登录 | 注册
精品课程点击排行榜  >>  工程结构荷载与可靠度设计原理
课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称： 工程结构荷载与可靠度设计原理 一级学科：  08 工学
二级学科： 0807 土建类 教学层次：  本科
负责教师： 李国强 学校名称：  同济大学
院系名称：   申报状态：  已获奖
申报级别： 国家级 申报文件下载：  无下载文件
获奖名称： 获奖年度：  2006
主页地址： http://jpkc.tongji.edu.cn/jpkc/lgq 是否交换：  否
浏览次数： 8206 网上评论：  没有相关评论
课程介绍：

4-2理论课和理论（含实践）课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况，说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
结构工程知识是土木工程专业最重要的专业知识。香港的大学土木工程系的正式名称为“土木及结构工程系”，欧美大学土木工程系一般结构工程学科教师最多，这都说明结构工程专业在土木工程中的重要地位。
结构工程涉及面广，无论是地上房屋建筑、地下建筑还是桥梁和道路的设计与建造均以结构工程理论为基础。然而，不同行业的结构功能与所处环境有差别，致使房屋建筑、地下建筑、桥梁和道路的结构设计方法与设计规范不尽相同。如果根据建筑、桥梁、道路和地下工程的行业特点来设置结构工程课程，将造成两方面的问题：① 由于教学总时数的限制，用于结构工程内容的教学时数将是有限的，如让学生全面学习具有行业特点的结构工程知识，在教学计划安排上无法实现；② 如仅让学生选学某一行业特点的结构工程知识，虽容易实现教学时数的安排，但与土木工程专业学生宽口径的培养目标相违背。可见，土木工程专业结构工程课程体系必须改革。
结构工程课程体系的改革目标为：① 适应土木工程专业培养目标的需要。土木工程专业的学生毕业后，应能适应土木工程各行业各类结构的设计、施工与管理，应达到这些工作对结构工程知识的基本要求；② 适应土木工程专业教学计划整体优化要求。实现上述改革目标，必须在整体优化的框架内对结构工程的教学内容与课程设置进行重组和调整。
按照上述改革目标，我们提出结构工程的新课程体系，由如下六大模块构成：① 结构分析；② 荷载与结构设计准则；③ 结构设计基本原理；④ 结构工程设计；⑤ 结构试验与测试；⑥ 结构工程施工。
上述第1-3模块为结构工程的基本知识。其中第1模块结构分析是结构工程的基础；而第2模块荷载与结构设计准则是土木工程各类结构面临的共同问题；第3模块结构设计基本原理是将各行业结构结构设计的共同基本理论提取出来；第4-6模块为结构工程的专门知识。
上述课程体系第2模块的知识内容，以前散落在有关结构设计课程的教学内容中，缺乏系统性，且重复过多，在结构工程课程体系中单独新设这一课程模块，既有利于学生系统学习与掌握，又节省学时数。因此，这一课程被国家高校土木工程专业指导委员会采纳，并列为土木工程专业必修基础课程
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
该课程分为两大模块，共二十一个知识点。
其中结构荷载知识模块包含15个知识点，依次是：
1. 荷载类型 2. 重力（静载） ??????????????? 第 1学时
3. 重力（活载）?????????????????????????????第 2学时
4. 侧压力（土）?????????????????????????????第 3学时
5. 侧压力（水）?????????????????????????????第 4学时
6. 风荷载（基本概念）???????????????????????第 5学时
7. 风荷载（顺风向效应）?????????????????????第 6学时
8. 风荷载（横风向效应）?????????????????????第 7学时
9. 地震作用（基本概念）10.地震作用（单质点地震作用计算）??????????????????????????????????????? 第 8学时
11. 地震作用(多质点地震作用-振型分解法)???? 第 9学时
12. 地震作用（多质点地震作用-底部剪力法）???第10学时
13. 其它作用（温度、变形）??????????????????第11学时
14. 其它作用（制动力与冲击力）15.其它作用（其它）
??????????????????????????????????????????? 第12学时
结构可靠度设计知识模块包含6个知识点，依次为
16. 荷载的统计分析????????????????????????? 第13学时
17. 结构抗力的统计分析（影响因素）??????????第14学时
18. 结构抗力的统计分析（统计特征）??????????第15学时
19. 结构可靠度分析（基本概念和结构体系的可靠度）
??????????????????????????????????????????? 第16学时
20. 结构概率可靠度设计法（结构设计目标）??? 第17学时
21. 结构概率可靠度设计法（直接设计法和实用表达式）?
????????????????????????????????????????????第18学时
4-2-3课程的重点、难点及解决办法
??? 该课程分为两部分，第一部分重点在于各种重要荷载的概念、原理和计算方法，第二部分在于荷载与结构抗力的统计分析、结构可靠度分析的概念和原理。由于学时少，而第一部分涉及的荷载形式多样，学生容易产生混淆和负迁移，第二部分理论性强且较抽象，较难理解与掌握，许多工程概念难以用传统教学方式讲清。解决办法是采用多媒体课件和整合丰富资源、先进教学辅导手段的教学网站，激发学生的热情和自主学习能力。
4-2-4实践教学的设计思想与效果（不含实践教学内容的课程不填）
??? 该课程按传统的教学要求（指包含在其他诸多其他课程中的原有相关教学内容）并没有实践教学的要求。我们根据学生概念理解和能力培养的需要出发，利用同济大学土木工程重点学科的优势，以有自主知识产权的工程软件为工具，要求学生以实际工程项目为背景，进行荷载简化、荷载定义、荷载计算、荷载布置等实践环节。
?
4-3教学条件（含教材使用与建设；促进学生主动学习的扩充性资料使用情况；配套实验教材的教学效果；实践性教学环境；网络教学环境）
???
由课程负责人组织编写的《工程结构荷载与可靠度设计原理》教材，由中国建筑工业出版社于1999年12月出第一版，2001年4月出第二版， 2005年12月出第三版，至2005年12月该教材共重印九次。该教材被教育部批准为“面向21世纪课程教材”，并被上海市列为普通高校“九五”重点教材，同时被国家土木工程专业指导委员会列为规划推荐教材。该教材获得2002年全国普通高校优秀教材二等奖。
由于本课程授课学时较少，而课程内容较多，且许多工程概念难以用传统教学方式讲清，采用多媒体方式进行教学是提高教学效益和效果的有效手段，为此我们开发了该课程的多媒体课件。为了提高学习效果，课件配合重要知识点补充了许多有关教学动画以及工程方面的录像、图片或照片。课件已在七届学生的课堂教学中应用，效果良好。
我们还进行了“工程结构荷载与可靠度设计原理”课程试题库建设。试题库的建立以知识点为中心，将课程的知识点分为二十一个。试题可根据知识点、难度、题型、答题的同等参数自动生成，也可进行人工修正，最后输出。
另外还进行了该课程的课程网站建设，除了将我们创作、收集、整理的大量教学资源上网供学生参考外，还创新地将作业系统与教学论坛整合起来，通过在教学论坛中布置在线作业，让学生利用本课程网站的资源和外部网络的资源来回答问题，同时鼓励即时在论坛内讨论。在线作业的形式分为概念型、知识型和资源型三类，一方面通过不同学生回答各类不同的问题来扩大所有学生的知识面，另一方面学生所完成的作业又成为对该课程网站的教学资源的补充和积累，达到了网站建设可持续发展的目的。针对实践性教学，我们利用同济大学自主知识产权的工程软件为工具，布置大作业，让学生模拟完成实际工程中的荷载相关问题，受到了学生的普遍欢迎。
同济大学土木工程学院建设了土木工程教学创新基地，有一批小型的试验加载设备(如小型风洞、小型振动台等)和50台电脑及Ansys、Sap2000等一系列工程软件，免费提供给学生使用。我们利用这些硬、软件条件指导学生进行自主学习和实践性学习。我们还利用同济大学土木工程防灾国家重点实验室作为本课程认知学习的基地。
?
4-4教学方法与教学手段（含多种教学方法灵活使用的形式与目的；教育技术应用与教学改革）
???
(1)上课学生的规模：每届学生约400人。
(2)利用多媒体课件进行课堂教学。
《工程结构荷载与可靠度设计原理》是土木工程专业学生的专业基础课，计划学时18学时。由于讲课学时少、课程内容多，还要补充介绍许多有关工程与理论知识，因此采用多媒体的方式进行教学应是一种有效的手段。
本课程多媒体课件在Microsoft PowerPoint 上以PPT文件的形式制成幻灯片（见成果附件八）。幻灯片的背景采用白色，文字采用深色，这样视觉清晰。本多媒体课件分为11部分。第1部分为典型工程结构图片介绍和目录。第2部分至第11部分分别对应教材的第1章至第10章。第1章至第10章分别与第1部分的目录实现双向超级连接。教材各章节中的重要概念、插图、主要计算公式和重要结论等均在本多媒体课件上突出强调。为了提高学习效果，本多媒体课件分别在第1部分、第2章、第4章和第5章中补充了有关工程方面的图片或照片。
在第1部分，首先向同学介绍若干典型工程结构图片，以增强同学对工程结构的初步认识。介绍的图片在桥梁方面有著名的悬索桥、斜拉桥和拱桥；在建筑方面有著名的埃菲尔铁塔和东方明珠电视塔，有超高层建筑金茂大厦，有古代神庙；在水利工程方面有大深谷水坝；在隧道、岩土和地下结构方面有地铁、越江隧道和大型建筑的基础工程施工；在铁路方面有法国高速铁路等等。在第2章中补充了雪荷载和载重汽车进行静动力试验的照片。在第4章中补充了飓风和热带风暴的卫星云图以及这些飓风和热带风暴所造成的破坏的照片。在第5章中补充了日本神户大地震对土木工程结构所造成的破坏等照片。
本多媒体课件已经在七届学生的课堂教学中应用，教学效果好。
(3) 以课程网站为教学基地，实现课内课外相结合和师生互动。
由于本课程的学时有限，而渉及的知识面非常广，为此本课程采用课堂教学、课外作业与自主学习相结合的方式。课堂教学旨在传授重要知识点，课外作业旨在掌握用基本理论解决具体问题的方法，而自主学习围绕教师布置的开放性问题学习课本以外的内容。
本课程以课程网站为教学基地，进一步建立了包含作业系统的课程论坛，作为本课程网络教学平台。上面所说的自主学习方式即通过该课程论坛的作业系统实现的。学生在论坛上完成作业的同时，很自然地通过论坛提问、交流，并通过课程网站找到更多感兴趣的内容，而课程组每一位教师对问题的解答变成对所有同学的公开答疑。这种方式使得本课程网络教学真正落到实处，做到了学生和教师的全面互动。
(4)课堂教学强调理论与实际工程相结合。
工程结构载荷与可靠度设计原理是土木工程专业的平台课程，课程组在全国率先编写了教材，建立和完善了土木工程专业结构工程课程新体系，制作了课程多媒体课件。由于本课程课时数少，内容较多，而对于刚接触土木工程知识的学生来讲，理解难度较大，故多媒体课件结合具体的工程实例，具体形象地给学生讲解各种结构的分析方法，这些工程实例基本包罗了土木工程领域的常见结构形式，这样能使学生把本课程所学的理论知识与实际工程结合起来，这样的教学方法使得学生既感兴趣，又收到良好的教学效果。
(5)课外教学形式多样化。
同济大学土木工程专业是国家重点学科和上海市重点学科，拥有丰富的专业资源。本课程组一方面充分挖掘和利用这些资源，另一方面把课程网站建设成课外教学平台，以实现丰富多样的课外教学形式：
l??????? 到同济大学土木工程防灾国家重点实验室观摩工程结构静力加载试验、风洞试验、振动台试验、抗火试验中是如何模拟实际荷载的。
l??????? 利用同济大学土木工程教学创新基地，进行简单的静力和动力试验，亲身感受结构试验中实加荷载的方法和技术。
l??????? 利用同济大学图书馆阅读各种相关的书面或电子资料，或观看各种视频资料。
l??????? 了解本校教师对荷载等相关内容的研究成果。
l??????? 在线完成课程作业，在线讨论、回答问题。
l??????? 运用同济大学拥有自主知识产权的工程软件，进行以实际工程为背景的研究性学习和实践学习，撰写学习报告。
关于我们 | 版权声明 | 汇款方式 | 会员注册 | 招聘信息 高等学校教学资源网 CopyRight©2004 版权所有
  京ICP证070553号   京ICP备10040123号-8   京公网安备: 1101081957