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一、课程基本信息
课程名称
土木工程结构试验
课程编码
央文名称
StructuralExperimentofCivilEngineering
课程类别
专业课
修读类别
必修
学分数
开课学期
第7学期
总学时及其分配
总学时
讲课
实验
上机
其它
机动
24
16
8
0
0
0
适用专业
土木工程专业
二、课程目标
土木工程结构试验课程是土木工程专业的专业课,在该专业中占有重要地位。课程主要介绍现代的工程结构试验技术、手段与仪器设备,实验数据的采集与处理方法。设置本课程的目的使学生了解土木工程结构试验理论、技术的发展和趋势,使学生掌握建筑结构的试验思路和试验方法。从而在面对土木工程的复杂问题时可以采用工程试验方法进行研究,创新性地利用工程试验理论提出解决方案,并能够合理地开发、选择与使用恰当的试验设备与技术手段解决土木工程中的复杂工程问题,通过课内实验培养学生分工协作共同解决复杂问题的团队合作能力。
三、本课程与其它课程的关系
本课程的先修课程是高等数学、线性代数、理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理等。其中高等数学、线性代数课为试验数据分析提供计算工具;理论力学、材料力学、结构力学为试验方案设计提供力学理论依据;混凝土结构基本原理、钢结构基本原理为本课程中学****不同结构形式试验对象的试验方法、数据分析与结构判定提供了专业基础知识。
四、本课程所支撑的毕业要求
本课程所支撑的毕业要求指标点
序号
毕业要求指标点
毕业要求指标点具体内容
1
在提出复杂工程问题的解决方案时具有创新意识
2
米用科学方法对土木工程专业的复杂工程问题进行研究
3
针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术资源、现代工程工具和信息技术工具
4
具有良好的团队合作能力
1、本课程内容与毕业要求指标点的对应关系
课程教学内容
毕业要求指标点
理论
绪论
、
教学
第二章•结构模型设计
第三章•试验的量测设备与量测技术
第四章•工程结构静力试验
、
、
第六章•工程结构抗震试验
、
第七章•试验数据的统计分析
课内
实验
第一部分•静态测试仪器测量构件应变与挠度实验
第二部分•动态测试仪器测量构件自振频率实验
、
2、毕业要求指标点在本课程中的实现路径
毕业要求指标点
实现路径
课堂讲授方式:在绪论、一、二、四、五、六章教学中,通过讲授试件设计、模型设计、荷载设计、试验观测设计、试验方案设计等知识点,介绍该领域的新成果、新方法,鼓励学生灵活利用基本原理进行创新设计。考察方式:考试中设置设计性题目考察学生创新能力。
课堂讲授方式:在绪论、三、四、五、六、七章教学中,通过讲授量测设备与技术、静力试验方法、动力试验方法、抗震试验方法、试验数据统计分析原理与方法等知识点,并通过大量的案例介绍工程结构试验方法的具体应用,让学生掌握现代工程试验方法与量测技术。
考察方式:考试中题目考察学生对工程结构试验方法与量测技术原理的掌握程度,考察针对具体工程条件下选择合理试验方案的能力。
课内实验方式:静态测试仪器测量构件刚度与挠度实验、动态测量仪器测量构件自振频率实验、钢桁架静载综合实验三个实验项目均设置成不限定具体试验方法的开放性实验,训练学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。
考察方式:通过实验报告考察学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。
课内实验方式:将钢桁架静载综合实验项目设置为需团队分工协作完成的项目,以4人为一组分组进行。
考察方式:通过考察本项实验报告中数据的完整性与合理性,并综合其实验方案的难易程度,以本项目总得分评价该组学生的团队合作能力。
五、教学内容、重点、教学进度、学时分配
(一)绪论(2学时)
1、主要内容
(1)工程结构理论与工程结构试验的关系
(2)工程结构试验与电算的关系
(3)工程结构结构试验的任务
(4)工程结构结构试验分类
(5)工程结构试验的一般过程
(6)土木工程结构试验的最新进展
(7)工程结构结构试验课程的特点
2、重点
(1)工程结构结构试验的任务
(2)工程结构结构试验分类
3、教学要求要求学生了解工程结构理论与工程结构试验的关系,工程结构试验与电算的关系,工程结构试验的一般过程,土木工程结构试验的最新进展,工程结构结构试验课程的特点;理解工程结构结构试验的任务,工程结构结构试验分类。
(二)工程结构试验设计(2学时)
1、主要内容
(1)结构试件设计
(2)结构试验荷载设计
(3)结构试验观测设计
(4)试验大纲与试验报告
2、重点
(1)结构试验荷载设计
(2)试验大纲与试验报告试件设计、试件的形状、尺寸,数量
(2)正位、卧位、反位试验,荷载图式。
(3)试验加载程序,预加载,荷载分级等
3、教学要求要求学生了解工程结构试件设计、结构试验观测设计;理解结构试验荷载设计中试件的就位型式,试验加载程序设计等内容,掌握试验大纲和试验报告的内容及编制格式。
(三)结构模型设计(2学时)
1、主要内容
(1)模型设计相似原理
(2)相似条件的确定方法
(3)结构模型设计
(4)模型材料与模型制作
2、重点
(1)相似条件的确定方法
3、教学要求
要求学生了解结构模型设计的相似原理、相似条件的确定方法、模型材料和模型制作知识,掌握模型相似条件的两种分析方法:方程式分析法、量纲分析法,理解两种分析法的适用条件,能根据具体工程案例合理选择分析方法。
(四)试验的量测设备与量测技术
1、主要内容
(1)测量仪表的分类与性能指标
(2)应变测量
(3)位移测量
(4)力的测量
(5)振动量的测量
(6)裂缝与温度的测量
2、重点
(1)应变测量
(2)位移测量
3、教学要求要求学生了解测量仪表的分类与性能指标、力的测量、振动量的测量、裂缝与温度的测量设备工作原理与其使用方法,掌握常用应变测量、位移测量设备的分类、性能及其使用方法。
(五)工程结构静力试验(2学时)
1、主要内容
(1)试验荷载系统
(2)试验测量仪器
(3)工程结构试验方法
(4)试验资料整理与分析
2、重点
(1)工程结构试验方法
3、教学要求要求学生了解试验荷载系统中重力加载、机械力加载、液压加载、气压加载、支座、反力架、反力墙、试验台座等方法与装置,了解静载试验测量仪器,试验资料整理与分析的方法;理解工程结构试验方法,掌握一般结构构件的静力试验程序,能编制静力试验方案。
(六)工程结构动力试验(2学时)
1、主要内容
(1)激振设备
(2)测振仪器
(3)动参数的测量方法
(4)试验资料处理
2、重点
(1)动参数的测量方法要求学生了解常用激振设备工作原理、常用测振仪器的性能指标、试验资料处理方法掌握结构动参数测量方法,能根据具体工程案例选择合理的测量方法。
(七)工程结构抗震试验(2学时)
1、主要内容
(1)拟静力实验
(2)拟动力实验
(3)模拟地震振动台试验
(4)人工地震模拟试验
(5)天然地震试验
(6)工程结构抗震性能的评定
2、重点
(1)工程结构抗震性能的评定
3、教学要求
要求学生了解拟静力实验、拟动力实验、模拟地震振动台试验、人工地震模拟试验及天然抗震试验方法的特点,理解工程结构抗震性能的评定,能根据试验的骨架曲线和滞回曲线评估结构构件的抗震性能与抗震能力。
(八)试验数据的统计分析(2学时)
1、主要内容
(1)测量误差
(2)试验数据整理依据
(3)实验误差的计算
(4)一元线性回归分析分析
(5)一元非线性回归分析
(6)多元线性回归分析
2、重点
(1)测量误差,系统误差、偶然误差、过失误差
(2)一元线性回归分析分析
3、教学要求要求学生了解试验数据整理依据、实验误差的计算、一元非线性回归分析、多元线性回归分析的内容,理解测量误差的种类及发生原因,掌握一元线性回归分析分析法中最小二乘法的应用。
六、实践教学内容要求
(一)实验目标
通过实验课程的训练,使学生熟悉并掌握常用静测仪器、动测仪器的使用,学会结构试验静动态数据的测量方法,验证试验原理与理论,以及运用试验理论针对具体工程测试任务自主设计实验方案,并分析解释试验数据的能力;通过综合性实验的设置,训练学生完成复杂实验项目时的分工合作,共享数据的能力。
二)实验安排
序号
类别
名称
学时
备注
1
验证
静态测试仪器测量构件应变与挠度实验
2
2
验证
动态测试仪器测量构件自振频率实验
2
3
综合
钢桁架静载综合实验
4
(三)实验目的、内容与要求
目的:掌握机、电两类静态测试仪器的原理、性能与使用方法。内容:练****使用机械式曲率仪、百分表测量构件变形;练****使用电阻应变仪测量构件应变,以及多点应变的测量方法,验证不同桥路时的桥臂系数;练****电测位移计的使用。
要求:掌握机械仪表的使用方法;掌握应变电测方法;掌握变形电测方法。
目的:了解、掌握动态测试仪器与动态测试传感器原理、性能与使用方法。
内容:通过INV1601型振动与控制实验系统,练****动态信号采集仪、加速度传感器、速度传感器、电涡流位移传感器的使用方法。自由设计实验方案,任择1~3种传感器,通过共振法或激振法测试具有不同附加质量构件的自振频率,并计算构件的等效质量与等效刚度
要求:掌握动态测试仪器与动态测试传感器测试结构振动频率的方法,理解附加质量对结构自振频率的影响。
目的:钢桁架静载实验的原理、流程与方法。
内容:利用多功能钢桁架实验台,自由设计实验方案,选择平面桁架、空间桁架或悬挑桁架,采用液压加载或重物加载法、选择机械仪表或电测仪器,完成构件的静载荷实验,采集应变与挠度数据,根据实验数据评估构件的工作性能。
要求:掌握常见构件静载荷实验方法,能自主设计并完成全部实验项目。
七、课程考核方式
考核方式:考试
八、建议教材与教学参考书
1、建议教材
[1]王天稳.《土木工程结构试验》(第3版).武汉:武汉理工大学出版社,2013年.
2、建议参考书
[1]傅军.《建筑结构试验基础》.北京:***出版社,2011年.
[2]姚振刚,刘祖华.《建筑结构试验》.上海:同济大学出版社,2007年.
赵望达,徐志胜.《土木工程测试技术》.北京:***出版社,2013年.
九、编制说明
编制者:史勇石东升王萧萧王利辉审核:王玉清
课程负责人:史勇
批准:郝贠洪
编制时间:2016年11月
土木工程结构试验》课程教学要求
二、课程基本信息
课程名称
土木工程结构试验
课程编码
060824001
央文名称
StructuralExperimentofCivilEngineering
课程类别
专业课
修读类别
必修
学分数
开课学期
第7学期
总学时及其分配
总学时
讲课
实验
上机
其它
机动
24
16
8
0
0
0
适用专业
土木工程专业
二、课程目标
土木工程结构试验课程是土木工程专业的专业课,在该专业中占有重要地位。课程主要介绍现代的工程结构试验技术、手段与仪器设备,实验数据的采集与处理方法。设置本课程的目的使学生了解土木工程结构试验理论、技术的发展和趋势,使学生掌握建筑结构的试验思路和试验方法。从而在面对土木工程的复杂问题时可以采用工程试验方法进行研究,创新性地利用工程试验理论提出解决方案,并能够合理地开发、选择与使用恰当的试验设备与技术手段解决土木工程中的复杂工程问题,通过课内实验培养学生分工协作共同解决复杂问题的团队合作能力。
三、本课程所支撑的毕业要求
本课程所支撑的毕业要求指标点
序号
毕业要求指标点
毕业要求指标点具体内容
1
在提出复杂工程问题的解决方案时具有创新意识
2
米用科学方法对土木工程专业的复杂工程问题进行研究
3
针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术资源、现代工程工具和信息技术工具
4
具有良好的团队合作能力
1、本课程内容与毕业要求指标点的对应关系
课程教学内容
毕业要求指标点
理论教学
绪论
、
第二章•结构模型设计
第三章•试验的量测设备与量测技术
第四章•工程结构静力试验
、
、
第六章•工程结构抗震试验
、
第七章•试验数据的统计分析
课内
实验
第一部分•静态测试仪器测量构件应变与挠度实验
第二部分•动态测试仪器测量构件自振频率实验
、
2、毕业要求指标点在本课程中的实现路径
毕业要求指标点
实现路径
课堂讲授方式:在绪论、一、二、四、五、六章教学中,通过讲授法讲解试件设计、模型设计、荷载设计、试验观测设计、试验方案设计等知识点,使学生掌握试验设计基本思路与基本原理,通过多媒体演示工程结构试验案例,介绍该领域的新成果、新方法,鼓励学生灵活利用基本原理进行创新试验设计。
考察方式:考试中设置设计性题目考察学生创新能力。
课堂讲授方式:在绪论、三、四、五、六、七章教学中,通过讲授量测设备与技术、静力试验方法、动力试验方法、抗震试验方法、试验数据统计分析原理与方法等知识点,并通过大量的案例介绍工程结构试验方法的具体应用,让学生掌握现代工程试验方法与量测技术。
考察方式:考试中题目考察学生对工程结构试验方法与量测技术原理的掌握程度,考察针对具体工程条件下选择合理试验方案的能力。
课内实验方式:静态测试仪器测量构件刚度与挠度实验、动态测试仪器测量构件自振频率实验、钢桁架静载综合实验三个实验项目均设置成不限定具体试验方法的开放性实验,训练学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。
考察方式:通过实验报告考察学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。
课内实验方式:将钢桁架静载综合实验项目设置为需团队分工协作完成的项目,以4人为一组分组进行。
考察方式:通过考察本项实验报告中数据的完整性与合理性,并综合其实验方案的难易程度,以本项目总得分的50%评价该组学生的团队合作能力。
四、本课程的教学方法
,在提出复杂工程问题的解决方案时具有创新意识,通过课堂讲授的方式进行。
,针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术资源、现代工程工具和信息技术工具,通过课堂讲授的方式进行。
,采用科学方法对土木工程专业的复杂工程问题进行研究,通过实验方式进行。
,具有良好的团队合作能力,通过实验方式进行。
五、教学手段
。
教学手段:在绪论、一、二、四、五、六章教学中,通过讲授法讲解试件设计、模型设计、荷载设计、试验观测设计、试验方案设计等知识点,使学生掌握试验设计基本思路与基本原理,通过多媒体演示工程结构试验案例,介绍该领域的新成果、新方法,鼓励学生灵活利用基本原理进行创新试验设计。
,开发、选择与使用恰当的技术资源、现代工程工具和信息技术工具。
在绪论、三、四、五、六、七章教学中,通过讲授量测设备与技术、静力试验方法、动力试验方法、抗震试验方法、试验数据统计分析原理与方法等知识点,并通过大量的案例介绍工程结构试验方法的具体应用,让学生掌握现代工程试验方法与量测技术。
。
实验教学。静态测试仪器测量构件刚度与挠度实验、动态测试仪器测量构件自振频率实验、钢桁架静载综合实验三个实验项目均设置成不限定具体试验方法的开放性实验,训练学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。
。
实验教学。将钢桁架静载综合实验项目设置为需团队分工协作完成的项目,以3人为一组分组进行。学生需自行确定人员分工,通过团队协作完成实验并取得试验数据。通过考察本项实验报告中数据的完整性与合理性,并综合其实验方案的难易程度,以本实验项目总得分评价该组学生的团队合作能力。
六、课外阅读要求
《大纲》中的教学参考书及其它相关文献资料。教师应就课程和任务内容,给学生提出阅读建议。
七、课程考核及成绩评定方式
1考核目标
评价、判断学生对课程目标与毕业要求指标点所要求知识、能力的达成情况。
2考核方法
考核方式:考试
,考察方式:考试中设置50分左右的设计性题目考察学生在试验设计方面的创新能力。
,考察方式:考试中设置50分左右的题目考察学生对工程结构试验方法与量测技术原理的掌握程度,考察针对具体工程条件下选择合理试验方案的能力。
,考察方式:以实验项目一、二、三中,通过实验报告考察学生运用试验理论针对具体工程测试任务设计实验方案,并分析解释试验数据的能力。以实验一、二的实验成绩加50%的实验三成绩作为该指标点的总成绩计算达成度。