课程介绍
《混凝土结构设计原理》是土木工程专业一门非常重要的专业基础课。
本课程主要介绍钢筋混凝土材料的力学性能和以概率理论为基础的极限状态设计法，并且介绍普通钢筋混凝土受弯、受压、受拉、受扭构件的受力性能、设计方法和配筋构造以及现浇钢筋混凝土肋梁楼盖的设计方法。通过对本课程的学习使学生掌握钢筋混凝土构件的设计方法，并学习依据我国现行的设计规范指导设计工作，会分析解决施工和使用过程中出现的一般性结构问题，为学习混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程打下基础。
课程大纲
混凝土结构设计原理
Design principle of concrete structures
主撰：李哲、王德法 审核：田建勃 批准：郭宏超
一、课程基本信息
课程名称 混凝土结构设计原理 课程代码 16112430
学 分 4.0 总学时 64 讲课学时 60 上机学时 0 实验学时 4
课程A/B类归属 B类 开课学期 第五学期
先修课程 工程图学基础（水利、土建类）（02100370）、材料力学（ ）、土木工程材料（ ）、结构力学A（16111150）、工程结构荷载与可靠度设计原理（06114590）
适用专业 土木工程
开课单位 土木建筑工程学院
二、课程性质与目的
《混凝土结构设计原理》是土木工程专业一门非常重要的专业基础课，属于必修课程。
本课程主要介绍钢筋混凝土材料的力学性能和以概率理论为基础的极限状态设计法，并且介绍普通钢筋混凝土受弯、受压、受拉、受扭构件的受力性能、设计方法和配筋构造以及现浇钢筋混凝土肋梁楼盖的设计方法。通过对本课程的学习使学生掌握钢筋混凝土构件的设计方法，并学习依据我国现行的设计规范指导设计工作，会分析解决施工和使用过程中出现的一般性结构问题，为学习混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程打下基础。
三、教学目标及其对毕业要求的支撑
（一）教学目标
通过对本门课程的学习，要求学生掌握钢筋、混凝土的力学性能；钢筋混凝土结构的设计原理；受弯、受压、受拉、受扭构件的设计方法及楼盖结构的设计内容及方法。培养学生综合运用课程知识的能力、实验创新设计能力、团队合作能力，加深学生对课程知识的理解和掌握，初步建立环境保护与可持续发展的意识及系统方案创新与设计能力。本课程分为课堂教学和实验教学两部分：
1．课堂教学
通过课堂教学使学生掌握钢筋、混凝土的力学性能；钢筋混凝土结构的设计原理，受弯、受压、受拉、受扭构件的应力分析及设计方法，以及楼盖结构的设计内容及方法。培养学生具有综合运用课程知识的能力和楼盖结构设计及各类基本构件设计的能力；在课堂教学中通过讲授钢筋、混凝土材料对环境的影响等，使学生初步建立环境保护与可持续发展的意识。激发学生的爱国情怀、工程道德意识和大国自信意识，树立为国家、社会发展做贡献的理想和信念。
2．实验教学
通过实验环节，以团队合作方式让学生掌握如何进行受弯构件正截面破坏实验及斜截面破坏实验，设计混凝土配合比、绑扎钢筋、支模、浇筑实验构件、拆模、养护构件，最后进行破坏实验。通过实验培养学生发现与解决问题、方案创新设计、书面表达、个人分工与团队合作等能力，通过实验全过程训练强化学生理论联系实际及实践动手能力。
教学目标具体要求如下：
（1）要求学生了解钢筋、混凝土的力学性能，掌握钢筋和混凝土能共同工作的原因，掌握钢筋混凝土结构的设计原理；
（2）要求学生掌握钢筋混凝土构件承载能极限状态的计算，包括（受弯、受压、受拉、受扭构件）；
（3）要求学生掌握钢筋混凝土构件正常使用极限状态的验算，包括裂缝宽度和挠度验算；
（4）要求学生能够进行钢筋混凝土肋梁楼盖结构的设计。
（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵
毕业要求及其指标点 教学目标
（1） （2） （3） （4）
1、工程知识 1-4：工程建造能力 √ √ √ √
2、问题分析 2-2：设计表达能力 √ √ √
2-3：工程分析能力 √ √ √ √
四、教学内容
（一）教学内容结构关系图
（二）具体教学内容（60学时）
本课程以钢筋混凝土基本概念、钢筋混凝土材料特性、钢筋混凝土设计原理、普通钢筋混凝土各类构件的受力特点及设计方法和钢筋混凝土肋梁楼盖的设计方法为明线，以承载能力计算和正常使用极限状态的裂缝、变形验算为隐线，通过问题提出、方法思考、内容归纳、例题等教学过程，实现对课程目标和毕业要求的支撑。
0．绪论（2学时）
（1）教学内容
介绍本课程的教学任务、性质及学习方法，主要阐述钢筋混凝土结构的概念、钢筋混凝土两种力学性能不同的材料能够共同工作的基础、钢筋混凝土结构的特点及类型、钢筋混凝土结构的发展及应用和钢筋混凝土结构的学习方法。要求学生熟悉钢筋混凝土结构的概念、钢筋和混凝土共同工作的基础；了解钢筋混凝土结构的特点及类型、钢筋混凝土结构的发展及应用和钢筋混凝土结构的学习方法。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力中的系统掌握混凝土结构设计原理，具备土木工程建造方案的提出与实施能力。
（3）课程思政育人要素
混凝土结构近四十年在中国飞速房展，不论是在土木、道路、桥梁还是在水利工程及港口工程中广泛应用，到处可以看到我们国家自己建造的混凝土高层建筑、混凝土桥梁、混凝土大坝及港口。激发学生的家国情怀和大国自信意识，树立为国家、社会发展做贡献的理想、信念和信心。
（4）作业及课外学习要求
课后思考题，课外学习绿色和可持续制造方面的知识。
1．钢筋与混凝土的力学性能（6学时）
（1）教学内容
主要介绍钢筋和混凝土的力学性能，为本课程的后续学习打下必要的理论基础。要求：重点掌握软钢和硬钢的力学性能，混凝土的强度、变形及模量，钢筋与混凝土的粘结性能。了解钢筋的品种，混凝土的复合应力强度等。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力中的系统掌握混凝土结构设计原理，具备土木工程建造方案的提出与实施能力”，课外学习钢材的标准和规格。
（3）课程思政育人要素
通过介绍钢筋和混凝土的力学性能，要让学生弄清材料的性能，通过知识可以节省材料用量还要保证结构的安全。培养学生树立工匠精神，将来为报效祖国，打好坚实的基础。
（4）作业及课外学习要求
课后思考题，还可在线学习相关知识。
2．钢筋混凝土结构基本计算原理（4学时）
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土结构设计方法的演变，结构的极限状态，以概率理论为基础的极限状态设计原理，现行规范的实用设计表达式。重点熟悉土木工程领域的各种实用表达式，了解钢筋混凝土结构设计方法的演变和以概率理论为基础的极限状态设计原理。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力中的系统掌握混凝土结构设计原理，具备土木工程建造方案的提出与实施能力”。
（3）作业及课外学习要求
教材相应章节后的思考题，还可在线学习相关知识，自学荷载规范中有关荷载代表值方面的内容。
3．钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算（10学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土受弯构件的构造知识、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的试验研究、建立基本公式的基本假定、受弯构件单筋矩形截面正截面承载力计算、双筋矩形截面正截面承载力计算、T形截面正截面承载力计算。此章是本门课程的重点，要求学生熟悉钢筋混凝土受弯构件的构造知识、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏的试验研究、建立基本公式的基本假定，熟练掌握受弯构件单筋矩形截面、双筋矩形截面及T形截面的正截面承载力计算。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力中的系统掌握混凝土结构设计原理，具备土木工程建造方案的提出与实施能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力中的能够应用工程科学的基本原理，并结合实际工程建设的基本特点，对土木工程专业复杂工程问题的影响因素和各种可行的解决方案进行系统分析与充分表达”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力。在运用数学、自然科学和工程科学的基本原理分析土木工程专业复杂工程问题的过程中，能广泛查阅土木工程专业的行业标准和各种相关文献资料，通过文献研究获取并利用最新科技成果，并获得合理可行的关于复杂工程问题的影响因素及解决方案的分析结论”。
（3）课程思政育人要素
介绍赵国藩院士、聂建国院士等工作、学习经历，激发学生向前辈学习的高尚情操。并使学生意识到准确计算与分析是工程人员爱国的具体体现，工程设计不能有一点马虎。
（4）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8。
2.实验教学
（1）教学内容
钢筋混凝土受弯构件正截面破坏实验。
备注：实验内容及要求具体见实验指导书。
（2）对毕业要求的支撑
通过教学实验，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
4．钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算（8学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土受弯构件有关斜截面承载力的构造知识、钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏的试验研究、建立斜截面承载力计算公式及设计方法、如何保证斜截面抗弯承载力、抵抗弯矩图的绘制及施工图绘制。本章要求学生熟悉斜截面受剪承载力的试验研究、影响因素及其基本假定；掌握有腹筋梁斜截面承载能力计算 、有腹筋梁斜截面抗弯承载力及保证的构造措施 ；熟悉抵抗弯矩图和施工图的绘制。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业4.1、4.4、4.5。
2.实验教学
（1）教学内容
钢筋混凝土受弯构件斜截面破坏实验。
备注：实验内容及要求具体见实验指导书。
（2）对毕业要求的支撑
通过教学实验，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
5．钢筋混凝土受压构件（8学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土受压构件一般的构造知识、轴心受压构件的正截面承载力计算、偏心受压构件的正截面承载力计算、正截面承载力Nu-Mu相关曲线及其应用、偏心受压构件斜截面承载力计算。本章要求学生掌握钢筋混凝土受压构件一般的构造知识、轴心受压构件的正截面承载力计算、偏心受压构件的正截面承载力计算、正截面承载力Nu-Mu相关曲线及其应用、偏心受压构件斜截面承载力计算。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8。
6．钢筋混凝土受拉构件（2学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土受拉构件的分类、大偏拉构件承载力计算和小偏拉构件承载力计算。本章要求学生掌握大、小偏拉构件的分类及大、小偏拉构件的承载力计算。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业6.1。
7．受扭构件的承载力计算（4学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍纯扭构件的试验研究、矩形截面纯扭构件的受扭承载力计算、矩形截面剪扭相关性、矩形截面弯、剪、扭承载力计算、T形Ⅰ形及箱形截面构件受扭承载力计算及受扭构件的配筋构造要求。要求学生熟悉纯扭构件的试验研究及受扭构件的配筋构造要求，掌握矩形截面纯扭构件的受扭承载力计算、矩形截面剪扭相关性、矩形截面弯、剪、扭承载力计算、T形Ⅰ形及箱形截面构件受扭承载力计算。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业7.1、7.2。
8．裂缝、变形、延性及耐久性（6学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土正常使用极限状态的验算内容、受力构件产生裂缝的原因、裂缝宽度的计算及验算、受弯构件变形验算的方法及构件的延性及耐久性。要求学生掌握受力构件产生裂缝的原因、裂缝宽度的计算及验算、受弯构件变形验算的方法及构件的延性及耐久性；熟悉钢筋混凝土正常使用极限状态的演算内容。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）课程思政要素
通过学习钢筋混凝土各类构件承载力计算和正常使用极限状态验算后，引导学生通过学习要掌握事物发展规律，通晓天下道理，丰富学识，增长见识，塑造品格，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
（4）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识，作业8.2、8.3。
9．钢筋混凝土楼盖和楼梯（10学时）
1．课堂教学
（1）教学内容
主要介绍钢筋混凝土楼盖结构的绪论、钢筋混凝土单向板楼盖的设计、钢筋混凝土双向板楼盖的设计及楼梯的设计。要求学生熟悉楼盖结构的绪论，掌握钢筋混凝土单向板楼盖的设计、钢筋混凝土双向板楼盖的设计及楼梯的设计。
（2）对毕业要求的支撑
本知识点的讲授和学习，可以支撑“毕业要求1-4：工程建造能力”；也可支撑“毕业要求2-2：设计表达能力”；还可支撑“毕业要求2-3：工程分析能力”。
（3）作业及课外学习要求
课后思考题，可在线复习相关知识。
五、教学方法
课程教学采用多媒体和传统教学相结合的方式，以课堂讲授为主，通过实验、作业、随堂测验及考勤等多环节训练和督促检查，巩固学习成果。本课程安排2次实验，5次作业，4-5次随堂测验。
课堂讲授以钢筋和混凝土力学性能、钢筋混凝土设计原理为基础，从满足承载能力极限状态和正常使用极限状态为目标，介绍各类构件的设计方法，通过钢筋混凝土楼盖和楼梯设计让学生了解学习各类构件设计在实际中的应用，实现教学目标。
实验教学包含2部分，首先是让学生分组进行试件浇筑，第二次让学生分组进行钢筋混凝土受弯构件的正、斜截面破坏试验。2部分实验全部为分组实验，并按15人左右分组实施，小组成员分工协作，共同完成实验设备的操作、数据的采集与记录、数据的分析、最终要求每位同学完成实验报告。实验教学中通过小组现场操作、实验报告等考核手段，评价学生能力的达成效果，以实现教学目标。
六、考核及成绩评定
课程成绩由平时成绩、实验成绩和期终考试三个环节的成绩综合评定产生。各评价环节所占比例及对教学目标的支撑如下表所示。其中，期终考试采取闭卷形式，内容涉及课程的基本概念和基本方法，题型包括选择题、判断题、简答题、计算题等。
成绩评定 评价环节 教学目标
平时成绩（20%） 作业（10%） 3、4
随堂测验（5%） 1、2、3、4
考勤（5%）
实验成绩（10%） 实验过程及实验报告（10%） 2
期终考试（70%） 试卷（70%） 1、2、3、4
通过平时作业、随堂测验与期终考试等对学生专业核心知识、复杂系统方案分析设计能力、环境保护与可持续发展意识等进行考核，通过实验对学生发现问题与解决、方案创新设计、实践动手、书面表达、团队合作、理论联系实际等能力进行考核，即对毕业要求相关指标点的达成度进行评估。
七、教学进程（详见授课日历）
八、教材及参考书
1.教材
1、《混凝土结构》上册第7版，东南大学、天津大学、同济大学合编，清华大学主审 北京：中国建筑出版社出版社，2020
2、《混凝土结构》中册第7版，东南大学、天津大学、同济大学合编，清华大学主审 北京：中国建筑出版社出版社，2020
2.参考书
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010） 北京：中国建筑出版社出版社，2015
九、执行大纲应注意的问题
1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。
2、做好实验，重视学生实践能力的培养。要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验指导书上规定的内容。
3、教学内容的顺序及其安排仅供参考，教师可根据情况作适当调整。
学习目标
（1）要求学生了解钢筋、混凝土的力学性能，掌握钢筋和混凝土能共同工作的原因，掌握钢筋混凝土结构的设计原理；
（2）要求学生掌握钢筋混凝土构件承载能极限状态的计算，包括（受弯、受压、受拉、受扭构件）；
（3）要求学生掌握钢筋混凝土构件正常使用极限状态的验算，包括裂缝宽度和挠度验算；
（4）要求学生能够进行钢筋混凝土肋梁楼盖结构的设计。
学习要求
要求学生认真学习各章基本原理；通过做各章思考题，加深理解和巩固基本原理；要求学生认真学习各类构件的设计方法和构造知识，通过做每章的习题，加深理解和巩固各类构件的设计方法和构造要求。认真学习钢筋混凝土肋梁楼盖的设计方法，通过课程设计掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的设计方法及结构的构造知识。通过本课程学习，使学生具备用理论知识分析和解决实际问题的能力。
考核标准
课件浏览60%,客观练习40%,主观练习0%,课内讨论0%。
课程内容不断迭代，成绩以当时的课程内容为准，一旦合格，可以申请证书。申请证书后，以结课处理，成绩不再改动
教材教参
1.教材
1、《混凝土结构》上册第7版，东南大学、天津大学、同济大学合编，清华大学主审 北京：中国建筑出版社出版社，2020
2、《混凝土结构》中册第7版，东南大学、天津大学、同济大学合编，清华大学主审 北京：中国建筑出版社出版社，2020
2.参考书
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010） 北京：中国建筑出版社出版社，2015
九、执行大纲应注意的问题
1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。
2、做好实验，重视学生实践能力的培养。要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验指导书上规定的内容。
3、教学内容的顺序及其安排仅供参考，教师可根据情况作适当调整。
