KC/3074403-2019
为了规范课程教学,强化课程教学的目标管理,体现专业培养方案对学生在知识、能力与素质方面的基本要求,结合学校学科专业发展实际,特制定西北农林科技大学课程质量标准(curriculum quality criterion)。
课程质量标准,是规定某一门课程性质、课程目标、内容框架、实施建议的教学指导性文件。它是联系课程计划与课堂教学的中间桥梁,可以确保不同的教师有效、连贯而目标一致地开展教学工作,对教师的教学具有直接的指导作用,对课程质量有重要影响。同时,也是教材编写、教学评估和考试命题的依据,是学校管理和评价课程的基础。与教学大纲相比,课程质量标准在课程的基本理念、课程目标、课程实施建议等几部分阐述的详细、明确,特别是提出了面向全体学生的学习基本要求。
本课程学时/学分:24/1.5
本课程先修课程:高等数学、概率论与数理统计、土木工程概论、结构力学
本课程属性:理论课
本标准依据GB/T1.1-2009规定的规则编制。
本标准由西北农林科技大学教务处提出并归口。
本标准起草单位:西北农林科技大学水利与建筑工程学院土木工程系工程结构课程组
本标准主要起草人:任文渊、付国、何斌、张博。
本标准为首次发布。
1 范围
本标准规定了荷载与结构设计方法课程的简介、教学目标、总体要求、教学要求、学生学习策略、课程考核要求及教学质量评价与改进。
本标准适用于土木工程专业和水利水电工程专业。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 7713.1-2006 学位论文编写规则
GB 7714-2005 文后参考文献著录规则
西北农林科技大学2019版本科培养方案(土木工程专业和水利水电工程专业)
西北农林科技大学本科学籍管理办法(校教发〔2017〕286号)
西北农林科技大学本科考试工作条例(校教发〔2019〕364号)
西北农林科技大学教材管理实施细则(校教发〔2020〕241号)
3 课程简介
3.1 中文简介
荷载与结构设计方法是土木工程专业基础选修课程,主要内容包括工程领域各类荷载与作用的概念、原理与计算方法,以及可靠度原理和满足可靠度要求的结构设计方法。本课程致力于介绍工程结构可能承受的各种荷载,以及工程结构设计的可靠度背景。
3.2 英文简介
Load and structural design methods is a professional basic course of civil engineering. The main contents conclude the concepts, principles, calculation methods of various loads and actions in civil engineering, as well as the principle of reliability and structural design method satisfying the principle of reliability. The course aims at introducing various loads probably carried by engineering structures and the background of reliability.
4 课程目标
通过本课程的教学,学生应该具备如下知识、能力和素质:
课程目标1:了解工程领域各类荷载与作用、结构抗力、工程结构可靠度和概率极限状态设计法的基本概念,以及结构设计的目标和原则,掌握各类荷载的计算原理和计算方法、结构抗力计算方法、以及各种工程结构可靠度计算方法的基本原理;
课程目标2:熟悉《建筑结构荷载规范》GB 50009相关条文,能够分析各条文与本课程理论知识的对应关系,清楚《建筑结构荷载规范》制定的理论背景;
课程目标3:针对由荷载引起的工程结构失效问题,能够提出有效的解决方法;能够自主查阅国内外文献,关注荷载与结构设计原理、可靠度理论等相关研究,了解结构设计方法的最新发展动态。
5 课程目标与专业毕业要求的关联关系
课程目标 毕业要求 | 课程目标1 | 课程目标2 | 课程目标3 |
1-1:逻辑推理能力:系统掌握数学与自然科学知识和逻辑推理的基本技能,通过数据演算,归纳总结相应的逻辑结论,能应用于土木工程专业复杂工程问题的分析、抽象、建模及求解。 | H | - | - |
2-1:工程识别能力:能运用数学和自然科学知识的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析土木工程专业的复杂工程问题,以获得有效结论。 | - | M | - |
3-1:工程环境认知能力:能结合实际工程建设的基本特点,基于地质、施工、管理与运行等工程建设的基本条件,提出并拟定满足土木工程特定需求的构件、结构、体系或施工的可行性解决方案。 | - | - | M |
6 教学要求
6.1课程内容与课时分配
表1 课程内容与课时分配
篇、章 | 教学内容 | 学时分配 | |||||
理论 | 实验 | 实习 | 习题 | 讨论 | 合计 | ||
第1章 绪论 | 1.1 荷载与作用 1.2 作用的分类 1.3 结构设计方法 | 1 | — | — | — | — | 1 |
第2章 竖向力、侧向力 | 2.1 竖向力 2.2 侧向力 | 1.5 | — | — | 0.5 | — | 2 |
第3章 风荷载 | 3.1 基本知识 3.2 风压 3.3 顺风向结构风效应 3.4 逆风向结构风效应 | 3 | — | — | 1 | — | 4 |
第4章 地震作用 | 4.1 地震的类型与成因 4.2 地震分布 4.3 震级与烈度 4.4 地震波与地面运动 4.5 地震反应谱 4.6 单质点及多质点体系地震作用 | 3 | — | — | 1 | — | 4 |
第5章 其它作用 | 5.1 温度作用 5.2 变形作用 5.3 爆炸作用 5.4 浮力作用 5.5 预加力 | 1 | — | — | — | — | 1 |
第6章 荷载统计分析 | 6.1 荷载效应和荷载效应组合 6.2 常遇荷载的统计分析 6.3 荷载的代表值和设计值 | 3 | — | — | 1 | — | 4 |
第7章 结构抗力统计分析 | 7.1 结构抗力的不定性 7.2 抗力的统计参数和概率分布类型 7.3 材料的标准强度及其设计取值 | 1.5 | — | — | 0.5 | — | 2 |
第8章 工程结构可靠度计算方法 | 8.1 可靠度的基本概念 8.2 中心点法 8.3 验算点法 8.4 结构体系可靠度 | 3 | — | — | 1 | — | 4 |
第9章 概率极限状态设计法 | 9.1 结构设计的目标和准则 9.2 直接概率设计法 9.3 基于分项系数表达的概率极限状态设计法 | 1.5 | — | — | 0.5 | — | 2 |
合 计 | 18.5 | — | — | 5.5 | — | 24 |
6.2 理论课
表2 理论教学基本要求
章 | 知 识 | 能 力 | 素 质 | 对课程目标的支撑关系 | |
知识点 | 重点或难点 | ||||
第1章 绪论 | 荷载、作用及作用分类、结构设计方法 | 重点及难点: 作用及作用分类 | 区别荷载和作用两个基本概念,了解作用分类和结构设计方法。 | 合理假设与抽象思维能力。 | 课程目标1、2 |
4 个 | 2 个 | 2 项 | 1 类 | ||
第2章 竖向力、侧向力 | 1)结构自重、土自重、雪荷载、车辆荷载、楼屋面活荷载、人群荷载 2)土侧向压力、水侧向压力、波浪荷载、冻胀力、冰压力 | 重点: 竖向力和侧向力的种类及计算方法 难点: 规范对各类荷载取值的规定 | 了解规范对各类荷载取值的规定。 | 荷载模型化。 | 课程目标1 |
11 个 | 2 个 | 1 项 | 1 类 | ||
第3章 风荷载 | 1)风的形成、我国风气候、风的分类 2)风压:风速与风压关系、基本风压、非标准条件下的风速或风压的换算 3)结构风效应:顺风向结构风效应、逆风向结构风效应 | 重点: 1)风速与风压关系 2)基本风压的确定 3)非标准条件下风速与风压换算方法 4)风效应计算 难点: 结构风效应计算方法 | 掌握风荷载计算的基本原理和结构风效应的计算方法。 | 作用模型化。 | 课程目标1 |
8 个 | 5 个 | 2 项 | 1 类 | ||
第4章 地震作用 | 1)地震的类型及成因、地震分布 2)震级与烈度 3)地震波及地震反应谱 4)结构地震作用 | 重点: 1)震级与烈度的基本概念 2)地震反应谱 3)结构地震作用计算方法 难点: 地震反应谱计算原理 | 掌握反应谱的计算原理,以及基于反应谱的地震作用计算方法。了解规范地震作用计算的各种规定。 | 作用模型化,力学模型向数学模型转化。 | 课程目标1、2 |
7 个 | 4 个 | 3 项 | 1 类 | ||
第5章 其它作用 | 1)温度作用 2)变形作用 3)爆炸作用 4)浮力 5)预加力 | 重点及难点: 1)温度作用 2)变形作用 | 掌握各类其它作用在实际工程中的计算方法。 | 合理假设与抽象化思维。 | 课程目标1 |
5 个 | 2 个 | 1 项 | 1 类 | ||
第6章 荷载统计分析 | 1)荷载效应 2)荷载效应组合 3)荷载代表值 4)荷载设计值 | 重点: 荷载及荷载效应组合 难点: 明确区分各类荷载代表值及荷载设计值的基本概念和应用范围 | 能够选择合适的荷载值,并进行恰当的荷载及荷载效应组合,应用于结构设计 | 合理假设。 | 课程目标1、2 |
4 个 | 2 个 | 1 项 | 1 类 | ||
第7章 结构抗力统计分析 | 1)结构抗力的不确定性 2)材料强度标准值 3)材料强度设计值 | 重点及难点: 1)材料强度标准值 2)材料强度设计值 | 掌握材料强度标准值及设计值的计算原理; 思考规范考虑抗力不确定性的不足之处。 | 合理假设。 | 课程目标1、2 |
3 个 | 2 个 | 2 项 | 1 类 | ||
第8章 工程结构可靠度计算方法 | 1)可靠度定义 2)结构功能函数 3)可靠度指标 4)中心点法 5)验算点法 6)结构体系可靠度 | 重点: 1)结构功能函数 2)可靠度指标定义 难点: 1)中心点法原理 2)验算点法原理 3)结构体系可靠度 | 理解结构可靠度、可靠度指标、结构功能函数的基本含义; 掌握中心点法、验算点法及结构体系可靠度的计算原理。 | 应用数学理论模型化。 | 课程目标1、3 |
6 个 | 5 个 | 2 项 | 1 类 | ||
第9章 概率极限状态设计法 | 1)承载能力极限状态 2)正常使用极限状态 3)结构的安全等级 4)设计基准期和设计使用年限 5)结构构件的目标可靠指标 6)直接概率设计法 7)基于分项系数表达的概率极限状态设计法 | 重点: 2)正常使用极限状态 3)基于分项系数表达的概率极限状态设计法 难点: 基于分项系数表达的概率极限状态设计法 | 掌握基于可靠度理论的结构极限状态设计方法,理解其基本原理; 进一步查阅文献,了解可靠度理论的研究前沿。 | 合理假设。 | 课程目标2、3 |
7 个 | 3 个 | 2 项 | 1 类 |
7 课外学时分配(按照课程每4学时配套1课外学时安排辅导内容,但不纳入总学时)
章节顺序 | 内容 | 辅导学时 | 对课程目标的支撑关系 |
第3章 | 平均风与脉动风、横风向风振 | 1 | 课程目标1 |
第4章 | 地震反应谱、振型分解反应谱法、底部剪力法 | 1.5 | 课程目标1、2 |
第5章 | 爆炸作用、浮力作用 | 0.5 | 课程目标1 |
第6章 | 常遇荷载的统计分析 | 0.5 | 课程目标1 |
第7章 | 材料强度的测定 | 0.5 | 课程目标2 |
第8章 | 相关随机变量的结构可靠度概述 | 1 | 课程目标1、3 |
第9章 | 容许应力法与概率极限状态设计法 | 1 | 课程目标2、3 |
8 课程考核要求
8.1课程考核成绩组成
课程总评成绩 = 平时考核成绩(见表3)×30%+ 考试(见表4)×70%。
8.2平时考核
平时考核成绩所占课程总评成绩的比重为30%。平时考核方式及权重要求应符合表3的规定。
表3 平时考核方式及权重
平时考核类型 | 所占百分比 | 考核目的 | 课程目标 |
考勤 | 10~20 | 课堂纪律 | -- |
作业 | 70~80 | 知识掌握程度 | 课程目标1 |
课堂研讨 | 0~10 | 独立思考能力 | 课程目标2 |
8.3考试
考试成绩采用百分制评定;所占课程总评成绩的比重为70%。考试试题类型及权重要求应符合表4的规定。
表4 试题类型及权重
试题类型 | 所占百分比 | 考核目的 | 课程目标 |
选择题 | 0~15 | 重要知识点的掌握情况 | 课程目标1 |
名词解释 | 0~15 | 考核相关概念记忆及理解情况。 | 课程目标1 |
填空题 | 0~15 | 主要考核相似知识点的差异与掌握情况 | 课程目标1 |
简答题 | 10~20 | 关键知识点的理解与掌握情况 | 课程目标1 |
计算题 | 30~50 | 各类荷载及作用计算方法、可靠度的计算掌握情况。 | 课程目标2 |
论述题 | 0~10 | 考察对现行荷载规范不足及结构可靠度理论发展现状的思考。 | 课程目标2 |
9 教学质量评价与改进
本课程根据学生作业、课堂讨论、平时考核情况和学生、教学督导等反馈,及时对教学中不足之处进行改进;并结合试卷分析结果,在下一轮课程教学中完善提高,确保相应毕业要求指标点达成。
教材选用及参考资料和课程组信息分别见附录A和附录B。
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KC/3074403-2019
(资料性附录)
教材选用及参考资料
A1本课程选用教材及参考资料
选用教材:
白国良 主编《荷载与结构设计方法》,高等教育出版社,2010年1月(“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材)
A2参考书目及教学资源
(1)李国强主编《工程结构荷载与可靠度设计原理》第4版,中国建筑工业出版社,2016年7月(面向21世纪课程教材、“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材)
(2)中国建筑科学研究院主编《建筑结构荷载规范》GB50009-2012,中国建筑工业出版社, 2012年5月。
本课程网址: 无
本学科相关期刊:
地震工程与工程振动(中/英文版)、Structural Dynamics and Earthquake Engineering、Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics、 Structural Safety、Reliability Engineering and System Safety
其他教学资源(仅供参考):
网站类别 | 网 址 |
慕课教学网址 | 同济大学:https://www.icourse163.org/course/TONGJI-1003352003 |
哈尔滨工业大学:https://www.icourse163.org/course/HIT-1206003805 |
附录B
(资料性附录)
课程组教师信息
B1课程组教师信息
课程负责人姓名 | 任文渊 | 性别 | 男 | 学位 | 博士 | 职称 | 讲师 | 办公电话 | 87082902 | ||||||||||||
wenyuange304@126.com | 办公地址 | 水建学院土木楼305 | 其他联系方式 | 18149065616 | |||||||||||||||||
主讲其它课程情况 | 土木工程概论 | ||||||||||||||||||||
个人简介: 任文渊(1986- ),男,新疆博乐人,博士。2008年7月、2011年7月分别获西北农林科技大学土木工程学士学位、岩土工程硕士学位;2015年9月获英国曼彻斯特大学(University of Manchester)土木工程博士学位。2015年10月加入西北农林科技大学水利与建筑工程学院土木系,从事教学科研工作。主要研究方向为岩石、混凝土细观断裂模型与有限元数值仿真、X射线断层扫描(XCT)及其图像处理、海绵城市透水路面结构与材料、岩土工程数值模拟等。目前主持省部级科研项目4项、校级科研项目2项,累计经费79万元,发表论文20余篇。 | |||||||||||||||||||||
姓名 | 付国 | 性别 | 男 | 学位 | 博士 | 职称 | 讲师 | 办公电话 |
| ||||||||||||
Fuguo_47@126.com | 办公地址 | 水利与建筑工程学院土木楼303 | 其他联系 方式 | 15909296175 | |||||||||||||||||
主讲其它课程情况 | 画法几何与工程制图、结构动力学、土木工程认识实习、土木工程综合实习 | ||||||||||||||||||||
个人简介: 付国,2014年7月毕业于长安大学建筑工程学院学院,专业为结构工程,任教六年,目前尚无相关教学奖励,未承担教改项目。 | |||||||||||||||||||||
姓名 | 何斌 | 性别 | 男 | 学位 | 博士 | 职称 | 副教授 | 办公电话 | 87082902 | ||||||||||||
ylhebin@163l.com | 办公地址 | 水建学院土木楼 | 手机 | 13186079990 | |||||||||||||||||
主讲其它课程情况 | 砌体结构 | ||||||||||||||||||||
个人简介:何斌教龄20年,发表教学改革论文2篇,参编出版教材专著3本。主持土木工程专业教学实践环节教改项目1项。 | |||||||||||||||||||||
姓名 | 张博 | 性别 | 男 | 学位 | 博士 | 职称 | 讲师 | 办公电话 | 15319989121 | ||||||||||||
zbbjxauat522@ | 办公地址 | 水利与建筑工程学院土木楼304 | 其他联系方式 | 15319989121 | |||||||||||||||||
主讲其它课程情况 | 钢筋混凝土结构、画法几何与工程制图(甲)、钢筋混凝土非线性、结构有限元 | ||||||||||||||||||||
个人简介: 张博,男,汉族,工学博士。2012年7月毕业于西安建筑科技大学土木工程学院,专业为防灾减灾及其防护工程,主要研究方向为混杂纤维再生混凝土材料与结构的强度与变形,UHPC(超高性能混凝土)的强度与变形,结构健康监测与振动诊断与修复技术。2018年3月至2019年3月,在日本东京工业大学環境・ |