混凝土結構設計原理(湖南大學建設的慕課)

混凝土結構設計原理課程是湖南大學建設的慕課、國家精品線上開放課程。該課程於2017年10月16日首次在中國大學MOOC開課。該課程授課教師是張望喜、方誌、廖莎、唐昌輝、黃靚、周雲、黃遠。據2021年6月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課8次。

混凝土結構設計原理課程共10章，主要內容包括緒論、混凝土結構用材料的性能、混凝土結構設計方法、鋼筋混凝土軸心受力構件正截面承載力計算、鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算、鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算、鋼筋混凝土受扭構件承載力計算、鋼筋混凝土偏心受力構件承載力計算、鋼筋混凝土構件的裂縫、變形和耐久性、預應力混凝土構件設計、橋樑混凝土結構設計原理簡介。

基本介紹

• 中文名：混凝土結構設計原理
• 外文名：Principle of Concrete Struclute Design
• 授課平台：中國大學MOOC
• 類 別：慕課、國家精品線上開放課程
• 首開時間：2017年10月16日
• 授課教師：張望喜、方誌、廖莎、唐昌輝、黃靚、周雲、黃遠
• 建設院校：湖南大學

課程性質

課程背景

鋼筋和混凝土為什麼能共同工作？圍繞課程內容與實際工程的聯繫、課堂教學與試驗實踐的聯繫、教材內容與中國國家規範的聯繫、課程學習與解決問題的聯繫等問題，湖南大學建設的混凝土結構設計原理課程應運而生。

課程定位

混凝土結構設計原理課程是土木工程專業的一門重要的專業基礎課程。

適應專業

該課程適應土木工程專業進行學習。

課程簡介

該課程共10章，課程的主要內容包括基礎知識和構件設計，具體有：緒論、混凝土結構用材料的性能、混凝土結構設計方法、鋼筋混凝土軸心受力構件正截面承載力計算、鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算、鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算、鋼筋混凝土受扭構件承載力計算、鋼筋混凝土偏心受力構件承載力計算、鋼筋混凝土構件的裂縫、變形和耐久性、預應力混凝土構件設計等。

課程大綱

第0章 緒論	6-4研究前沿
0-1什麼是混凝土結構、分類	6-5個人體會
0-2為什麼要將鋼筋配置在混凝土結構中	6-1 對於彎矩、剪力、扭矩共同作用下的工字形截面構件，如何考慮各部分截面的抗力？
0-3組合效果小結	第7章 鋼筋混凝土偏心受力構件承載力計算
0-4鋼筋和混凝土為什麼能共同工作	7-2-1-5-4偏壓構件的破壞特徵——考慮二階效應（一）
0-5混凝土結構主要的優點、缺點	7-2-1-5-5偏壓構件的破壞特徵——考慮二階效應（二）
0-6混凝土結構的發展簡況	7-2-2-1-1-1偏壓構件正截面承載力計算方法——矩形截面（一）
0-7符號體系	7-2-2-1-1-2偏壓構件正截面承載力計算方法——矩形截面（二）
0-8計量單位	7-2-2-1-1-3偏壓構件正截面承載力計算方法——矩形截面（三）
0-9學習內容與方法	7-2-2-1-1-4偏壓構件正截面承載力計算方法——矩形截面（四）
0-1 鋼筋與混凝土共同工作的三個條件是什麼？	7-2-2-1-1-5偏壓構件正截面承載力計算方法——矩形截面（五）
第1章 混凝土結構用材料的性能	7-2-2-1-2-1對稱配筋矩形截面正截面承載力——基本公式
1-0本章重點	7-2-2-1-2-2對稱配筋矩形截面正截面承載力——配筋計算（一）
1-1-0鋼筋	7-2-2-1-2-3對稱配筋矩形截面正截面承載力——配筋計算（二）
1-1-1建築用鋼筋的種類	7-2-2-1-3偏壓構件正截面承載力計算方法——小結
1-1-2混凝土結構對鋼筋性能的要求	7-2-2-2-1 I形截面對稱配筋偏心受壓構件計算（一）
1-2-1混凝土組成及特點	7-2-2-2-2 I形截面對稱配筋偏心受壓構件計算（二）
1-2-2混凝土強度	7-2-3雙向偏心受壓構件計算
1-2-3混凝土的變形	7-3-1偏拉構件正截面承載力計算——受力特點
1-2-4混凝土的選用原則	7-3-2偏拉構件正截面承載力計算——方法
1-3鋼筋與混凝土的粘結	7-4偏心受力構件斜截面承載力計算
1-4本章小結	7-5偏心受力構件的構造要求
1-1 什麼是徐變、線性徐變和非線性徐變？	7-0本章重點
第2章 混凝土結構設計方法	7-1-1概述
2-0本章重點	7-1-2工程套用
2-1結構上的作用、作用效應及結構抗力	7-1-3偏心受力構件分類
2-2荷載分類	7-1-4偏心受壓構件的荷載
2-3荷載的代表值	7-2-1-1-1偏壓構件的破壞特徵——破壞類型（一）
2-4樓面和層面活荷載	7-2-1-1-2偏壓構件的破壞特徵——破壞類型（二）
2-5風荷載	7-2-1-2偏壓構件的破壞特徵——兩類偏心受壓構件的界限
2-6雪荷載	7-2-1-3偏壓構件的破壞特徵——偏心距
2-7結構的設計使用年限與安全等級	7-2-1-4-1偏壓構件的破壞特徵——N-M相關曲線（一）
2-8結構的極限狀態、分類及設計	7-2-1-4-2偏壓構件的破壞特徵——N-M相關曲線（二）
2-9結構的可靠性和可靠度	7-2-1-5-1偏壓構件的破壞特徵——二階效應
2-10結構的可靠指標	7-2-1-5-2偏壓構件的破壞特徵——二階效應的不同情況
2-11按承載極限狀態的設計方法及其荷載組合	7-2-1-5-3偏壓構件的破壞特徵——不考慮二階效應的條件
2-12按正常使用極限狀態的設計方法及其荷載組合	7-1 什麼叫小偏心受壓破壞？其破壞的性質是什麼？
2-13本章小結	第8章 鋼筋混凝土構件的裂縫、變形和耐久性
2-1 《建築結構荷載規範》將結構上的荷載分為哪幾類？	8-0本章重點
第3章 鋼筋混凝土軸心受力構件正截面承載力計算	8-1概述——正常使用極限狀態
3-0本章重點	8-2-1裂縫寬度驗算——裂縫的分類、裂縫產生的原因
3-1概述	8-2-2裂縫寬度驗算——裂縫控制
3-2軸心受拉構件	8-2-3-1最大裂縫寬度計算方法（一）
3-3-1軸心受壓構——分類及破壞特徵	8-2-3-2最大裂縫寬度計算方法（二）
3-3-2配有普通箍筋的軸心受壓構件	8-2-3-3最大裂縫寬度計算方法（三）
3-3-3配有螺旋箍筋的軸心受壓構件	8-2-3-4最大裂縫寬度計算方法（四）
3-4本章小節	8-2-3-5最大裂縫寬度計算方法（五）
3-1 軸心受壓構件為什麼不宜採用高強鋼筋？	8-2-4裂縫寬度驗算——注意事項
第4章 鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算	8-2-5裂縫寬度驗算——影響裂縫寬度的主要因素
4-0本章重點	8-2-6裂縫寬度驗算——改善裂縫的措施
4-1概述	8-2-7裂縫寬度驗算——關於裂縫計算的討論
4-2-1受彎構件正截面的受力特徵	8-3-1受彎構件撓度驗算——截面抗彎剛度的特點
4-2-2正截面破壞試驗演示	8-3-2受彎構件撓度驗算——短期剛度
4-2-3適筋構件從載入到破壞的幾個受力階段	8-3-3受彎構件撓度驗算——長期剛度的計算
4-3-1正截面承載力計算——基本假定	8-3-4受彎構件撓度驗算——最小剛度原則
4-3-2-1單筋矩形截面正截面承載力計算——基本公式	8-3-5受彎構件撓度驗算——最小剛度原則用法
4-3-2-2單筋矩形截面正截面承載力計算——適用條件	8-3-6受彎構件撓度驗算——減少撓度的措施
4-3-2-3單筋矩形截面正截面承載力計算——討論	8-4-1耐久性設計——耐久性的概念及其影響因素
4-3-2-4單筋矩形截面正截面承載力計算——具體運用	8-4-2耐久性設計——混凝土的碳化及鋼筋的鏽蝕
4-3-3-1雙筋矩形截面正截面承載力計算——適用情況、公式、條件	8-4-3耐久性設計——混凝土結構耐久性設計
4-3-3-2雙筋矩形截面正截面承載力計算——公式的套用	8-1 什麼是最小剛度原則？
4-3-4-1 T形截面正截面承載力計算——概述	第9章 預應力混凝土構件設計
4-3-4-2 T形截面正截面承載力計算——兩類T形截面及其判別方法	9-2-4構件設計的一般規定——預應力損失值的組合
4-3-4-3 T形截面正截面承載力計算——第一類T形截面承載力計算	9-2-5構件設計的一般規定——減少預應力損失的措施
4-3-4-4 T形截面正截面承載力計算——第二類T形截面承載力計算	9-3-1先張法軸拉構件的應力分析——施工階段
4-3-4-5 T形截面正截面承載力計算——基本公式的套用	9-3-2先張法軸拉構件的應力分析——使用階段
4-3-5深受彎構件正截面承載力計算	9-3-3後張法軸拉構件的應力分析——施工階段
4-3-6公式小結	9-3-4後張法軸拉構件的應力分析——使用階段
4-3-7構造要求	9-3-5預應力軸拉構件的應力分析——小結
4-4本章小結	9-4-1預應力軸拉構件的計算和驗算——使用階段
4-1板中的分布鋼筋起什麼作用？	9-4-2預應力軸拉構件的計算和驗算——施工階段
第5章 鋼筋混凝土受彎構件斜截面承載力計算	9-5-0受彎構件的設計計算
5-0-0本章重點	9-5-1受彎構件的設計計算——各階段應力分析
5-0-1受彎構件破壞類型	9-5-2-1受彎構件使用階段計算——正截面承載力
5-1-1受彎構件斜截面破壞受力與破壞分析	9-5-2-2受彎構件使用階段計算——斜截面承載力
5-1-2影響斜截面受力性能的主要因素	9-5-2-3受彎構件使用階段計算——正截面裂縫控制驗算
5-1-3斜截面破壞的主要形態	9-5-2-4受彎構件使用階段計算——斜截面抗裂驗算
5-1-4斜截面破壞形態小結	9-5-2-5受彎構件使用階段計算——變形驗算
5-1-5防止斜截面破壞的承載力條件	9-5-3受彎構件的設計計算——施工階段驗算
5-2-1-1矩形、T形和I形截面構件——一般情況	9-0 本章重點
5-2-1-2矩形、T形和I形截面構件——集中荷載作用下的獨立梁	9-6本章小結
5-2-1-3矩形、T形和I形截面構件——基本公式適用範圍	9-1-1基本知識——一般概念
5-2-1-4矩形、T形和I形截面構件——可以按構造配置箍筋的條件	9-1-2基本知識——預應力混凝土分類
5-2-1-5矩形、T形和I形截面構件——斜截面受剪承載力計算位置	9-1-3基本知識——預應力的建立方法
5-2-1-6矩形、T形和I形截面構件——斜截面受剪承載力計算步驟	9-1-4錨具、夾具
5-2-1-7矩形、T形和I形截面構件——保證斜截面抗彎承載力的條件	9-1-5預應力混凝土構件對材料的要求
5-2-1-8矩形、T形和I形截面構件——鋼筋的彎起	9-2-1構件設計的一般規定——計算內容
5-2-1-9矩形、T形和I形截面構件——構造要求	9-2-2構件設計的一般規定——張拉控制力
5-2-1-10矩形、T形和I形截面構件——不配腹筋的板	9-2-3-0構件設計的一般規定——預應力損失
5-2-1-11單伸臂簡支梁設計例題（一）	9-2-3-1張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失
5-2-1-12單伸臂簡支梁設計例題（二）	9-2-3-2預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失
5-2-1-13深受彎構件斜截面設計	9-2-3-3受張拉的鋼筋與承受拉力的設備之間的溫差引起的預應力損失
5-3本章小結	9-2-3-4預應力鋼筋的應力鬆弛引起的損失
5-1 鋼筋混凝土梁斜截面承載力應驗算哪些截面？	9-2-3-5由於砼收縮、徐變引起的預應力損失
第6章 鋼筋混凝土受扭構件承載力計算	9-2-3-6混凝土局部擠壓引起的預應力損失
6-0本章重點	9-1 什麼是張拉控制應力？張拉控制應力過高，有什麼問題？
6-1概述	第10章 橋樑混凝土結構設計原理簡介
6-2素混凝土受扭構件的受力性能	10-0本章重點
6-3-1鋼筋混凝土受扭構件的受力性能——純扭構件開裂扭矩	10-1構成橋樑結構的基本體系
6-3-2鋼筋混凝土受扭構件的受力性能——純扭構件試驗現象	10-2構成橋樑結構的基本構件
6-3-3鋼筋混凝土受扭構件的受力性能——純扭構件破壞形態	10-3橋樑結構與建築結構的聯繫
6-3-4-1鋼筋混凝土純扭構件承載力計算（一）	10-4橋樑工程的特點
6-3-4-2鋼筋混凝土純扭構件承載力計算（二）	10-5施工方法對結構受力的影響
6-3-4-3鋼筋混凝土純扭構件承載力計算（三）	10-6-1橋樑與建工設計規範比較——設計基本原則及參數
6-3-5-1鋼筋混凝土剪扭構件承載力計算（一）	10-6-2橋樑與建工設計規範比較——受彎構件正截面承載能力
6-3-5-2鋼筋混凝土剪扭構件承載力計算（二）	10-6-3橋樑與建工設計規範比較——受彎構件斜截面承載能力
6-3-6鋼筋混凝土彎扭構件承載力計算	10-6-4橋樑與建工設計規範比較——受扭構件承載能力
6-3-7鋼筋混凝土彎剪扭構件承載力計算	10-6-5橋樑與建工設計規範比較——受壓構件承載能力
6-3-8 T形和I形截面彎剪扭構件	10-6-6橋樑與建工設計規範比較——正常使用極限狀態
6-3-9鋼筋混凝土箱形截面構件	10-6-7橋樑與建工設計規範比較——預應力混凝土構件
6-3-10鋼筋混凝土壓彎剪扭構件	10-7本章小結
6-3-11鋼筋混凝土受扭構件公式使用條件及構造要求	10-1 橋樑結構體系分為哪幾種？
6-3-12彎剪扭構件的截面設計計算步驟	註：課程大綱排版從左到右列

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2017年10月16日~2018年3月21日	張望喜、方誌、廖莎、唐昌輝、黃靚、周雲、黃遠	3~5小時每周	13060
第2次開課	2018年4月9日~2018年7月21日			7268
第3次開課	2018年9月16日~2018年12月23日	張望喜	4~6小時每周	8317
第4次開課	2019年3月3日~2019年6月29日	張望喜、方誌、廖莎、唐昌輝、黃靚、周雲、黃遠	2~5小時每周	7386
第5次開課	2019年9月1日~2019年12月31日		4小時每周	9498
第6次開課	2020年3月2日~2020年6月30日			10770
第7次開課	2020年9月14日~2021年1月15日		3~5小時每周	4809
第8次開課	2021年3月8日~2021年6月30日		4小時每周	待定
參考資料：

課程特色

該課程沿襲了“國家級精品課”“國家級精品資源共享課”，圍繞《混凝土結構設計規範》（GB50010-2010）國家標準，基於“高等教育百門精品教材”、國家“十一五”國家規劃教材、“新世紀土木工程系列教材”內容講述，與相關課程聯繫緊密，專業性、綜合性強，理論與實踐並重。

教學目標

通過理論學習、試驗演示和動手操作，使學生掌握堅實的專業理論知識，確立正確的結構設計觀念，養成利用所學知識進行全面思考問題的習慣，鍛鍊學生解決實際工程結構問題的能力，掌握解決實際工程結構問題的方法論。

教學要點

該課程的任務，在於緊密結合工程實踐，講授鋼筋混凝土結構的基本理論和基礎知識，引導學生靈活運用所學知識來分析、解決實際工程中的鋼筋混凝土結構構件的設計計算問題。

學習預備

預備知識

學習該課程需要具備結構力學、材料力學等基礎知識及土木工程測量、土木工程材料等專業知識。

學習資料

書名	作者	出版社
混凝土結構設計原理（第5版）	沈蒲生、梁興文	高等教育出版社
混凝土結構（第5版）(上冊，混凝土結構設計原理)	東南大學、天津大學、同濟大學	中國建築工業出版社
混凝土結構	葉列平	清華大學出版社
混凝土結構基本原理（第二版）	顧祥林	同濟大學出版社
參考資料：

考核標準

1、完成學習課程全部視頻。

2、完成老師布置的單元作業。

3、完成課程典型構件（受彎或受壓）小組試驗（線上線下平行開課時要求，線上單獨開課時不要求）。

4、通過期中、期未考試。

所獲榮譽

2019年1月8日，該課程被中華人民共和國教育部認定為“2018年國家精品線上開放課程”。

教師簡介

張望喜，男，湖北黃岡人，1971年生，工學博士，湖南大學土木工程學院教授。

方誌，工學博士，湖南大學土木工程學院教授。

唐昌輝，男，1964年4月出生，漢族，工學博士，湖南大學土木工程學院副教授，碩士生導師。

黃遠，男，1982年6月出生，博士，湖南大學土木工程學院教授，博士生導師。

黃靚，男，工學博士，湖南大學土木工程學院教授，博士生導師，湖南省政協委員。

周雲，湖南長沙人，博士，教授，博士生導師，湖南大學土木工程學院副院長。

廖莎，湖南大學土木工程學院建築工程系副教授。