结构设计原理 教学设计（精选3篇）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“结构设计原理教案”。
第1篇：结构设计原理
《结构设计原理》第一阶段离线作业
一、判断题
1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。（ⅹ）(注：第二章第二节)
2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。（√）(注：第二章第二节)
3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。（√）(注：第二章第一节)
4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。（ⅹ）(注：第二章第一节)
5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。（√）(注：第二章第一节)
6．C20表示fcu=20N/mm。（ⅹ）(注：第二章第二节)
7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。（√）(注：第二章第三节)
8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。（√）(注：第二章第二节)
9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。（√）(注：第二章第二节)
10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。（√）(注：第二章第二节)
11．线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。（√）(注：第二章第二节)
12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（√）(注：第二章第三节)
13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。（√）(注：第二章第二节)
二、单选题
1．与素混凝土梁相比，钢筋混凝上梁承载能力（B）。(注：第一章第二节)
A． 相同 ；
B． 提高许多；
C． 有所提高；
D． 不确定。
2．与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁抵抗开裂的能力（A）。(注：第一章第二节)
A.提高不多；
B.提高许多；
C.完全相同；
D.不确定。
3．与素混凝土梁相比，适量配筋的钢混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力（B）。(注：第一章第二节)
A.均提高很多；
B.承载力提高很多，抗裂提高不多；
C.抗裂提高很多，承载力提高不多；
D.均提高不多；
4．钢筋混凝土梁在正常使用情况下（A）。(注：第二章第三节)
A．通常是带裂缝工作的；
B．一旦出现裂缝，裂缝贯通全截面；
C．一旦出现裂缝，沿全长混凝土与钢筋间的粘结力丧尽；
D．通常是无裂缝的。
5．钢筋与混凝土能共同工作的主要原因是（C）。(注：第一章第二节)
A.防火、防锈；
B.混凝土对钢筋的握裹及保护；
C.混凝土与钢筋有足够的粘结力，两者线膨胀系数接近；
D.钢筋抗拉而混凝土抗压。
6．混凝土若处于三向应力作用下，当（D）。(注：第二章第二节)
A.横向受拉，纵向受压，可提高抗压强度；
B.横向受压，纵向受拉，可提高抗压强度；
C.三向受压会降低抗压强度；
D.三向受压能提高抗压强度；
7．混凝土的弹性模量是指（A）。(注：第二章第二节)
A.原点弹性模量；B.切线模量；C.割线模量；D.变形模量；
8．混凝土强度等级由150mm立方体抗压试验，按（B）确定。(注：第二章
第二节)
A.平均值fcu；B.fcu1.645 ；C.fcu2 ；D.fcu；
9．规范规定的受拉钢筋锚固长度la为（C）。(注：第二章第一节)
A．随混凝土强度等级的提高而增大；
B．随钢筋等级提高而降低；
C．随混凝土等级提高而减少，随钢筋等级提高而增大；
D．随混凝土及钢筋等级提高而减小；
10．属于有明显屈服点的钢筋有（A）。(注：第二章第一节)
A．冷拉钢筋 ；B．钢丝；C．热处理钢筋；D．钢绞线。
11．钢材的含碳量越低，则（B）。(注：第二章第一节)
A．屈服台阶越短，伸长率也越短，塑性越差；
B．屈服台阶越长，伸长率越大，塑性越好；
C．强度越高，塑性越好；
D．强度越低，塑性越差。
12．钢筋的屈服强度是指（D）。(注：第二章第一节)
A.比例极限；B.弹性极限；C.屈服上限；D.屈服下限。
13．规范确定fcu,k所用试块的边长是（A）。(注：第一章第四节)
A．150 mm；B．200 mm；C．100mm；D．250 mm。
14．混凝土强度等级是由（A）确定的。(注：第二章第二节)
A．fcu,k；B．fck ；C．fcm ；D．ftk。
15．边长为100mm的非标准立方体试块的强度换算成标准试块的强度，则需乘以换算系数（C）。(注：第二章第二节)
A．1.05 ；B．1.0；C．0.95 ；D．0.90。
三、问答题
1、什么是混凝土结构？根据混凝土中添加材料的不同通常分哪些类型？(注：第一章第一节)
答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2、混凝土结构有哪些优缺点？(注：第一章第二节)
答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。
3、简述混凝土结构设计方法的主要阶段。(注：第一章第三节)
答：混凝土结构设计方法大体可分为四个阶段：
（1）在20世纪初以前，钢筋混凝土本身计算理论尚未形成，设计沿用材料力学的容许应力方法。
（2）1938年左右已开始采用按破损阶段计算构件破坏承载力，50年代，出现了按极限状态设计方法，奠定了现代钢筋混凝土结构的设计计算理论。
（3）二战以后，设计计算理论已过渡到以概率论为基础的极限状态设计方法。
（4）20世纪90年代以后，开始采用或积极发展性能化设计方法和理论。
4、我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？(注：第二章第一节)
答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。
热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构 中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。
5、钢筋与混凝土之间的粘结力是如何组成的？(注：第二章第三节)
答：试验表明，钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力，由四部分组成：
（1）化学胶结力：混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学粘着力或吸附力，来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。当钢筋受力后变形，发生局部滑移后，粘着力就丧失了。
（2）摩擦力：混凝土收缩后，将钢筋紧紧地握裹住而产生的力，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，则摩擦力越大。
（3）机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源，是锚固作用的主要成份。
（4）钢筋端部的锚固力：一般是用在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊接钢筋、短角钢等机械作用来维持锚固力。
各种粘结力中，化学胶结力较小；光面钢筋以摩擦力为主；变形钢筋以机械咬合力为主。
6、钢筋混凝土结构对钢筋有哪些要求？(注：第二章第三节)
答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构对钢筋性能的要求主要有以下几点：
1）有较高的强度和适宜的屈强比。这里的强度是指屈服强度或条件屈服强
度。屈强比是指屈服强度与极限强度之比，该值可反映结构的可靠程度：
屈强比小，结构可靠，但刚才强度的利用率低，不经济；屈强比太大，则结构不可靠。
2）有较好的塑性。这是保证构件破坏前有较明显的预兆（明显的变形和裂
缝），保证较好塑性的措施是钢筋拉伸率不小于规定值，并且冷弯试验合格。
3）与混凝土之间有良好粘结力。这是钢筋与混凝土共同工作的基础。
4）具有较好的可焊性。保证焊接后接头的受力性能良好，拉伸破坏不发生
在接头处。
7、衡量钢筋塑性的指标有哪些？如何测量?(注：第二章第一节)
答：通常用（伸长率）和冷弯性能两个指标来衡量钢筋的塑性。
8、结构的极限状态分为哪两类？两类极限状态计算时，材料强度分别如何取值？(注：第三章第一节)
答：极限状态是指整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
极限状态可分为两类：
1、承载能力极限状态。结构或结构构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形的极限状态：（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；
（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系；（4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）。
2、正常使用极限状态。结构或结构构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：（1）影响正常使用或外观的变形；（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；（3）影响正常使用的振动；（4）影响正常使用的其它特定状态。
为了安全起见，用统计方法确定的材料强度值必须具有较高的保证率。材料强度标准值的保证率一般取为95%。
第2篇：《结构设计原理课程设计》教学提纲
《结构设计原理课程设计》教学大纲
Course Design for the Principle of Structural Design
课程编号：
总学时数：2周学 分 数：2 授课学期：
5适用专业：土木工程
一、所涉及的课程及知识点
涉及的课程：《结构设计原理》；
知识点：作用效应组合、主梁正截面承载力计算、主梁斜截面承载力计算、全梁承载力校核、施工阶段的应力验算、使用阶段裂缝宽度和变形验算、绘制主梁钢筋构造施工图。
二、目的与任务
目的：该课程设计以钢筋混凝土Ｔ梁结构设计为对象，讲授工程结构设计的一般方法和要求、荷载与作用的有关概念、梁结构的分析设计方法；主要学习钢筋混凝土Ｔ梁的内力分析、设计方法、基本构造及规范的有关具体要求，施工图的绘制等内容。
任务：完成钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁设计，包含设计计算说明书和一片T形梁配筋图。
三、内容与要求
模块一：计算书
（一）课题内容
作用效应组合、主梁正截面承载力计算、主梁斜截面承载力计算、全梁承载力校核、施工阶段的应力验算、使用阶段裂缝宽度和变形验算。
（二）课题要求
计算书要程序分明，文字通顺，书写工整，引出资料来源。
（三）考核及报告要求 1.考核
本模块由学生书写完成后，按50%计入总评成绩。2.报告要求
课题名称：钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁设计计算书
目的：掌握工程结构设计的一般方法和要求、荷载与作用的有关概念、梁结构的分析设计方法；主要学习钢筋混凝土Ｔ梁的内力分析、设计方法、基本构造及规范的有关具体要求
任务：完成钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁配筋设计
课题内容：作用效应组合、主梁正截面承载力计算、主梁斜截面承载力计算、全梁承载力校核、施工阶段的应力验算、使用阶段裂缝宽度和变形验算。
过程描述：逐步完成各部分计算，通过复核校验设计结果。模块二：一片T形梁配筋图
（一）课题内容
根据设计书设计结果绘制Ｔ梁配筋图。
（二）课题要求
图面整洁、紧凑，符合工程制图要求。
（三）考核及报告要求 1.考核
本模块由学生绘制完成后，按50%计入总评成绩。2.报告要求
课题名称：钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁配筋图； 目的：掌握施工图的绘制规则及规范的有关具体要求； 任务：完成钢筋混凝土简支T形梁桥一片主梁配筋图绘制； 课题内容：钢筋骨架布置图、钢筋大样图； 过程描述：对各类钢筋进行编号、计算钢筋的长度。
四、主要仪器设备
无。
五、教材及参考书
教材
[1]《结构设计原理(第3版)》，叶见曙，人民交通出版社，2014年
参考书
[1]《混凝土结构混凝土公路桥设计(第6版)》，东南大学、同济大学、天津大学、清华大学合编，中国建筑工业出版社，2016年
[2]《结构设计原理》，曹孝柏，机械工业出版社，2015年 [3]《桥梁结构设计》，马利耕，中国铁道出版社，2013年
第3篇：工程结构设计原理
荷载设计值和标准值有什么关系？
答案：荷载的设计值等于荷载的标准值乘荷载分项系数。这在荷载规范中已有明确规定，永久荷载的分项系数为1.2或1.35；可变荷载为1.4或1.3。所以设计值会比标准值要大
材料强度设计值与材料强度标准值有什么关系？
材料强度的设计值等于材料强度的标准值乘材料强度的分项系数。在现行各结构设计规范中虽没有给出材料强度的分项系数，而是直接给出了材料强度的设计值，但你如果仔细研究是不难发现标准值和设计值之间的系数关系的。材料强度的分项系数一般都小于1。各种分项系数在某种意义上可以理解为是一种安全系数。材料分项系数：是一个大于1.0的系数，考虑材料强度低于标准值的可能性。
例如，钢筋在受到外力作用下会产生变形，变形过程分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。在屈服阶段之前，如果卸去外力，还可以恢复到以前状态（物理变化），标准值说的就是下屈服值（例：HRB335钢筋屈服点为335Mpa。抗拉强度为最大力强度，即为455Mpa.）一般设计时都采用屈服强度为设计值，所以设计值远远小于抗拉强度，就是考虑到钢筋在收到外力作用下的变形，（即：在达到屈服强度还可以回复原来状态）。
1、作用及作用效应
(1)作 用：引起结构内力和变形的一切原因。
直接作用：直接以力的不同集结形式作用于结构，也称为荷载；
间接作用：不是直接以力出现，但是对结构产生内力。
(2)作用效应：作用在结构上产生的内力和变形等。
由直接作用(荷载)引起的效应称为荷载效应。
2、S — 作用效应 Action Effect ：结构上的作用是使结构产生内力、变形和裂缝的原因的总称，分为直接作用和间接作用，作用效应即为作用引起的构件内力。R — 结构抗力 Resistant：结构抵抗作用效应的能力，如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]。
S R失效
2、作用的分类
(1)按照随时间的变异性分类
永久作用：不随时间变化，或变化幅度可以忽略；
可变作用：随时间变化，且变化幅度不可以忽略；
偶然作用：可能，但不一定出现，一旦出现效应很大。
(2)按照随位置的变异性分类
固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布；
可动作用：在结构空间位置一定范围内可以任意分布。
(3)按照结构的反应分类：
静态作用：对结构不产生动力效应，或小的可以忽略；
动态作用：对结构产生动力效应，且不可以忽略。荷载的代表值
(1)实质：以确定值（代表值）表达不确定的随机变量，便于设计时，定量描述和运算。
(2)取值原则：根据荷载概率分布特征, 控制保证率。
代表值取值
永久荷载的代表值
标准值Gk：取设计基准期内最大荷载概率分布的平均值，保证率50%；
可变荷载的代表值
标准值Qk：基本代表值，保证率尚未统一，依据工程经验，可查荷载规范；
准永久值Ψq Qk ：对可变荷载稳定性的描述，在使用期内具有较长的持续时间，类似于永久荷载，等于标准值乘准永久值系数；组合值Ψc Qk ：两种或（以上）可变荷载作用时，都以标准值出现的概率小，因此对标准值乘以组合系数进行折减。
2、材料强度的标准值
(1)实质：以确定值（标准值）表达不确定值，便于应用。
(2)标准值取值：根据材料强度概率分布的0.05分位值，即95%保证率的要求确定。
3、抗力的概率分布模式
抗力由多个随机变量相乘而得，函数近似服从对数正态分布
结构的功能
（1）安全性：要求结构承担正常施工和正常使用条件下，可能出现的各种作用，而不产生破坏。并且在偶然事件发生时以及发生后，能保持必需的整体稳定性，不至于因局部损坏而产生连续破坏。
（2）适用性：要求结构在正常使用时满足正常的要求，具有良好的工作性能。
（3）耐久性：要求结构在正常使用和维护下，在规定的使用期内，能够满足安全和使用功能要求。如材料的老化、腐蚀等不能超过规定的限制等。
2、极限状态
(1)定义：极限状态是判别结构是否能够满足其功能要求的标准，指结构或结构一部分处于失效边缘的状态。
(2)分类：
承载能力极限状态：是判别结构是否满足安全性要求的标准，指结构或结构，构件达到最大承载能力或不适于继续加载的变形。
正常使用极限状态：是判别结构是否满足正常使用和耐久性要求的标准，指结构或构件达到正常使用或耐久性的某些规定限值。
1、功能函数与极限状态方程
(1)功能函数 Z=R-S=g(X1,X2,X3….Xn)
(2)结果分析
Z=R-S>0：处于可靠状态；
Z=R-Sn
Z=R-S=0：处于极限状态，此方程称极限状态方程
2、结构的可靠性
(1)关于结构设计
本质：对比、控制R和S，即保证R-S>0
问题：R和S为随机变量，功能函数值Z是随机变量，绝对保证R大于S不可能！解决方法：控制可靠度，绝大多数情况下：R>S允许极少数情况下：Rn
(2)结构可靠度和失效概率
可靠度(可靠概率)：是结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，以失效概率：结构不能完成预定功能的概率，以Pf表示。
对于结构设计而言，如何设计的安全呢？
荷载取值越大，内力值就越大，设计的构件截面尺寸也愈大，结构愈安全；
材料强度取值越低，结构所需截面越大，结构愈安全。
结构的可靠概率与失效概率的关系
结构抗力R与作用效应S都是随机变量，因此功能函数Z=R-S也是随机变量
Z>0结构可靠；Z=0结构处于极限状态；Zn
荷载效应的表达
采用荷载代表值来描述荷载的大小
对于永久荷载，其代表值就是标准值，即结构自重；
对于可变荷载，其代表值分别为标准值、组合值和准永久值
根据建筑结构的重要性将结构分为三个安全等级，采用结构重要性系数来体现。
g0 ——结构重要性系数一级 － g0＝1.1二级 － g0＝1.0三级 － g0＝0.9
双向受拉：强度接近单向受拉强度
双向受压：抗压强度和极限压应变均有所提高
一拉一压：强度降低
Ps表示。
