武汉理工大学：钢结构设计原理 教学大纲

《钢结构设计原理》教学大纲课程名称：《钢结构设计原理》适用班级：17土木工程专升本辅导教材：《钢结构》，戴国欣主编，武汉理工大学出版社一、本课程的地位、任务和作用学生通过本课程主要内容的学习，应较全面地掌握钢结构的材料、构件和连接的基础知识，熟悉一些常用钢结构的分析原理，为今后学习钢结构房屋设计、钢桥设计、大跨空间结构、轻钢结构、多高层钢结构及毕业设计打下基础。

通过本课程学习，要求学生：掌握钢结构材料的工作性能。

掌握钢结构基本构件及各种连接的性能、受力分析与设计计算。

了解钢结构体系的组成原理和典型结构形式的设计要点。

了解钢结构的特点、历史、现状合发展方向。

二、本课程的相关课程先修课程：理论力学、材料力学三、本课程的基本内容及要求（一）绪论1、了解钢结构的特点及应用；2、了解钢结构在我国的发展概况；3、理解钢结构的设计方法；（二）钢结构材料1、理解钢结构对钢材性能的要求；2、理解钢材的破坏形式；3、理解钢材的主要性能；4、了解影响钢材性能的主要因素；5、了解钢析的疲劳；6、了解钢的种类和钢材的规格；（三）钢结构的连接1、了解钢结构的连接方法和特点；2、了解焊缝和焊缝连接形式；3、掌握对接焊缝的构造与计算；4、掌握角焊缝的构造与计算；5、理解焊接残余应力与残余变形；6. 掌握普通螺栓和高强度螺栓连接的构造与计算；（四）轴心受压构件1、理解轴心受力构件的强度和刚度；2、理解轴心受压构件的整体稳定性；3、理解轴心受压构件的局部稳定性；4、掌握轴心受压柱的设计；5、掌握柱脚设计；（五）受弯构件1、深刻理解受弯构件的强度和刚度；2、深刻理解梁的整体稳定；3、掌握型钢梁的设计；4、理解钢板组合梁的设计；5、理解实腹式压弯构件设计；6、理解格构式压弯构件设计；（六）压弯构件1、理解拉压弯构件的强度和刚度2、理解压弯构件的局部稳定3、领会压弯构件的计算长度4、掌握实腹式压弯构件设计5、理解格构式压弯构件设计四、习题数量及要求教师根据授课内容适量布置习题。

《钢结构设计原理》课程教学大纲本科四年制《土木工程专业》适用（48学时）一、课程的目的和任务本课程是一门专业基础课，讲授钢结构的基本设计理论和方法。

课程的目的是培养学生掌握钢结构的特点、基本设计理论和方法，具有设计钢结构基本构件及其连接的能力。

二、课程的基本要求1．要求学生根据结构的具体设计条件、工作环境和不同种类钢材的性能，正确地选用钢材，并提出相应的性能指标要求。

2．要求学生掌握焊接和螺栓连接的特点，能正确地选用合理的连接方法，并准确地设计连接。

3．要求学生掌握钢结构基本受力构件（轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件）的计算理论、设计方法和构造要求。

三、课程的安排说明本课程讲授过程中要求条理清楚、重点突出；结合多媒体教学，讲授实际工程中基本构件的设计和构造措施，增加学生的感性认识。

四、课程内容第一章绪论1. 钢结构的特点和目前钢结构的应用领域。

2. 钢结构的设计方法。

3. 钢结构发展过程中存在的问题和最新发展动态。

第二章钢结构的材料1.钢结构所用钢材的要求。

2.钢材的塑性破坏和脆性破坏两种破坏形式。

3.钢材的主要性能、影响钢材性能的主要因素。

4.复杂应力状态下钢材的屈服条件。

5.钢材的种类和钢材的规格。

第三章钢结构的连接1. 钢结构的连接方法以及各种连接方法的特点。

2. 焊缝的形式以及不同形式焊缝连接的构造要求和计算方法。

3. 焊接残余应力和残余变形产生的原因以及减少焊接残余应力和残余变形的措施。

4. 螺栓连接的构造要求、工作性能和计算方法。

第四章轴心受力构件1. 轴心受力构件的强度计算。

2. 轴心受压构件的屈曲形式、整体稳定的概念以及整体稳定的计算。

3. 轴心受压构件的局部稳定的概念以及局部稳定的计算。

4. 实腹式和格构式轴心受力构件的截面设计。

5. 轴心受力构件典型柱头和柱脚的设计。

第五章 受弯构件1. 受弯构件强度和刚度的计算。

2. 梁的整体稳定的概念、影响梁的整体稳定的因素以及整体稳定的计算。

三．教学目标与要求
1.教学目标 要求学生掌握钢结构构件及节点的原理与设计方法。 2.要求 (1)能正确地选用钢材； (2)掌握焊缝连接和螺栓连接的构造与计算； (3)稳定是钢结构设计中的重要概念,要求对钢结构的各种稳定问题建立起比较清楚的概念； (4)基本掌握轴心拉杆、轴心压杆、钢梁等构件以及普通钢屋盖的设计，初步掌握压弯构件的设 计特点。
要求 掌握 熟悉 了解
掌握
熟悉 了解 掌握 掌握 掌握 掌握 了解 掌握 掌握 掌握 熟悉 掌握 掌握 掌握 了解
掌握
熟悉 了解 掌握 掌握 掌握 掌握
掌握
掌握 掌握 了解
学时 分配
2
2
1 3 2 2 2 2 1 3 2 1 2 1 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2
说明：表中学时为理论课时
五．教学方法及手段
钢结构课程的基本教学内容是统一的,土木工程专业本科生必须学习钢结构课程的基本部分。为 了保证基本教学内容的完成,在教法上应采取一些有效措施:
1.突出重点，根据重要程度的不同,要有精讲和粗讲之分； 2.要充分利用现有的钢结构教学资源； 以规范为依据，以教材为基础，结合多媒体教学，安排课外实际工程参观，精讲精练，结合实 际，培养学生综合性能。
六．考核方式及考核方法
考试，平时成绩占 30%，考试成绩占 70%。
《钢结构设计原理》教学大纲
撰写人：唐柏鉴 邵建华
学院审批：
审批时间： 年 月 日
一．课程基本信息
开课单位：土木工程与建筑学院 英文名称：Principle of Steel Structures 学时：总计 48 学时 学分：3.0 学分 面向对象：土木工程（专升本）专业 先修课程：《工程制图与计算机绘图》、《房屋建筑学》、《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》 后续课程：钢结构设计 教材：《钢结构基本原理》，董军主编，重庆大学出版社，2011 主要教学参考书目或资料： 陈绍蕃，顾强等主编.《钢结构（上册钢结构基础）》，中国建筑工业出版社，2007 魏明钟 主编．钢结构（第二版）．武汉理工大学出版社，2006

钢结构设计原理教学大纲一、课程名称和学分课程名称：钢结构设计原理学分：3学分二、课程内容1. 钢结构的基本概念和发展历史1.1 钢结构的定义1.2 钢结构的发展历程1.3 钢结构的优点和局限性1.4 钢结构的适用范围和分类2. 钢结构的材料及生产原理2.1 钢结构主要材料的介绍2.2 钢的物理性质和化学性质2.3 钢结构的生产原理和技术3. 钢结构设计的基本原理3.1 钢结构设计的目的和要求3.2 钢结构的荷载和载荷计算原理3.3 钢结构设计中的基本理论3.4 钢结构设计中的基本公式和计算方法4. 钢结构各构件的设计4.1 钢框架的设计4.2 钢柱和钢梁的设计4.3 钢板的设计4.4 钢管的设计5. 钢结构各种连接方式5.1 螺栓连接5.2 焊接连接5.3 锚固连接5.4 榫卯连接6. 预应力和防腐6.1 预应力的原理和应用6.2 防腐的原理和方法三、教学方法1.讲授理论知识，强调基本原理和基本公式2.进行案例分析，加强实践操作能力3.采用小组讨论和合作学习，提高学生的自主学习和合作能力四、实验教学1.钢结构的实际应用和场地考察2.钢结构的实验室操作和掌握实验技能3.钢结构模型制作和实验测试五、教学考核1.期中考试2.期末考试3.作业、小组讨论和实验成绩六、参考教材1.《钢结构设计基础》2.《钢结构设计规范》3.《钢结构设计案例》七、教学目标通过学习本课程，学生应当能够：1.掌握钢结构的基本概念和发展历史2.熟悉钢结构的材料及生产原理3.熟练掌握钢结构设计的基本原理和基本公式4.理解钢结构各构件的设计和各种连接方式5.掌握钢结构的实验操作技能和实际应用能力八、课程评价标准钢结构设计原理课程的评价标准：1.课堂表现（包括出勤率、课堂讨论、个人表现等）占15%2.作业占30%3.小组讨论占20%4.实验成绩占15%5.期中考试占10%6.期末考试占10%九、教学进度安排本课程共15周，安排如下：周次课程内容第1周钢结构基本概念和发展历史第2周钢结构材料及生产原理第3周钢结构设计基本原理第4周钢框架的设计第5周钢柱和钢梁的设计周次课程内容第6周钢板的设计第7周钢管的设计第8周节假日第9周螺栓连接和焊接连接第10周锚固连接和榫卯连接第11周预应力的原理和应用第12周防腐的原理和方法第13周钢结构场地考察第14周钢结构实验操作第15周综合复习和期末考试十、教学反馈与改进本课程在教学过程中，学生可以通过邮件、课堂反馈、问卷调查等方式对课程及时反馈意见和建议，帮助教师及时调整教学策略，并做出相应的改进和完善，不断提高教学质量。

钢结构原理与设计教学大纲一、课程概述本课程主要介绍钢结构的基本原理和设计方法，包括杆件和板件在内的结构体系的受力分析及其在设计中的应用。

通过本课程的学习，学生将掌握钢结构的基本知识和设计技术，为未来从事建筑和结构工程领域的工作打下坚实的基础。

二、课程目标本课程旨在：•使学生了解钢结构的基本原理和设计方法；•培养学生的结构分析和设计能力；•培养学生的解决实际工程问题的能力；•提高学生的团队协作和沟通能力。

三、教学内容1. 钢结构材料和组成•钢的种类和规格；•钢材的强度和应力；•螺栓连接和焊接。

2. 钢结构受力分析•静力学基础；•杆件的受力分析；•板件的受力分析。

3. 钢结构的设计基础•构件的稳定性；•弯矩和剪力的计算；•钢结构构件的焊接和螺栓连接。

4. 钢结构的设计方法•钢结构体系及其分类；•设计荷载和荷载组合；•构件的尺寸和构造。

5. 钢结构计算•抗震设计；•稳定性分析；•疲劳分析。

6. 钢结构安装和验收•钢结构的安装；•钢结构的验收。

四、教学方式及要求该课程采用传统课堂教学，结合案例分析进行。

教师应根据学生的掌握情况，灵活采用教材、讲解、讨论、案例分析等教学方法。

学生应及时完成课后作业和实验，积极参与课堂讨论，掌握基本理论和技术方法，培养实际解决问题的能力。

五、考核方式及标准本课程的考核方式分为笔试和实验两部分。

其中，笔试占总成绩的60%，实验占总成绩的40%。

考试内容涵盖本课程的全部知识点和相关应用实例。

六、参考教材1.《钢结构设计基础》；徐建明, 冯亚飞, 王兰, 刘连荣；中国建筑工业出版社；2011年版。

2.《构造原理——设计指导手册》；吴中林, 马元俊；清华大学出版社；2008年版。

3.《结构力学》；沈百荣, 潘克力；科学出版社；2012年版。

七、备注以上教学大纲仅供参考，具体教学内容和要求，以实际情况为准。

第六章
轴心受力构件
§6.1 轴心受力构件的应用及截面形式
6.1.1 轴心受力构件的应用
轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 b) 受压构件（轴心压杆）。 在钢结构中应用广泛，如桁架、网 架中的杆件，工业厂房及高层钢结 构的支撑，操作平台和其它结构的 支柱等。
a)
+ + + +
+ +
+ +
+ +
+ +
图6.1.1 轴心受压构件的应用
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
轴心受力构件的应用
1.桁架 3.塔架
2.网架
第六章
柱头 柱头
轴心受力构件
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向 受压构件通常称为柱。柱由柱头、 柱身和柱脚三部分组成。
第六章
轴心受力构件
1、轴心受力构件的应用和截面形式 2、轴心受力构件的强度和刚度 3、轴心受压构件的整体稳定 4、实际轴心受压构件整体稳定的计算 5、轴心受压构件的局部稳定 6、实腹式轴心受压构件的截面设计 7、格构式轴心受压构件
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
轴心受力件
1889年恩格塞尔，用应力－应变曲线的切线模量Et代替欧拉公式中 的弹性模量E，将欧拉公式推广应用于非弹性范围，即：
N cr
2 Et I
l
2 0
2 Et A 2
（6.3.5）
2 Et cr 2
（6.3.6）
Ncr ——切线模量临界力 cr ——切线模量临界应力 Et ——压杆屈曲时材料的切线模量 (=d/de)

主 页 目 录 下一章 帮 助
混凝土结构设计原理
绪 论
§0.４ 混凝土结构主要的优点、缺点 ４ 混凝土结构主要的优点、
自重大 承载力大 混凝土：24~25 kN/m3 混凝土： 目 录 就地取材、 就地取材、合理用材 3 粘土砖: 粘土砖 18~19kN/m 耐久、 耐久、耐火 缺点 杉木： 杉木：4 kN/m3 下一章 可模性好 易开裂、 易开裂、性质脆 整体性好、 整体性好、刚度大 施工复杂、工序多、 施工复杂、工序多、 帮 助 隔热隔声性能较差 优点多，缺点少；缺点可克服。 优点多，缺点少；缺点可克服。
混凝土结构设计原理
绪 论
材料：朝轻质、高强方向发展。强度发展如： 材料：朝轻质、高强方向发展。强度发展如： 混凝土： 混凝土：C10 → C25 → C60 → C80 → C100 → C200 结构：高层大跨。 结构：高层大跨。如： 台北101，101层，508m, 钢结构； 钢结构； 台北 ， 层
主 页 目 录
马来西亚吉隆坡石油大厦，88层，452m，钢-混凝土 下一章 马来西亚吉隆坡石油大厦， 层 ， 混凝土 结构； 结构； 上海金茂大厦，88层，421m，钢-混凝土结构； 上海金茂大厦， 层 ， 混凝土结构； 混凝土结构 帮 助 香港国际金融中心， 层 ，混合结构； 香港国际金融中心，88层，415m，混合结构； 美国亚特兰大奥运会主体育馆240m×193m， 美国亚特兰大奥运会主体育馆 × ， 张拉整体结构； 张拉整体结构； 桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为420m。 桥梁跨度也越来越大。如四川万县拱桥，跨度为 。
混凝土结构设计原理
(绪论电子教案)
混凝土结构设计原理
绪 论
主 页 目 录
绪
论

《钢结构设计原理》教学大纲英文名称：Design principle of steel structure学分：2.5学分学时：40学时理论学时：40学时教学对象：土木工程专业先修课程：土木工程材料、工程力学、工程制图与CAD教学目的：本课程是土木工程专业的学科基础课，通过本课程的学习，使学生了解钢结构的合理应用范围和主要发展方向，掌握钢结构设计的基本理论和基本知识，能进行钢结构基本构件及各种连接的设计，为继续学习专业课程奠定扎实的基础，达到培养目标中关于本课程的要求。

教学要求：本课程的教学与学习着重钢结构的基本理论和基本知识，使学生掌握钢结构的计算原理、构造方法、结构钢材的选用，具有独立钻研钢结构的比较巩固的理论基础。

教学内容：第一章绪论（2学时） 1．钢结构课程的特点、任务 2．钢结构发展简史 3．钢结构的特点和应用范围 4．钢结构的设计方法 5．钢结构的发展基本要求：了解钢结构课程的特点与任务，掌握钢结构的特点，了解钢结构的应用与发展，熟悉钢结构的设计方法。

重点：掌握钢结构的特点，熟悉钢结构的极限状态设计方法。

难点：正确理解钢结构的合理应用范围，熟悉钢结构的极限状态设计方法。

第二章钢结构的材料（4学时） 1．钢材的破坏形式 2．钢结构对钢材性能的要求3．影响钢材力学性能的因素 4．钢材的疲劳 5．钢材的种类与选用 6．钢材的规格基本要求：了解钢材的破坏形式，掌握钢材的力学性能，熟悉影响钢材性能的各种因素，掌握钢材疲劳概念，熟悉钢材疲劳验算方法，熟悉建筑常用钢材的种类与选用，了解钢材的规格。

重点：掌握钢结构对钢材性能的要求，熟悉影响钢材性能的各种因素。

难点：掌握钢材疲劳概念，合理选择钢材。

第三章钢结构的连接（8学时） 1．钢结构的连接方法 2．焊接连接方法和形式3．对接焊缝的构造和计算 4．角焊缝的构造和计算 5．焊接应力和焊接变形 6．普通螺栓连接的构造和计算 7．高强螺栓连接的构造和计算基本要求：了解钢结构的连接方法及各种连接的特点，了解焊接连接方法和形式，掌握对接焊接连接的构造，熟悉其计算方法，了解角焊接连接的受力特点，掌握角焊接连接的构造和计算方法。

** 《钢结构设计原理》教案 **
2003-2004 学年第二学期
课程名称：钢结构设计原理
课程编号：
任课教师：
任课班级：土木工程 03 级
制定日期： 2005年6 月22日
课程的性质、任务
《钢结构设计原理》是高等工科院校 "土木工程专业"的一门重要专业基础课，主要研究土木建筑钢结构材料和结构构件工作性能及其设计计算原理和方法。

通过本课程的学习学生应系统地学习掌握钢结构的基本理论、基本知识，钢结构构件和连接设计的基本方法，为后续课程的学习和今后从事较复杂的钢结构设计、施工和钢结构的研究奠定必要的基础。

课程的基本要求
1、了解“钢结构”的应用和发展概况以及今后的研究方向；掌握钢结构的特点和合理的应用范围；
2、理解“钢结构”的设计方法；
3、掌握建筑钢结构用钢的主要性能及其主要影响因素，能正确地选择钢材；
4、了解杆件和板件稳定的基本理论，理解影响稳定性的主要因素及提高稳定性的措施；
5、掌握各种连接（焊接、螺栓连接）和各类构件（梁、柱和屋架）的工作性能、破坏特征及其设计的基本方法；
6、掌握构件间的连接方法、力的传递方式和过程以及构造原则；
7、理解《钢结构设计规范》条文规定，并能够正确应用。

主要参考书：
1、《钢结构》魏明钟主编武汉理工大学出版社
2、《钢结构基本原理》沈祖炎陈扬骥陈以一编著中国建筑工业出版社
3、《钢结构》上册钢结构基础陈绍蕃顾强主编中国建筑工业出版社
4、《钢结构设计规范》（BG50017－2003）
课程名称：钢结构设计原理适用专业：土木工程（本科）日期：星期：节：。

《钢结构设计原理》课程教学大纲Design Philosophy of Steel Structures课程编号：421002适用专业：土木工程专业学时数：36 学分数：2执笔者：梁靖波编写日期：2005年6月一、课程的性质和目的本课程是土木工程专业的必修课，其性质属于专业基础课。

本课程是一门理论性与应用性并重的课程。

通过本课程的学习，着重讲授钢结构的基本理论与基本知识，使学生了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景；掌握钢结构材料的工作性能及影响钢材性能的主要因素，能正确选用结构钢材；掌握钢结构连接的性能、受力分析与设计计算；掌握各种钢结构基本构件的设计计算等，并为学习后续课程和钢结构课程设计打下必要的基础。

二、课程教学内容第1章概述（2学时）掌握钢结构特点和应用范围。

了解钢结构设计原理和方法及可靠性的含义，极限状态的分类，荷载标准值、荷载设计值，强度标准值、强度设计值的含义。

了解有关钢结构的规范。

一般了解钢结构发展概况及发展方向。

重点：掌握钢结构的特点及应用范围，理解钢结构的计算方法。

难点：理解钢结构的计算方法。

第2章钢结构的材料（4学时）了解钢结构对钢材的基本要求；了解钢材的生产过程；掌握钢材的主要性能指标及影响钢材性能的主要因素；了解钢结构疲劳及影响钢材疲劳的主要因素、疲劳计算的方法；了解钢材的两种破坏形式；了解建筑用钢的种类、规格和表示方法；掌握钢结构钢材的选用原则，能够正确选用钢材。

重点：掌握对钢结构用材的要求，掌握建筑钢材的可能破坏形式及各主要因素对其影响。

难点：各种因素对钢材性能及钢结构破坏形式的影响。

第3章连接（10学时）了解钢结构连接种类和各种连接的优缺点；了解常用的焊条及焊条的选用；了解焊接连接的形式；掌握对接焊缝连接的构造和计算；掌握角焊缝连接的形式、构造要求和计算；了解焊接残余应力和焊接变形的产生原因及对构件工作性能的影响；了解普通螺栓的规格、受力性能及破坏形式，掌握普通螺栓的计算; 掌握高强度螺栓连接的性能和计算。