3当场拉伸成形Skp-160杯形基础（含配筋）12.4冲切面，部分当场拉伸AutoCAD (dwg)文件弯矩包络图Dwg-010单向板楼盖施工图11.2、课程设计Dwg-020预制板砖混施工图11.5、15章、课设Dwg-030楼梯施工图11.6已有Dwg-0403d厂房12.1完成Dwg-050单厂范图12.3、12.4完成Jpg、bmp、gif等格式图片组Jpg-010楼盖照片集Jpg-020涉县二轧照片集已有Jpg-0303d单厂渲染图已有Jpg-040砌体结构图片（有）含古建（可用概论图片）Jpg-050各种砖、砌块照片自制gif格式图片内力重分布弯矩调幅PowerPoint (ppt)文件Ppt-01第1、2讲11.1、11.2含CAD制作内力包络图Ppt-02第3讲11.2含弯矩调幅gif动画Ppt-03第4讲11.2Cad绘制抵抗弯矩图Ppt-04第5讲11.3棋盘格示意图Ppt-05第6讲11.3Ppt-06第7讲11.4、11.5、11.6Ppt-07第9、10讲12.1Ppt-08第11讲12.2Ppt-09第12讲12.2Ppt-10第13讲12.2由skp制作gif空间作用Ppt-11第14讲12.3Ppt-12第15讲12.4Ppt-13第17讲Ppt-14第18、19讲15.1、15.2Ppt-15第20讲15.3Ppt-16第21、22、23讲15.4Ppt-17第24讲15.5Ppt-18第25讲15.6Ppt-19复习总结结构力学求解器