“钢结构设计”教学大纲

英文名称：Design of steel buildings
课程编号：302301
课程类型：学科方向
学    时：42         学 分：2.5
适用对象：土木工程专业本科生
先修课程：钢结构基础
使用教材及参考书：
    《钢结构》(房屋建筑钢结构设计)，西安建筑科技大学 陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社
    《钢结构稳定设计指南》西安建筑科技大学 陈绍蕃著，中国建筑工业出版社

一、课程性质、目的和任务

1．课程性质

• 房屋建筑钢结构设计是高等院校土木工程专业重要的专业课之一。它是钢结构基础的后续部分，是在学生掌握钢结构基本设计方法和各种受力构件和连接设计之后，掌握房屋建筑结构的设计，建立起整体结构的概念，把钢结构基础中学到的各部分知识结合起来，为后面的毕业设计和将来的工作打好基础。

2．课程的目的和任务

• 通过本课程的学习，使学生掌握整体结构的概念和设计方法，掌握常见的轻型房屋门式刚架、重型厂房结构(含钢屋架)、大跨屋盖结构（网架结构）和多高层房屋结构的设计原理及方法，形成学生结构整体分析概念，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

二、课程教学内容及要求

第1章 轻型门式刚架结构

内容：门式刚架的组成、应用；结构形式和结构布置；刚架设计；压型钢板设计；檩条设计；墙梁、支撑设计。

基本要求：

1．了解门式刚架的组成和在我国的应用情况。

2．了解门式刚架结构的结构形式，掌握其结构布置的基本原则。

3．掌握刚架结构的设计计算方法，包括荷载计算及荷载效应组合,刚架内力和侧移计算,刚架柱和梁设计,连接节点设计。

4．掌握压型钢板设计，包括截面形式和几何特性计算,荷载计算及荷载效应组合,有效宽度计算,强度和挠度计算及构造要求。

5．掌握檩条设计，包括截面形式,荷载计算及荷载效应组合,内力分析,截面选择计算和构造要求。

6．了解墙梁设计计算,支撑构件设计。

• 重点：门式刚架的结构布置,刚架设计,压型钢板,檩条设计。
• 难点：有效截面计算,屈曲后强度的计算,刚架柱计算长度系数,变截面构件的强度,稳定性的计算方法。
• 深度和广度：结构形式和结构布置是学生建立整体结构概念的关键，应结合实际工程讲解，加强学生的印象；荷载计算和内力组合在钢筋混凝土结构中已经学过，这里只做原则上的讲解；普通钢构件的强度和稳定计算在钢结构基础中也已学过，这里重点掌握薄壁型钢构件的计算。

第2章 重型厂房结构设计

内容：重型厂房结构形式和结构布置,计算原理,钢屋架设计,吊车梁设计。

基本要求：

1．了解厂房柱网布置和计算单元；

2．掌握框架截面形式、柱间支撑布置；

3．掌握屋架形式、屋盖支撑布置原则；

4．掌握框架柱的计算原理；

5．掌握钢屋架内力计算和杆件节点设计；

6．掌握吊车梁设计及连接计算。

• 重点：柱网布置,柱间支撑布置,屋盖支撑布置,框架柱内力组合,钢屋架杆件设计和节点设计,吊车梁系统的组成,吊车梁设计,吊车梁系统的连接构造和设计。
• 难点：柱间支撑和屋盖支撑的布置原则和受力性能,钢屋架杆件设计和节点设计,吊车梁设计。
• 深度和广度：强调结构布置原则，使学生建立起重型厂房结构的概念及不同于轻型厂房结构的特点；杆件的计算长度在钢结构基础中已学习，只需帮助学生复习巩固一下；构件和连接设计部分在钢结构基础中也已学习，只是当时按不同的极限状态分开讲述，这里应根据构件类型阐明需要计算的方面，把以前所学知识系统起来，能够达到综合运用的目的。

第3章 大跨屋盖结构

内容：大跨屋盖结构的形式,网架形式,网架计算要点,网架计算的有限单元法原理,杆件设计,节点设计,网壳的形式和计算要点。

基本要求：

1．掌握网架形式、应用范围和选取原则；

2．掌握网架的荷载计算和内力分析方法；

3．掌握空间杆系有限元法的基本原理；

4．掌握杆件设计；

5．掌握节点形式和计算方法；

6．了解网壳形式和计算原则。

• 重点：网架形式和选取原则,空间杆系有限元法的基本原理,杆件和节点设计。
• 难点：空间杆系有限元法的基本原理,杆件计算长度,节点形式和受力性能及计算。
• 深度和广度：重点掌握网架形式的选用及有限元法的计算原理,综合运用已学构件计算知识进行设计。

第4章 多层及高层房屋结构

内容：多高层房屋结构的组成,楼盖的布置和设计,柱和支撑的设计,多高层房屋结构的分析和计算方法。

基本要求：

1．了解多高层房屋结构的组成原理；

2．掌握楼盖的设计计算原则；

3．掌握柱和支撑的设计方法；

4. 掌握多高层房屋结构的分析和计算方法

• 重点：多高层房屋结构的组成原理,楼盖的布置和设计,柱和支撑的设计,多高层房屋结构的分析和计算方法。
• 难点：组合楼盖设计,抗震设计。
• 深度和广度：掌握多高层房屋结构的组成和布置原则，结合钢筋混凝土结构课程巩固楼盖设计和结构的分析方法；重点学习组合楼盖设计；结合钢结构基础巩固构件设计计算方法。

三、课程教学基本要求

1．课堂讲授：

   教学方法采用讲授与模型配合使用，使学生建立整体结构概念，拟安排结构施工教学录像，让学生有直观认识。

2．作业方面：

为使学生很快建立整体结构的概念，同时为加强学生运用所学知识进行设计的能力，每种结构形式有两个计算题。

3．考核方式：

     本课程以考查方式进行考核，内容包括结构选型,主要构件的计算和节点设计,以大作业形式完成。考核成绩占总成绩的70~80%,平时成绩占总成绩的30~20%。

四、实践环节

钢屋架课程设计

学时：1.5周

内容：钢屋架的选型和支撑布置、荷载和内力计算、荷载效应组合、杆件和节点设计，并进行钢屋架施工图设计。

基本要求：

1．掌握屋盖支撑的布置原则，根据具体情况进行支撑布置；

2．进行荷载和内力计算和简单荷载效应组合；

3．根据荷载效应组合结果进行杆件和节点设计；

4．掌握施工图的内容和绘制方法，并进行钢屋架施工图的手工绘制。

• 重点：钢屋架的选型和支撑布置,杆件和节点设计,施工图绘制。
• 难点：杆件和节点设计,施工图的表示方法和绘制。
• 深度和广度：能进行屋架结构的设计。

五、学时分配

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