《荷载与结构设计方法》课程教学大纲 撰写人：杨春侠 编写日期：2019.9.1 英文名称：Load and Principle of Structural Design 课程编号：0814000465 课程类别：专业基础课 课程性质：选修课 学时/学分：16学时/1.0学分 适用专业：土木工程 先修课程：概率论、建筑材料、材料力学、结构力学 课程负责人：杨春侠校准人：王中强 一、课程目标 本课程是士木工程专业的一门专业基础课程，是结构理论与概率理论、模糊数学、数理统计等相结合 的一门新兴学科，是土木工程专业的必修课程。教学主要目的是使学生熟悉常见工程荷载及其分类、影响 结构抗力不定性的因素、荷载和结构抗力的统计分析结果，掌握结构设计及可靠度的相关概念，理解并运 用好近似概率极限状态设计法，熟悉《工程结构可靠度设计统一标准》及相应的设计规范体系，为今后工 程结构的设计计算打下必要的基础。 通过本课程的学习，达到以下课程目标： 1、使学生熟悉工程结构抗力和常见荷载的特点及其统计分析结果，掌握近似概率极限状态设计法的 相关概念及设计方法，具备知识交叉融合能力，应用于解决土木工程专业的复杂工程问题。 2、能准确识别或判断工程结构可靠性问颗。学会运用验算点法分析工程结构可靠度，能够识别土木工 程专业复杂工程问题的本质特征。 3、熟悉《工程结构可靠度设计统一标准》及相应的设计规范，学会用直接概率设计法进行工程结构可 靠度设计或校核，能够基于复杂荷载条件，确定工程设计目标。 按照2019培养方案中的毕业要求，考虑本课程与专业毕业要求的支撑关系，制定本课程学习目标如 表1所示。 二、课程内容及学时分配 本课程教学内容、建议学时以及知识单元与课程目标支撑关系如表2所示。 三、教学方法 1,本课程采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习与课堂讨论、课外辅导答 疑、课外作业同时充分利用网络平台，配合随堂测试。 2.为达成教学目标，本课程的教学按照以下环节进行
《荷载与结构设计方法》课程教学大纲 撰写人：杨春侠 编写日期：2019.9.1 英文名称：Load and Principle of Structural Design 课程编号：0814000465 课程类别：专业基础课 课程性质：选修课 学时/学分：16 学时/1.0 学分 适用专业：土木工程 先修课程：概率论、建筑材料、材料力学、结构力学 课程负责人：杨春侠 校准人：王中强 一、课程目标 本课程是土木工程专业的一门专业基础课程，是结构理论与概率理论、模糊数学、数理统计等相结合 的一门新兴学科，是土木工程专业的必修课程。教学主要目的是使学生熟悉常见工程荷载及其分类、影响 结构抗力不定性的因素、荷载和结构抗力的统计分析结果，掌握结构设计及可靠度的相关概念，理解并运 用好近似概率极限状态设计法，熟悉《工程结构可靠度设计统一标准》及相应的设计规范体系，为今后工 程结构的设计计算打下必要的基础。 通过本课程的学习，达到以下课程目标： 1、使学生熟悉工程结构抗力和常见荷载的特点及其统计分析结果，掌握近似概率极限状态设计法的 相关概念及设计方法，具备知识交叉融合能力，应用于解决土木工程专业的复杂工程问题。 2、能准确识别或判断工程结构可靠性问题，学会运用验算点法分析工程结构可靠度，能够识别土木工 程专业复杂工程问题的本质特征。 3、熟悉《工程结构可靠度设计统一标准》及相应的设计规范，学会用直接概率设计法进行工程结构可 靠度设计或校核，能够基于复杂荷载条件，确定工程设计目标。 按照 2019 培养方案中的毕业要求，考虑本课程与专业毕业要求的支撑关系，制定本课程学习目标如 表 1 所示。 二、课程内容及学时分配 本课程教学内容、建议学时以及知识单元与课程目标支撑关系如表2所示。 三、教学方法 1.本课程采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习与课堂讨论、课外辅导答 疑、课外作业同时充分利用网络平台，配合随堂测试。 2.为达成教学目标,本课程的教学按照以下环节进行:
复习旧课一引入新课一新课内容讲述一总结新课内容，提问，讨论一课后作业，网络教学平台学习，答 疑→作业批改。上课流程图见图1。 3.本课程采用中南大学出版社出版的课程组自编教材，实行因材施教。 表1《荷截与结构设计方法》课程目标单业要求关系表 毕业要求 与课程 误程目标 一级指标点 级指标点 关联度 24堂推村实的十木T程七业知识，县名知识 2工程知识 交叉融合能力，应用于解决土木工程专业的复 M 杂工程问题。 3问题分析 31具备问题识别能力，能够识别土木工程专 业复杂工程问题的本质特征。 M 4.1能够基于复杂工程地质条件、荷载条件及 4设计开发解决方案 施工环境等特定需求，确定工程设计目标或问 H 题解决方案。 表2《荷载与结构设计方法》课程内容及学时分配 知识单元 知识点 讲授 教学 课程 序号 描述 序号 描述 课时 方式 目标 1结构设计概 结构设计方法的发展 讲授/ 1 绪论 2 1 课外学习 结构可靠性的基本概念 作用（荷载） 1 结物上的作用及分类 2 讲授划 的分类及统计 作用（荷载）的概率模型 1、2 分析 常见荷载的统计分析结果 课外学习 荷载代表值及 1 荷载代表值 讲授/ 3 2 1 荷载计算 常见荷载标淮值的计算 课外学习 4 结构构件抗力 抗力的概色 讲授 影响抗力不定性的因素 课外学习 1、2 及统十分折 结构抗力的统计分析结果 中心点法 5 结构可靠计算 讲授/ 验算点法 5 1、2 课外学习 蒙特卡洛法 近似概率极 目标可靠指标 讲授 6 直接慨率设计法 1、3 状态设计法 课外学习 实用设计表达式 7 总计 16
复习旧课→引入新课→新课内容讲述→总结新课内容,提问,讨论→课后作业，网络教学平台学习,答 疑→作业批改。上课流程图见图 1。 3.本课程采用中南大学出版社出版的课程组自编教材，实行因材施教。 表 1 《荷载与结构设计方法》课程目标-毕业要求关系表 毕业要求 与课程 关联度 课程目标 一级指标点 二级指标点 2 工程知识 2.4 掌握扎实的土木工程专业知识，具备知识 交叉融合能力，应用于解决土木工程专业的复 杂工程问题。 M 1 3 问题分析 3.1 具备问题识别能力，能够识别土木工程专 业复杂工程问题的本质特征。 M 2 4 设计/开发解决方案 4.1 能够基于复杂工程地质条件、荷载条件及 施工环境等特定需求，确定工程设计目标或问 题解决方案。 H 3 表 2 《荷载与结构设计方法》课程内容及学时分配 知识单元 知识点 讲授 课时 教学 方式 课程 序号 描述 序号 描述 目标 1 绪论 1 结构设计概论 2 讲授/ 课外学习 2 结构设计方法的发展 1 3 结构可靠性的基本概念 2 作用（荷载） 的分类及统计 分析 1 结构上的作用及分类 2 讲授/ 课外学习 2 作用（荷载）的概率模型 1、2 3 常见荷载的统计分析结果 3 荷载代表值及 荷载计算 1 荷载代表值 2 讲授/ 课外学习 1 2 常见荷载标准值的计算 4 结构构件抗力 及统计分析 1 抗力的概念 1 讲授/ 课外学习 2 影响抗力不定性的因素 1、2 3 结构抗力的统计分析结果 5 结构可靠计算 1 中心点法 5 讲授/ 课外学习 2 验算点法 1、2 3 蒙特卡洛法 6 近似概率极限 状态设计法 1 目标可靠指标 4 讲授/ 课外学习 2 直接概率设计法 1、3 3 实用设计表达式 7 总计 16
教学活动开始 教学政进 上课 教学改进 复习旧课 引入新课、本次课内容提要 知识点、重点、难点讲解 课程目标达成 7 工程知识：课堂 问题分析：提问、 工程实例分析： 讲授、课后作业 讨论、课程论文 讨论、习题 布置本次课后作业布置下次课课后预习作业课后网络教学平台学习 课堂总结 下 教学活动总结→考试总结→斗达成度评价 图1课程教学流程图 四、重点与难点 1.重点内容： (1)结构上作用及分类：(2)抗力和荷载的概率模型及统计分析结果：(3)荷载代表值：(4)结构 可靠度计算方法中心点法和验算点法：(4)目标可靠指标及其确定原则：(5)实用设计表达式。 2.课程的难点 (1)抗力和荷载的概率模型：(2)结构可靠度计算方法-验算点法：(3)直接可靠度设计方法。 五、考核内容及考核方式 1.考核内容及评价依据
图 1 课程教学流程图 四、重点与难点 1. 重点内容： （1）结构上作用及分类；（2）抗力和荷载的概率模型及统计分析结果；（3）荷载代表值；（4）结构 可靠度计算方法-中心点法和验算点法；（4）目标可靠指标及其确定原则；（5）实用设计表达式。 2. 课程的难点 （1）抗力和荷载的概率模型；（2）结构可靠度计算方法-验算点法；（3）直接可靠度设计方法。 五、考核内容及考核方式 1.考核内容及评价依据 教 学活动开 始 上课 复习旧课 引入新课、本次课内容提要 知识点、重点、难点讲解 课程目标达成 工程知识：课堂 讲授、课后作业 问题分析：提问、 讨论、课程论文 工程实例分析： 讨论、习题 布置本次课后作业 布置下次课课后预习作业 课后网络教学平台学习 课堂总结 下课 教学活动总结 考试总结 达成度评价 教学改进 教学改进
本课程考核内容、建议评价依据以及与课程目标对应关系如表3所示。 2、成绩评定 课程总评成绩由平时考核成绩和期末考试成绩两部分加权而成，成绩均为百分制。在总评成绩中，平 时考核成绩和期末考试成绩所占的权重分别为a1和a2,分别是40%和60%。 期末考试采用开卷考试，占总成绩的60%，各考核内容所占分值比例也可根据教学安排进行适当调整， 期末考试对应课程目标考核内容及建议分值见表4。 表3《荷载与结构设计方法》课程目标考核方式关系表 课程目标 考核内容 评价依据 结构设计的相关概今：结构可党性的基本概今：抗 课程目标1 力的概念：影响结构构件抗力不定性的因素：结 1,课堂表现、课堂提问 上的作用及分类：作用与作用效应的关系：荷载的 2.作业情况、课程论文 代表值：工程上常遇荷载标准值。 3.随堂测试、期末考试 作用（荷截）的概率雄型，荷机的续计分析结果，1理登麦视、课堂提问 课程目标2 抗力的概率模型和统计分析结果：结构可靠度计 2.课堂讨论 作业情况 算方法：中心点法、验算点法和蒙特卡洛法。 3.随堂测试、期末考试 结构设计方法的发展：概率极限状态设计法的三1.课堂表现、课堂提问 果程目标3 水准：目标可靠指标及其确定原则：直接可靠度设2课堂讨论、作业情况 计方法：实用设计表达式。 3.随堂测试、期末考试 表4（荷载与结构设计方法》课程考试评分表 序号 课程目标 考核内容 建议分 合计 课程目标1：使学生熟悉工程结构抗力结构设计的相关概念 0-5 和常见荷载的特点及其统计分析结果， 结构可靠性的基本概多 510 掌提近似概率极限状态设计法的相关作用及作用的分类 5-1015-40 概今及设计方法，具各知识交叉融合能 力，应用于解决土木工程专业的复杂工 荷载的代表值 0-5 程间题。 影响抗力不定性的因素 5-10 课程目标2：能准确识别或判断工程结作用的概*模型 05 2 构可靠性问题，学会运用验算点法分析荷载的统计分析结果 0-5 20-40 工程结构可靠度，能够识别土木工程专结构抗力的统计分析结果 5-10 业复杂工程问题的本质特征。 结构可靠度计算方法 15.20 课程目标3：熟悉《工程结构可靠度设计结构设计方法的发展 5-10 统一标准》及相应的设计规范，学会用直接可靠及设计万法 10-15 3 直接概率设计法进行工程结构可靠度设目标可靠指标及确定原则 10-1530-50 计或校核，能够基于复杂荷载条件，确实用设计表达式 510 定工程设计目标。 平时成绩占总成绩的40%，根据作业、课堂测试、课程论文等情况评定，成绩评分标准建议见表5
本课程考核内容、建议评价依据以及与课程目标对应关系如表 3 所示。 2、成绩评定 课程总评成绩由平时考核成绩和期末考试成绩两部分加权而成，成绩均为百分制。在总评成绩中，平 时考核成绩和期末考试成绩所占的权重分别为 α1和 α2，分别是 40%和 60%。 期末考试采用开卷考试，占总成绩的 60%，各考核内容所占分值比例也可根据教学安排进行适当调整， 期末考试对应课程目标考核内容及建议分值见表 4。 表 3 《荷载与结构设计方法》课程目标-考核方式关系表 课程目标 考核内容 评价依据 课程目标 1 结构设计的相关概念；结构可靠性的基本概念；抗 力的概念；影响结构构件抗力不定性的因素；结构 上的作用及分类；作用与作用效应的关系；荷载的 代表值；工程上常遇荷载标准值。 1.课堂表现、课堂提问 2.作业情况、课程论文 3.随堂测试、期末考试 课程目标 2 作用（荷载）的概率模型；荷载的统计分析结果； 抗力的概率模型和统计分析结果；结构可靠度计 算方法：中心点法、验算点法和蒙特卡洛法。 1.课堂表现、课堂提问 2.课堂讨论、作业情况 3.随堂测试、期末考试 课程目标 3 结构设计方法的发展；概率极限状态设计法的三 水准；目标可靠指标及其确定原则；直接可靠度设 计方法；实用设计表达式。 1.课堂表现、课堂提问 2.课堂讨论、作业情况 3.随堂测试、期末考试 表 4《荷载与结构设计方法》课程考试评分表 序号 课程目标 考核内容 建议分 值 合计 1 课程目标 1：使学生熟悉工程结构抗力 和常见荷载的特点及其统计分析结果， 掌握近似概率极限状态设计法的相关 概念及设计方法，具备知识交叉融合能 力，应用于解决土木工程专业的复杂工 程问题。 结构设计的相关概念 0~5 15~40 结构可靠性的基本概念 5~10 作用及作用的分类 5~10 荷载的代表值 0~5 影响抗力不定性的因素 5~10 2 课程目标 2：能准确识别或判断工程结 构可靠性问题，学会运用验算点法分析 工程结构可靠度，能够识别土木工程专 业复杂工程问题的本质特征。 作用的概率模型 0~5 20~40 荷载的统计分析结果 0~5 结构抗力的统计分析结果 5~10 结构可靠度计算方法 15~20 3 课程目标 3：熟悉《工程结构可靠度设计 统一标准》及相应的设计规范，学会用 直接概率设计法进行工程结构可靠度设 计或校核，能够基于复杂荷载条件，确 定工程设计目标。 结构设计方法的发展 5~10 30~50 直接可靠度设计方法 10~15 目标可靠指标及确定原则 10~15 实用设计表达式 5~10 平时成绩占总成绩的 40%，根据作业、课堂测试、课程论文等情况评定，成绩评分标准建议见表 5
表5《荷载与结构设计方法》课程平时成绩评分表 序考核 百分 建议评分标准 号内容 比 90.100 75.90 60.75
表 5《荷载与结构设计方法》课程平时成绩评分表 序 号 考核 内容 百分 比 建议评分标准 90-100 75-90 60-75 <60 1 作业 20 按时全部完 成，书写工 整，答案正确 按时全部完成， 书写工整，答案 大部分正确 完成大部分作业， 答案基本正确 不能按时完成， 书写潦草，错误 较多 2 随堂 测试 20 按时全部完成 测试，书写工 整，答案正确 按时全部完成测 试，书写工整， 答案大部分正确 按时完成大部分测 试，书写较工整、 答案基本正确 不能按时完成测 试题目，书写潦 草，错误较多 3 课程 论文 60 选题符合要求、 文献选取合适， 论文撰写格 式 规范，观点 明 确、体会深刻 选题符合要求、文 献选取基本合适， 论文撰写格式较 规范，观点明确、 有一定体会 选题符合要求、文 献选取基本合适， 论文撰写格式不规 范，缺乏明确观 点、缺乏体会 选题不符合要求、 文献选取不合适， 论文撰写格式不 规范，缺乏明确观 点、缺乏体会 六、课程目标达成度评价方式 课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价。课程目标达成度评价值计 算方法与具体说明如表 6 所示。课程目标评价内容及目标分值建议如表 7 所示。 表 6 课程目标达成度评价值计算方法 课程目标 考核环节 目标分值 学生 平均得分 各课程目标达成度计算示例 课程目标 1 作业、课程论文、测试 30 A1 (α1A1+α2B1)/目标分值 期末考试 15~40 B1 课程目标 2 作业、课堂表现、测试 30 A2 (α1A2+α2B2)/目标分值 期末考试 20~40 B2 课程目标 3 作业、课堂表现、测试 40 A3 (α1A3+α2B3)/目标分值 期末考试 30~50 B3 课程总体目标 总评成绩 100 α1A+α2B (α1A+α2B)/100 表 7 课程目标评价内容及目标分值建议 课程目标评价 内容 平时成绩 期末考试成绩 课程总评 成绩 课程 目标 1 课程 目标 2 课程 目标 3 课程 目标 1 课程 目标 2 课程 目标 3 目标分值 30 30 40 15~40 20~40 30~50 100 学生平均得分 A1 A2 A3 B1 B2 B3 α1A+α2B 课程目标评价内容及符合意义说明如下：A、B 分别表示学生平时成绩和期末考试的平均得分，其中， A=A1+A2+A3, B=B1+B2+B3；A1~A3 分别为平时作业或测试中对应课程目标 1~目标 3 的试题得分；B1~B3分别 期末考试中对应课程目标 1~目标 3 的得分
课程分目标达成度和课程总目标达成度具体计算方法如下： 课程分目标达成度=总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节平均得分 总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节目标总分 课程总目标达成度= 该课程学生总评成绩平均值 该课程总评成绩总分(100分) 七、教材、主婴参考书、学习资源 推荐教材： [1]杨春侠，蒋友宝等主编.荷载与结构设计方法.长沙：中南大学出版社.2016 主要参考书： [1]中华人民共和国国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)北京：中国 建筑工业出版社，2008 [2]中华人民共和国建设部标准《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2018),北京：中国 建筑工业出版社，2019 [3】中华人民共和国建设部标准《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB/T50283-1999).北 京：中国计划出版社，1999 [4]中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60一2015)，人民交通出版社. 2015年 [5]中华人民共和国国家标准.《建筑结构荷载规范》，北京：中国建筑工业出版社，2012. [6]许成样，何培玲等主编.荷载与结构设计方法.北京：北京大学出版社。2012
课程分目标达成度和课程总目标达成度具体计算方法如下： 课程分目标达成度= 总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节目标总分 总评成绩中支撑该课程目标相关考核环节平均得分 课程总目标达成度= 该课程总评成绩总分（ 分） 该课程学生总评成绩平均值 100 七、教材、主要参考书、学习资源 推荐教材： [1] 杨春侠，蒋友宝等主编.荷载与结构设计方法.长沙：中南大学出版社. 2016 主要参考书： [1] 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）. 北京：中国 建筑工业出版社，2008 [2] 中华人民共和国建设部标准《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2018）. 北京：中国 建筑工业出版社，2019 [3] 中华人民共和国建设部标准《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283- 1999）. 北 京：中国计划出版社，1999 [4] 中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）.人民交通出版社. 2015 年 [5] 中华人民共和国国家标准.《建筑结构荷载规范》.北京：中国建筑工业出版社，2012. [6] 许成祥，何培玲等主编.荷载与结构设计方法.北京：北京大学出版社. 2012