建筑结构分析与设计课件

建筑结构分析与设计欢迎来到建筑结构分析与设计课程！本课程旨在为您提供建筑结构分析与设计的全面知识体系，涵盖从基础理论到实际应用的各个方面通过本课程的学习，您将掌握结构力学原理、结构设计方法，并能够运用所学知识解决实际工程问题让我们一起探索建筑结构的奥秘，为创造安全、美观、可持续的建筑贡献力量！课程概述本课程将系统讲解建筑结构分析与设计的核心内容，包括材料力学基础、受力分析方法、梁、柱、框架、砌体、楼板、屋顶、基础等结构的分析与设计同时，还将涉及结构抗震、抗风设计，以及钢结构、混凝土结构的设计方法通过理论学习、案例分析和实战演练，培养学生的结构设计能力和工程实践能力理论与实践相结合全面覆盖12注重理论知识的讲解，并涵盖建筑结构分析与设计通过案例分析和实战演练的各个方面，构建完整的加深理解知识体系突出重点3重点讲解核心概念和关键技术，培养学生的结构设计能力学习目标通过本课程的学习，您将能够掌握材料力学基本原理和受力分析方法；熟练运用梁、柱、框架等结构的分析与设计方法；了解

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3.结构抗震、抗风设计的基本要求；掌握钢结构、混凝土结构的设计原则；具备结构设计案例分析和实战演练的能力；能够运用所

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6.学知识解决实际工程问题掌握基础理论熟练设计方法具备实践能力理解结构力学基本原理运用各种结构的分析与设计方法解决实际工程问题分析和设计基础结构分析与设计是建筑工程的核心环节，其基础在于对结构所承受的各种荷载进行准确分析，并依据分析结果进行合理的设计结构分析旨在确定结构在荷载作用下的内力、应力和变形，而结构设计则是根据分析结果，选择合适的材料和截面尺寸，确保结构的安全性和适用性分析与设计相辅相成，是确保建筑结构安全可靠的关键荷载分析内力计算准确分析结构所承受的各种计算结构在荷载作用下的内荷载力结构设计根据分析结果，选择合适的材料和截面尺寸材料力学基础材料力学是研究材料在受力作用下的力学行为的学科，是结构分析与设计的基础它主要研究材料的强度、刚度和稳定性，以及应力、应变等概念掌握材料力学的基本原理，有助于理解结构的受力特性，为结构设计提供科学依据例如，了解钢材的屈服强度和弹性模量，可以更好地进行钢结构的设计强度刚度稳定性材料抵抗破坏的能力材料抵抗变形的能力材料保持原有平衡状态的能力受力分析方法受力分析是结构分析的重要组成部分，它主要研究结构在各种荷载作用下的受力状态常用的受力分析方法包括静力平衡法、虚功原理、能量法等静力平衡法是基于牛顿力学的基本原理，通过建立力平衡方程来求解结构的内力虚功原理和能量法则是基于能量守恒的原理，通过求解结构的最小势能来确定结构的受力状态选择合适的受力分析方法，可以有效地解决各种结构的受力问题静力平衡法虚功原理能量法基于牛顿力学的基本原理基于能量守恒的原理通过求解结构的最小势能来确定受力状态梁的弯曲理论梁是建筑结构中常见的受弯构件，其弯曲理论是结构分析的重要内容梁的弯曲理论主要研究梁在弯曲荷载作用下的应力、应变和挠度基本假设包括平面假设、线弹性假设等平面假设认为梁在弯曲变形后，横截面仍然保持为平面线弹性假设认为材料的应力与应变成线性关系这些假设是梁的弯曲理论的基础，也是进行梁的结构分析的前提线弹性假设2应力与应变成线性关系平面假设1横截面保持为平面小变形假设变形远小于结构尺寸3梁的剪力和弯矩关系剪力和弯矩是梁在弯曲荷载作用下的内力，它们之间存在着密切的关系剪力是梁横截面上沿截面方向的内力，弯矩是梁横截面上绕截面形心轴的内力剪力图和弯矩图是描述梁的剪力和弯矩沿梁的轴线分布的图形通过绘制剪力图和弯矩图，可以清晰地了解梁的受力状态，为梁的设计提供依据剪力与弯矩之间的关系可用微分方程表示，是结构力学中的重要公式剪力1梁横截面上沿截面方向的内力弯矩2梁横截面上绕截面形心轴的内力剪力图3描述梁的剪力沿轴线分布的图形弯矩图4描述梁的弯矩沿轴线分布的图形梁的应力分布梁在弯曲荷载作用下，横截面上会产生应力，其分布规律取决于梁的截面形状和荷载类型对于矩形截面梁，应力沿截面高度呈线性分布，最大应力出现在截面的上下边缘对于工字形截面梁，由于翼缘的存在，可以有效地提高梁的抗弯能力，其应力分布也更为复杂了解梁的应力分布规律，可以合理地选择梁的截面形状，提高结构的承载能力最大应力1截面上下边缘线性分布2矩形截面复杂分布3工字形截面梁的设计梁的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，确保结构的安全性和适用性梁的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性强度是衡量梁抵抗破坏的能力，刚度是衡量梁抵抗变形的能力，稳定性是衡量梁抵抗失稳的能力梁的设计需要满足强度、刚度和稳定性的要求，才能保证结构的安全可靠强度刚度12抵抗破坏的能力抵抗变形的能力稳定性3抵抗失稳的能力柱的受力分析柱是建筑结构中重要的竖向承重构件，其受力分析主要研究柱在轴向压力作用下的应力、应变和稳定性柱的受力分析需要考虑的因素包括轴向压力的大小、柱的长度、截面形状和约束条件轴向压力是柱所承受的主要荷载，柱的长度和截面形状会影响柱的稳定性柱的约束条件包括铰接、固定等，不同的约束条件会对柱的受力状态产生影响准确的受力分析是柱的设计的基础轴向压力截面形状约束条件柱所承受的主要荷载影响柱的稳定性影响柱的受力状态柱的应力分布柱在轴向压力作用下，横截面上会产生应力，其分布规律取决于柱的截面形状和荷载类型对于理想的中心受压柱，应力沿截面均匀分布但实际上，由于荷载的偏心、材料的不均匀等因素，应力分布往往是不均匀的在柱的截面边缘，应力往往会集中，形成应力集中现象应力集中会降低柱的承载能力，因此在设计中需要采取措施，减小应力集中均匀分布不均匀分布应力集中理想的中心受压柱实际工程中的柱截面边缘柱的稳定性柱的稳定性是指柱在轴向压力作用下，保持原有平衡状态的能力当轴向压力超过临界值时，柱会发生失稳，即发生弯曲变形柱的稳定性与柱的长度、截面形状和约束条件有关细长柱容易发生失稳，而短粗柱则不易发生失稳提高柱的稳定性，可以有效地提高结构的承载能力欧拉公式是计算柱的临界压力的经典公式，是柱的稳定性分析的重要工具截面形状2影响柱的稳定性长度1细长柱容易失稳约束条件影响柱的临界压力3柱的设计柱的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，确保结构的安全性和适用性柱的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性柱的设计需要满足强度、刚度和稳定性的要求，才能保证结构的安全可靠此外，还需要考虑柱的耐久性、抗震性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能强度刚度抵抗破坏的能力抵抗变形的能力稳定性抵抗失稳的能力框架结构的受力分析框架结构是由梁和柱组成的结构体系，其受力分析主要研究框架结构在各种荷载作用下的内力、应力和变形框架结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及结构的几何尺寸和约束条件常用的受力分析方法包括刚度法、位移法等通过受力分析，可以确定框架结构的薄弱环节，为结构设计提供依据软件辅助分析，如有限元分析，可以更精确地模拟结构的受力行为荷载分析确定荷载的大小、分布和作用位置内力计算计算梁和柱的内力变形分析计算结构的变形框架结构的应力分布框架结构在荷载作用下，梁和柱的截面上会产生应力，其分布规律取决于结构的几何形状、荷载类型和约束条件在梁柱连接处，应力往往会集中，形成应力集中现象了解框架结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性梁的应力1主要为弯曲应力和剪切应力柱的应力2主要为轴向应力和弯曲应力应力集中3梁柱连接处框架结构的设计框架结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，确保结构的安全性和适用性框架结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性此外，还需要考虑结构的抗震性能、抗风性能、耐久性等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价采用现代设计方法，如性能化设计，可以更好地满足结构的各种要求强度抗震性能抗风性能抵抗破坏的能力抵抗地震的能力抵抗风力的能力砌体结构的受力分析砌体结构是由砖、石等砌块和砂浆组成的结构体系，其受力分析主要研究砌体结构在各种荷载作用下的应力、应变和稳定性砌体结构的受力分析需要考虑的因素包括砌块的强度、砂浆的强度、砌体的排列方式和荷载类型砌体结构的抗拉强度较低，因此在设计中需要避免拉应力的出现提高砌体结构的抗压强度，可以有效地提高结构的承载能力合理的构造措施可以提高结构的整体性抗压强度抗拉强度砂浆强度砌体结构的主要承载能力砌体结构的薄弱环节影响砌体结构的整体性能砌体结构的应力分布砌体结构在荷载作用下，砌块和砂浆中会产生应力，其分布规律取决于砌体的排列方式、荷载类型和约束条件在砌块的接触面，应力往往会集中，形成应力集中现象了解砌体结构的应力分布规律，可以合理地选择砌体的排列方式，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性提高砂浆的粘结强度可以改善应力分布砂浆应力2受拉和受压应力砌块应力1主要为压应力应力集中砌块接触面3砌体结构的设计砌体结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的砌块类型和尺寸，以及合理的砌筑方式，确保结构的安全性和适用性砌体结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性此外，还需要考虑结构的抗震性能、耐久性等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价规范化的施工是保证结构安全的重要环节砌块选择选择合适的砌块类型和尺寸砌筑方式选择合理的砌筑方式构造措施采取必要的构造措施楼板结构的受力分析楼板结构是建筑结构中重要的水平承重构件，其受力分析主要研究楼板在各种荷载作用下的内力、应力和变形楼板结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及楼板的几何尺寸和约束条件常用的受力分析方法包括弹性理论、塑性理论等通过受力分析，可以确定楼板结构的薄弱环节，为结构设计提供依据合理的开洞设计可以减少对结构的影响荷载分析1确定荷载的大小和分布内力计算2计算楼板的内力变形分析3计算楼板的变形楼板结构的应力分布楼板结构在荷载作用下，楼板内部会产生应力，其分布规律取决于楼板的几何形状、荷载类型和约束条件在楼板的支座处和荷载集中作用处，应力往往会集中，形成应力集中现象了解楼板结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性合理的配筋可以改善应力分布弯曲应力支座应力集中荷载应力楼板的主要应力支座处的应力集中荷载集中作用处的应力集中楼板结构的设计楼板结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，以及合理的配筋方式，确保结构的安全性和适用性楼板结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和耐久性此外，还需要考虑结构的防火性能、隔声性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价选择合适的混凝土强度等级可以优化设计截面设计配筋设计选择合适的截面形状和尺寸选择合理的配筋方式耐久性设计保证结构的耐久性屋顶结构的受力分析屋顶结构是建筑结构中重要的承重构件，其受力分析主要研究屋顶在各种荷载作用下的内力、应力和变形屋顶结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及屋顶的几何尺寸和约束条件常用的受力分析方法包括静力平衡法、有限元法等通过受力分析，可以确定屋顶结构的薄弱环节，为结构设计提供依据雪荷载和风荷载是屋顶设计中需要重点考虑的因素荷载分析1确定荷载的大小和分布内力计算2计算屋顶的内力变形分析3计算屋顶的变形屋顶结构的应力分布屋顶结构在荷载作用下，构件内部会产生应力，其分布规律取决于屋顶的几何形状、荷载类型和约束条件在屋顶的支座处和荷载集中作用处，应力往往会集中，形成应力集中现象了解屋顶结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性合理的节点设计可以改善应力分布檩条应力屋架应力节点应力屋面檩条承受弯曲应力屋架杆件承受轴向应力节点处的应力集中屋顶结构的设计屋顶结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，以及合理的构造方式，确保结构的安全性和适用性屋顶结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性此外，还需要考虑结构的防水性能、保温性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价轻型屋面系统在现代建筑中应用广泛结构选型2选择合适的结构形式荷载确定1准确计算屋顶荷载细部设计注重细部构造设计3基础结构的受力分析基础结构是建筑结构中重要的承重构件，其受力分析主要研究基础在各种荷载作用下的应力、应变和变形基础结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及地基的土质条件和地下水位常用的受力分析方法包括地基反力法、有限元法等通过受力分析，可以确定基础结构的薄弱环节，为结构设计提供依据地基的承载力是基础设计的重要参数荷载传递地基反力12传递上部结构的荷载承受地基的反作用力变形控制3控制基础的沉降和变形基础结构的应力分布基础结构在荷载作用下，基础内部会产生应力，其分布规律取决于基础的几何形状、荷载类型和地基土质条件在基础的边缘和角部，应力往往会集中，形成应力集中现象了解基础结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性改善地基土质可以有效降低应力集中边缘应力基础边缘的应力集中角部应力基础角部的应力集中地基应力地基土承受的应力基础结构的设计基础结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的基础类型和尺寸，以及合理的地基处理方式，确保结构的安全性和适用性基础结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性此外，还需要考虑结构的抗震性能、抗冻胀性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价选择合适的基础类型对结构安全至关重要尺寸确定2确定基础的尺寸类型选择1选择合适的基础类型地基处理进行必要的地基处理3结构抗震分析结构抗震分析是研究结构在地震作用下的动力响应，评估结构的抗震性能结构抗震分析需要考虑的因素包括地震动参数、结构的动力特性、以及结构的阻尼特性常用的抗震分析方法包括反应谱法、时程分析法等通过抗震分析，可以确定结构的薄弱环节，为结构抗震设计提供依据提高结构的延性可以提高结构的抗震性能抗震设防烈度是抗震设计的重要参数地震动输入动力特性响应计算123选择合适的地震动记录分析结构的自振频率和振型计算结构的地震响应结构抗震设计结构抗震设计是根据结构的抗震分析结果，采取相应的抗震措施，提高结构的抗震性能，确保结构在地震作用下的安全结构抗震设计需要考虑的因素包括结构的抗震等级、结构的抗震构造措施和结构的抗震计算常用的抗震措施包括设置抗震墙、加强节点连接等合理的抗震设计可以有效地减小地震对结构的破坏规范化的施工是保证抗震性能的重要环节抗震设防确定抗震设防烈度构造措施采取必要的构造措施计算分析进行抗震计算分析结构抗风分析结构抗风分析是研究结构在风荷载作用下的动力响应，评估结构的抗风性能结构抗风分析需要考虑的因素包括风速、风压、结构的几何形状和结构的阻尼特性常用的抗风分析方法包括风洞试验、数值模拟等通过抗风分析，可以确定结构的薄弱环节，为结构抗风设计提供依据减小结构的迎风面积可以提高结构的抗风性能风荷载是高层建筑设计的重要控制荷载风速确定1确定设计风速风压计算2计算风压响应分析3分析结构的动力响应结构抗风设计结构抗风设计是根据结构的抗风分析结果，采取相应的抗风措施，提高结构的抗风性能，确保结构在风荷载作用下的安全结构抗风设计需要考虑的因素包括结构的抗风等级、结构的抗风构造措施和结构的抗风计算常用的抗风措施包括设置阻尼器、加强节点连接等合理的抗风设计可以有效地减小风荷载对结构的破坏优化结构外形可以降低风荷载作用风荷载稳定性安全性承受风荷载作用保证结构的稳定性确保结构的安全钢结构的受力分析钢结构是由钢材组成的结构体系，其受力分析主要研究钢结构在各种荷载作用下的应力、应变和变形钢结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及钢材的力学性能和连接方式常用的受力分析方法包括弹性理论、塑性理论等通过受力分析，可以确定钢结构的薄弱环节，为结构设计提供依据钢材的强度高、塑性好是钢结构的主要优点强度分析刚度分析稳定性分析确定结构的强度是否满足要求确定结构的刚度是否满足要求确定结构的稳定性是否满足要求钢结构的应力分布钢结构在荷载作用下，钢材内部会产生应力，其分布规律取决于结构的几何形状、荷载类型和连接方式在钢结构的连接处和荷载集中作用处，应力往往会集中，形成应力集中现象了解钢结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小应力集中，提高结构的耐久性焊接和螺栓连接是钢结构常用的连接方式集中应力2连接节点处的应力集中均匀应力1理想状态下的应力分布弯曲应力梁和柱中的弯曲应力3钢结构的设计钢结构的设计是根据结构的受力情况和钢材的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，以及合理的连接方式，确保结构的安全性和适用性钢结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和稳定性此外，还需要考虑结构的防火性能、防腐性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价高强度螺栓在钢结构连接中应用广泛材料选择截面设计选择合适的钢材型号选择合适的截面形状和尺寸连接设计选择合理的连接方式混凝土结构的受力分析混凝土结构是由混凝土和钢筋组成的结构体系，其受力分析主要研究混凝土结构在各种荷载作用下的应力、应变和变形混凝土结构的受力分析需要考虑的因素包括荷载的大小、分布和作用位置，以及混凝土和钢筋的力学性能和配筋方式常用的受力分析方法包括弹性理论、塑性理论等通过受力分析，可以确定混凝土结构的薄弱环节，为结构设计提供依据混凝土的抗压强度高、耐久性好是其主要优点荷载分析材料性能结构计算确定结构的荷载情况确定混凝土和钢筋的性能参数进行结构计算分析混凝土结构的应力分布混凝土结构在荷载作用下，混凝土和钢筋内部会产生应力，其分布规律取决于结构的几何形状、荷载类型和配筋方式在混凝土结构的受拉区，混凝土容易开裂，应力主要由钢筋承担了解混凝土结构的应力分布规律，可以合理地选择结构的几何形状和尺寸，以及合理的配筋方式，提高结构的承载能力此外，还可以采取措施，减小裂缝宽度，提高结构的耐久性混凝土应力1主要承受压应力钢筋应力2主要承受拉应力裂缝应力3裂缝附近的应力集中混凝土结构的设计混凝土结构的设计是根据结构的受力情况和材料的力学性能，选择合适的截面形状和尺寸，以及合理的配筋方式，确保结构的安全性和适用性混凝土结构的设计需要考虑的因素包括强度、刚度和耐久性此外，还需要考虑结构的防火性能、抗震性能等因素合理的设计可以有效地提高结构的整体性能，并降低结构的造价合理的配筋是保证混凝土结构安全的关键强度耐久性防火性能抵抗破坏的能力抵抗环境侵蚀的能力抵抗火灾的能力建筑结构安全检测建筑结构安全检测是对既有建筑结构进行检测、检查、测试和评估，以确定其安全性、适用性和耐久性安全检测的主要内容包括结构构件的损伤情况、材料的强度、结构的变形和沉降等常用的检测方法包括外观检查、无损检测、荷载试验等通过安全检测，可以及时发现结构的安全隐患，为结构维护和加固提供依据定期的安全检测是保证结构安全的重要措施外观检查无损检测荷载试验目测检查结构构件的损伤情况采用无损方法检测材料的强度和内部对结构施加荷载，检测结构的变形和缺陷应力建筑结构安全鉴定建筑结构安全鉴定是对建筑结构的安全性进行综合评估，确定其是否满足安全使用要求安全鉴定的依据包括国家相关规范、标准和规程，以及检测、检查和测试结果安全鉴定需要考虑的因素包括结构的安全等级、结构的使用年限、结构所处的环境条件等通过安全鉴定，可以确定结构的安全状况，为结构维护、加固和改造提供依据安全鉴定应由具有资质的机构进行现场检测2进行现场检测和检查资料收集1收集建筑结构的相关资料综合评估对结构安全性进行综合评估3建筑结构加固改造建筑结构加固改造是对既有建筑结构进行加固、修复和改造，以提高其安全性、适用性和耐久性加固改造的原因包括结构老化、损伤、承载力不足、功能改变等常用的加固方法包括增大截面法、外包钢法、粘贴碳纤维法等合理的加固改造可以延长结构的使用寿命，提高结构的安全性能加固改造设计应由专业人员进行方案选择设计计算选择合适的加固改造方案进行加固改造设计计算施工实施进行加固改造施工实施结构设计案例分析通过对典型的结构设计案例进行分析，可以加深对结构设计原理和方法的理解，提高结构设计能力案例分析的内容包括结构方案的选择、荷载的确定、结构的计算、构造措施的设计等通过案例分析，可以学习优秀的设计经验，避免设计中的常见错误经典的结构设计案例是学习的宝贵资源案例分析应注重理论联系实际案例选择选择典型的结构设计案例方案分析分析结构设计方案经验总结总结设计经验和教训结构设计实战演练通过结构设计实战演练，可以提高运用所学知识解决实际工程问题的能力实战演练的内容包括结构方案的选择、荷载的确定、结构的计算、构造措施的设计等在实战演练中，可以遇到各种实际问题，通过分析和解决这些问题，可以提高结构设计水平团队协作是完成实战演练的重要保证规范的使用设计软件可以提高设计效率方案设计1设计结构方案计算分析2进行结构计算分析成果展示3展示设计成果课程总结本课程系统地讲解了建筑结构分析与设计的基本原理和方法，涵盖了从基础理论到实际应用的各个方面通过本课程的学习，您应该能够掌握结构力学原理、结构设计方法，并能够运用所学知识解决实际工程问题希望本课程能够为您今后的学习和工作打下坚实的基础祝您在建筑结构领域取得更大的成就！知识掌握技能提升未来发展掌握结构分析与设计提高运用所学知识解为今后的学习和工作的基本原理和方法决实际工程问题的能打下坚实的基础力考核方式本课程的考核方式包括平时成绩、期中考试和期末考试平时成绩主要考察学生的学习态度、课堂参与和作业完成情况期中考试主要考察学生对基础知识的掌握程度期末考试主要考察学生对课程内容的综合运用能力合理的考核方式可以全面评估学生的学习效果考试成绩是评价学习成果的重要依据希望大家认真复习，取得优异的成绩！期末考试1考察综合运用能力期中考试2考察基础知识掌握程度平时成绩3考察学习态度和作业完成情况。