《钢结构设计原理》课程教学大纲
课程编号:
课程名称：钢结构设计原理
英文名称：Design Philosophy of Steel Structure 课程类型: 专业核心课
总 学 时： 讲课学时：48 实验学时：0 学 分：3
适用对象: 土木工程、工程管理等专业 先修课程：理论力学、材料力学、结构力学
一、课程性质、目的和任务
本课程为土木工程、工程管理等专业学生的必修课，属于专业核心课，是一门实践性很强，与现行的规范、规程等密切相关的专业课程。
通过本课程的学习，应使学生较全面地了解钢结构的特点、应用范围及其组成原理，掌握钢结构材料的基本性能，掌握钢结构基本构件及其连接的基础知识和设计方法，熟悉一些常用钢结构基本构件的计算原理和构造设计。在学生掌握钢结构基本理论的前提下，还应该拓展其知识面，使学生能够解决钢结构设计、施工中的一些技术问题，为毕业设计以及毕业后在钢结构学科领域继续深造或从事施工管理、设计等工作打下坚实的基础。
本课程的主要任务是：通过本课程的学习，使学生了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景；全面地掌握钢结构材料的工作性能；掌握钢结构基本构件及连接的性能、特点、受力分析与设计计算等基本内容；了解钢结构体系的组成原理，熟悉一些常用钢结构体系的分析原理和典型结构形式的设计要点。
二、课程教学和教改基本要求
通过钢结构基本原理及设计方法的学习，使学生掌握工业和民用建筑中常用钢结构房屋的特点、基本设计方法、计算简图与内力分析，并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理。
通过课堂教学，使学生掌握钢结构构件的基本原理和计算方法，熟悉各种基本构件的受力特征，对本学科在基本理论方面及工程实践方面的现状和发展有初步的了解，为下一步学习结构设计和将来从事基本理论的研究打下基础。
三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容
本课程的基本课程教学内容含概论、钢结构的材料、构件的截面承载能力---强度、单个构件的承
载能力---稳定性、整体结构中的压杆和压弯构件、钢结构的正常使用极限状态、钢结构的连接和节点构造等七部分。
第1章 概论
教学要求：
1、 掌握钢结构的特点、应用范围及结构形式； 2、 了解钢结构的组成原理和钢结构的发展方向；
3、 知道钢结构的建造过程和内在缺陷及钢结构的极限状态和概率极限状态法。 教学重点与难点：
重点：掌握钢结构的特点、应用范围及结构形式，理解钢结构的计算方法。 难点：理解钢结构的计算方法。 教学时数：理论教学2学时。
教学内容：
1、 钢结构的特点及应用范围； 2、 钢结构的建造过程和内在缺陷； 3、钢结构的组成原理；
4、钢结构的极限状态和概率极限状态法； 5、钢结构的发展。
本章内容分为如下几个小节分别进行介绍： 1.1 钢结构的特点和应用 钢结构的特点：
材料的强度高，塑性和韧性好
材质均匀，和力学计算的假定比较符合 钢结构制造简便，施工周期短 钢结构的质量轻 钢材耐腐蚀性差 钢材耐热但不耐火 钢结构的应用范围： 大跨度钢结构 重型厂房钢结构
受动力荷载影响的结构 可拆卸的结构
高耸结构和高层建筑 容器和其他构筑物 轻型钢结构
1.2 钢结构的建造过程和内在缺陷 钢结构的建造过程：
工厂制造：验收、放样、加工、装配、矫正、除锈和涂漆 工地安装：扩大拼装、吊装就位、临时固定、最后固定 钢结构的初始缺陷：
几何缺陷：初弯曲 初倾斜 杆件长度误差
材料缺陷：钢材并非理想的匀质体和各向同性体 1.3 钢结构的组成原理 跨越结构 高耸结构
1.4 钢结构的极限状态和概率极限状态法 1.5 钢结构的发展
发展低合金高强度钢材和型钢品种 结构和构件设计计算方法的深入研究 结构形式的革新 结构优化设计
第2章 钢结构的材料
教学要求：
1、 掌握钢结构用材的要求及影响因素； 2、 掌握钢结构的破坏形式； 3、 掌握钢材的主要性能及其鉴定； 4、 了解不同情况下的荷载效应； 5、 了解建筑钢材的类别及其表达方式； 6、 了解钢材选用的原则，能够正确选用钢材。 教学重点与难点：
重点：掌握对钢结构用材的要求，建筑钢材的主要性能和影响钢材性能的因素，掌握建筑钢材的可能破坏形式及其对钢结构的重要意义，钢材类别和钢材选用的原则。 难点：钢材的循环加载和快速加载的效应。 教学时数：理论教学4学时。
教学内容：
1、对钢结构用材的要求 2、钢材的主要性能及其鉴定
钢材的破坏形式，单向受拉时的性能，冷弯性能，冲击韧性 3、 影响钢材性能的因素
化学成分的影响，成材过程的影响，影响钢材性能的其他因素 4、钢材的延性破坏和非延性破坏 5、循环加载和快速加载的效应 6、钢材的疲劳
常幅疲劳，变幅疲劳
7、建筑钢材的类别及钢材的选用
钢结构对材料的要求，钢的种类，钢材的选择，钢材的规格 本章内容分为如下几个小节分别进行介绍：
2.1 对钢结构用材的要求 较高的强度。 足够的变形能力。 良好的加工性能。
适应低温、有害介质侵蚀(包括大气锈蚀)以及重复荷载作用等的性能。 容易生产，价格便宜。
2.2 钢材的主要性能及其鉴定 单向拉伸时的工作性能 冷弯性能 冲击韧性 可焊性
钢材性能的鉴定 2.3 影响钢材性能的因素 化学成分的影响
成材过程的影响
影响钢材性能的其它因素：冷加工硬化(应变硬化)，温度的影响，应力集中 2.4 钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载和快速加载的效应 延性破坏和非延性破坏 循环荷载的效应 快速加荷效应
2.5建筑钢材的类别及钢材的选用 建筑钢材的类别 钢材的选择 型钢的规格
第3章 构件的截面承载能力 --- 强度
教学要求：
1、 了解轴心受力构件的应用和截面形式； 2、 掌握钢结构构件截面设计基本要求及方法； 3、 掌握轴心受力构件的截面设计方法； 4、 了解受弯构件的种类及其应用；
5、 掌握梁的类型和强度、梁的局部压应力和组合应力计算； 6、 掌握受弯构件截面设计方法；
7、 掌握拉弯、压弯构件的应用和强度计算； 8、 掌握拉弯及压弯构件截面设计方法； 9、 知道梁的内力重分布和塑性设计。
教学重点与难点：
重点：掌握轴心受力构件强度计算，梁的类型和强度、梁的局部压应力和组合应力计算，拉弯、压弯构件的应用和强度计算。
难点：梁的局部压应力和组合应力的计算。
教学时数：理论教学6学时。
教学内容：
1、轴心受力构件的强度及截面选择； 2、梁的类型和强度；
3、梁的局部压应力和组合应力； 4、按强度条件选择梁截面； 5、梁的内力重分布和塑性设计；
6、拉弯、压弯构件的应用和强度计算。 本章内容分为如下几个小节分别进行介绍： 3.1 轴心受力构件的强度及截面选择 轴心受力构件的应用和截面选择：
对截面形式的要求：能提供强度所需要的截面积，制作比较简便，便于和相邻的构件连接，截面开展而壁厚较薄
轴心受拉构件的强度 轴心受压构件的强度 3.2 梁的类型和强度 梁的类型
梁的弯曲、剪切强度 梁的扭转
3.3 梁的局部压应力和组合应力 局部压应力
多种应力的组合效应
3.4 按强度条件选择梁截面 初选截面 截面验算
梁截面沿长度的变化
3.5 梁的内力重分布和塑性设计
3.6 拉弯、压弯构件的应用和强度计算 拉弯、压弯构件的应用
拉弯、压弯构件的强度计算 拉弯、压弯构件的截面设计
第4章 单个构件的承载能力 --- 稳定性
教学要求：
1、 熟悉钢结构稳定问题的特点与分析方法；
2、 了解轴心受压构件稳定理论的基本概念和分析方法； 3、 掌握轴心受压构件的整体稳定分析与局部稳定分析； 4、 掌握轴心受压构件的截面设计方法；
5、 了解受弯构件整体稳定和局部稳定的计算原理； 6、 掌握受弯构件的整体稳定分析与局部稳定分析；
《钢结构设计原理》课程教学提纲
