水工钢筋混凝土结构教学大纲

《水工钢筋混凝土结构》课程大纲

第一部分 大纲说明

一．课程的性质

水工钢筋混凝土结构课程是中央广播电视大学工学学科水利类水利水电工程专业的专业课程。通过本课程的学习，使学生掌握钢筋混凝土、预应力混凝土结构构件的计算理论、构造细则及计算方法，正确理解及使用规范，培养学生从事结构设计的技术技能，了解本学科的发展方向，并为学习后续课程及进行毕业设计提供必要的基础。

二．与其它课程的联系

学习本课程应具备数学、工程力学、水利工程制图、建筑材料等基础课和专业基础课的基本知识。

本课程的后续课程：水工建筑物等。

三．课程的特点

本门课是一门理论性与实践性都较强的专业课，涉及的知识面广。在学习过程中，要熟练运用基础理论知识，还须综合考虑材料、施工、经济、构造细节等各方面的因素，通过课程设计和毕业设计等环节，锻炼培养解决实际工程问题的能力。

四．教学总体要求

根据本课程的特点，应达到下列基本要求：

1．掌握钢筋混凝土材料的力学性能。了解选择材料的基本要求。

2．对钢筋混凝土结构计算理论的基本原则及其在目前结构设计中的应用有明确的概念，并了解其发展方向。

3．掌握钢筋混凝土各种基本构件中的计算理论、应用条件及构造细则。较熟练地掌握其设计方法与计算步骤(包括强度、变形、抗裂度及裂缝开展宽度等计算)。能根据计算及规范要求正确地选择和配置构件中的各种钢筋及绘制设计图。

4．对于预应力混凝土结构的实质应有明确的概念。并对预应力混凝土构件的计算特点应有一定的了解。

五．课程教学要求的层次 课程教学分三个层次：

1．通过学习理解钢筋混凝土各种基本构件的计算理论。

2．运用基本理论解决各种钢筋混凝土构件的设计计算问题。 3．结合课程设计和毕业设计等实践环节使理论知识进一步深化。

第二部分 教学内容和教学要求

一．绪论

教学内容：

1．钢筋混凝土结构的概念、优缺点和应用范围。 2．钢筋混凝土结构的发展简况。

3．本课程的任务、特点。

4．学习本课程应注意的几个问题。 教学要求： 1．了解钢筋与混凝土两种物理力学性能很不相同的材料能有效结合在一起共同工作的基础。

2．了解钢筋混凝土结构的优缺点。

3．了解我国钢筋混凝土结构的发展及其应用。 教学建议：

1．钢筋混凝土概念为本章的主要内容。

2．钢筋混凝土的发展简况着重阐明本学科的发展与生产实践的关系。

3．本课程任务与特点中可适当介绍课程内容及教学环节，说明本课程的学习方法。

二．钢筋混凝土结构的材料 教学内容：

1．钢筋的品种、级别、成分。

2．钢筋的强度和变形，钢筋的冷加工，钢筋的弹性模量。

3．混凝土立方体抗压强度，混凝土轴心抗压强度，混凝土轴心抗拉强度、复合应力状态下的混凝土强度。

4．混凝土在一次短期加载时的应力一应变曲线，混凝土在重复荷载下的应力一应变曲线，混凝土的弹性模量，混凝土的极限应变，混凝土在长期荷载作用下的变形一徐变。

5．混凝土的温度变形和干湿变形。 6．钢筋与混凝土之间的粘结力。 7．钢筋的锚固与接头。 教学要求：

1．掌握钢筋的种类及其物理力学特性、钢筋的冷加工。

2．熟悉钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求、钢筋的选用原则。 3．理解掌握混凝土各种强度的关系及其特性。

4．了解混凝土的徐变和收缩现象及其对结构的影响。 5．了解钢筋与混凝土粘结的特性。 教学建议：

1．钢筋着重比较软钢、硬钢应力-应变曲线的特点及强度取值。钢筋的选用及符号规定。 2．混凝土应重点讲述混凝土强度、变形、变形模量等的意义及其试验依据。使学生牢固地掌握各种强度的含义及符号，懂得变形模量的表示方法及物理概念。

3．钢筋与混凝土结合的基础是粘结力，学生应了解粘结力的概念，粘着力与有关构造要求的关系。

三．钢筋混凝土结构设计计算原则 教学内容：

1．结构设计的极限状态，结构极限状态的分类。

2．失效概率，可靠指标，结构安全级别及目标可靠目标。

3．承载能力极限状态设计表达式，正常使用极限状态设计表达式。 4．荷载的标准值与设计值。 5．材料强度的标准值与设计值。

教学要求：

1．了解结构设计的基本功能要求和设计目的。

2．熟悉极限状态的定义及分类概念。 3．掌握规范的实用极限状态设计方法。 教学建议：

1．本章首先应讲清极限状态的意义，并对极限状态基本表达式的概念阐述清楚。 2．在极限状态的概念中，荷载与材料强度的取值是重点。

3．必须使学生正确了解规范是设计的重要依据，并能正确选用规范。

四．钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 教学内容：

1．受弯构件正截面的构造知识。

2．受弯构件在荷载作用下的应力一应变阶段，受弯构件正截面的破坏特征。 3．正截面受弯承载力计算原则。 4．单筋矩形截面承载力计算。 5．双筋矩形截面承载力计算。 6．T形截面承载力计算。 教学要求：

1．了解受弯构件中有关截面形式及尺寸、保护层厚度、钢筋直径和间距及构造钢筋的一般构造。

2．熟悉一般梁试验的应力应变分布规律，破坏特征与配筋过多或过少时有何不同。 3．掌握单筋、双筋矩形截面和T形截面梁受弯承载力的计算方法、步骤、计算简图及计算公式和适用条件。

教学建议：

本章是主要的基础部分之一，必须讲深讲透，进度可适当放慢。

1．梁的应力—应变阶段是本章的主要内容，要求学生能深入理解各阶段的不同特点，讲清强度、抗裂度、裂缝开展宽度及刚度(变形)计算所依据的阶段。 2．要着重讲明不同配筋率的构件的破坏特征。在了解试验结果的基础上再建立基本公式。 3．着重讲透单筋、双筋截面、T形截面的计算方法，要求学生能根据试验结果画出应力图形，从而列出基本公式，并透彻理解公式的应用条件。

4．单筋截面是最基本的内容，讲授后宜即通过习题加以巩固，然后再讲双筋、T形截面。

5．正截面承载力计算要有足够份量的习题，要求能熟练掌握计算步骤及查表方法，并能正确配筋。

五．钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算

教学内容：

1．梁在弯矩与剪力共同作用下斜裂缝的出现与配筋。 2．无腹筋梁的抗剪性能。

3．有腹筋梁斜截面受剪承载力计算。 4．斜截面抗弯能力。

5．钢筋骨架的构造与施工图。 教学要求：

1．了解梁在弯矩与剪力作用下几种斜截面破坏形态的特点，弄清影响抗剪能力的主要因素。

2．了解梁中腹筋的种类及其作用。

3．掌握有腹筋梁受剪承载力计算方法及步骤。

4．理解引起斜截面抗弯问题的原因，如何保证斜截面抗弯能力。

5．掌握抵抗弯矩图的绘制。 6．了解钢筋骨架的构造

7．能绘制构件施工图及编制钢筋表。 教学建议：

斜截面承载力计算是本课程的重点章节之一，也是一个难点，应予重视。

1．材料力学中已讲述主应力的概念，本章可作必要的重复，从此引出斜裂缝出现前后受力状态的变化。

2．钢筋混凝土梁斜截面的破坏形态，是建立斜截面强度计算公式的试验依据，也是公式适用范围的上下限值，式中各符号的意义应阐述清楚。

3．抵抗弯矩图(材料图)的画法，及保证斜截面强度的构造措施，是本章的难点之一，可举具体例题讲解，帮助学生理解“充分利用点”和“理论切断点”的意义，并辅以习题加深理解。

4．建议本章最后做“伸臂梁设计”的大作业，要求画出全梁的钢筋图。

六．钢筋混凝土受压构件承载力计算

教学内容：

1．受压构件的基本概念。 2．受压构件的构造要求。 3．轴心受压构件的计算。

4．偏心受压构件正截面承载力计算。 5．偏心受压构件斜截面承载力计算。 6．双向偏心受压构件的计算。 教学要求：

1．掌握轴心受压构件的受力特点、承载力计算及构造要求。 2．了解偏心受压构件的构造要求。

3．必须对偏心受压构件两种性质不同的破坏特征有清楚的了解，熟练掌握矩形截面偏心受压构件不对称配筋的设计方法。

4．掌握偏心受压构件斜截面承载力计算。 5．了解双向偏心受压构件设计方法。 教学建议：

偏心受压是本课程主要基本理论部分之一，应讲深讲透，进度宜放慢。 1．轴心受压应以普通箍筋柱的计算和构造为重点。

2．两种偏心受压构件的破坏情况及基本公式的建立，必须有一个明确的概念，可与双筋截面的受弯构件对比讲解。

3．着重讲授矩形截面偏心受压构件的截面设计及强度复核。

4．偏心受压构构的纵向弯曲，主要讲述物理概念，并可与轴心受压构件进行比较。

七．钢筋混凝土受拉构件承载力计算 教学内容：

1．受拉构件的基本概念，大小偏心受拉的界限。 2．小偏心受拉构件的计算应力图形、基本公式。

3．大偏心受拉构件的计算应力图形、基本公式及其适用范围。 4．偏心受拉构件斜截面承载力计算。 教学要求：

1．了解大小偏心受拉的界限、受力特点、应力图形和计算公式。

2．了解其计算方法和步骤。

3．了解偏心受拉构件斜截面承载力计算。 教学建议：

受拉构件是在前述受压构件的基础上进行讲授的，可简明扼要地讲解。本章可作为讨论课。

八．钢筋混凝土受扭构件承载力计算

教学内容：

1．受扭构件的基本概念。

2．钢筋混凝土受扭构件的破坏形态及开裂扭矩。 3．钢筋混凝土纯扭构件承载力计算。

4．钢筋混凝土构件弯、剪、扭共同作用下的承载力计算。 教学要求：

1．掌握纯扭构件的受力性能和承载力计算。 2．掌握弯剪扭构件的承载力计算方法。

3．熟悉受扭构件承载力计算的适用条件和构造要求。 教学建议：

本章应着重讲授受扭构件的破坏特征，抗扭钢筋的计算。

九．钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算

教学内容：

1．产生裂缝的原因，裂缝对水工钢筋混凝土结构的影响。 2．抗裂验算。

3．裂缝宽度的验算。 4．变形验算。 教学要求：

1．了解裂缝产生的原因及对裂缝控制等级的划分。 2．了解抗裂验算的计算公式，并能够熟练应用。

3．了解裂缝宽度计算理论概况以及裂缝出现前后钢筋和混凝土应力的变化。 4．掌握裂缝宽度计算公式的应用。

5．了解裂缝出现前后构件刚度的变化，掌握刚度及变形公式的应用。 教学建议：

本章是本课程的重要的基本理论之一，进度适当放慢。 1．要着重阐明裂缝出现与裂缝开展的过程。

2．抗裂以轴心受拉和受弯构件为主，也要讲述大偏心受拉(压)。

3．裂缝开展计算以受弯构件为主，着重讲物理概念，裂缝开展允许值与改善裂缝开展的措施须要简单提及。

4．裂缝计算与强度计算的关系，应讲清楚。

6．变形计算着重讲清受弯构件受力后的刚度变化及出现裂缝后的刚度计算。

十．预应力混凝土结构构件计算

教学内容：

1．预应力混凝土的基本概念。

2．施加预应力的方法一先张法、后张法。 3．预应力混凝土的材料。

4．预应力钢筋的张拉控制应力及预应力损失计算。 5．先张法轴心受拉构件的应力分析。 6．后张法轴心受拉构件的应力分析。 7．先张法受弯构件的应力分析。 8．后张法受弯构件的应力分析。 9．预应力受弯构件的承载力计算。

10．预应力受弯构件抗裂、裂缝宽度、挠度及施工阶段验算。 教学要求：

1．弄清预应力混凝土的基本概念及其主要优越性。 2．了解对混凝土施加预应力的方法。 3．对张拉钢筋的锚具和夹具作一般了解。

4．了解预应力混凝土对所用材料性能的要求和常用材料。

5．预应力混凝土结构计算的一般规定是主要内容之一，应了解预应力钢筋的张拉控制应力及预应力损失计算，分清每种损失出现的时间。

6．通过预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析，了解构件从张拉钢筋到荷载作用下破坏的各阶段受力全过程，掌握混凝土和钢筋的应力变化。 7．掌握预应力混凝土设计计算的主要内容。

8．构造和局部承压验算也非常重要，必须十分重视。 教学建议：

本章是重点，也是难点。

1．要讲清预应力混凝土的基本概念，施加预应力的方法。 2．使学生会用规范计算预应力损失。

3．讲清轴心受拉构件的应力分析、受弯构件的应力分析。

4．重点是预应力受弯构件的承载力计算及抗裂、裂缝宽度、挠度验算 5．使学生了解施工阶段验算。

第三部分 教学总体建议

一．课程教学总时数、学分数

本课程为5学分，课内学时90，开设一学期。 二．考核

本课程考试方式为闭卷，时间120分钟，应带计算器及简单绘图工具。

三．学时分配

次序 教学内容 绪论 钢筋混凝土结构的材料

电视课 1 自学 2 4 习题课 小计 2 5 1 2

3 4 5 6 7 8 9 10

钢筋混凝土结构设计计算原则 钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算 钢筋混凝土受压构件承载力计算 钢筋混凝土受拉构件承载力计算 钢筋混凝土受扭构件承载力计算 钢筋混凝土构件的正常使用极限状态验算 预应力混凝土结构构件计算 总计学时 1 3 2 2 1 2 3 15 4 7 7 7 2 3 6 10 52 4 4 4 1 2 4 4 23 5 14 13 13 3 6 12 17 90