1、高層建筑結構設計課程教學大綱（Design Principle of High-rise Building）一、課程概況課程代碼：0401023 學 分： 1.5 學 時： 32（其中：講授學時32） 先修課程：材料力學、結構力學、混凝土結構基本原理、鋼結構基本原理、結構抗震設計、土力學與基礎工程等。適用專業：土木工程專業建議教材：高層建筑結構設計，陳忠范編，中國建筑工業出版社，2016年3月第六版。課程歸口：土木建筑工程學院課程的性質與任務：本課程是土木工程專業的專業基礎必修課，本課程為土木工程專業的一門限選專業課。也可作為工程管理和地下與城市空間類專業的必修課或選修課。課程的目的及任務是學

2、習多層及高層建筑結構設計的基本方法。主要要求是：了解多、高層建筑結構的結構體系及各種體系的特點與應用范圍；熟練掌握風荷載及地震作用的計算方法；掌握框架結構、剪力墻結構、框剪結構三種基本結構的內力及位移計算方法，理解這三種結構內力分布及側移變形的特點及規律；學會這三種體系包含的框架及剪力墻構件的配筋計算方法及構造要求。通過本課程學習，掌握多、高層鋼筋混凝土結構的抗震設計原理及方法；初步掌握國內主流多、高層建筑結構計算機輔助設計軟件的使用方法及特點。能區別非抗震及抗震設計的不同要求。對筒體結構、鋼與混凝土組合結構的內力分布、計算特點、結構設計有初步認識。二、課程目標目標1. 具備高層建筑結構堅實的

3、基礎理論知識及應用能力。，能夠進行結構選型和布置。目標2. 能夠運用數學、力學等知識進行基本構件的受力分析及公式推導問題，建立基本公式，并運用公式正確求解。目標3. 能夠運用基本理論進行設計，解決工程中結構的選型布置和基本構件的截面設計及承載力校核問題。目標4. 能夠熟練使用專業相關規范和圖集，結合本課程的知識解決實際工程問題。本課程支撐專業人才培養方案中畢業要求1-4、畢業要求2-1、畢業要求3-1、畢業要求4-1、畢業要求4-2、畢業要求9-1，對應關系如表所示。畢業要求指標點課程目標目標1目標2目標3目標4畢業要求1-4畢業要求2-1畢業要求3-1畢業要求4-1畢業要求4-2畢業要求9-

4、1三、課程內容及要求第一章緒論內容：1.高層建筑的特點；2.高層建筑結構的發展概況；3.本課程的教學內容與要求。基本要求：通過本章的學習，應當使學生關于水平力對于結構內力、變形及對于結構設計的影響有一個深刻的認識，對于高層建筑的發展概況應有一個概括性的了解。重點：高層建筑的設計特點。第二章高層建筑結構體系與結構布置內容：1.高層建筑的結構體系和選型；2.結構布置的基本原則與實例；3.樓蓋結構布置；4.基礎結構布置?；疽螅菏煜じ邔咏ㄖ幕窘Y構體系，了解不同體系的優缺點及適用范圍，會進行結構體系的選擇；了解結構總體布置的原則及需要考慮的問題；了解高層建筑中變形縫的處理特點；了解樓蓋及地基基礎

5、方案選型。重點：高層建筑的結構選型與結構布置。難點：在多層房屋的設計中，抵御豎向荷載，是結構設計所面對的主要問題。在高層房屋的設計中一定要使學生明白：抵御水平荷載，提供足夠的抗側移剛度，乃結構設計者的主要任務。深度和廣度：結構體系的介紹以框架、框架-剪力墻及剪力墻三大基本結構形式為主，對于筒體結構、鋼-混凝土組合結構及鋼結構等結構形式作一般介紹。結構布置主要介紹一般的原則，具體各種結構體系的布置要求以后各章分別討論。第三章高層建筑的荷載作用與結構設計原則內容：1.恒荷載及樓面活荷載的計算：2.風荷載的計算：3.地震作用的計算：4.荷載效應組合：5.結構簡化計算原則：6.抗震設計的一般原則基本要

6、求：了解高層建筑結構設計中所面對的荷載種類，熟練掌握總風荷載和局部風載的計算，以及利用反應諧理論確定等效地震作用的方法：理解結構自振周期計算的重要性與實用方法：掌握荷載效應組合各種工況的區別應用，理解無地震組合及有地震組合時承載力驗算與位移限制的區別：理解結構分析中的平面結構假定：理解抗震計算兩階段設計的內容、方法及目的：理解常遇地震、罕遇地震和設防烈度的關系：掌握確定結構抗震等級的方法。重點：高層建筑結構設計中風荷載的計算，荷載效應組合的意義及組合方法，結構設計中的概念設計與兩階段抗震設計方法的理解與運用。難點：結構概念設計的理解與應用。深度和廣度：結構荷載的認識、計算及其效應的組合在先修課

7、程中已有接觸，這里主要闡述高層建筑結構設計中的不同點：關于概念設計與兩階段抗震設計方法也主要是在先修課程工程結構抗震的基礎上進一步加深理解與運用。第四章框架結構設計內容：1.框架結構的布置與計算方法：2.豎向荷載作用下的近似計算：3.水平荷載作用下的近似計算：4.水平荷載作用下位移的近似計算：5.框架結構的內力組合：6.框架梁的設計：7.框架柱的設計：8.框架節點的設計?；疽螅赫莆湛蚣芙Y構布置及計算簡圖的取法，了解國內主流結構計算機輔助設計軟件的使用方法及特點：掌握教材介紹的各種手算方法的特點及應用范圍：了解對結構內力分布及位移的影響因素，了解桿件彎曲變形及軸向變形對側移的影響：了解延性框

8、架的意義和實現延性框架的基本措施：了解梁、柱、節點區的破壞形態，會區別抗震及非抗震情況下的配筋要求：掌握梁、柱、節點區的配筋設計方法。重點：框架結構在豎向及水平荷載作用下的內力計算方法，框架結構的內力與位移特點，延性框架的設計方法。難點：結構內力與位移計算的數學演繹及規律性的分析和概括：內力最不利組合。深度和廣度：對于框架結構的機算方法可做一般性介紹，但對于教材中所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，關鍵是要從中概括出一些規律性的知識點，以指導工程應用：對于延性框架、強柱弱梁、強剪弱彎、軸壓比及箍筋作用等重要概念要深刻理解掌握。第五章剪力墻結構的內力與位移計算內容：1.剪力墻結構的布置與計算

9、特點：2.整體剪力墻及整體小開口剪力墻的計算：3.聯肢剪力墻的計算；4.壁式框架的計算；5.剪力墻結構的分類與判別：6.剪力墻的截面設計及構造要求：7.底層大空間剪力墻的受力特點?；疽螅豪斫饧袅Y構的受力特點與計算特點，了解工程常用計算軟件的技術處理方案：掌握教材介紹的幾種手算方法的簡化思路、特點及應用范圍；了解開洞對剪力墻內力及位移的影響：掌握幾個重要概念：等效抗彎剛度、整體系數：掌握懸臂剪力墻及聯肢剪力墻截面配筋的計算方法：了解剪力墻結構配筋特點及構造要求，了解影響剪力墻延性的因素：理解框支剪力墻、落地剪力墻的設計要點。重點：剪力墻結構的受力特點與計算特點，剪力墻結構的分類與判別，聯

10、肢墻結構內力、位移計算及結構設計方法。難點：結構內力與位移計算的數學演繹及規律性的分析和概括。深度和廣度：對于剪力墻結構的機算方法僅做一般性的了解，對于教材中所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，這里也是要從中概括出一些規律性的知識點，以指導工程應用；對于等效抗彎剛度、整體系數、延性剪力墻等重要概念要深刻理解掌握。第六章框架一剪力墻結構內力及位移計算內容：1.框架一剪力墻結構的布置特點與計算特點；2.框架一剪力墻鉸接體系在水平荷載作用下的計算：3.框架一剪力墻剛接體系在水平荷載作用下的計算：4.框架一剪力墻結構構件的截面設計及構造要求：5.扭轉效應的簡化計算?；疽螅毫私饪蚣芘c剪力墻協同工

11、作的意義：會進行剪力墻的布置：能提出框架一剪力墻結構的計算簡圖，掌握總框架、總剪力墻、總連梁剛度計算方法：掌握幾個重要概念：剛度特征值A的物理意義及其對內力分配的影響：了解框剪結構內力分布及側移特點：掌握扭轉對結構的影響及工程設計中的應對措施：了解質量中心及剛度中心的概念與近似計算方法，會應用剪力修正系數。重點：協同工作概念的建立，框一剪結構內力、位移計算及結構設計方法。難點：難點是結構計算的數學演繹及規律性的分析和概括。深度和廣度：對于機算方法主要是了解其技術條件并學會對有關計算結果的評估，對于教材中所介紹的一些手算方法要求深刻理解并掌握，這里也是要從中概括出一些規律性的知識點，以指導工程應

12、用：對于協同工作、剛度特征值A等重要概念要深刻理解掌握.第七章簡體結構設計概論內容：1.筒體結構的布置：2.側向力作用下的受力特點：3.筒體結構的計算方法：4.筒體結構的截面設計及構造要求?；疽螅毫私馄矫娼Y構及空間結構計算的不同假設、區別及應用范圍；對框筒及筒中筒結構布置及計算方法有初步認識。重點：筒體結構的布置與受力特點。難點：筒體結構的計算方法。深度和廣度：本章內容可做一般性介紹，主要是了解筒體結構的構造、布置及受力特點，以拓展學生的知識外延。第八章鋼與混凝土組合結構設計內容：1.概述：2.組合結構的基本構件和結構布置：3.組合結構構件設計?；疽螅豪斫饨M合結構的基本概念及結構布置的

13、一般要求：了解組合結構構件設計的基本特點。重點：組合結構的基本構件和結構布置。難點：無。深度和廣度：本章內容可做一般性介紹，主要是了解組合結構的構造、布置及受力特點，以拓展學生的知識外延。第九章高層建筑結構基礎設計內容：1.概述2.條形基礎設計3.十字交梁基礎與筏形基礎設計4.箱形基礎設計5.樁基礎設計基本要求：了解高層建筑基礎的類型，理解高層建筑結構基礎設計的特點與基本要求：會進行基礎選型，會進行條形基礎、十字交梁基礎、筏形基礎設計：了解箱形基礎、樁基設計的基本要求。重點：基礎選型，條形基礎、十字交梁基礎、筏形基礎設計。難點：基礎選型。深度和廣度：高層建筑基礎的類型應盡可能介紹全面，基礎選型

14、，條形基礎、十字交梁基礎、筏形基礎設計等內容要求深刻掌握，箱形基礎、樁基的設計可一般了解。六、課程實施（一）教學方法與手段1. 本課程應牢固樹立培養學生“高層建筑結構設計”的教學理念，注重概念的掌握和原理的理解。在講授時，突出重點，并注意難點的講解，使學生深刻理解基本概念和基本原理。認真指導學生做好作業，采取習題課和課堂練習的方式，培養學生熟練掌握設計計算的基本功。2. 采用多媒體教學方式，加強理論聯系實際，注意結合工程實例，結合多種教學手段，注意調動學生課堂學習的主動性，提高學生分析問題和解決問題的能力。3.利用Bb網絡課程平臺，建設網絡在線課程，促進學生課后學習。主要教學環節質量要求如表所

15、示。主要教學環節質量要求1備課（1）按課程大綱和進度計劃要求組織課堂教學；（2）編寫備課教案，設計好每節課的教學內容，時間安排、教學方法和教學手段； （3）熟悉教材內容，搜集教學素材，課堂內容準備充分。2講授講解清楚，要點準確，條理清晰、重點突出；（2）采用多種教學方式（如啟發式教學、案例分析教學、討論式教學等）（3）注重和學生課堂互動，培養學生發現、分析和解決問題的能力。（4）定期檢查學生學習掌握情況；（5）理論聯系實際，增加工程實例說明講解。3作業布置與批改有詳細作業要求，作業布置量不少于5次；作業批改要有痕跡及日期；對每次作業進行課堂講評。4成績考核有下列情況之一者，總評成績為不及格：（1）缺交作業次數達1/3以上者。（2）缺課次數達本學期總授課學時的1/3以上者。（3）總評成績低于60分。六、課程考核（一）課程考核包括期末考試、平時及作業考核和實驗考核等，期末考試采用閉卷考試方式。（二）課程總評成績=平時成績30% +實驗成績10%+期末考試成績60%。具