混凝土结构基本原理
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课程评价
spContent=土木工程是同济大学特色和强势学科。长期以来该专业培养了大批土木工程人才,为国家的建设做出了重要的贡献。“混凝土结构基本原理”是土木工程专业本科生重要专业基础课,也是同济大学传统品牌课。经过几代学者的不断努力,课程教学内容不断完善,教学设备不断更新,教学方法不断改进。
—— 课程团队
课程概述

本课程强调理论密切联系实践、结构破坏分析与案例设计并举、英文语境不断渗透。即从单纯的板书教学、幻灯片和投影仪教学到以多媒体教学为主,补充结构破坏的文字和图片资料,引导学生参与任课教师所负责的科研项目,鼓励学生参加本专业的国际结构设计大赛,锻炼学生的独立思考能力、实践能力、创新能力和国际交流能力。

学生通过该课程的学习应能掌握由钢筋及混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能和计算分析方法,了解该课程与先修力学课程的区别和联系,初步获得解决实际工程问题的能力,为后续专业设计课程的学习打下良好的理论基础。

1999年,“混凝土结构基本原理”课程被评为同济大学优质课程2004年,被评为同济大学精品课程2007年被评为上海市精品课程2008年被评为国家级精品课程2009年,“混凝土结构基本原理”全英语课程被评为上海市教委重点课程;2015年入选国家级资源共享课程。


授课目标

本课程授课注重学生能力培养与人格养成,具体目标包括:

1. 知识传授

通过课堂讲授、实验、习题练习、参观等形式进行教与学,传授基本知识。

2. 能力培养

通过学习,掌握资料查询、归类、综合等基本方法,掌握获取知识的能力;

通过完成习题、思考题、进行试验加深对知识的理解能力;通过阅读、提出观点、小组讨论、辩论提高逻辑思维能力和思辨能力;通过完成作业、习题提高应用知识解决问题的能力;通过教学试验提高实际动手能力、发现问题及解决问题的能力;通过参观、结合课程教学的本科生创新实践活动和导师指导下的科研活动,逐步提高工程实践能力;在课堂教学中引入系统思维和创造性思维的概念,在实践活动中及大学生创新实践课题中强调系统思维和创新思维的重要性,提高创新能力;通过工程实践与科研小组活动,培养个体的自主能力和在集体中的合作能力,同时培养学生的组织与管理能力;通过参加工程实践、科研课题活动及集体试验项目,锻炼和培养学生的交流合作和组织协调能力和进取精神;通过英语教学、聆听专家讲座,拓展国际视野。

3. 素质提升

以教师的知识、行为,以校园的文化氛围感染学生、影响学生;通过专家的讲座,学习和感受大师的科学态度、工作精神;运用科学的思维方式,引导学生解决抽象和复杂问题;以理论知识和经验总结的结合构建专业知识的构架,以递进式的习题和实验组成实践训练体系,以贯穿整个教学过程的知识传授和实践训练建立教学模式,培养学生对工程知识的理解能力和应用能力;通过事件分析、人物介绍等宣传民族精神,激发爱国主义热情。


课程大纲

一、课程性质与目的

本课程的教学目的是使学生掌握由钢筋及混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能,从而为后续混凝土结构设计和维护课程的学习建立必要的基本概念和理论准备,为其他选修课程及研究生课程学习打下基础。

 

二、课程基本要求

1. 了解钢筋混凝土结构的一般概念与特点,了解其工程应用及发展概况。

2. 熟悉钢筋混凝土材料的特点,掌握钢筋和混凝土的强度及应力-应变关系,熟悉混凝土的收缩和徐变特性。

3. 熟悉粘结破坏机理,掌握粘结强度、锚固长度、搭接长度等基本概念。

4. 熟悉各类混凝土结构基本构件的破坏形态,掌握构件破坏过程的分析方法,能熟练地在拟建结构设计和既有结构构件承载力计算两方面应用承载力的计算公式。

5. 了解受弯构件延性的基本概念,掌握钢筋混凝土结构构件的基本构造措施。

6. 掌握预应力混凝土的基本原理和计算方法,熟练掌握弹性状态和极限状态的截面分析方法、预应力混凝土结构构件的设计方法和基本构造措施。

7. 熟悉混凝土结构的使用性能,掌握混凝土结构裂缝控制及变形计算的理论和方法。

8. 了解混凝土结构耐久性的基本概念。

 

三、课程基本内容

1. 绪论

钢筋混凝土材料的特点,钢筋混凝土结构的一般概念与特点,工程应用及发展概况。课程的特点和学习方法。

2. 钢筋与混凝土材料的基本性能

钢筋的强度与变形,混凝土的强度与变形。

3. 粘结与锚固

粘结作用与粘结机理,钢筋与混凝土间的粘结强度,钢筋在混凝土中的锚固长度。

4. 轴心受力构件的性能与计算

轴心受拉构件的受力性能,轴心受拉构件承载力计算公式的应用,轴心受压构件的受力性能,轴心受压构件承载力计算公式的应用,配有纵筋和螺旋筋轴心受压柱的受力分析。

5. 受弯构件正截面的性能与计算

受弯构件的受力特点与配筋构造,受弯构件正截面破坏模式,受弯构件正截面受力分析,受弯构件正截面承载力计算公式的应用,深受弯构件正截面的受力分析,受弯构件正截面的延性。

6. 偏心受力构件正截面的性能与计算

偏心受压构件正截面破坏模式,二次弯矩对构件受力性能的影响,偏心受压构件正截面的受力分析,偏心受压构件正截面承载力计算公式的应用,双向偏心受压构件正截面受力分析,偏心受拉构件正截面受力分析及承载力公式的应用。

7.斜截面的性能与计算

钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏模式,钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪性能分析,钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算方法及计算公式的应用,保证钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力的措施,偏心受力构件斜截面抗剪性能分析及抗剪承载力计算公式的应用,钢筋混凝土深受弯构件及墙体的抗剪性能分析。

8. 构件扭曲截面的性能与计算

受扭构件的破坏模式,纯扭构件的承载力计算及承载力计算公式的应用,弯剪扭构件的承载力计算及承载力计算公式的应用,有轴力作用扭曲截面的承载力计算,扭曲截面的构造措施。

9. 构件的冲切及局部受压性能

冲切破坏机理,构件受冲切承载力计算,提高抗冲切能力的措施,局部受压破坏机理,局部受压承载力计算及相关构造措施。

10. 预应力混凝土结构的性能与计算

预应力混凝土结构的特点、分类及应用范围,对材料的要求,施加预应力的方法、锚具和夹具,张拉控制应力,预应力损失,预应力混凝土受拉和受弯构件截面受力分析和设计计算方法、预应力混凝土构件的构造。

11. 混凝土结构的使用性能

混凝土结构裂缝的分类与成因,裂缝宽度计算理论及裂缝的控制方法,受弯构件变形的计算理论和变形控制方法。

预备知识

土木工程材料,工程力学I、工程力学II、结构力学I、结构力学II

证书要求

完成所有课程内容的学习,平时成绩占70%,包括单元测试(20%)、单元作业(40%)、单元讨论(10%),期末考试成绩占30%。由任课教师签发课程结业证书,其中成绩大于等于60和小于80者获得合格证书,成绩大于等于80者获得优秀证书。

参考资料

教材:

[1]顾祥林主编. 混凝土结构基本原理(第版).上海:同济大学出版社,2014.

[2]Gu X L, Jin X Y, Zhou Y. Basic Principles of Concrete Structures, Tongji University Press, and Springer, 2015.

主要参考书

[1]朱伯龙主编. 混凝土结构基本原理. 上海:同济大学出版社,1992.

[2]李国平主编. 预应力混凝土结构设计原理. 北京:人民交通出版社,2001.

[3]James K. Wight, James G. Macgregor. Reinforced Concrete – Mechanics and Design. 5th Edition,Pearson Prentice Hall, 2009.

[4]Nawy, Edward G. Reinforced Concrete: A Fundamental Approach (5th Edition), Prentice Hall, 2002.