《起重机械金属结构》课程教学大纲

一、课程名称

1.中文名称结构力学与金属结构

2.英文名称 Structural Analysis & Metal Structure (2)

3.课程号 21218010

二、学时

总学时54学时其中：授课50学时实验4学时

三、考核方式（考试或考查）

考查

四、适用专业

机械设计与制造专业

五、课程简介（200字以内）

本课程讲述起重机械金属结构的构造特点、设计理论和设计方法。本课程全面贯彻现行的《起重机设计规范》（GB3811-83）,并介绍近年来国内外在金属结构设计理论方面的一些最新科研成果。课程重点突出，内容精炼，基本理论阐述透彻，理论联系实际。

六、本门课程在教学计划中的地位、作用和任务

本课程是本专业的主要专业课程之一，属于应用科学的范畴。本课程要求学生综合应用以前所学过的基础理论知识，如物理学、理论力学、材料力学、结构力学、金属工艺学、起重机械及制图学等（有时还涉及到未学过的理论和方法，如弹性理论、结构疲劳、和结构优化方法等）来解决起重机械金属结构的设计计算和实际结构的处理等问题。

作为一门工程专业课程，与其他专业课程一样，它是与基础理论以及现代化的生产方式（新工艺、新设备、新材料等）密切相联系的，因此，这门课程的显著特点就是：计算理论的科学性和设计制造工艺的实践性密切结合，相辅相成。

七、课程内容和教学要求

1、内容：

绪论（2学时）

金属结构的发展史*；金属结构在起重机中的作用和重要地位*；起重机金属结构的主要型式和基本组成结构；设计起重机金属结构的基本要求。

第一章金属结构的计算（6学时）

金属结构对材料的要求和常用材料*；钢材的机械性能和加工性能；影响钢材性能的因素，结构钢的分类、标志代号和特性；钢材的选择原则；各种扎制钢材规格*。

第二章载荷及金属结构设计计算准则（6学时）

许用应力法和极限状态法；静强度设计准则；结构的疲劳损伤积累理论的基本概念；起重机结构的工作级别、疲劳基本许用应力和疲劳许用应力；结构疲劳强度设计准则；两类性质不同的稳定性问题的基本特点；静态刚性和动态刚性的设计准则。

第三章金属结构的连接（8学时）

连接的作用和方法*；焊接方法和焊接材料*；焊接接头的型式和焊缝型式；各种焊接接头的特点；电弧焊接的坡口型式和选择原则；焊缝的工作性质和施工

*；焊接接头强度计算假设，焊缝许用应力的确定；对接焊缝的设计和强度计算；贴角焊缝的设计及强度计算；设计焊接结构的注意事项*。

普通螺栓的分类和连接特点；螺栓连接的型式；螺栓连接的布置*；剪力螺栓连接的破坏形式和计算假定；单个剪力螺栓连接的承载能力计算；轴心和偏心外力作用的受剪螺栓群连接的计算；单个拉力螺栓连接的承载能力计算；在轴心和偏心外力作用下的拉力螺栓群连接的计算；拉一剪螺栓连接的承载能力计算；高强度螺栓连接特点及应用；高强度螺栓连接近的预拉力和摩擦系数；高强度螺栓连接的承载能力计算；销轴连接*。

第四章轴心受力构件（8学时）

轴心受力构件的构造特点和应用；轴心受拉构件的设计计算；轴心受压构件的稳定性；第一类稳定问题；欧拉临界应力公式适用范围；切线模量理论和折算模量理论的概念；实用轴心压杆的柱子曲线的确定；轴心受压构件系数的计算公式；特殊安全系数、轴心受压构件的局部稳定性；实腹式轴心受压构件的截面设计，格构式轴心受压构件的稳定性；剪切变形对轴心受压构件临蜀应力的影响；格构式受压构件折算长细比的计算；格构式轴心受压构件的截面设计；缀材和横隔的设计；变截面轴心受压构件的设计和计算。

第五章梁――实腹式受弯构件（10学时）

梁的种类和截面型式；型钢梁的设计；组合梁合理梁高确定；梁高偏离合理梁高时对梁自重的影响*；组合梁截面设计和强度、刚性验算；变截面梁的设计*；梁的整体稳定性的概念及其实用计算；组合梁局部稳定性概念及其计算；组合梁的间隔加劲肋和支承加劲肋的设计；组合梁劲肋的连接构造细节设计；翼缘焊缝的设计和计算；梁的拼接设计*；梁与其它构件的连接设计*；梁的上拱。

第六章拉弯和压弯构件（5学时）

拉弯和压弯构件的受力特点和应用；拉弯构件的设计计算；实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面内的稳定承载能力；压弯构件在弯矩作用平面内弹性极限状态时的相关公式；边缘纤维屈服准则计算公式的基本型式；实腹式单向压弯构件在弯矩作用平面外的稳定承载能力；《起重机设计规范》关于压弯构件弯扭屈曲相关公式的确定；实腹式双向压弯构件的整体稳定承载能力*；空间双向压弯构件稳定计算的相关公式的确定*；双向偏心构件整体稳定安全工作线的概念*；格构式压弯构件的设计计算*。

第七章桁架――格构式受弯构件（5学时）

桁架的构造特点和应用；桁架的外形和腹杆体系；桁架主要参数的选择；桁架杆件的内力分析方法和局部弯曲计算*；桁架杆件的计算长度和许用长细比；桁架杆件的截面设计；桁架节点设计的构造要求和连接计算；杆的拼接*；桁架静态刚性验算*；桁架的上拱*。

备注：上面有*号的部分不作讲课内容，但可作为学生自学的内容。

2、要求：

通过大量练习要求学生掌握和熟悉：

1）、材料：掌握常用钢材性能代号和选择原则。

2）、载荷：掌握金属结构的载荷计算及其组合的原则。

3）、计算准则：掌握金属结构的强度、刚度和稳定性设计计算准则。

4）、连接与基本构件：掌握连接与基本构件的设计计算原理、构造原则——根据工艺、运输、吊装及生产经验等提出。

5）、根据起重机工作特点和基本结构类型，学会建立力学模型、运用力学分析方法，对基本构件进行受力分析和选择合理截面。

6）、熟悉起重机设计规范（金构）和设计手册，并能正确运用。

八、实验内容

1.焊缝连接的静强度破坏试验

2.高强度螺栓连接承载能力试验

九、教材及主要参考资料

1.教材：《起重机械金属结构》，董达善编，校内教材

《起重机械金属结构——学习要点·思考题·例题·计算题》，董达善编，校内教材

2.主要参考资料：《起重机设计规范》，GB3811－83，中国标准出版社

《起重机设计手册》，机械工业出版社

《起重机械金属结构》，陈玮璋主编，人民交通出版社

《港口起重机设计规范》，上海港机重工有限公司编，人民交通出版社

十、先修课程

理论力学、材料力学、结构力学与金属结构（1）、金属工艺学、起重机械及制图学等