《水工钢结构》教学大纲(精)

《水工钢结构》教学大纲

第一部分大纲说明

一、课程的性质和任务

《水工钢结构》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教学计划中的主要专业选修课。课程的任务是通过钢结构课程的学习使学生进一步了解水工钢结构的特点，掌握水工钢结构的基本理论，具备一般水工钢结构的设计技能。

二、与其它课程的关系

学习本课程应具备数学、工程力学、工程制图的基础知识，其中材料力学是它的主要技术基础课，还要具有建筑材料、水工建筑物、水力学等课程相关内容的基本知识。

三、课程教学基本要求

通过本课程学习，应达到下列基本要求：

1．掌握水工钢结构材料的工作性能，能正确的选用钢材及提出相应的物理力学性能指标要求。

2．在掌握焊接和螺栓连接工作和破坏性质的基础上，能正确计算和设计连接。

3．了解钢结构的主要问题是稳定问题。对钢构件的各种稳定问题应建立起较为清晰的概念。

4．能进行水工钢结构一般构件的计算，如：钢梁及焊接组合梁、钢柱（钢压杆）等。会进行平面钢闸门的结构布置和设计。

5．了解我国现行钢结构设计规范和水工钢闸门设计规范的基本计算和构造要求。

四、教学方法

采用文字教材进行课堂教学，通过作业检验学生掌握的程度，最后进行类似于课程设计的水工平面钢闸门的设计大作业。

五、课程教学要求的层次

课程教学分三个层次：

1．通过学习理解水工钢结构的受力特点和使用要求；

2．运用所学的课程理论选择合理的水工钢结构设计方案和计算方法；

3．通过水工平面钢闸门设计大作业，加深对水工钢结构基本理论和基本知识的理解。

第二部分教学过程建议

一、学时分配

本课程3个学分，课内总学时54，开设一学期。具体学时分配建议如下表：

二、教材总体说明及教学环节

本课程仅采用文字教材。

考核方式为考查。

第三部分教学内容和教学要求

一、绪论

教学内容：

1．钢结构及水工钢结构的特点及应用；

2．钢结构的发展历史及水工钢结构的应用现状和发展方向；

3．对钢结构设计的基本要求。

教学要求：

1．了解钢结构的优缺点及适用性；

2．掌握水工钢结构的应用状况和范围；

3．了解水工钢结构的几个发展研究方向。

二、钢结构的材料

教学内容：

1．建筑钢材的两种破坏形式；

2．正常情况下建筑钢材的基本性能：一次单向拉伸时的应力应变关系、钢材的机械性能、连续反复荷载作用下钢材的疲劳强度、多轴应力状态下钢材的屈服条件；

3．影响钢材主要性能的因素：化学成分的影响、冶炼和轧制的影响、钢材的冷作硬化和时效、应力集中及温度对钢材性能的影响；

4．钢材的脆断及防止脆断的措施；

5．建筑钢材的种类和标号，合理的选择钢材规格。

6．钢结构的概率极限状态设计计算方法。

教学要求：

1．掌握钢材的主要机械性能和破坏形式；

2．掌握影响钢材力学性能的主要因素；

3．了解钢材的疲劳特性及其验算方法；

4．了解建筑钢材的钢号、规格及其性能，会进行钢材的选用；

5．熟悉以概率极限状态设计法为基础的钢结构设计方法。

三、钢结构的连接

教学内容：

1．对接焊缝连接的工作性能和计算，角焊缝的工作性能和计算；

2．焊接应力和焊接变形的成因和影响，减少和消除焊接应力和变形的措施；

3．螺栓连接中普通螺栓和高强螺栓传递剪力的工作性能和计算，螺栓连接偏心受剪、受拉及拉剪共同作用时的计算。

教学要求：

1．理解连接在钢结构中的重要性，了解钢结构连接的类型；

2．掌握焊接方法、焊接连接形式、焊缝类型、焊接强度及焊缝类型的适用性；

3．掌握对接焊缝、角焊缝的构造和计算，了解焊接应力和焊接变形，包括产生原因、对结构的影响及消除和减少焊接应力和焊接变形的措施等；

4．了解螺栓的种类和特性，掌握普通螺栓连接、摩擦型高强螺栓连接的构造和计算。

四、钢梁

教学内容：

1．钢梁的种类和截面型式，轧成梁工作性能、强度和刚度的计算；

2．钢梁整体稳定性的基本概念及验算，轧成梁的局部稳定的概念及验算、保证稳定的措施；

3．焊接组合梁的截面选择，截面改变设计及梁端设计。

教学要求：

1．了解钢梁的型式及其应用；

2．理解钢梁整体稳定性的概念，掌握钢梁整体稳定性的验算方法；

3．掌握钢梁弯曲强度及其计算，了解梁的支承型式和计算；

4．能进行轧成梁的设计、焊接组合梁的截面选择和截面改变，学会焊接组合梁的翼缘焊缝和梁的拼接，掌握梁与柱的局部稳定性概念，学会薄板

稳定性的验算，能进行组合梁腹板的加肋设计。

五、轴心受力构件

教学内容：

1．轴心受压构件的种类和截面型式，构件的极限状态和承载能力；

2．轴心受拉构件的设计和要求。

3．实腹式和格构式轴心受压构件的整体稳定和截面选择；

4．实腹式轴心受压构件局部稳定和格构式轴心受压构件单肢稳定及缀材设计。

教学要求：

1．理解钢柱和钢压杆的应用和构造型式；

2．掌握轴心受压实腹式构件稳定极限承载力、局部稳定性的分析计算，会进行实腹柱的设计；

3．掌握轴心受压格构式构件稳定性分析，会进行格构柱的设计。

六、压弯构件

教学内容：

1．压弯构件的种类和截面形式；

2．实腹式压弯构件的稳定性和承载力；

3．实腹式和格构式压弯构件的整体稳定和截面选择；

4．梁和柱的连接，常用的柱头和柱脚的型式和计算。

教学要求：

1．了解压弯构件整体失稳的形式与特点；

2．理解实腹式压弯构件弯压作用平面内、外的稳定性分析和计算；

3．会进行偏心受压实腹柱和格构柱的设计；

4．了解梁与柱的连接，会进行柱脚设计。

七、钢桁架

教学内容：

1．桁架的外形、尺寸、腹杆布置；

2．桁架间连接系的作用和布置型式及特点，桁架杆件的计算长度确定及长细比的限值；

3．钢桁架杆件的截面型式、截面选择、各种受力性质杆件内力计算；

4．普通钢桁架的节点构造和施工图的绘制。

教学要求：

1．熟悉水工钢桁架的应用和发展，了解钢桁架外形的选择、尺寸和节间长度的确定，能进行连接系的布置；

2．掌握压杆计算长度的确定，知道桁架杆件的长细比限值，会进行桁架的杆件设计；

3．能进行钢桁架节点设计和绘制钢桁架施工图。

八、平面钢闸门

教学内容：

1．水工钢闸门的类型、特点、应用现状和发展；

2．平面钢闸门的组成部分和结构整体布置；

3．面板厚度的选定和验算，次梁的荷载计算、截面选择；

4．主梁的型式、荷载、设计特点，边梁的考虑；

5．横向和纵向连接系的作用和型式，行走支承的选择计算，轨道、预埋件、止水、启闭力等的选定和计算。

教学要求：

1．了解水工钢闸门的应用及在水工建筑物中的作用和适用性；

2．了解平面钢闸门组成部件的作用，掌握平面钢闸门的结构布置原则；

3．掌握平面钢闸门面板和次梁的设计计算、主梁的设计特点，能进行边梁设计；

4．会进行横向和纵向连接系的确定；

5．能进行平面钢闸门的细部设计，了解规范规定的构造要求；

6．通过大作业，能完成较完整的水工平面钢闸门的设计工作。