《钢结构》课程教学大纲

《钢结构》课程教学大纲

课程编号：05021004

课程名称：钢结构

英文名称：Steel Structure

课程类型: 必修课

课程性质：专业技术基础课

总 学 时：48 讲课学时：48 实验（实践）学时：0

学 分：3

适用对象: 土木工程本科生 海洋工程本科生

先修课程：建筑制图、材料力学、结构力学、钢筋混凝土原理

一、编写说明

（一）制定大纲的依据

随着时代的进步，社会和科技的不断发展，钢结构也不断丰富了课程内容，特别是2003年底国家颁布实施新修订的《钢结构设计规范》，钢结构设计理论及设计方法也随之作了调整。依据2005级土木工程专业教学计划和教学大纲要求，为达到教学目的和要求而定。

（二）课程简介

本课程是土木工程专业的一门主要专业基础课程，属必修课程。是研究土木建筑钢结构工作性能和合理设计的一门工程技术型课程。因此本课程对于土木工程专业来讲是非常重要的一门专业基础课。

（三）课程的地位与作用

本课程的目的是在学习钢结构的基础上，拓宽学生的专业知识，培养学生对钢结构的分析、计算、设计能力。

课程的要求是通过学习，能正确地选用钢材，并能对所选钢材提出必要的保证项目；掌握焊缝连接和螺栓连接的构造和计算；稳定是钢结构设计中的重要问题，要求对钢结构的各种稳定问题建立比较清楚的概念；掌握基本构件和普通钢屋盖的设计。

（四）课程性质、目的和任务

本课程是土木工程专业的一门主要专业课程，是研究土木建筑钢结构工作性能和合理设计的一门工程技术型课程。

课程的任务是着重讲授钢结构的基本理论与基本知识，使学生掌握钢结构的选材、构造原理、计算方法与结构布置原则，能设计一般的钢屋盖结构，对钢结构的最新发展有一定的了解，并为进一步钻研钢结构打下基础。

通过本课程教学，使学生了解钢结构的特点，掌握钢结构基本理论的一般概念及基本知识，使学生系统地学习钢结构的特点、基本原理、基本知识、结构类型和布置原则、构造方法以及设计的基本技能，使学生具有选用结构钢材及设计基本构件和连接的能力，初步掌握一般钢构件和普通钢屋盖的设计，学会钢屋架结构的设计及其施工图的绘制；为今后进行较复杂钢结构的设计和研究等工作打下必要的基础。

（五）与其他课程的联系

本课程与材料力学、结构力学、弹性理论有着密切的关系。也为今后钢结构房屋设计、钢桥设计、高层钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构及毕业设计打下基础，提供理论基础。

（六）对先修课的要求

要求材料力学为本课程提供坚实的力学基础，包括熟练掌握构件的轴向受力（拉压）、剪切、弯曲等计算理论和计算方法，熟练掌握截面特性的计算（包括面积、形心、截面惯性矩、截面模量等），熟练掌握压杆稳定理论及复杂应力状态的强度理论。

要求结构力学提供建筑常用结构的内力（弯矩、轴力、剪力）计算方法，熟悉超静定结构截面改变对结构受力的影响。

要求钢筋混凝土提供结构设计理论的基本方法、极限状态设计方法及有关概念，荷载及材料强度取值方法，荷载设计值、标准值的关系及其应用情况。要求熟悉近似概率极限状态设计方法；了解承载能力和正常使用（变形）两类极限状态设计的含义和要求，掌握其基本设计表达公式；在设计公式中对荷载、内力、应力、变形、抗力、强度等应采用设计值或标准值及其相互换算应有清晰的概念。（说明：以上内容一般应在钢筋混凝土结构或其它课程中先期学习，否则应另增讲课4～6学时。）

二、大纲内容

（一）教学目的和任务

本课程是土木工程专业的主要专业课之一。课程的任务是使学生了解钢结构的特点，掌握钢结构基本理论的一般概念及基本知识，初步掌握一般钢构件和普通钢屋盖的设计，为解决较复杂的钢结构设计打下基础。

通过本课程的学习，结合现行的国家标准、规范，着重讲授钢结构的基本理论与基本知识，使学生掌握钢结构的选材、构造原理、计算方法与设计原则。了解国内外钢结构的发展状况和先进成果，为进一步钻研钢结构设计打下基础。

（二）教学基本要求

学习本课程的基本要求包括：掌握钢结构的特点并正确理解其合理应用；能正确选用结构钢材，并能对所选钢材提出其必要的保证项目要求。熟悉各种钢结构连接和各类基本构件的典型形式和构造、工作性能和破坏特征，对受力和传力途径分析及强度、刚度计算有清晰的概念。掌握焊缝连接和螺栓连接的构造和计算。稳定是钢结构设计中的重要问题，要求对钢构件的各种稳定问题建立起比较清楚的概念。初步掌握轴心拉杆、轴心压杆、型钢梁、焊接组合梁和型钢檩条等构件以及普通钢屋盖的设计。了解压弯构件的设计特点。

（三）教学重点和难点

稳定是钢结构设计中的重要问题，要求对钢构件的各种稳定问题建立起比较清楚的概念。重点掌握轴心拉杆、轴心压杆、型钢梁、焊接组合梁和型钢檩条等构件以及普通钢屋盖的设计。了解压弯构件的设计特点。本课程的重点为三、四、五、七章。

（四）教学建议与说明

本课程以钢结构的基本连接和构件设计为主，是为以后学习相应设计方面的课程打下基础，要求学生理解设计基本原理，能够根据基本原理，针对钢结构中容易出现的破坏形式提出可靠有效的措施。注重设计能力的培养。掌握规范实用公式考虑的因素。由于学生缺乏实际经验，为提高学生的实际应用和设计能力，讲述连接与构件设计时应与实际结构相结合讲解，并布置相关作

业。

在学习柱头、柱脚、节点、拼接等连接时应能画构造图并作受力分析。对钢屋盖和车间工作平台的组成和布置有基本了解，会设计普通钢屋架和画施工图。

（五）教学内容

1、概述

钢结构在我国的发展概况及其在社会主义建设中的作用。钢结构的特点及其合理应用范围。钢结构的设计方法。钢结构的发展。

2、钢结构的材料

建筑钢材的两种破坏形式。建筑钢材在单向拉伸作用下的工作性能。钢材的冷弯性能和冲击韧性。钢结构疲劳计算的基本概念。复杂应力状态下钢材的屈服条件。影响钢材性能的主要因素。钢材的脆断及防止脆断的措施。建筑钢材的种类和牌号，钢材的合理选择及钢材规格。

3、钢结构的连接

连接的种类和特点。

焊缝及其连接的型式。对接焊缝的构造；对接焊缝连接的工作性能和计算。角焊缝的构造；直角角焊缝连接的工作性能和计算。焊接应力和焊接变形的基本概念。

螺栓的种类。普通螺栓连接的工作性能和计算。摩擦型高强度螺栓连接的工作性能和计算。承压型高强度螺栓连接的计算特点。

4、轴心受力构件

轴心受力构件的种类和截面型式。轴心受力构件的强度和刚度计算。实腹式轴心受压构件的整体稳定、局部稳定和截面选择。格构式轴心受压构件的整体稳定、单肢稳定和截面选择。格构式构件缀件的构造和计算。轴心受压柱柱头和柱脚的构造和计算。

5、受弯构件

梁的类型和截面形式。型钢梁的工作性能，强度和刚度计算。型钢梁的截面选择。梁整体稳定的基本概念和验算。梁局部稳定的基本概念和加劲肋设置。焊接组合梁的截面选择。翼缘焊缝计算。梁截面的改变方法。支承加劲肋计算。主次梁连接。

6、拉弯、压弯构件

拉弯、压弯构件的类型和截面型式。实腹式拉弯、压弯构件的工作特点。实腹式压弯构件的强度、刚度、整体稳定和局部稳定的验算以及构造特点。偏心受压柱柱头和柱脚的设计特点。

7、屋盖结构

钢屋盖的组成。屋盖支撑的种类、作用和布置原则。檩条的型式和设计。普通钢屋架的型式和特点。杆件内力计算和组合。杆件的截面型式和选择。节点的构造和计算。屋架施工图的绘制和标准图的选用。轻型钢屋架简介。

三、实验（实践）环节及要求

暂无。有条件的情况下，可以进行一次拉伸试验、冷弯试验、冲击韧性试验；对于屋盖结构教学内容，可以去工厂等进行现场参观及讲解。（说明：应增加6学时）

四、习题、课程讨论及要求

为了巩固所学的基础、理论、设计知识和培养学生的分析、设计计算、自学、表达等能力，应适当安排一定数量的习题（特别是第三、四、五、六章内容），并检查、督促学生按时完成课