水工结构计算基础
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任务三 本课程的任务和特点

目  标:掌握课程的任务和特点。

提交成果:课程任务及特点课程报告。

本课程是土木工程专业重要的专业基础理论课程。学习本课程的主要目的和任务是:掌握钢筋混凝土、钢结构及砌体结构设计计算的基本理论和构造知识,为学习有关专业课程和顺利地从事混凝土建筑物的结构设计和研究奠定基础。

学习本课程需要注意以下几点。

1.本课程是研究钢筋混凝土材料的力学理论课程

由于钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料组成的复合材料,钢筋混凝土的力学特性及强度理论较为复杂,难以用力学模型和数学模型来严谨的推导建立,因此,目前钢筋混凝土结构的计算公式常常是经大量试验研究结合理论分析建立起来的半理论半经验公式。学习时应注意每一理论的适用范围和条件,而且能在实际工程设计中正确运用这些理论和公式。这就使得本课程与研究单一弹性材料的《材料力学》课程就有很大的不同,在学习时应注意它们之间的异同点,体会并灵活运用《材料力学》课程中分析问题的基本原理和基本思路,即由材料的物理关系、变形的几何关系和受力的平衡关系建立的理论分析方法,对学好本课程是十分有益的。

2.钢筋和混凝土两种材料的力学性能及两种材料间的相互作用

结构构件的基本受力性能主要取决于钢筋和混凝土两种材料的力学性能及两种材料间的相互作用,因此掌握这两种材料的力学性能和它们之间的相互作用至关重要。同时,两种材料在数量上和强度上的比例关系,会引起结构构件受力性能的改变,当两者的比例关系超过一定界限时,受力性能会有显著的差别,这也是钢筋混凝土结构的特点,几乎所有受力形态都有钢筋和混凝土的比例界限,在课程学习过程中应予以重视。

3.配筋及其构造知识和构造规定具有重要地位

在不同的结构和构件中,钢筋的位置及形式各不相同,钢筋和混凝土不是任意结合的,而是根据结构和构件的形式和受力特点,主要在其受拉部位(有时也在受压部位)布置。构造是结构设计不可缺少的内容,与计算是同样重要的,有时甚至是计算方法是否成立的前提条件。因此,要充分重视对构造知识的学习。在学习过程中不必死记硬背构造的具体规定,但应注意弄懂其中的道理,通过平时的作业和课程设计逐步掌握。

4.学会运用设计规范至关重要

为了贯彻国家的技术经济政策,保证设计质量,达到设计方法上必要的统一化、标准化,中华人民共和国住房和城乡建设部制定了适用于各工程领域的混凝土结构设计规范,对混凝土结构构件的设计方法和构造细节都作了具体规定。规范反映了国内外混凝土结构的研究成果和工程经验,是理论与实践的高度总结,体现了该学科在一个时期的技术水平。对于规范特别是其规定的强制性条文,设计人员一定要遵循,并能熟练应用。因此,要注意在本课程的学习中,有关基本理论的应用最终都要落实到规范的具体规定中。由于土木工程建设领域广泛,不同领域的混凝土结构设计有不同的设计规范(或规程),因此,本课程注重于各规范相通的混凝土结构的基本理论,涉及的具体设计方法以国家标准为主线,主要有《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)、《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)和《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)、《水工混凝土结构设计规范》(SL 191—2008)。

由于科学技术水平和生产实践经验是在不断发展的,设计规范也必然要不断进行修订和补充。因此,要用发展的眼光来看待设计规范,在学习和掌握钢筋混凝土结构理论和设计方法的同时,要善于观察和分析,不断进行探索和创新。由于设计工作是一项创造性工作,在遇到超出规范规定范围的工程技术问题时,不应被规范束缚,而需要充分发挥主动性和创造性,经过试验研究和理论分析等可靠性论证后,积极采用先进的理论和技术。

5.学习本课程的目的是能够进行混凝土结构的设计

结构设计是一个综合性的问题,包含了结构方案、材料选择、截面形式选择、配筋计算和构造等,需要考虑安全、适用、经济和施工的可行性等各方面的因素。同一构件在给定荷载作用下,可以有不同的截面,需经过分析比较,才能作出合理地选择。因此,要搞好工程结构设计,除了形式、尺寸、配筋数量等多种选择,往往需要结合具体情况进行适用性、材料用量、造价、施工等指标的综合分析,以获得良好的技术经济效益。