《混凝土结构基本原理》课程教学大纲

一、课程编码及课程名称

课程编码：081001127

课程名称：混凝土结构基本原理  Design Principle of Concrete Structure

二、学时及学分

总学时数：56    其中讲授学时：56学时，实践学时：0学时       学分：3.5        

三、适用专业及开设学期

适用专业：土木工程专业（本科）                    开设学期：第5学期

四、课程的性质、目标和任务

课程性质：

《混凝土结构基本原理》课程属于土木工程专业的专业课，也是土木工程专业的核心课程。本课程的主要任务是培养在建筑与土木工程领域具有扎实的专业基础知识，掌握钢筋混凝土结构构件的基本原理和计算方法，熟悉各种基本构件的受力特征，并能够综合考虑社会、环境

课程教学目标：

通过本课程的理论教学和实验教学，使学生具备下列能力:

(1)能够对基本受力构件进行表述，掌握钢筋混凝土材料的基本力学性质，掌握钢筋混凝土结构构件的基本原理和计算方法；

(2)能够应用数学、工程力学的基本原理，结合本课程的理论知识，对土木工程结构破坏、失效等工程问题提出有效的解决方法；

(3)通过基本构件的受力分析，能够具备初步的土木工程实验研究意识和概念，并进行数据采集及分析处理、得到合理有效结论的基本能力。

课程任务：通过本课程的学习，使学生掌握混凝土结构的基本理论和基本知识，为继续学习《混凝土结构设计》等后续课程以及毕业后从事混凝土结构的科研、设计和施工等打下基础。

五、课程的基本要求

1.对课程中的基本理论部分：“混凝土结构的基本概念、基本理论和基本设计方法”能够有比较系统的认识与理解，并且具有进行混凝土结构设计的初步能力。

2.教学过程中要结合实验现象和工程实例来说明问题，来帮助学生理解混凝土结构的基本理论。

3.能够运用混凝土的基本理论分析实际问题，并学会应用《混凝土结构设计规范》和基本理论解决实际工程问题，为毕业后从事混凝土结构的设计和施工工作奠定基础。

六、课程教学内容

本课程属于专业核心课，其内容由混凝土构件的承载力设计计算和正常使用设计计算两大部分组成，对教学内容的基本要求分成三级：掌握、理解和了解。其中掌握属较高要求，应能对所学内容进行熟练分析和计算；理解属一般要求，应能对较简单的问题进行分析和计算；了解属较低要求，应能对混凝土结构进行定义分析。

以下为各章的具体要求：

第1章 绪论(2学时)

（一）本章教学目的和要求

了解混凝土结构的一般概念和发展概况，熟悉本课程的学习方法与规范更新。

（二）教学内容

1.1 混凝土结构的一般概念

1.2 混凝土结构的发展与应用概况

1.3 学习本课程需要注意的问题

（三）重点与难点

重点: 1.配筋的作用与要求

2.混凝土与钢筋共同工作的条件

难点：混凝土与钢筋共同工作的条件

第2章 混凝土结构材料的物理力学性能(4学时)

（一）本章教学目的和要求

熟练掌握混凝土的立方体强度和强度等级、轴心抗压强度、轴心抗拉强度，了解混凝土在复合应力状态下的强度；掌握混凝土在一次短期受荷下的应力应变关系，混凝土受压受拉极限应变，混凝土的延性，混凝土的弹性模量和变形模量，混凝土在三向受压时的变形特点，了解混凝土在重复荷载下的变形性能；掌握混凝土的徐变、收缩及其对钢筋混凝土结构的影响；熟悉混凝土强度等级确定的依据和相关实验；掌握钢筋的应力应变曲线、屈服点、抗拉强度、伸长率，了解钢筋的冷加工；熟悉钢筋的分类和级别，钢筋的骨架和形式；了解钢筋与混凝土粘结力的作用、分布、组成、测定及粘结破坏机理，粘结力保证措施。

（二）教学内容

2.1混凝土的物理力学性能

2.2钢筋的物理力学性能

2.3混凝土与钢筋的粘结

（三）重点与难点

重点：1.钢筋的应力－应变全曲线特性，钢筋的塑性性能。

2.混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的关系。

3.单轴向受压下混凝土的应力－应变全曲线及其数学模型。

4.混凝土弹性模量、变形模量的概念。

5.混凝土徐变的概念及其对结构的影响。

6.粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布等概念。

7.基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。

难点：1.粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布等概念。

2.基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。

第3章 混凝土结构设计的基本原则（共4学时）

（一）本章教学目的和要求

掌握工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用、对结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态等，了解结构可靠度的基本原理，熟悉近似概率极限状态设计法在混凝土结构设计中的应用。

（二）教学内容

3.1 工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用、对结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态等，

3.2 结构可靠度的基本原理，熟悉近似概率极限状态设计法在混凝土结构设计中的应用。

（三）重点与难点

重点:1. 工程结构极限状态的基本概念，包括结构上的作用、对结构的功能要求、设计基准期、两类极限状态等。

2. 近似概率极限状态设计法实用设计表达式。

难点:  结构可靠度的基本原理。

第4章 受弯构件的正截面受弯承载力(14学时)

（一）本章教学目的和要求

熟悉受弯构件的构造要求:熟练掌握受弯构件受力后的应力、应变及破坏特征分析；掌握适筋梁受力的三个阶段及意义；掌握适筋梁，超筋梁，少筋梁破坏特征；掌握单筋矩形截面梁强度计算的基本公式及适用条件，计算表格的应用；熟悉双筋矩形截面梁、T形截面梁的强度计算，了解规范相关规定。

（二）教学内容

4.1 梁、板的一般构造要求

4.2受弯构件正截面的受弯性能

4.3 正截面受弯承载力计算原理

4.4 单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算

4.5 双筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算

4.6 T形截面受弯构件正截面受弯承载力计算

（三）重点与难点

重点：1.适筋梁正截面受弯三个受力阶段的概念，包括截面上应力与应变的分布、破坏形态、纵向受拉钢筋配筋率对破坏形态的影响、三个工作阶段在混凝土结构设计中的应用等。

2.混凝土构件正截面承载力计算的基本假定及其在受弯构件正截面承载力计算中的应用。

3.单筋、双筋矩形与T形截面受弯构件正截面承载力的计算方法，配置纵向受拉钢筋的主要构造要求。

难点： 适筋梁正截面受弯三个受力阶段截面上应力与应变的分布。

第5章 受弯构件的斜截面承载力(8学时)

（一）本章教学目的和要求

掌握斜截面破坏的主要形态及破坏机理；掌握影响斜截面抗剪强度的主要因素；掌握斜截面强度计算公式及公式适用条件，计算方法及钢筋的选择；熟悉抵抗弯矩图，了解保证斜截面受弯承载力的相关构造规定。

（二）教学内容

5.1 概述

5.2 斜裂缝、剪跨比及斜截面受剪破坏形态

5.3  简支梁斜截面受剪机理

5.4斜截面受剪承载力的计算

5.5 保证斜截面受弯承载力的构造措施

5.6 梁、板内纵向钢筋的其他构造要求

（三）重点与难点

重点：1.无腹筋梁斜裂缝出现前后的应力状态。

2.无腹筋梁斜截面受剪的三种破坏形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的影响。

3.矩形、T形和I字形等截面受弯构件斜截面受剪承载力的计算模型、计算方法及限制条件。

难点：1.受弯构件斜截面受剪承载力计算方法。

2.受弯构件钢筋的布置、梁内纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。

第6章 受压构件的截面承载力(14学时)

（一）本章教学目的和要求

掌握轴心受压构件的破坏形态、正截面受压承载力的计算方法及主要构造要求；掌握偏心受压构件正截面两种破坏形态的特征及其正截面上应力的分布；掌握偏心受压构件正截面受压承载力的一般计算公式的原理；熟练掌握对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算方法及纵向钢筋和箍筋的主要构造要求；掌握偏心受压构件斜截面受剪承载力计算；了解N_u-M_u 的相关曲线及其应用。

（二）教学内容

6.1 受压构件的一般构造要求

6.2 轴心受压构件正截面受压承载力

6.3 偏心受压构件正截面受压破坏形态

6.4 偏心受压构件的二阶效应

6.5 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的基本计算公式

6.6 矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力的计算

6.7 矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力的计算

6.8 正截面承载力N_u—M_u的相关曲线及其应用

6.9 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算

（三）重点与难点

重点：1.轴心受压构件的受力全过程、破坏形态、正截面受压承载力的计算方法及主要构造要求。

2.偏心受压构件正截面两种破坏形态的特征及其正截面上应力的计算简图。

3.偏心受压构件正截面受压承载力一般计算公式的原理。

4.对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法及纵向钢筋与箍筋的主要构造要求。

5.偏心受拉构件的受力全过程、两种破坏形态的特征以及对称配筋矩形截面偏心受拉构件正截面受拉承载力计算方法与配筋的主要构造要求。

难点：1.小偏心受压构件正截面受压承载力计算。

 第7章 受拉构件的截面承载力(2学时)

（一）本章教学目的和要求

掌握轴心受拉构件的受力全过程、破坏形态、正截面受拉承载力的计算方法与配筋的主要构造要求；掌握偏心受拉构件的受力全过程、两种破坏形态的特征以及对称配筋矩形截面偏心受拉构件正截面受拉承载力的计算方法与配筋的主要构造要求；了解偏心受拉构件斜截面受剪承载力的计算。

（二）教学内容

7.1 轴心受拉构件正截面受拉承载力计算

7.2 偏心受拉构件正截面受拉承载力计算

7.3 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算

（三）重点与难点

     重点：轴心受拉承载力的计算方法。

 第8章 受扭构件承载力计算(2学时)

（一）本章教学目的和要求

了解受扭构件的破坏机理；掌握矩形截面纯扭构件的扭曲截面承载力计算；掌握矩形截面在弯剪扭共同作用下的强度计算；了解受扭构件的构造要求；掌握平衡扭矩与协调扭矩的概念及协调扭矩构件的设计。

（二）教学内容

8.1 概述

8.2 纯扭构件的试验研究

8.3 纯扭构件的扭曲截面承载力

8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力

8.5 受扭构件的构造要求

（三）重点与难点

重点：矩形截面受扭构件的破坏形态、受扭承载力的计算方法、限制条件及配筋构造。

难点：弯剪扭构件的配筋计算方法。

第9章 变形、裂缝及延性和耐久性(6 学时)

（一）本章教学目的和要求

了解影响构件截面刚度的主要因素及考虑荷载长期作用下的刚度计算方法； 

了解抽心受拉构件与受弯构件裂缝开展的过程；

掌握影响裂缝间距和裂缝宽度的主要因素；

掌握构件裂缝宽度和挠度验算方法；

理解截面延性的概念；

了解影响结构耐久性的因素及措施。

（二）教学内容

9.1 钢筋混凝土构件的变形

9.2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算

9.3 混凝土构件的截面延性

9.4 混凝土结构的耐久性

（三）重点与难点

重点：1.钢筋混凝土构件在第Ⅱ工作阶段中的基本性能，裂缝开展的原理与过程、影响裂缝的主要因素。

2.裂缝宽度、截面受弯刚度的定义与计算原理以及裂缝宽度与构件挠度的验算方法。

难点：裂缝宽度、截面受弯刚度的定义与计算原理。

七、本课程与其它课程的关系

1、本课程与《材料力学》的联系与分工: (1)联系:两门课程均讲解到基本受力构件应力应变、构件强度与变形: (2) 分工:《材料力学》讲解的是弹性材料基本构件，本课程讲解钢筋混凝土非弹性材料基本构件的设计。

2、本课程与《荷载与结构设计方法》的联系与分工: (1)联系:本课程和《荷载与结构设计方法》均讲解结构上的荷载和设计可靠度: (2)分工:《荷载与结构设计方法》课程中重点讲工程结构荷载与结构可靠度，本课程重点讲解混凝土结构基本构件的计算内容。

八、教学时数分配

《混凝土结构基本原理》课程教学时数分配表

总学时：56    学分：3.5 

九、推荐教材及参考书

（一）所用教材：

《混凝土结构设计原理》，东南大学 天津大学 同济大学合编，中国建筑工业出版社，2019年12月 第七版

（二）参考书：

1.《混凝土结构基本原理》，邵永健，翁晓红，劳裕华 主编，北京大学出版社，2013年8月第1版

十、教学方法

1.讲授混凝土结构的基本原理，注重理论分析与实验相结合，培养学生创新能力。

2.采用多媒体课件和传统教学相结合进行教学。

3.通过理论分析与实验及规范对比，理解规范条文并应用于工程设计。

4.理论教学、实验教学相结合， 培养学生严谨治学、科学实验和自学习的能力。

十一、考核方式与成绩评定

课程为考试课。课程总评成绩=平时成绩（40%）+期末笔试测试（60%）百分制

具体要求及成绩评定方法如下:

（1）平时成绩(100分)

平时成绩=考勤+课堂表现+平时作业。本门课程的所有环节均要求学生参与，平时成绩包括出勤和课堂表现，学生不得缺勤，教师不定期抽查点名；每缺勤一次或不交作业扣10分；无故缺勤和不交作业4次者，取消本门课程的考核资格；考勤占平时成绩的10%、课堂表现占平时成绩的15%、平时作业占平时成绩的75%。

（2）期末考试成绩(100分)

考试题分为六种类型，重点考察学生对基本概念、基本理论的掌握和综合运用知识解决工程实际问题的能力。

该课程一贯重视教学方法的改进和教学手段的完善，在教学过程中，既重视发挥教师的主导作用，又尊重学生在学习活动中的主体地位，实行情境启发式案例式教学，激发学生学习的积极性与主动性，引导学生积极思维，教学效果明显提高。

1、传统教学手段和现代信息化相结合的教学手段 

采用了板书、PPT、录像、动画等相结合的教学手段。对于推导、逻辑思维等过程型内容，采用符合认知规律的传统板书方法更为有效； 对一般的教学内容、图示性质的教学内容适宜于多媒体授课；对试验现象等感性认识的内容，采用录像能加深印象；对抽象的受力机理等采用动画的方式能更深刻认识。做到传统授课手段与现代多媒体授课手段相结合，优势互补。

2、教师的情境启发式教学和学生讨论相结合的教学方法 

课堂学习以学生为主体、教师为主导，发挥学生的主动性。每一章设置课堂讨论内容，创设情境→设定目标→启发引导→全员讨论，让学生参与到知识的再创造过程中。在讨论中，引导学生主动思考，既能锻炼学生的思维能力，也能实现学生对教学过程的自我参与，实现教学的互动。

3、在线自学与课堂学习相结合的混合式教学模式 

在线学习以学习知识为主，培养学生的自主学习能力。课堂上侧重脉络梳理、难重点讲授、在线学习质量效果的检查考核，对创新思辨的引导和工程实践的指导等。课后以知识的综合与拓展、应用训练为主，在实践中获得工程设计与创新能力。

4、专业教育与创新创业教育深度融合 

注重专业知识学习与创新创业能力的培养相结合，促使学生养成探索创新的习惯。结合课程内容，安排创新创业专题讲座，了解学科前沿与创业动向，提高创新创业意识。每学年都根据教师的实际科研课题，组织学生参加科研实验，锻炼其创新实践能力。每年组织结构设计大赛，将所学知识运用于结构创新。