钢结构课程教学大纲.doc

建筑工程与力学学院本科课程教学大纲
钢结构课程教学大纲
英文名称：Steel Structure 课程编码：07110430
学 时：56 学 分：3.5
课程性质：学科基础课 课程类别：理论课
先修课程：材料力学、结构力学
开课学期：第五学期
适用专业：土木工程（房屋建筑、道路桥梁、岩土地下）
一、课程的性质与任务
本课程是高等学校本科土木工程专业的一门重要的学科基础课。
钢结构基本理论的主要内容有钢结构的材料、连接及基本构件的设计计算。钢结构是土木工程的一种重要结构形式，工程中应用广泛，在我国的有着极好的发展潜力。通过本课程的教学，使学生系统地掌握钢结构的基本理论和知识，为钢结构房屋课程的学习打下理论基础。
二、教学目标与要求
通过本课程的学习，使学生在钢材性能、构件连接和基本构件设计等方面受到基本的训练，掌握钢结构的特点，了解钢结构的发展，培养对钢结构的兴趣，为学生毕业后成为钢结构专业人才奠定基础。
三、课程的基本内容与教学要求
第一章 绪论
[教学目的与要求]：
掌握钢结构的特点，了解钢结构的应用范围和发展状况。
[本章主要内容]：
1.1 钢结构的特点 建筑钢材强度高，塑性韧性好；钢结构的重量轻；材质均匀和力学计算的假定比较符合；钢结构制作简便，施工工期短；钢结构密闭性较好；钢结构耐腐蚀性差；钢材耐热但不耐火；钢结构在低温和其他条件下，可能发生跪性断裂。
1.2 钢结构的应用 工业厂房、大跨结构、高耸结构、多层和高层建筑、承受振动荷载影响及地展作用的结构、板壳结构、其他特种结构、、可拆卸或移动的结构、轻型钢结构等。
1.3 钢结构的发展
[本章重点]：
1．钢结构的特点

第二章 钢结构的材料
[教学目的与要求]：
通过本章的学习理解钢结构对材料的要求，理解钢材的破坏形式，掌握钢材的主要性能，理解各种因家对钢材主要性能的影响，理解复杂应力作用下钢材的屈服条件，理解钢材的疲劳，了解钢的种类和钢材规格。
[本章主要内容]：
1.1 钢结构对材料的要求 较高的抗拉强度和屈服点，较高的塑性和韧性，良好的工艺性能。
1.2 钢材的破坏形式 塑性破坏和脆性破坏。
1.3 钢材的主要性能 受拉、受压及受剪时的性能，冷弯性能，冲击韧性。
1.4 各种因家对钢材主要性能的影响 化学成分、冶金缺陷、钢材硬化、温度、应力集中、反复荷载作用等及其的影响。
1.5 复杂应力作用下钢材的屈服条件
1.6 钢材的疲劳 常幅疲劳、变幅疲劳，应力幅法计算钢结构疲劳问题，残余应力对疲劳问题的影响。
1.7 钢的种类和钢材规格 钢材的种类、钢材的选用原则，钢材的规格
[本章重点]：
1．钢材的主要性能。
2．各种因家对钢材主要性能的影响。
3．钢材的选用原则。
[本章难点]：
1．残余应力对疲劳问题的影响。

第三章 钢结构的连接
[教学目的与要求]：
通过本章的学习了解钢结构的连接方法，了解焊接方法和焊接连接形式，掌握角焊缝的构造与计算方法，掌握对接焊缝的构造与计算方法了解焊接应力和焊接变形，掌握螺栓连接的构造，掌握普通螺栓连接的工作性能和计算方法，掌握高强度螺栓连接的工作性能和计算方法。
[本章主要内容]：
1.1 钢结构的连接方法 焊接连接，螺栓连接。
1.2 焊接方法和焊接连接形式 钢结构常用焊接方法，焊缝连接形式及焊缝形式，焊缝缺陷及焊缝质量检验。
1.3 角焊缝的构造与计算 角焊缝的形式和强度，角焊缝的构造要求，直角角焊缝强度计算的基本公式，各种受力状态下直角角焊缝连接的计算
1.4 对接焊缝的构造与计算 对接焊缝的构造，对接焊缝的计算。
1.5 焊接应力和焊接变形 焊接应力的分类和产生的原因，焊接应力对结构性能的影响，焊接变形，减少烽接应力和焊接变形的措施。
1.6 螺栓连接的构造 螺栓的排列，螺栓连接的构造要求。
1.7 普通螺栓连接的工作性能和计算 普通螺栓的抗剪连接，普通螺栓的抗拉连接，普通螺栓受剪力和拉力的联合作用。
1.8 高强度螺栓连接的工作性能和计算 高强度螺栓连接的工作性能，高强度螺栓群的抗剪计算，高强度螺拴群的抗拉计算。
[本章重点]：
1．角焊缝的构造与计算，对接焊缝的构造与计算
2．螺栓连接的构造，普通螺栓连接的工作性能和计算，高强度螺栓连接的工作性能和计算。

第四章 轴心受力构件
[教学目的与要求]：
通过本章的学习了解轴心受力构件的截面形式及应用，掌握轴心受力构件的强度和刚度的计算方法，掌握轴心受压构件整体稳定的计算方法， 掌握轴心受压构件局部稳定的计算，掌握实腹式轴心受压拄的设计及构造要求，掌握轴心受压格构柱设计，理解校头和柱脚构造与设计计算。
[本章主要内容]：
1.1 轴心受力构件的截面形式及应用
1.2 轴心受力构件的强度和刚度 构件强度计算，构件的长细比，构件刚度计算，许用长细比。
1.3 轴心受压构件的整体稳定 轴心压杆整体失稳形式，轴心压杆整体稳定的临界应力，确定临界应力的方法，柱子曲线，柱的稳定系数，整体稳定计算。
1.4 轴心受压构件的局部稳定 局部稳定分析的理论基础，翼缘局部稳定宽厚比限值，腹板局部稳定宽厚比限值。
1.5 轴心受压拄的设计 实腹柱截面设计步骤及构造要求，格构往绕虚铀的换算长细比，轴心受压格构柱的横向剪力，缀材的设计，格构往的设计步骤，柱的横隔
1.6 校头和柱脚 梁与柱的连接，靴梁式柱脚的设计计算。
[本章重点]：
1．轴心受压构件的整体稳定，和局部稳定
2．实腹式轴心受压拄的设计及构造要求，轴心受压格构柱设计。

第五章 受弯构件
[教学目的与要求]：
通过本章的学习了解受弯构件的形式和应用，掌握梁的强度和刚度的计算，理解梁整体稳定和局部稳定的计算理论，掌握型钢梁和组合梁的设计计算，了解梁的拼接、连接和支座的构造。
[本章主要内容]：
1.1 受弯构件的形式和应用
1.2 梁的强度和刚度 梁的抗弯强度，截面塑性发展系数，抗剪强度，局部承压强度，复杂应力作用下的强度计算；梁的刚度，许用挠度。
1.3 梁的整体稳定 梁整体稳定的概念，临界弯矩，梁的稳定系数的计算，梁整体稳定的保证，梁整体稳定的计算。
1.4 梁的局部稳定 局部稳定分析的理论基础，翼缘局部稳定宽厚比限值，腹板局部稳定高厚比限值，腹板设置加劲肋的条件，加劲肋的尺寸与布置，布置加劲肋后的验算，支承加劲肋的计算。
1.5 考虑腹板屈曲后强度 腹板屈曲后的抗剪承载力、抗弯承载力的计算，考虑腹板屈曲后强度的梁的计算式，加劲肋设计特点。
1.6 型钢梁的设计 单向、双向弯曲型钢梁截面的确定，檩条的设计计算。
1.7 组合梁的设计 工字形截面尺寸的确定，截面验算，组合粱截面沿长度的改变，焊接组合梁翼缘焊缝的计算
1.8 梁的拼接、连接和支座 梁的拼接，次粱与主粱的连接，梁的支座。
[本章重点]：
1．梁整体稳定和局部稳定的计算理论；
2．组合梁的设计计算。

第六章 拉弯和压弯构件
[教学目的与要求]：
通过本章的学习了解拉弯和压弯构件的应用，掌握拉弯和压弯构件的强度计算，掌握实腹式压弯构件平面内与平面外的稳定计算，掌握压弯构件的局部稳定计算，掌握格构式压弯构件的设计，了解框架柱柱脚的构造与计算。
[本章主要内容]：
1.1 拉弯和压弯构件的应用
1.2 拉弯和压弯构件的强度
1.3 压弯构件的稳定 弯短作用平面内的稳定，弯矩作用平面外的稳定，等效弯矩系数，双向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定，压弯构件的局部稳定。
1.4 压弯构件(框架柱)的设计 框架柱的计算长度，实腹式压弯构件的设汁与构造要求，格构式压弯构件的设计。
1.5 框架中梁与柱的连接
1.6 框架柱的柱脚 整体式刚性柱脚，分离式柱脚。
[本章重点]：
1．实腹式压弯构件平面内与平面外的稳定计算；
2．格构式压弯构件的设计。
四、课程学时分配
讲 课 内 容
学 时
讲课
实验
上机
1
绪论
1

2
钢结构的材料
6

3
钢结构的连接
14

4
轴心受力构件
14

5
受弯构件
13

6
拉弯和压弯构件
8

合 计
56
五、课程习题课（讨论课）的要求
钢结构连接、轴心受力构件、受弯构件各安排一次习题课，教师讲授为主。
六、实验内容与要求
本课程无实验课。
七、教学方法及手段（含现代化教学手段）
有比较成熟的课件，采用多媒体教学。
八、课程考核方式
课程结束后进行闭卷考试，满分为100分。
九、课程教材及主要参考书
[课程教材]：
《钢结构》 戴国欣主编 武汉理工大学出版社 2007.12
[课程主要参考书]：
《钢结构》 魏明钟主编 武汉理工大学出版社 2002.12
《钢结构设计规范》 中华人民共和国建设部主编 中国计划出版社 2003.12

制定人：周洪彬
审定人：周洪彬
批准人：杜国君
2008年1月

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