教案 2020-2021学年第一学期 课程名称： 荷载与结构设计方法 课程性质： 专业基础课，选修课 授课学时： 16学时 授课对象： 土木工程专业本科生 任课教师： 杨春侠 长沙理工大学土木工程学院 2020.9
教 案 2020-2021 学年第 一 学期 课程名称： 荷载与结构设计方法 课程性质： 专业基础课，选修课 授课学时： 16 学时 授课对象： 土木工程专业本科生 任课教师： 杨春侠 长沙理工大学土木工程学院 2020.9
全课程教案 一、基本信息 课程名称 课程编号0814000465课程性质 专业是瑞深，学分 选修课 1.0 教学安排 总学时16。其中讲授14学时，实验学时，上机学时，实训学时 授课时间：第9周至第16周 周学时 2 相关课程 与环节 先修课程：概率论、建筑材科、材料力学、结构力学：后续课程：混凝土结构设计原理 二、授课对象 基本情况专业城轨、隧道年级2018班级 修读人数82 授课对象教学班包括城轨工程、隧道工程两个方向的本科生，学风较好，大学英语四级通过率达 分析 到90%以上，六级通过率也比较高，英语基础好。 三、教学内容与安排 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 课程简介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 与要求 悉工程结构中常见的各类荷载及其特点，掌握结构设计方法，理解并运用好《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。 课程目标 与课程关 支撑毕业要求指标点 联度 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， 1 M 课程目标 应用于解决土木工程专业的复杂工程问题。 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 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 H 需求，确定工程设计目标或问愿解决方案。 教学方法 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。 重点：(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。 教学玉点 与难点 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 度设计方法
全课程教案 一、基本信息 课程名称 荷载与结构设计 方法 课程编号 0814000465 课程性质 专业基础课， 选修课 学分 1.0 教学安排 总学时 16。其中讲授 14 学时，实验 学时，上机 学时，实训 学时 授课时间：第 9 周至第 16 周 周学时 2 相关课程 与环节 先修课程：概率论、建筑材料、材料力学、结构力学；后续课程：混凝土结构设计原理 二、授课对象 基本情况 专业 城轨、隧道 年级 2018 班级 修读人数 82 授课对象 分析 教学班包括城轨工程、隧道工程两个方向的本科生，学风较好，大学英语四级通过率达 到 90%以上，六级通过率也比较高，英语基础好。 三、教学内容与安排 课程简介 与要求 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 悉工程结构中常见的各类荷载及其特点，掌握结构设计方法，理解并运用好《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。 课程目标 课程目标 支撑毕业要求指标点 与课程关 联度 1 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 2 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 3 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 教学方法 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。 教学重点 与难点 重点： （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。 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
课内 知识单元 知识点 教学 学时 作业/测验 课外学习 结构设计概论 0.5 课堂教学 课后作业 0.5/作业 1.绪论 结构设计方法的发展 05 课外学习 随堂测试 1.0材料阅读 结构可靠性的基本概念 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/作业 2.作用的 结构上的作用及分类 10 里外学习 随堂测试 0.5材料阅读 分类及统 作用（荷载）的概率模型 1.0 课堂教学 课后作业 0.5作业 分析 常见荷载的统计分析结果 10 课外学习 课后作业 0.5材料阅读 3.荷载代表 荷载代表值 0.5 课堂教学 课后作业 0.5/作业 值及荷截计 误程各教 常见荷载标准值的计算 0.5 课外学习 随堂测试 1.0材料阅读 学环节内 容与安排 4.结构构件 抗力的概念 0.25 课堂教学课后作业 05作N业 抗力及统 影响抗力不定性的因素 0.5 课外学习随堂测试0.5/材料阅读 分析 结构抗力的统计分析结果0.25课外学习随堂测试0.5材料阅读 中心点法 1.0 课堂救学 课后作业 0.5作业 5.结构可岁 哈算占法 3.0 课堂教学课后作业1.0/作业 计算 蒙特卡洛法 1.0 课堂教学课后作业0.5材料阅读 目标可靠指标 0.5课堂教学随堂测试0.5/作业 极限状态设 直接概率设计 1.0 课堂教学课后作业 0.5作业 计法 实用设计表达式 05 课外学习课后作业0.5材料阅读 7.考查 随堂考试 2.0 开卷考试 注：课程目标、教学方法、重难点、教学环节（知识单元、知识点等）等内容应与教学大纲、 教学日历一致。课外学习可包括学时和内容要求。 四、考核方式 考核项目 考核内容 考核方式 分值或占比 期末考试 课程教学内容 开卷 60 小测验 各知识模块 随堂考试 10 作业 误后习题 提交作业 5 课堂表现 出勤率和课堂参与度 考勒、课堂讨论、课堂展示等 5 实训 课程论文 提交论文 20 上机 注：考核方式应符合课程教学大纲的要求
课程各教 学环节内 容与安排 知识单元 知识点 课内 学时 教学 方式 作业/测验 课外学习 1.绪论 结构设计概论 0.5 课堂教学 课后作业 0.5/作业 结构设计方法的发展 0.5 课外学习 随堂测试 1.0/材料阅读 结构可靠性的基本概念 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/作业 2. 作用的 分类及统计 分析 结构上的作用及分类 1.0 课外学习 随堂测试 0.5/材料阅读 作用（荷载）的概率模型 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/作业 常见荷载的统计分析结果 1.0 课外学习 课后作业 0.5/材料阅读 3.荷载代表 值及荷载计 算 荷载代表值 0.5 课堂教学 课后作业 0.5/作业 常见荷载标准值的计算 0.5 课外学习 随堂测试 1.0/材料阅读 4.结构构件 抗力及统计 分析 抗力的概念 0.25 课堂教学 课后作业 0.5/作业 影响抗力不定性的因素 0.5 课外学习 随堂测试 0.5/材料阅读 结构抗力的统计分析结果 0.25 课外学习 随堂测试 0.5/材料阅读 5.结构可靠 计算 中心点法 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/作业 验算点法 3.0 课堂教学 课后作业 1.0/作业 蒙特卡洛法 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/材料阅读 6.近似概率 极限状态设 计法 目标可靠指标 0.5 课堂教学 随堂测试 0.5/作业 直接概率设计法 1.0 课堂教学 课后作业 0.5/作业 实用设计表达式 0.5 课外学习 课后作业 0.5/材料阅读 7.考查 随堂考试 2.0 开卷考试 注：课程目标、教学方法、重难点、教学环节（知识单元、知识点等）等内容应与教学大纲、 教学日历一致。课外学习可包括学时和内容要求。 四、考核方式 考核项目 考核内容 考核方式 分值或占比 期末考试 课程教学内容 开卷 60 小测验 各知识模块 随堂考试 10 作业 课后习题 提交作业 5 课堂表现 出勤率和课堂参与度 考勤、课堂讨论、课堂展示等 5 实训 课程论文 提交论文 20 上机 注：考核方式应符合课程教学大纲的要求
五、教学资源 推荐教材杨春侠，蒋友宝等主编.荷载与结枸设计方法.长沙：中南大学出版社.2016 [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.中国建锁工业出版社，2019 参考材料 [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)·人民交邂 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 课程资源 教务处网络教学综合平台htp:pt.csust..edu.en/meol/homepage/common/ 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中常见的各类荷载 及其特点：2、掌握工程结构设计相关概念及设计方法：3、理解并运用好《工程结构可 教材分析 靠度设计统一标准》及相应的设计规范体系。 与处理 针对上述课程目标以及本课程的课时安排，课堂讲授以教材为主，但是鉴于课时较 少，教材部分章节内容布置学生自学，并采用随堂测试检验学生的自学效果。学生自学 内容包括：1.2、2.3、3.2、3.3、5.3和6.3部分内容
五、教学资源 推荐教材 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 参考材料 [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 课程资源 教务处网络教学综合平台 http://pt.csust.edu.cn/meol/homepage/common/ 教材分析 与处理 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中常见的各类荷载 及其特点；2、掌握工程结构设计相关概念及设计方法；3、理解并运用好《工程结构可 靠度设计统一标准》及相应的设计规范体系。 针对上述课程目标以及本课程的课时安排，课堂讲授以教材为主，但是鉴于课时较 少，教材部分章节内容布置学生自学，并采用随堂测试检验学生的自学效果。学生自学 内容包括：1.2、2.3、3.2、3.3、5.3 和 6.3 部分内容
分课时教案 知识单元名称 第1章绪论 课次 第1讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课o习题课o其他。 学时 2.0 1)掌提结构设计的相关概念 单元目标与要求 (2) 了解结构设计理论的演变简况 (3)掌握结构可靠度的基本概念。 本单元重点 重点：结构设计使用年限、结构预定功能、结构可靠度、功能函数等基本概念 与难点内容 难点：功能函数的概念 (1)结构设计概论： (2)结构设计方法的发展： 教学内容 (3)结构可靠性的基本概念 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 教学方法及手段 阅读材料1 课堂互动题设置、 随堂测试1 教学改革措施等 作业与 思考题设置 课后作业：教材12页，思考与练习1、6、7 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 1 章绪论 课次 第 1 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2.0 单元目标与要求 （1）掌握结构设计的相关概念； （2）了解结构设计理论的演变简况； （3）掌握结构可靠度的基本概念。 本单元重点 与难点内容 重点： 结构设计使用年限、结构预定功能、结构可靠度、功能函数等基本概念 难点： 功能函数的概念 教学内容 （1）结构设计概论； （2）结构设计方法的发展； （3）结构可靠性的基本概念。 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 阅读材料 1 随堂测试 1 作业与 思考题设置 课后作业：教材 12 页，思考与练习 1、6、7 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注
分课时教案 知识单元名称 第2章作用（荷载）的分类及统计分析 课次 第2讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课口习题课口其他。 学时 2.0 (1)理解作用、作用效应等概念： 单元目标与要求 (2)理解作用与作用效应的关系： (3)使学生深入理解荷载的概率模型及荷载的统计分析方法： 本单元重点 重点：作用及作用的分类、作用效应、荷载的概率模型 与难点内容 难点：荷载的概率模型 (1)结构上的作用及分类： (2)作用与作用效应： 教学内容 (3)作用的概率模型。 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 教学方法及手段 闷读材料2 课堂互动题设置、 随堂测试2 教学改革措施等 作业与 思考题设置 果后作业：教材33页，思考与练习1、4 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 2 章作用（荷载）的分类及统计分析 课次 第 2 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2.0 单元目标与要求 （1）理解作用、作用效应等概念； （2）理解作用与作用效应的关系； （3）使学生深入理解荷载的概率模型及荷载的统计分析方法； 本单元重点 与难点内容 重点： 作用及作用的分类、作用效应、荷载的概率模型 难点： 荷载的概率模型 教学内容 （1）结构上的作用及分类； （2）作用与作用效应； （3）作用的概率模型。 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 阅读材料 2 随堂测试 2 作业与 思考题设置 课后作业：教材 33 页，思考与练习 1、4 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注
分课时教案 知识单元名称 第2章作用（荷载）的分类及统计分析 第3章荷载代表值及荷截计算 课次 第3讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课o习题课o其他 学时 2.0 (1)熟悉工程中常遇荷载的统计分析结果 单元目标与要求 (2)深入了解各荷载代表值的涵义： (3)熟悉常遇荷载标准值的取值方法及相关规范。 本单元重点 重点：常遇荷载的统计分析结果、荷载代表值、基本风压、基本雪压 与难点内容 难点：荷载代表值 (1)常遇荷载的统计分析结果： (2)荷载的代表值： 教学内容 (3)工程上常遇荷载标准值。 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 教学方法及手段 阅读材料3 课堂互动题设置、 随堂测试3 教学改革措施等 作业与 思考题设置 课后作业：教材57页，思考与练习1、2、7 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 2 章作用（荷载）的分类及统计分析 第 3 章荷载代表值及荷载计算 课次 第 3 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2.0 单元目标与要求 （1）熟悉工程中常遇荷载的统计分析结果。 （2）深入了解各荷载代表值的涵义； （3）熟悉常遇荷载标准值的取值方法及相关规范。 本单元重点 与难点内容 重点：常遇荷载的统计分析结果、荷载代表值、基本风压、基本雪压 难点：荷载代表值 教学内容 （1）常遇荷载的统计分析结果； （2）荷载的代表值； （3）工程上常遇荷载标准值。 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 阅读材料 3 随堂测试 3 作业与 思考题设置 课后作业：教材 57 页，思考与练习 1、2、7 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注
分课时教案 知识单元名称 第4章结构构件抗力及统计分析 课次 第4讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课口习题课口其他 学时 1.0 (1)深入理解结构构件抗力的概念 单元目标与要求 (2)使学生深入理解抗力不定性的因素： (3)熟悉抗力的统计分析方法和抗力的概率分布。 本单元重点 重点：抗力的概率分布类型 与难点内容 难点：计算模式不定性 (1)结构构件抗力不定性因素的分析： (2)抗力的概率分布类型 教学内容 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 教学方法及手段 阅读材料4 课堂互动题设置、 随堂测试4 教学改革措施等 作业与 思考题设置 果后作业：教材66页，思考与练习1、5 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 4 章结构构件抗力及统计分析 课次 第 4 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 1.0 单元目标与要求 （1）深入理解结构构件抗力的概念； （2）使学生深入理解抗力不定性的因素； （3）熟悉抗力的统计分析方法和抗力的概率分布。 本单元重点 与难点内容 重点： 抗力的概率分布类型 难点： 计算模式不定性 教学内容 （1）结构构件抗力不定性因素的分析； （2）抗力的概率分布类型 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、课后练习配合随堂测试。 阅读材料 4 随堂测试 4 作业与 思考题设置 课后作业：教材 66 页，思考与练习 1、5 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注
分课时教案 知识单元名称 第5章结构可靠计算 课次 第5讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课o习圈课其他 学时 1.0 (1)熟练掌握中心点法计算步骤： 单元目标与要求 (2) 了解可靠指标的几何意义，进一步理解可靠度的概念： (3)了解中心点法的优缺点。 本单元重点 重点：中心点法的计算步骤 与难点内容 难点：误差传递公式 (1)中心点法的计算公式 (2)可靠指标的几何意义 教学内容 (3)中心点法的优缺点 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、配合课后练习。 教学方法及手段， 课堂互动题设置、 教学改革措施等 作业与 思考题设置 课后作业：教材78页，思考与练习1、6 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 5 章结构可靠计算 课次 第 5 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 1.0 单元目标与要求 （1）熟练掌握中心点法计算步骤； （2）了解可靠指标的几何意义，进一步理解可靠度的概念； （3）了解中心点法的优缺点。 本单元重点 与难点内容 重点： 中心点法的计算步骤 难点： 误差传递公式 教学内容 （1）中心点法的计算公式 （2）可靠指标的几何意义 （3）中心点法的优缺点 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、配合课后练习。 作业与 思考题设置 课后作业：教材 78 页，思考与练习 1、6 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注
分课时教案 知识单元名称 第5章结构可靠计算 课次 第6讲 授课类型 理论课V讨论课口实验课习题课口其他 学时 2.0 (1)了解验算点法对中心点法的两点改进 单元目标与要求 (2)掌握当量正态化方法： (3)熟悉验算点法的计算步骤。 本单元重点 重点：验算点法的计算步骤 与难点内容 难点：当量正态化 (1)验算点法对中心点法的两点改进： (2)当量正态化 教学内容 (3)验算点法的计算公式 (4)验算点法的计算步骤 教学过程设计： 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、配合课后练习。 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 作业与 思考题设置 果后作业：教材78页，思考与练习2、3 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 备注
分课时教案 知识单元名称 第 5 章结构可靠计算 课次 第 6 讲 授课类型 理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□ 学时 2.0 单元目标与要求 （1）了解验算点法对中心点法的两点改进； （2）掌握当量正态化方法； （3）熟悉验算点法的计算步骤。 本单元重点 与难点内容 重点：验算点法的计算步骤 难点：当量正态化 教学内容 （1）验算点法对中心点法的两点改进； （2）当量正态化 （3）验算点法的计算公式 （4）验算点法的计算步骤 教学过程设计： 教学方法及手段、 课堂互动题设置、 教学改革措施等 以课堂讲授为主，课后自学为辅助、配合课后练习。 作业与 思考题设置 课后作业：教材 78 页，思考与练习 2、3 学习效果、学生反 馈、反思改进措施 等 备注