荷载与结构设计原理教学大纲

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《荷载与结构设计原理》教学大纲

课程英文名称：Theory of Structure Loading and Design

课程编号：

课程类别：专业课

课程性质：必修课

学分： 2

学时/周数：32（其中：讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：0 ）

适用专业：土木工程本科专业

开课部门：土木工程与建筑学院

一、课程教学目的和课程性质

荷载与结构设计原理课程是土木工程的主要专业基础课程，通过该课程的学习，使学生掌握荷载的分类、荷载的计算原理和统计方法，了解各类荷载作用下结构内力计算及设计方法，为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打下良好的基础。

同时，《荷载与结构设计原理》是根据“高等学校土木工程本科指导性专业规范”知识体系新的要求，以及新一轮土木工程相关规范、标准编写，反映最新研究成果和工程实际需求。通过该门课的整个教学过程, 逐渐培养学生对结构外荷载统计计算的能力，使得学生能够综合运用结构设计原理的知识去分析、解决实际工程问题。

二、本课程与相关课程的关系

先修课程：高等数学、概率论与数理统计、理论力学，材料力学，结构力学；

后续课程：土力学与地基基础，钢筋混凝土结构，砌体结构，钢结构，工程抗震等。

三、课程的主要内容及基本要求

了解工程结构中荷载和作用的形式、分类以及荷载作用的计算方法；掌握重力作用、风荷载作用、地震作用的计算方法，能将荷载计算方法在工程结构荷载及其抗力的统计分析中进行熟练运用，理解这些荷载作用在结构内力计算及结构设计中的应用；学会结构可靠度分析与计算的基本方法。通过该门课程学习，掌握荷载类型、荷载计算、结构设计荷载统计方法以及结构可靠度等初步知识。

第一单元绪论（2学时）

[知识点]

荷载与作用的概念和特点，作用按时间、空间和结构反应等进行详细分类；荷载的标准值、代表值和设计值；结构设计方法的概念和设计手段的演化过程；容许应力设计法、破损阶段法、极限状态设计法和概率极限状态设计方法的基本原理以及各设计方法的区别。

[重点]

荷载的概念，作用的分类，荷载与作用的区别；现行规范采用的结构设计方法及其原理。

[难点]

荷载标准值、代表值和设计值的概念和计算方法。

[基本要求]

1、识记：荷载与作用的概念，作用按时间、空间和结构反应的具体分类；荷载标准值、设计值和代表值的概念及计算方法；

2、领会：工程结构荷载与作用的区别，结构设计方法的演化过程及基本原理；

3、简单应用：能够根据结构效应区分直接作用和间接作用；

4、综合应用：可以应用荷载和作用的相关知识去识别实际工程中各类荷载和作用。

第二单元重力、侧压力（4学时）

[知识点]

重力荷载产生的原因、特点、影响因素及计算方法，土自重应力的概念和计算方法；侧压力产生的原因、特点、影响因素及计算方法，土侧压力的概念和分类，静止土压力、主动土压力和被动土压力的特点和计算方法，库伦土压力理论和朗金土压力理论的基本原理及应用方法；静水压力和动水压力的基本概念和计算方法；路面及屋面活荷载、厂房吊车荷载、波浪荷载、冻胀力以及冲击荷载等的基本概念和计算方法。

[重点]

土自重应力与土侧压力的特点、分类和计算原理，库伦土压力理论和朗金土压力理论的基本原理及应用步骤，楼面及屋面活荷载的计算。

[难点]

土自重应力的计算，主动土压力和被动土压力的计算，楼面及屋面活荷载的理解及计算，吊车荷载的计算。

[基本要求]

1、识记：重力荷载和侧压力产生的原因、特点、影响因素及计算方法，土自重应力与土侧压力、楼面及屋面活荷载的概念及计算方法，库伦土压力理论和朗金土压力理论的基本原理；

2、领会：恒荷载和活荷载的概念及计算；

3、简单应用：结构设计中如何确定恒荷载和活荷载；

4、综合应用：各类荷载作用在结构设计中如何确定。

第三单元风荷载（6学时）

[知识点]

风荷载产生的原因、特点、影响因素及计算方法；基本风速和基本风压的概念和计算方法；影响基本风压的因素，非标准条件下风速或风压的换算方法；风压高度变化系数，风荷载体型系数等的概念和对结构风荷载的影响规律；顺风向风振和横风向风振响应的分析和计算方法；桥梁风荷载响应中颤振和抖振的区别。

[重点]

风荷载产生的原因、特点、影响因素及计算方法，基本风速和基本风压的概念和计算方法，风压高度变化系数和风荷载体型系数的概念及确定方法，顺风向风振、横风向风振的基本概念和计算方法。

[难点]

基本风速和基本风压、风压高度变化系数和风荷载体型系数的概念及确定方法，桥梁风荷载响应中颤振和抖振的区别。

[基本要求]

1、识记：基本风速和基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数、顺风向风振、横风向风振的基本概念和计算方法；

2、领会：结构风荷载中如何运用基本风速和基本风压、风压高度变化系数、风荷载体型系数计算结构风荷载；

3、简单应用：结构设计中如何沿结构高度确定出结构风荷载；

4、综合应用：工程结构受力分析中如何计算结构的受力和风振响应。

第四单元地震作用（6学时）

[知识点]

地震作用产生的原因、特点、影响因素及计算方法，地震区划与地震作用，烈度与震级的基本概念和关系，地震波的类型，单质点体系水平地震作用，多质点体系水平地震作用，结构的扭转地震效应，竖向地震作用，地震作用及计算方法。

[重点]