钢结构基本原理课程档案之二知识体系与知识点讨论稿0316wu.docx

1、钢结构基本原理课程档案之二知识体系与知识点讨论稿0316wu课程档案之二知识体系与知识点 课 程 名 称 钢结构基本原理 课 程 类 别 专业基础课 专 业 名 称 土木工程 责 任 教 授 陈以一 教授 填 报 日 期 2012.03.10 同济大学土木工程学院一、 知识体系 土木工程专业知识体系及本课程所处位置注：学院统一编写 本课程与相关课程对应关系公共基础课程专业基础课程专业课程专业拓展课程实践环节本科层次(专业名称)高等数学B（上）高等数学B（下）线性代数概率论与数理统计工程力学I工程力学II结构力学I结构力学II土木工程概论土木工程材料荷载与结构设计原则结构稳定性和极限荷载计算结构

2、力学与应用软件数理方程薄壁杆件力学建筑结构概念设计建筑钢结构设计桥梁概念设计钢与组合结构桥梁地下建筑结构建筑结构抗震塔桅结构大跨度结构建筑幕墙结构房屋结构抗火设计组合结构钢结构基本原理实验建筑钢结构课程设计钢与组合结构桥梁课程设计毕业设计研究生层次(土木工程/结构工程)弹塑性力学损伤力学基础固体力学的变分原理风工程学地震工程学结构稳定理论高等钢结构理论钢-混凝土组合结构 建筑结构选型 高层建筑结构钢管结构 高耸结构 轻型钢结构索与膜结构幕墙结构网架与网壳结构 前修课程要求工程力学、工程力学、结构力学、结构力学（建议取消）二、 知识单元与知识点（共计：知识单元 31 个；知识点 115 个；推荐

3、学时 43（2.5学分）学时）知识单元知识点推荐学时推荐教材章节序号描述序号描述要求1钢结构初步知识1钢结构应用范围、主要结构体系(形式)、钢结构特点了解21.1-1.42钢结构可能的破坏形式熟悉2.73.13.72结构钢材料的性能要求1强度、塑性、韧性、冷加工性、可焊性和耐久性及各性能的度量指标掌握22.12.22.42.52.62相关性能的测试方法和标准熟悉2.12.22.42.52.63影响钢材力学性能的一般因素1化学成分、冶炼和制作的影响；碳当量指标和敏感性系数指标掌握1.52.8.12.8.22.8.4？2时效和加载历史掌握2.8.33高温、低温及低温转变温度掌握2.8.54复杂应力

4、条件下钢材的力学性能1应力集中熟悉12.8.62复杂应力及复杂应力条件下屈服条件；塑性破坏和脆性破坏掌握2.33高周疲劳和疲劳寿命；疲劳计算中的应力比概念、应力幅准则、依据和计算方法；变幅疲劳与Miner准则掌握1.52.7.24低周疲劳和钢材滞回性能特点了解2.2 ？5结构钢材类型、规格和选用1当前应用的结构钢牌号、类型、规格掌握12.9.12.9.22.102钢材选用原则掌握2.9.33钢材强度设计值的确定原则掌握？4新型（高性能）钢材开发趋势了解？6轴心受拉（刚性）构件力学性能1轴心受拉构件的常用截面形式了解2.01.3/4.12净截面与毛截面概念掌握2.7/4.13轴心受拉构件强度计算

5、公式及适用条件掌握2.8/4.14残余应力对强度影响熟悉3.3.28.55构件连接部位的截面效率及其影响因素了解4.16轴心受拉构件的抗拉刚度；长细比及用长细比控制构件刚度的原因掌握4.17轴心受拉(柔性)构件力学性能1柔性受拉构件的概念及在工程中的应用了解0.54.32柔性受拉构件的构成了解4.33索的刚度方程了解4.38拉弯构件强度1平截面假定与理想弹塑性假定熟悉1.52边缘屈服、有限屈服、全截面塑性状态时的截面法向的应变、应力分布特点 掌握4.2.23强度计算准则及其计算公式掌握4塑性中和轴与弹性中和轴的区别，截面塑性模量与塑性弯矩的定义和推导熟悉4.2.29轴心受压构件截面形式与强度1

6、轴心受压构件的常用截面形式，双轴对称、单轴对称与无对称轴截面，实腹式与格构式了解2轴心受压构件强度破坏模式和计算公式掌握5.1.15.210实腹式轴心压杆的整体稳定1理想压杆弹性稳定平衡方程及其物理解释；扭转中心、约束扭矩与自由扭矩、翘曲变形特征和翘曲应力概念；弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳模式了解5.1.25.36.42理想压杆临界力：欧拉公式和香莱公式掌握5.3.13实际压杆的稳定承载力，几何缺陷及残余应力影响掌握5.3.14轴心受压稳定系数，工程设计用柱子曲线，整体稳定计算公式，毛截面与柱子稳定的整体性概念掌握5.3.45.511格构式轴心压杆的稳定和计算1采用格构式构件的原因，格构式构件

7、的截面形式，缀材类别，实轴与虚轴熟悉5.42轴压构件考虑剪切变形影响的稳定平衡方程及临界力，失稳变形产生的剪力熟悉5.43轴压格构式构件关于实轴与虚轴的整体稳定计算公式，换算长细比，掌握5.44格构式构件单肢计算和缀板、缀条计算掌握5.712均匀受压矩形薄板的稳定1矩形板两对边均匀受压时的板件失稳变形，板件弹性稳定平衡方程的物理意义，板件弯曲刚度表达式了解5.6.22四边简支和三边支承一边自由矩形板的临界应力，板的稳定系数，宽厚比概念熟悉5.6.23板间相互约束对临界应力的影响了解5.6.24板的非弹性失稳了解5.6.25轴心压杆中板的边界条件分类；控制局部失稳的准则；防止板件局部失稳的宽厚比

8、限值，钢材屈服点与临界宽厚比的关系不容许板件发生局部失稳的应力准则：屈服点准则、整体稳定临界应力准则、工作应力准则；熟悉5.6.25.6.413均匀受压矩形薄板的屈曲后强度1薄板失稳后大变形的非线性方程组及物理意义，压力-变形关系了解5.6.32板件屈曲后强度的概念及利用，局部失稳对构件性能的影响了解5.6.33薄板屈曲后强度的有效宽度法，采用有效截面计算构件强度和稳定性了解5.6.35.6.514受弯构件的强度1受弯构件的常用截面形式，单向受弯与双向受弯了解6.12受弯时正截面边缘屈服、有限屈服、全截面塑性状态分别对应的设计准则，截面抗弯强度计算公式掌握6.3.16.3.23截面剪应力分布特

9、点，抗剪强度计算公式、抗剪强度近似计算公式的适用条件掌握6.3.34集中荷载作用位置构件翼缘-腹板交界处的局部应力分布模式、局部承压强度计算公式掌握6.3.45复杂应力状态下的折算应力及强度计算公式；掌握6.3.56危险截面与危险点15受弯构件整体失稳和稳定性计算1受弯构件整体失稳的变形特征（弯扭变形）；均匀弯矩作用下构件弹性稳定平衡方程及其物理解释 了解6.2.22两端简支均匀受弯构件弹性失稳临界弯矩的求解了解6.5.13弯矩分布、边界约束、集中荷载作用位置、构件截面形式变化对临界弯矩的影响；受弯构件侧向支承的作用和工程实现方式；受弯构件边界约束类型和典型构造方式熟悉6.5.14受弯构件非弹

10、性失稳的概念了解6.5.15受弯构件整体稳定的设计计算公式；利用结构布置和构造措施保证整体稳定（可不计算整体稳定性）的条件掌握6.5.216受弯构件中翼缘和腹板的局部稳定1受压翼缘局部失稳变形、弹性失稳临界应力公式熟悉6.6.12腹板受对边不均匀压力作用时的失稳变形、板的稳定系数与应力梯度关系；腹板受均匀剪力作用时的失稳变形、弹性失稳临界应力公式、板的稳定系数与板件长宽比关系；腹板受单边分布压力作用时的失稳变形和临界应力；多种应力作用下板件失稳的相关公式熟悉6.6.13由屈服点准则确定的受弯构件翼缘和腹板的宽厚比限值掌握6.6.24防止腹板局部失稳的加劲肋及其布置， 掌握6.6.35腹板局部稳

11、定分区格验算了解6利用板件屈曲后强度的设计概念了解6.6.47按板件宽厚比进行构件截面分类，以及截面分类与钢结构设计方法的关系了解3.2.317受弯构件的变形计算1受弯构件挠度验算掌握6.718压弯构件的截面形式和截面强度计算1压弯构件的常用截面形式及其与受力特点的关系了解7.12压弯构件强度破坏模式和计算公式掌握7.27.319实腹式压弯构件的整体稳定性及计算1单向压弯构件整体稳定平衡方程组，整体失稳变形特征了解2单向压弯构件平面内失稳的方程解；二阶效应；边缘屈服准则下的稳定承载力；极限荷载和稳定的极值问题；整体失稳时的轴力-弯矩关系熟悉7.4.13单向压弯构件平面内稳定的计算公式；等效弯矩

12、系数概念；二阶效应放大因子掌握7.4.14单向压弯构件平面外失稳（弯扭失稳）的方程解熟悉7.4.25单向压弯构件平面外稳定的计算公式；闭口截面构件的计算公式修正掌握7.4.26双向压弯的整体稳定计算公式20格构式构件单向压弯时的整体稳定性计算1弯矩绕虚轴的格构式压弯构件的整体稳定计算公式掌握7.5.22弯矩绕虚轴格构式压弯构件的单肢稳定计算掌握7.5.23缀材验算掌握21压弯构件板件稳定性要求1压弯构件不允许发生局部失稳时对翼缘、腹板的宽厚比限值掌握7.6.222压弯构件的长细比关于计算长度的概念和计算2压弯构件的长细比限值掌握？23焊接连接及其特点1焊接工艺：电弧焊（手工、自动及气体保护焊）

13、、电渣焊、电阻焊、气焊、了解8.2.12焊接材料：焊条、焊丝了解8.2.13焊缝形式：对接焊缝、角焊缝；焊件相对位置：平接、搭接与顶接；施焊方位：附焊、立焊、横焊与仰焊熟悉8.2.24对接焊缝和角焊缝的图纸符号表示了解？5焊接连接的优点和缺点；焊接残余应力；焊接变形；各种焊接缺陷对连接力学性能的影响熟悉8.2.38.5.18.5.224对接焊缝的构造和计算1对接焊缝的构造：引弧板；平焊缝和斜焊缝熟悉8.3.12焊缝质量检验等级；质量等级与焊缝设计强度关系掌握8.3.23对接焊缝的破坏；强度计算公式；焊缝计算长度掌握8.3.34典型连接计算：承受轴心力的钢板拼接焊缝；承受弯矩和剪力的“牛腿”掌握

14、8.3.325角焊缝的构造和计算1角焊缝的构造：直角焊缝、平坡焊缝和深熔焊缝；斜角焊缝；端焊缝与侧焊缝；绕焊与断续焊熟悉8.4.12焊缝尺寸的构造要求掌握8.4.13端焊缝和侧焊缝受力特点；最小破坏面假定；角焊缝强度的试验公式和计算公式；计算应力的规定掌握8.4.24单个角焊缝的强度计算公式；角焊缝强度设计值；因受剪不均匀性对侧缝计算长度的折减掌握8.4.25典型连接计算：承受轴力的角钢与节点板的连接；承受轴力、剪力和弯矩的“牛腿”；承受剪力、扭矩的三面围焊的搭接板掌握8.4.326螺栓连接及其特点1工艺：定位、制孔、接触面处理；螺栓拧紧的方式了解？8.7.22螺栓连接的分类及特点熟悉8.6.

15、28.7.13螺栓排列构造：并列与错列；容许间距规定和原因熟悉8.6.127普通螺栓连接构造和计算1普通螺栓等级；螺栓孔制作要求；孔径与螺栓直径关系熟悉8.6？2螺栓受剪的工作机理；破坏模式：螺栓杆剪断、孔壁压坏、连接件断裂、撕剪、螺栓杆弯曲；防止破坏的计算手段和构造手段掌握8.6.23单个螺栓抗剪承载力设计值；抗剪面掌握8.6.24螺栓受拉的工作机理；撬力概念掌握8.6.25单个螺栓抗拉承载力设计值；螺纹处的有效截面掌握8.6.26典型连接计算：均匀受剪与非均匀受剪；剪力和扭矩共同作用；均匀受拉；受弯作用与受拉受弯作用（转动轴假定）；剪力和拉力共同作用掌握8.6.38.6.48.6.528高

16、强度螺栓连接构造和计算1高强度螺栓等级；孔径与螺栓直径关系；摩擦面处理和抗滑移系数熟悉2高强度螺栓受剪的工作机理；连接破坏的滑移准则和极限强度准则，摩擦型连接和承压型连接 掌握8.7.13高强度螺栓抗拉的工作机理掌握8.7.14摩擦型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值和抗拉承载力设计值掌握8.7.28.7.35承压型连接高强度螺栓的抗剪承载力设计值和抗拉承载力设计值掌握8.7.56摩擦型连接高强度螺栓的典型连接计算：受剪、受扭剪、受弯与受拉弯（中和轴假定）作用掌握8.7.4？31钢拱结构概念1拱的形式和受力特点了解9.3.12拱的平面内、外失稳变形特点了解9.3.29.3.3 “知识单元与知识点

17、”部分的编写是重点。几点说明：1、知识点的撰写应尽可能细化，以便学生掌握知识内容和后续知识体系贯通。2、知识点中的“要求”包括“了解”、“熟悉”和“掌握”三个层次，分别定义为：了解：理解相关知识点内容，一般性知道熟悉：清楚知识点的原理、内容、依据、程序及方法，并且知道概念以及内部各知识点之间的联系掌握：完整理解、把握知识的全面含义，以及不同知识点之间的区别与联系，并加以灵活运用3、“推荐学时”可对应于知识点，亦可对应于若干知识点或知识单元（即若干个知识点合并，给出一个推荐学时）。4、两个建议：在知识点中，可用方括号“ ”列出重要概念、核心理论和关键物理量； 知识点撰写应尽可能详细，一般地，每一学分课程内容对应的篇幅不宜少于3页。5、给出了混凝土结构基本原理和钢结构基本原理的一个编写样例，供参考。推荐教材：沈祖炎等主编钢结构基本原理