《鋼結構原理》課程教案一、課程基本信息項目內容課程名稱鋼結構原理適用專業(yè)土木工程、建筑工程技術、工程造價等土建類專業(yè)課程學分/學時3學分/48學時（理論40學時+實踐8學時）先修課程材料力學、結構力學、混凝土結構設計原理課程性質專業(yè)核心課/必修課教學目標1.掌握鋼結構的材料性能、受力特點、設計原理及構造要求；2.具備鋼結構基本構件（梁、柱、節(jié)點）的設計計算能力；3.了解鋼結構在工業(yè)與民用建筑中的應用及最新技術發(fā)展；4.培養(yǎng)工程思維與規(guī)范應用能力，為后續(xù)課程及工程實踐奠定基礎二、課程教學大綱模塊一：鋼結構概述與材料性能（6學時）教學內容鋼結構的特點、應用范圍及發(fā)展趨勢（2學時）優(yōu)勢：強度高、自重輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高、節(jié)能環(huán)保；局限：防火性能差、易銹蝕、造價較高；典型應用：大跨度建筑（體育館、會展中心）、高層建筑、工業(yè)廠房、橋梁工程。鋼結構材料及性能要求（4學時）常用鋼材：Q235、Q355系列鋼材的牌號含義、力學性能（抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌性）；鋼材的脆性破壞與塑性破壞：區(qū)別、影響因素（溫度、應力集中、加載速度）；鋼材的腐蝕與防護：銹蝕機理、防腐措施（涂層、鍍鋅、陰極保護）、防火措施（防火涂料、防火板）。教學重點Q355鋼材的力學性能指標及工程選用；鋼材脆性破壞的預防措施。教學方法理論講授+案例分析（如某廠房鋼結構銹蝕事故、某橋梁脆性斷裂案例）；實物展示：鋼材樣品、防腐/防火涂料樣品。模塊二：鋼結構的連接（10學時）教學內容鋼結構連接的類型與特點（2學時）焊接連接：優(yōu)點（整體性好、密封性強）、缺點（殘余應力、焊接變形）；螺栓連接：普通螺栓（受拉、受剪）、高強度螺栓（摩擦型、承壓型）的適用場景；鉚釘連接：傳統(tǒng)連接方式的特點與應用局限。焊接連接的設計與構造（4學時）常用焊接方法：手工電弧焊、氣體保護焊、埋弧焊的適用范圍；焊接接頭形式：對接接頭、角接接頭、T形接頭、搭接接頭的受力特點；焊縫質量等級：一級、二級、三級焊縫的檢驗要求與應用場景。螺栓連接的設計與構造（4學時）高強度螺栓的預緊力、抗滑移系數；螺栓群的受力分析（受拉、受剪、拉剪聯合作用）；連接節(jié)點的構造要求：螺栓排列、焊縫布置、避免應力集中。教學重點摩擦型高強度螺栓連接的設計計算；焊接接頭的構造與質量控制。教學方法理論講授+規(guī)范解讀（《鋼結構設計標準》GB50017-2017）；實操演示：螺栓連接組裝、焊縫樣品觀察。模塊三：受彎構件（梁）設計（8學時）教學內容鋼梁的類型與受力特點（2學時）型鋼梁（工字鋼、槽鋼、H型鋼梁）、組合梁（鋼板組合梁）的適用場景；鋼梁的受力分析：彎曲正應力、剪應力、局部壓應力、折算應力。鋼梁的強度與剛度設計（3學時）強度計算：正應力強度、剪應力強度、局部壓應力強度、折算應力強度；剛度計算：撓度限值（L/250~L/500），撓度驗算公式。鋼梁的整體穩(wěn)定與局部穩(wěn)定（3學時）整體穩(wěn)定：失穩(wěn)形式（側向彎曲+扭轉）、穩(wěn)定系數、支撐布置要求；局部穩(wěn)定：翼緣、腹板的局部失穩(wěn)原因與控制措施（加勁肋設置）。教學重點鋼梁的強度與整體穩(wěn)定計算；加勁肋的布置原則與構造要求。教學方法理論講授+例題演算（如H型鋼梁的強度與穩(wěn)定計算）；軟件輔助：使用PKPM或ETABS軟件演示鋼梁受力與失穩(wěn)過程。模塊四：軸心受力構件（柱）設計（8學時）教學內容軸心受力構件的類型與受力特點（2學時）軸心受拉構件（如桁架下弦桿）、軸心受壓構件（如桁架上弦桿、柱）；軸心受力構件的破壞形式：受拉斷裂、受壓失穩(wěn)（整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)）。軸心受力構件的強度與穩(wěn)定設計（4學時）強度計算：凈截面強度驗算（考慮螺栓孔、焊縫削弱）；整體穩(wěn)定計算：穩(wěn)定系數的確定（長細比、截面類型）、歐拉公式應用；局部穩(wěn)定計算：翼緣、腹板的寬厚比限值。軸心受壓構件的構造要求（2學時）截面形式：實腹式（H型鋼、箱形截面）、格構式（雙肢、四肢格構柱）；綴材設計：綴條、綴板的受力分析與構造要求；柱腳構造：鉸接柱腳、剛接柱腳的組成與受力特點。教學重點軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算；格構式構件的綴材設計。教學方法理論講授+小組討論（不同截面形式軸心柱的穩(wěn)定性能對比）；案例分析：某廠房軸心受壓柱失穩(wěn)事故分析與整改。模塊五：偏心受力構件設計（6學時）教學內容偏心受力構件的類型與受力特點（2學時）偏心受拉構件、偏心受壓構件的工程應用（如框架柱、剛架梁）；受力分析：軸力+彎矩聯合作用下的應力分布。偏心受壓構件的強度與穩(wěn)定設計（4學時）強度計算：正應力強度驗算（考慮偏心距、截面抵抗矩）；整體穩(wěn)定計算：雙向偏心受壓構件的穩(wěn)定系數；構造要求：截面形式選擇、縱向鋼筋布置、箍筋設置。教學重點單向偏心受壓構件的設計計算；偏心受力構件的穩(wěn)定控制措施。教學方法理論講授+例題解析（框架柱的偏心受壓計算）；規(guī)范應用：結合《鋼結構設計標準》講解計算參數選取。模塊六：鋼結構屋蓋與圍護結構（4學時）教學內容鋼結構屋蓋體系（2學時）屋蓋結構組成：檁條、屋架、支撐系統(tǒng)（上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐）；支撐系統(tǒng)的作用：保證結構整體性、傳遞水平荷載、防止構件失穩(wěn)。圍護結構與節(jié)點構造（2學時）圍護材料：壓型鋼板、夾芯板的類型與連接方式；節(jié)點構造：屋架與柱連接、檁條與屋架連接、圍護板與檁條連接的防水、防腐措施。教學重點支撐系統(tǒng)的布置原則；圍護結構的防水構造。教學方法理論講授+圖紙識讀（鋼結構屋蓋施工圖解讀）；現場視頻：鋼結構廠房施工過程展示。模塊七：實踐教學（8學時）鋼結構模型制作（4學時）任務：分組制作簡單桁架或鋼梁模型，進行加載試驗，驗證強度與穩(wěn)定性能；要求：記錄試驗數據，分析模型受力特點與優(yōu)化方向。鋼結構施工圖識讀與設計（4學時）內容：識讀工業(yè)廠房鋼結構施工圖（柱、梁、節(jié)點詳圖）；任務：根據給定條件，完成簡單鋼梁或軸心柱的設計計算與圖紙繪制。三、教學方法與手段理論教學：采用“講授+案例+規(guī)范”三位一體模式，結合工程實際案例（如鳥巢、廣州塔鋼結構）增強直觀性，同步解讀《鋼結構設計標準》GB50017-2017核心條款。實踐教學：通過模型制作、加載試驗、施工圖識讀等實操環(huán)節(jié)，強化理論與實踐結合，培養(yǎng)動手能力與工程思維。輔助手段：利用PPT、動畫、工程視頻、BIM軟件演示等多媒體資源，展示鋼結構受力、連接節(jié)點、施工過程等復雜內容；建立線上學習平臺，上傳課件、習題、案例資料，方便學生課后復習。四、考核方式與成績評定考核環(huán)節(jié)占比考核內容平時成績30%考勤（10%）、課堂表現（5%）、作業(yè)完成情況（10%）、實踐報告（5%）期中考試20%閉卷考試，覆蓋前4個模塊內容，側重基礎理論與簡單計算期末考試50%閉卷考試，覆蓋全部教學內容，側重綜合設計計算與規(guī)范應用考試題型客觀題（30分）：單選、多選、判斷（考查基礎概念、規(guī)范要求、材料性能等）；主觀題（70分）：簡答題（構造要求、原理分析）、計算題（梁、柱、連接的設計計算）、案例分析題（工程事故分析與整改）。五、教學資源教材：《鋼結構設計原理》（沈祖炎主編，高等教育出版社）；規(guī)范：《鋼結構設計標準》GB50017-2017、《高強度螺栓用鋼結構連接副》GB/T1231-2006；參考資料：《鋼結構工程施工質量驗收標準》GB50205-2020、工程案例集、鋼結構設計軟件教程；教學工具：多媒體教室、鋼結構模型、加載試驗裝置、PKPM/ETABS設計軟件。六、教學進度安排（示例：16周，每周3學時）周次教學內容學時教學形式備注1-2模塊一：鋼結構概述與材料性能6理論講授+案例分析布置課后作業(yè)：鋼材性能對比表3-5模塊二：鋼結構的連接10理論講授+實操演示完成螺栓連接樣品觀察報告6-7模塊三：受彎構件（梁）設計8理論講授+例題演算布置鋼梁設計計算題8期中考試3閉卷考試考查前4模塊內容9-10模塊四：軸心受力構件（柱）設計8理論講授+小組討論完成軸心柱穩(wěn)定計算作業(yè)11-12模塊五：偏心受力構件設計6理論講授+規(guī)范應用布置框架柱設計任務13-14模塊六：鋼結構屋蓋與圍護結構4理論講授+圖紙識讀完成屋蓋施工圖識讀報告15模塊七：實踐教學6模型制作+加載試驗提交實踐報告16復習+期末考試3復習課+閉卷考試覆蓋全部教學內容七、教