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荷载与结构设计方法
第6次开课
开课时间: 2024年10月30日 ~ 2025年04月13日
学时安排: 5-6小时每周
当前开课已结束 已有 393 人参加
立即自学
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课程评价(185)
spContent=本课程是破解结构设计原理的钥匙,是土木工程专业学生的必修课和修养课,更是结构设计师的助手和宝典。本门课程将为您讲解建筑结构在其一生中所可能遇到的各种荷载和作用,将为您阐述这些荷载和作用的基本特征,以及如何科学地进行结构设计,以有效地应对这些荷载和作用。通过这样的知识结构逻辑,使学生全面掌握荷载与结构设计的核心概念和方法,并能够应用于实际工程中,为安全可靠的结构设计提供支持。 试题包括客观题和主观题,分为单选题、多选题、判断题、填空题和论述题。多次提交有效得分为提交成绩的最高分数。
本课程是破解结构设计原理的钥匙,是土木工程专业学生的必修课和修养课,更是结构设计师的助手和宝典。本门课程将为您讲解建筑结构在其一生中所可能遇到的各种荷载和作用,将为您阐述这些荷载和作用的基本特征,以及如何科学地进行结构设计,以有效地应对这些荷载和作用。通过这样的知识结构逻辑,使学生全面掌握荷载与结构设计的核心概念和方法,并能够应用于实际工程中,为安全可靠的结构设计提供支持。 试题包括客观题和主观题,分为单选题、多选题、判断题、填空题和论述题。多次提交有效得分为提交成绩的最高分数。
—— 课程团队
课程概述

国际社会对建筑工程安全性的要求日益提高,要求结构具备更高的安全性和可靠性。该课程注重解决实际问题和行业应用,培养学生在荷载分析、结构设计和抗力评估等方面的实用技能,以应对复杂的工程挑战。学习荷载与结构设计方法为学生未来的学习进阶提供必要的基础,包括理论知识、计算方法和工程实践技能,使他们能够在相关领域进行深入研究,并为职业发展提供广泛的选择和机会。课程反映了国际社会对建筑工程安全的要求、行业对实践能力的需求,以及学生在学术和职业发展中的需求。这门课程的建设旨在培养具备解决实际问题和适应行业需求的工程师,并为他们未来的学习和职业发展提供必要的基础和能力。

一部人类文明的发展史,就是一部土木工程的发展史。从古埃及的金字塔,到中国的万里长城;从古希腊雅典卫城的帕特农神庙,到中国北京的故宫;从法国巴黎的埃菲尔铁塔,到中国广州的小蛮腰;从美国的金门大桥,到中国的港珠澳大桥;从美国的佐治亚穹顶,到中国的鸟巢和水立方,可以说土木工程是人类文明的化石,也是人类文明的载体。

这些人造的工程结构,是如何不断突破重力的限制,而变得高度越来越高?跨度越来越大?我们居住的房屋,除了重力荷载,还会受到哪些荷载和作用?为什么发生台风时房屋和大桥会发生摇晃?为什么发生大地震时会房倒屋塌?如何进行科学的设计,使得工程师们所设计和建造的各类工程结构能够有效地抵抗这些荷载和作用?

《荷载与结构设计方法》,将为您讲解建筑结构在其一生中所可能遇到的各种荷载和作用,将为您阐述这些荷载和作用的基本特征,以及如何科学地进行结构设计,以有效地应对这些荷载和作用。

《荷载与结构设计方法》,是破解结构设计原理的钥匙,是土木工程专业学生的必修课和修养课,更是结构设计师的助手和宝典。

授课目标

1. 理解和掌握建筑工程中常见的各种荷载类型和作用方式,包括永久荷载、可变荷载、偶然荷载等。学会识别和分析不同荷载的特点,以及其对结构的影响和作用机理。

2. 能够应用数学和专业知识来确定荷载和抗力的概率模型。学习荷载计算、分析和合成的方法,以及确定结构抗力概率模型的方法。确保结构在设计寿命内的安全性和可靠性。

3. 理解荷载和抗力的基本原理。深入研究荷载抗力的基本原理,包括结构的受力机制、强度和刚度特性,以及荷载与抗力之间的相互关系。为结构分析和计算提供基础。

4. 掌握结构可靠度基本原理和基于可靠度理论的荷载抗力分项系数极限状态设计方法。学习可靠度分析的基本概念和方法,以及如何应用可靠度理论来指导结构设计和解决复杂工程问题。

5. 能够应对建筑工程设计中的各种荷载计算和作用分析。学习如何识别和计算不同荷载的大小和作用,并将这些计算应用于实际的结构设计中,以满足社会需求和规范要求。

6. 培养结构设计实践和应用能力。通过实践案例和工程项目,掌握结构设计的实际操作技能,学会应用所学的知识和方法解决实际工程问题,提高设计方案的可行性和有效性。

课程大纲
第一章 引言
课时目标:介绍荷载与作用、作用的分类。介绍结构设计的目的、任务和结构设计方法的发展概况。
1.1工程结构的基本功能
1.2荷载的基本概念
1.3荷载的分类
1.4第一章测试
第二章 永久荷载作用
课时目标:介绍永久荷载与作用的分类,介绍几种重要的永久荷载与作用,包括结构自重、土压力、水压力、预应力、变形作用。掌握荷载与作用产生的主要背景,永久荷载与作用的设计参数、计算方法及其规范中取值的规定。
2.1永久荷载与作用概述
2.2结构的自重
2.3水压力与土压力
2.4变形作用
2.5第二章测试
第三章 可变荷载作用
课时目标:介绍可变荷载与作用的分类,介绍几种重要的可变荷载与作用,包括楼面活荷载、屋面活荷载、吊车荷载、雪荷载、风荷载、温度作用。掌握可变荷载与作用产生的主要背景,可变荷载与作用的设计参数、计算方法及其规范中取值的规定。
3.1可变荷载与作用
3.2楼面活荷载
3.3屋面活荷载和其他荷载
3.4吊车荷载
3.5基本雪压
3.6雪荷载标准值
3.7风的基本类型
3.8基本风压
3.9非标准条件下基本风压的换算
3.10风对结构的作用和结构风效应
3.11顺风向静力风荷载计算原理
3.12顺风向静力风荷载计算例题
3.13顺风向脉动风荷载基本概念
3.14基本气温与温度作用
3.15结构的温度作用效应
3.16第三章测试
第四章 偶然荷载作用
课时目标:介绍偶然荷载与作用的分类,介绍几种重要的偶然荷载与作用,包括爆炸、撞击、火灾。掌握偶然荷载与作用产生的主要背景,偶然荷载与作用的设计参数、计算方法及其规范中取值的规定,以及结构防连续倒塌设计方法。
4.1偶然荷载与作用概述
4.2爆炸荷载
4.3撞击荷载
4.4第四章测试
第五章 地震作用
课时目标:介绍地震的基本知识、反应谱的基本概念、抗震设计规范中的设计谱、单质点体系地震作用、多质点体系地震作用。掌握作用产生的主要背景,地震作用的设计参数、计算方法及其规范中取值的规定,单质点体系和多质点体系地震作用的计算。
5.1地震的类型与成因
5.2地震的三要素
5.3地震波与地震动
5.4地震灾害与抗震设防
5.5地震反应谱
5.6抗震设计谱
5.7第五章测试
第六章 工程荷载概率模型与组合规则
课时目标:掌握荷载的代表值的概念及其各种代表值,包括荷载的标准值、荷载的频遇值、荷载的准永久值和荷载的组合值的概念及其确定;理解荷载效应组合的基本概念及JCSS组合规则。
6.1荷载的随机性
6.2荷载的平稳二项随机过程模型
6.3荷载的复合泊松随机过程模型
6.4荷载的随机变量概率模型
6.5荷载的代表值
6.6荷载标准值的确定方法
6.7荷载其他代表值的确定方法
6.8荷载的组合规则
6.9第六章测试
第七章 结构抗力概率建模与统计分析
课时目标:结构构件抗力不确定性的处理方法,结构构件抗力的概率模型与统计分析方法。
7.1结构构件抗力的的随机性
7.2结构构件抗力的概率模型与统计分析方法
7.3影响结构构件抗力的不确定性分析
7.4结构构件抗力的统计特性
7.5第七章测试
第八章 结构可靠性基本原理
课时目标:掌握可靠度的定义、结构的功能要求、结构的极限状态、结构的功能函数等重要概念。掌握结构的失效概率和可靠指标的概念,荷载和抗力为相互独立正态随机变量情况和相互独立对数正态随机变量情况时失效概率和可靠指标的计算。理解结构可靠度指标的几何意义,掌握结构构件可靠度分析的一次二阶矩法。
8.1结构可靠性的定义
8.2极限状态
8.3结构可靠度与失效概率
8.4可靠指标
8.5第八章测试
第九章 结构概率极限状态设计方法
课时目标:掌握极限状态设计的基本原理,建筑结构设计的目标可靠指标,分项系数设计方法的基本原理,规范中的实用设计公式。
9.1结构设计方法的演变与发展
9.2基于可靠度的直接设计方法
9.3基于可靠度的整体安全系数设计方法
9.4设计点与设计值
9.5基于可靠度的分项安全系数设计方法
9.6分项安全系数设计例题
9.7目标可靠度
9.8分项系数与组合系数
9.9规范实用设计表达式
9.10第九章测试
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预备知识

具备概率论与数理统计、材料力学、结构力学相关知识。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1)李国强. 工程结构荷载与可靠度设计原理(第五版). 中国建筑工业出版社,  2022.

2Nowak S. and Collins K. R. Reliability of Structures. McGraw-Hill, New York, NY. 1999, 张川导读,重庆大学出版社,2005.

3)中华人民共和国国家标准. 建筑结构荷载规范(GB50009-2012.

4)中华人民共和国国家标准. 工程结构可靠性设计统一标准(GB 50153-2008.

5)中华人民共和国国家标准. 建筑结构可靠性设计统一标准GB50068-2018.

常见问题

(1)荷载的分类与作用原理,包括永久荷载和可变荷载、偶然荷载等。

(2)荷载抗力原理,包括确定荷载和抗力概率模型,以及规范中的设计要求。

(3)荷载分析与计算方法,包括荷载计算和分项系数设计方法。

通过这样的知识结构逻辑,使学生全面掌握荷载与结构设计的核心概念和方法。通过实践与应用的环节,将所学知识应用于实际工程设计和解决复杂问题。为安全可靠的结构设计提供支持。

哈尔滨工业大学
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