钢结构设计基本原理范文

导语：如何才能写好一篇钢结构设计基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：钢结构设计原理；双语教学；极限状态设计

中图分类号：TU391；G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05009805

随着“高铁走出去”战略的提出，我国土木工程专业国际型人才培养越来越紧迫[1-3]。土木工程专业主干课程开展双语教学，传授土木工程设计基本概念、原理与设计分析方法的同时，培养学生的专业英语应用能力，使学生熟悉国外规范和设计程序，为学生毕业后的涉外工作奠定基础，培养具有高水平专业知识和良好专业英语交际与应用能力的高素质人才。

一、课程改革必要性

双语教学作为一种新教学模式，如何立足现有教学大纲，采用何种教学模式和评价方法才能更好地开展教学，各方面研究有待进一步完善，还需要更多理论研究和教学案例的支持。目前的主要矛盾是课程定位不明，在教学内容、教学方式和教学质量评价等方面存在的问题如下所述。

（一）教学内容多和学时少的矛盾

课程内容主要包括钢结构材料性能，连接构造、受力构件（轴心受压，受弯和弯压）的基本原理、设计计算，公式繁琐难解，双语教学又增加了语言学习内容，教材还没完全成型，而相应分配的课时为32学时（2学分），于是教师每节课都在赶进度，学生每节课都感觉内容太多吃不消。

（二）学生难学和教师难教的矛盾

通过英语教学对大部分内容的理解并不难，但要想学生熟练运用国外工程师的思维方式学习新专业知识，还有一定难度。学生存在畏难情绪，学习兴趣不高。教师在考虑授课效果的同时还要考虑课程进度和课程内容，而在大班（50―80人）教学条件下，课堂氛围和授课效果很难保证，教师的讲解不能面面俱到。

（三）教学质量评价与反馈难

教学相长，及时在教学过程中评价教学质量以改进教学方式。钢结构设计原理课程教学内容难度差异大，学生英语水平参差不齐，学时少，教学质量很难评价。

西南交通大学茅以升学院于2011年开始在土木工程专业课程开展双语教学，并在多方面进行了探索。文章针对专业基础课钢结构设计原理课程特点，结合3年双语教学实践，分析和探索适合国内土木工程专业基础课程双语教学方式，总结并提出了适合大班授课，以极限状态设计为主线的多种教法组合的授课模式。

二、 课程定位

钢结构设计原理属于土木工程专业“结构设计原理”系列课程很重要的一部分，是在完成力学课程，已经熟悉基本力学原理的情况下，开设的结构设计入门专业基础课。教学大纲要求培养学生运用钢结构的基本理论知识进行研究与设计的能力，这一点对双语教学和汉语教学都是一样的，只是双语教学是在此基本目标上朝国际化迈进了一步。钢结构设计原理双语教学应根据整个土木工程专业课程体系和钢结构设计的特点，基于学生的语言水平，在专业知识和语言之间找到一个合理可行的切入点和平衡点，明确课程定位，纲举目张，剪裁教学内容，选取教学方式，进行教学质量评价。

其一，明确专业知识的学习是双语课程学习的最终目的。语言和专业知识的关系往往困扰着双语教学，其关系应区分表里，互相呼应。专业知识学习应为“里”，语言作为工具应为“表”。让学生在深刻理解基本原理的基础上，掌握其专业化、国际化的英文表述，理解国外工程师的思维方式，具备与中外专业人士沟通的基础。

其二，衔接好钢结构基本原理与力学理论和力学概念脉络关系。钢结构基本原理课程的理论性强，难点和重点多，与力学理论和力学概念联系紧密，如疲劳与断裂力学，压杆稳定与欧拉稳定理论，局部稳定与弹性波板稳定理论，梁的稳定与开口薄壁杆件约束扭转等。在前置力学课程的基础上，为解决钢结构基本原理的难点和重点，就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系，使学生有清晰的力学概念，顺利完成从力学到工程结构的过渡。

其三，明确基本原理的教授包括结构行为的学习和极限状态设计理念的灌输。钢结构原理课程内容复杂，设计与构造并举，中外相关规范规定差异较大，会使学生顾此失彼，抓不住关键，教师教学过程中也感觉教时不够，关键概念讲不透。所以教学应立足于极限状态设计理念，对钢结构的强度、稳定和疲劳等基本原理和关键公式，多举例，多练习，多提问，而对其他内容和具体构造规定等可让学生自学。

三、极限状态设计为主线的教学内容

（一）以极限状态衔接力学和钢结构设计课程

为解决钢结构基本原理的重难点，就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系，使学生有清晰的力学概念，顺利完成从力学到工程结构的过渡[4]。

在前置材料力学、结构力学课程的基础上，可以简明扼要地介绍断裂力学和薄板理论等，然后从极限状态的角度，将力学基本理论应用于钢结构设计中，建立理论与实践的有机联系，让学生从基本力学原理和工程结构实际两个角度进行结构设计学习，如表1所示。

（二）以结构行为为“经”，以极限状态为“维”，归纳整合，抓住主线

钢结构设计原理教学内容多而繁，理论推导与构造要求的内容比较枯燥，学习有一定难度。教学大纲一般按结构行为归纳为三大层次或部分，即材料―连接―构件，让学生将知识点归入这三大块知识中便于理解和记忆。但是这样就割裂了各部分之间的有机联系，毕竟最后学生将面对的是整个结构设计，而不仅仅是材料或构件。

钢结构设计原理课程教学目标是能熟练运用基本原理进行钢结构设计，基本原理包括结构行为和结构设计方法，两者不可分割，缺乏前者，后者没有载体，只有前者，即为照猫画虎。以极限状态设计为主流的设计方法可以将上述三大块知识有机结合，如表2所示，根据不同结构行为层次的不同破坏模式，以关键性关系联结，逻辑性强，形象生动。表2中的重要关系是极限状态变化的基础和载体，极限状态则是推导各个公式的前提条件，而关键概念是设计的重要参数，也是学生必须掌握的基本概念和相应的英语单词。

（三）处理好教材和规范的关系

结构设计原理主要任务是让学生掌握土木工程中钢结构设计方法。一方面，实际结构设计需要结合相应规范规定开展教学，包括材料性能要求，构造规定、计算分析方法和流程等，基本原理的教学必须与实际设计的需要紧密结合。另一方面，钢材性能的提高和技术水平的进步，使规范的修订和完善成为一种常态，因此，双语教学中需要重视不基于特定规范的基本原理、知识与方法的传授，以增强学生的知识应用适应能力[5]。

西南交通大学茅以升学院土木工程专业钢结构设计原理课程曾计划采用国外高等院校土木工程专业原版教材，考虑到虽然结构设计原理不分国外国内，但不同国家在工程设计中所依据的规范不同，其教材针对的教学大纲也有差别，也就是说原版教材必然是建立在所属国家相应规范基础之上，学生学习过程中不仅会感受到专业知识的难度，还会产生语言困扰，因此，直接采用原版教材不完全适合国内需要。基于上述原因，宜先采用英文版讲义与中文教材相结合的教材体系，并指定相关英文参考资料，英文讲义经教学检验后可以形成适合本校的英文教材。

四、多种方法组合的教学模式

（一）案例分析辅助教学引入和总结教学内容

案例教学[6]是具体的实例，印象深刻，易于学习和理解。开始教学内容前，可引入相关的国内外有代表性的工程实例，激发学生学习兴趣，提高知识运用的真实性，教学内容完成后对案例进行分析，提高解决具体工程问题的能力。通过工程事故案例教学，还可以警醒学生，在专业学习过程中严格要求自己，培养一丝不苟的工作态度和严谨的职业素养。

组织的案例最好能具备学科前沿性，并与教学内容相关，能突出重难点。学生一般对钢结构实践中成功的案例司空见惯，但对垮塌的案例记忆深刻。表3为根据教学内容中的结构层次，分别给出了对应破坏极限状态的工程垮塌事故案例，让学生学习专业知识的同时，体验工程实际中责任使命感的重要性。

（二）问答式授课模式关注重难点内容

当学生对双语教学熟悉后，问答式授课模式才能有效地展开[7]。受双语授课课程学时的限制，问答式授课模式主要有两种形式：课上教师问学生答和课下学生问教师答。

课上教师问学生答。根据每讲课的教学安排，教师将授课主要内容和关键概念以英文问题的形式在课上给出，以随机点名，让学生回答，并记录评分，然后根据学生回答的情况，以问题为主线，逐一讲解。这样学生课上不仅仅是被动听课，还是被迫积极思考，教师根据学生的回答反馈教学效果。

课下学生问教师答。根据学生的作业和上课情况，在课后可以留一些时间给教师或助教解答学生的问题。课下单独交流可以节约课堂时间，学生可以书面形式提出问题，针对共性问题下次课强调和复习。

（三）流程图法梳理设计和计算的程序

流程图法[8]作为一种从计算机程序语言衍生出的教学方法，可将课程中的复杂结构设计编制成具有逻辑关系、体系化、规范化的流程，让学生理解并掌握复杂难懂的结构设计程序和要求，开展教学的具体实施步骤如图1所示。

流程图法采用箭头和图形，根据公式和简洁的语言展示复杂的结构构件设计流程和规范规定，教学内容清晰明确，优点为符号规范，表述简洁，结构清晰，逻辑明确，容易理解。

图1 结构设计课程教学流程图

钢结构设计原理是一门理论性强、计算公式较多的课程。纷繁复杂的公式使学生容易产生混淆。在课程教学中，针对不同的教学内容，如不同构件设计、同一构件设计、构件与连接设计、焊缝连接中弯与扭的区分，可分别采用比较教学方法[9-10]，帮助学生辨别同类教学内容的异同，抓住教学内容的实质，从而熟练掌握，不致混淆。

五、多通道教学质量评价

教学质量评价对教师及时调整和优化教学内容非常关键[11]，可以通过以下几个通道得到教学效果的反馈意见。

（一）课堂即时提问

按照教学计划，每堂课的内容既不同又有逻辑联系，尽快课堂时间有限，仍然需要回顾已讲内容，引入新内容。在复习上一讲内容的时候，可以对重难点内容点名提问，根据学生的回答情况得到教学质量的反馈，并进行补充和强化。在新内容进行到关键点时，提出疑问，敦促学生思考，让学生不只是照本宣科，而是对内容进行思考。根据回答情况记录成绩，整个学期每人都会被提问到，课堂提问从这两个方面入手，可以即时评价教学质量，控制上课节奏，优化教学内容，提高学习效率。

（二）课后作业批改

钢结构设计原理是实践性强、计算公式和原理较多的课程，需要进行大量练习才能很好地掌握教学内容，因此课后作业必不可少。课堂教学工作完成后，布置教材上的3道左右计算题，因时间充裕，计算量比考试题目要大。学生作业的完成情况反映了该部分内容的教学效果，可针对作业批改中存在的问题在下讲课进行补充。这样可以评价每讲课的教学质量，适时调整教学内容

。

（三）期中阶段考试

当总教学内容进行到一半时，可以就已讲内容进行一个阶段性的考察，期中考试的题目形式宜与期末考试一致，只是考察内容侧重点不同。题目应该包括考察基本概念的客观题（选择题）和设计计算的计算题，一方面让学生对学过的内容进行总结和复习，另一方面可以考察半期教学效果，促进后半期教学质量提高。期中考试是阶段性总结和反馈，评价半期教学质量。考试试卷应为英文，学生可用中文解答，让学生熟悉英文表述，提高对题目的因素理解能力。

（四）期末考试

由于期末考试占总成绩的比例在60%以上，学生在期末考试前都会花大量时间复习。对学生来讲，期末考试是课程的指挥棒。对教师来讲，期末考试可以全面评价整学期教学质量情况，

为下次教学提供参考。考试试卷也应为英文，学生可以用中文解答，这样学生才能重视双语学习。教师通过对期末试卷进行分析，找到学生错误较多的地方，查找原因，寻求解决之道。另外可以在最后一次课上让学生匿名提出意见，如教学进度、重难点和教学方法是否得当等。

总之，应做到教学反馈及时，多通道评价教学质量，合理调整教学内容，提高教学质量。

六、 结语

面对钢结构设计原理双语教学中内容多，课时少，学生英语水平参差不齐，教学质量难于评估的现状，可以极限状态设计为主线，在教学内容、教学方式和教学质量评价三方面进行优化和调整，取得较好的教学效果。

（1）明确双语教学的定位很关键，应以专业知识和设计思想的传授为主体，语言为载体。

（2）在传统以结构层次（材料―连接―构件）为模块的教学内容基础上，让学生掌握极限状态设计的理念，衔接好力学和钢结构课程，剪裁教学内容，提升学生结构设计学习的深度和广度。

（3）针对不同的教学内容和教学过程，应综合采用不同的教学方式，以各种手段促进教学效果的提高，降低学生学习的难度。

（4）教学质量评价应贯穿整个教学过程，并进行多通道实时评价，因地制宜，从学生的接受角度来提高教学质量，不断提升教学水平。参考文献：

[1] 刘林，吕晓寅，张鸿儒. 混凝土结构设计原理课程多模式英语教学实践与体会[J]. 东南大学学报： 哲学社会科学版， 2012 （S2）： 256-258.

[2] 周海涛. 双语教学在钢结构原理课程中的应用研究[J]. 教育教学论坛， 2012 （26）： 206-207.

[3] 张建仁， 李传习， 杨美良， 等. 结构设计原理课程教学团队建设的改革与实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践――第十届全国高校土木工程学院 （系） 院长 （主任） 工作研讨会论文集， 2010.

[4] 颜庆智. 钢结构基本原理教学中的力学过渡[J]. 中国冶金教育， 2012 （1）： 24-26.

[5] 向南. 基于“结构设计原理”课程的全英文教学方式探索[J]. 重庆交通大学学报： 社会科学版， 2014， 14（4）： 123-125.

[6] 商怀帅， 杨琳， 祝英杰. 工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 中国冶金教育， 2014 （5）： 34-35.

[7] 管巧艳， 闫祥梅， 谢晓鹏. 问答式授课模式在土木工程双语教学中的应用[J]. 高等建筑教育， 2012， 21（4）： 56-58.

[8] 王亚军， 马亚维， 杨文伟. 流程图法在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 高等建筑教育， 2013， 22（6）： 100-103.

[9] 李素娟. 比较教学法在钢结构设计原理课程中的应用[J]. 高等建筑教育， 2011， 20（4）： 85-88.

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[摘 要]为了提高留学生的教学质量，将留学生培养成适应社会经济发展的应用型人才，必须重视钢结构设计原理课程改革。我校在留学生教学过程中，普遍存在着教师英语授课能力欠缺、教学方法单一和考核机制不合理等问题。研究从授课内容和方法、课程设计及考核体系等方面进行初步地探讨，并提出相应的改革设想和优化方案，以期为我校提高留学生的教学效果提供必要的参考。

[关键词]钢结构；土木工程；教学改革；留学生

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）03-0042-02

近年来，随着辽宁石油化工大学（以下简称“我校”）办学能力的提升，我校土木工程专业的留学生招收人数逐年增加，现已成为留学生招生计划中招生人数最多的专业。在其开设的各类专业课中，钢结构课程[1]在土木工程专业留学生教育中具有重要的地位。考虑到留学生的特殊性，有必要对留学生的钢结构教学进行改革。[2][3][4]从让留学生学懂这门课的基点出发，适时进行教学方式、方法的改革和创新，有效改善教学效果，可以为留学生就业创造优势。

一、留学生钢结构教学中存在的问题

目前，我校留学生普遍存在由于自身基础差而导致学习吃力的现象，很多留学生学习散漫，缺乏主动性。在实际教学过程中，笔者发现留学生中普遍存在著力学基础差的毛病，特别是对结构力学的掌握非常差，有的留学生甚至对力学中的一些基本概念都没有很好地理解和掌握。这些都严重影响了其后续专业课程的学习，一些基础差的留学生因此产生了畏难怕学的心理，有的留学生甚至想放弃这门课程的学习。这些问题值得我们教师认真思考。

二、改革的初步设想

（一）建立校内外的培训机制，提高教师英文授课水平

连续几年，辽宁石油化工大学都开展了教师的英语技能水平培训，聘请外籍教师进行授课，并对承担留学生教学任务的教师进行英语强化训练，教师英文授课的水平得到了提高，实际教学效果得到了显著改善。此外，我们还建议学校让承担留学生授课任务的教师到国外高校进行培训，让这些教师在全英文的环境中体验相关院校的课堂教学，学习其先进教学方法和教学理念，并对学习回国的教师进行后续的相关培训，旨在巩固和稳步提高英文授课教师的全英文授课技能。还可以在国际交流合作的基础上，部分引入国外的优秀教学资源，并有计划地聘请外籍专业课教师来华短期任教，这在一定程度上能促进我校英文授课教师的快速成长。

（二）英文教材建设

教材是教师教学的根本依据，是学生学习知识不可或缺的载体。教材的建设对学生至关重要。建议充分选用国外的原版教材，对教材内容可以进行改进和创新，借鉴国内其他院校开展英文授课的经验，编写适应现代教学需要、符合我校留学生教学特色的高水平英文教材。

（三）教学内容优化，淡化公式推导

目前，我校留学生钢结构课程的教学重点主要是钢结构设计能力的培养。钢结构设计能力培养是指学生通过本课程的学习应该具有优选结构形式和布置方式的能力；具备选用合理钢结构构件的能力；具备钢结构构造设计、施工图绘制和识图的能力。因此，在教学中应该把重点放在钢构件的设计要点及施工图的绘制和识读上。

由于我校留学生数学和力学的基础较差，有必要对授课内容进行调整。在前期课程的学习中，很多必学内容留学生掌握情况并不理想，或是有部分内容教师没有讲到，这给钢结构课堂教学带来了很大的困难。为此，教师可以尝试把教学重点放在具体公式的运用上，提高留学生独立解决实际问题的能力，即对公式推导的内容教师可以在课堂进行讲解，但不做过多要求，留学生会用即可。课后作业也可以适当少布置，要求留学生只要掌握其主要计算步骤即可。例如在学习第四章轴心受拉构件、第五章轴心受压构件和第七章压弯构件时，留学生掌握具体的计算步骤，并能熟练运用具体的计算公式即可，而公式的推导内容不做要求。经过以上调整，教学重点突出，更有利于留学生对钢结构设计中重点知识的学习和掌握。

（四）教学方法革新

在授课的过程中笔者发现，留学生很善于思考并喜欢提问题，由此，可将传统教学方式改为启发式教学，此种做法有利于培养留学生的进取精神和创新精神。可以尝试鼓励留学生课前预习和自学，布置留学生查阅相关文献或规范，同时设置相关问题来激发留学生的学习兴趣。其好处在于，教师可以通过此举发现学生间的差距及存在的共性问题，从而做到有针对性地讲解。这样做授课内容集中，针对性强，留学生感兴趣并且注意力集中，课堂教学效果比之前要好。在讲解钢结构构造、钢结构制造加工工艺等内容时，教师课堂上讲解很费力，而且留学生掌握效果不好。这时可以考虑案例教学，有条件的话可以进行现场教学，有些构造和工艺一目了然，这样会大大提高讲课的效率。

另外，在互联网背景下，可以考虑利用网络上的资源，尝试建立面向留学生的钢结构课程学习主页，采用网络教学与多媒体课堂教学相结合的教学模式。教师还可以建立钢结构微信学习平台，对一些喜欢用手机的留学生进行答疑。这些措施实施后，教师可以通过网络，及时了解留学生对所学知识的掌握情况；同时留学生也可以在线和教师进行互动，及时得到教师的帮助。这增强了留学生的自主学习能力，有助于留学生毕业后开展工作和学习。

（五）加强实践环节的训练

课程设计环节是钢结构教学的重要环节。经过课程设计的训练，可以使留学生对教师所讲授的内容有更深入地理解和掌握，锻炼留学生解决实际问题的能力。为了调动留学生对课程设计的兴趣并提高设计效果，教师如能够把实际工程的设计图纸带到课堂，以此增加留学生们的感性认识，激发留学生设计和计算的欲望，相信会获得更好的效果。另外，钢结构设计基本原理课程中设计的构造措施繁多，需要留学生具有较强的空间想象能力。为此，可以采取在现场参观、实习的方式使留学生加深对钢结构设计基本原理的感性认识，并尽可能地把理论知识在实际工程中加以应用。笔者认为，在讲授钢结构的连接、轴心受力构件和钢结构屋架设计时，把留学生带到工地现场进行实地参观，请专业技术人员对现场进行讲解，如钢结构的连接方法、常见的构造处理方法等内容，然后再在课堂上有针对性地对留学生进行讲解，这样教学效果会更好。

（六）改革考核评价体系

期末考试是钢结构教学工作的重要环节，通过期末考试，不仅可以了解学生的学习状况，还可以反映教师的实际教学情况，可见，必须重视考核评价这个教学环节。应建立多种考评体系。留学生可以根据能力差异在考评体系中选择适当的考评方式。首先，应采取多种形式的考评方式，即将总成绩分为两部分：笔试成绩占70%，课堂报告和平时表现占30%（平时表现的评定主要考查留学生在上课时提问和回答问题的情况，以及在课堂报告中的表现，包括回答问题、提出问题和参与讨论的情况）。其次，在笔试时采取开、闭卷结合的方式。闭卷考试部分（占笔试成绩的40%）主要包括选择、填空和简答等题型，重点考核留学生对基本概念和原理的掌握情况。开卷考试部分（占笔试成绩的60%）的题型为计算题，重点考核留学生的综合分析及计算方面的能力。改革后的考核评价体系能够充分体现素质教育的特点，更加注重考查留学生将理论知识应用于实际的能力。

三、结语

为了提高留学生的教学质量，也为了将留学生培养成适应社会经济发展需要的应用型人才，为本校留学生就业增加必要砝码，必须重视钢结构设计原理课程改革。[4]其核心和根本目的是使辽宁石油化工大学留学生具有扎实的理论基础知识和较强的工程实践能力。为此，笔者对面向留学生的钢结构设计原理课程教学进行了探讨。今后，应根据辽宁石油化工大学留学生教学的实际情况，继续探索新的教学方法，逐渐做到及时更新和优化教学内容，力求使辽宁石油化工大学留学生能够掌握最新的钢结构行业动态，从而为其今后从事钢结构设计方面的相关工作打下良好基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 沈祖炎，陈扬骥，陈以一.钢结构基本原理（第二版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005：15-258.

[2] 董事尔，张鹏.钢结构的应用前景及教学思考[J].高等建筑教育，2003（3）：34-37.

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关键词：工程结构；课程教学；工程造价

中图分类号：G6423 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0061-04

工程结构是工程造价专科专业的一门核心课程，64学时（不含课程设计），也是建筑施工、工程项目管理等课程的先行课程，其内容涵盖建筑结构设计基本原理、钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、单层工业厂房、道路与桥梁工程结构等方面，知识覆盖面广，学习难度较大。

文章针对工程造价专科学生特点及就业趋向，对工程结构课程的教学特点进行分析，结合笔者工程实践经验，提出在教学中强调结构概念设计及对设计公式、工程参数的深刻理解，综合运用实景照片、动画、视频、3D模型、计算软件等多种媒体提升教学效果，并给出了培养学生识图能力，问题分析处理能力的具体实践教学方法。

一、工程结构课程的教学特点

（一）针对专业特色，调整教学重点

武汉科技大学工程造价专科毕业生大部分进入土木工程施工、监理、咨询等领域，能胜任施工员、预算员、材料员等岗位，少有学生从事结构设计工作。因此，对工程结构课程的讲授必然有别于土木工程或结构工程本科专业，在教学中应加大建筑结构概念设计及应用的讲授学时，降低结构构件计算部分的难度，除钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构教学外，还应增加道路桥梁工程结构设计概论，培养学生建立结构体系概念，掌握其基本概念和基本原理。

（二）针对学生学习特点，把握课程难度

工程造价专科学生仅修高等数学（少学时），未修线性代数和概率与数理统计，力学也仅修了一门工程力学（少学时），因此，对工程结构设计理论有关概率论的部分无法深刻理解，结构分析困难。在教学中应减少设计公式理论的推导，重点讲解公式的适用条件和参数含义。

（三）形象化与案例教学相结合

工程结构课程与生活联系紧密，大到高层建筑、桥梁、体育场，小到自行车棚、广告牌，无不蕴含着结构原理，因此，在教学中应充分利用多媒体手段，采用启发式教学和案例教学，帮助学生打消顾虑，树立自信心。

（四）做好前后课程的衔接

工程结构课程教学中要经常回顾建筑材料、建筑构造课程中学习的内容，经常绘制弯矩图和剪力图，加强工程力学基本训练。由于建筑施工课程与建筑结构课程在同一学期开设，通过对桩的吊装过程受力分析案例讲解，将两门课程联系起来，让学生理解工程结构在设计、施工中的广泛运用。

二、工程结构课程的教学方法

（一）注重结构概念设计

在讲解建筑结构设计基本原理章节时，以承载能力极限状态设计表达式γ0S≤R为核心，从概念设计角度引导学生思考，增加结构（构件）安全储备的设计方法主要有：一是增加荷载组合效应设计值S，从荷载组合公式可知，恒载乘以系数1.2，意味着恒载增大20%，活载乘以系数1.4，意味着活载增大40%，对于安全等级为一级的重要建筑物，γ0取1.1则意味着整体荷载设计值增大10%；二是减小结构构件抗力设计值R，体现在结构构件承载力设计值均为其标准值除以大于1的材料系数。通过一增一减，保证结构（构件）有足够的安全储备。

结构刚度是结构抵抗变形的能力。从结构概念设计的角度看，内力传递途径越直接，结构刚度越大；内力分布越均匀，结构刚度越大；内力越小，结构刚度越大[1]。例如：对于深基坑工程采用钢管内支撑，若基坑宽度较大（大于20 m），一般考虑在钢支撑跨中部位增加临时立柱，通过减小跨度的方法，增大钢支撑的刚度，防止失稳破坏。

（二）注重理解公式参数的物理含义

钢筋混凝土结构设计是一门理论结合试验研究的学科，涉及公式多。在教学活动中，可以简化公式的理论推导过程，强调对公式的理解，特别是对公式中重要参数的物理含义的理解。例如：在钢筋混凝土单筋矩形梁正截面承载力计算教学中，首先讲解清楚梁正截面受弯的三个阶段，然后引导学生理解适筋梁承载力计算公式Mu=α1fcbx（h0-x/2）时，要特别讲解清楚参数x的物理含义是梁受压破坏时受压区混凝土的高度，其值最大为ξb，进一步启发学生计算出适筋梁最大配筋率为α1ξbfc/fy。由此还可以引申出以下规律：其一，混凝土强度等级，钢筋强度等级一定，加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗弯能力；其二，钢筋强度等级一定，梁截面一定，其最大抗弯能力为Mu=α1fcbx（h0-x/2），适当采用高等级混凝土对梁正截面抗弯有利；其三，钢筋尽量布置为单排，在梁截面一定的情况下，不但有利于施工，对增大h0也有利；其四，梁钢筋、混凝土强度等级一定，截面高度一定，若设计弯矩大于α1fcbξb（h0-ξb/2），则只能采用双筋截面梁。

（三）注重总结系数表格中的规律

《工程结构》教材[2]中含有大量的表格，指导学生阅读表格，进行纵向横向比较，从而得到一定的规律，是教学的一个重要内容。例如：通过阅读钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数值表（表1），可以得到以下结论：圆形截面短柱（长细比l0/d≤7）的稳定系数值φ=1.0，圆形截面长柱（长细比l0/d>7）随着长细比的增大，稳定系数φ值逐步减小。通过阅读砌体抗压强度设计值表格（表2），可以得到以下规律：对于同类砌体材料，若材料强度等级一定，砂浆强度等级越高，砌体的抗压强度设计值越大；若砂浆强度等级一定，砌体材料的强度等级越高，砌体的抗压强度设计值越大。

（四）注重讲解工程参数取值的依据

《工程结构》教材[2]由于篇幅有限，各类设计表格仅列出工程参数取值，但少有解释其取值的来源或依据，授课教师要择其重点进行讲解。例如：GB5003-2011《砌体结构设计规范》[4] 3.2.3条规定“对于无筋砌体构件，其截面面积小于0.2 m2时，γa（砌体强度设计值调整系数）为其截面面积加0.8”，其原因是砌体构件面积过小，受各种偶然因素影响（截面缺口，构件碰撞），可能导致砌体强度有较大降低，因此，需对砌体强度设计值乘以γa进行折减。这些隐藏在参数背后的道理更值得学习。

三、工程结构课程的教学手段

（一）工程实景照片的应用

工程结构课程实践性强，尽管教材中给出结构（构件）的布置图、示意图，但学生难以深刻地理解，尤其对于单层工业厂房，构件种类多，连接形式复杂，是学习的难点之一。授课教师借助工程实景图片展示构件及其连接形式，起到了很好的教学效果，如图1。

（二）动画及视频的应用

动画及视频能较好地体现结构构件在荷载作用下的破坏过程。通过观看混凝土偏心受压长柱破坏试验，能较好地理解整个破坏过程和破坏特征。采用动画演示先张法、后张法施工工艺过程，能使对学生预应力混凝土结构的设计目的、受力特点等形成完整认识。

（三）结构模型的应用

由于工程造价专业二年级学生尚未接触实际工程，尤其对钢结构工业厂房建筑结构的细部节点构造理解比较困难。在教学中借助3DMax计算机软件的良好建模功能，通过3D模型能形象地展示钢结构细部构造及其连接，如图2。

（四）结构计算软件的应用

为弥补工程造价专业专科生在结构计算方面的不足，在课堂教学中引入理正结构工具箱软件，结构计算软件典型界面如图3。通过计算软件验算教材中的柱、梁、板、墙、楼梯、基础构件及砌体结构的计算例题，让学生明白软件计算的过程，读懂计算书，同时还能够根据所学结构知识对结果进行估计和判断。

四、工程结构课程的实践教学

工程结构是一门实践性较强的课程。因此，在大学教学中要特别重视实践环节，培养学生的基本职业技能，创造机会多接触实体工程，将理论知识与工程实践相结合。

（一）培养学生的施工图识读能力

工程造价专业毕业生无论从事什么岗位的工作，施工图的识读能力是一项必备的基本职业技能。在先导课程建筑制图中，学生已掌握了建筑施工图、结构施工图的一些基础知识，但还未达到实践应用水平。在教学中重点讲解两套完整的钢筋混凝土结构、钢结构的施工图，并专门讲解平法制图规则和识图方法，通过课堂讲授和课后作业，让学生熟练掌握结构施工图的识读方法。

（二）培养学生的问题分析能力

在学习完梁构件的受力特点后，以武汉天河机场T2航站楼玻璃幕墙支承结构（图4）为例，考察学生的问题分析能力，讨论玻璃幕墙上的力的传递路径，支承结构的受力特点，支承结构的截面设计，最后授课教师给出点评：大面积的点式玻璃幕墙采用一系列平面桁架梁支承，这些平面桁架梁的工作性能类似于竖向简支梁，风荷载引起的弯矩在跨中最大，端部最小，桁架梁的截面呈抛物线，与弯矩图匹配，因此，平面桁架梁设计合理，轻巧美观。

（三）利用地域优势进行工程实践

武汉科技大学位于武汉市青山区，距武汉火车站、武汉天兴洲长江大桥、武汉钢铁集团公司较近。在工程结构实践教学中，特别注意发挥地域优势，引导学生进行工程实践。例如：布置课后作业考察施工中的武汉火车站屋盖结构（图5），绘制简图并分析其设计特点。通过实践，学生能较好地掌握拱结构、网壳结构的受力特点及应用特性。在学习完桥梁的基本组成和分类知识后，要求学生实地考察施工中的武汉天兴洲长江大桥（图6），从而更直观地了解斜拉桥的结构体系和受力特点。

参考文献：

[1] 季天健，Adrian B. 感知结构概念[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 刘玲.工程结构[M]. 北京：中国计划出版社，2008.

[3] 中国建筑科学研究院.GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4] 中国建筑东北设计研究院有限公司.GB 50003-2011 砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

Research on engineering structure course teaching of engineering cost Specialty

YU Hongliang

（School of Management， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， P. R. China）

篇4

关键词：钢结构设计；课程教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）033-000-01

一、引言

相对于国外而言，我国的钢结构发展相对较为落后，但是最近几年，尤其是2008年北京奥运场馆“鸟巢”修建后，大量的钢结构建筑物在城市建设中出现。为了满足钢结构建筑的快速发展，急需大量掌握钢结构知识的从业人员投入此项工程建设中去。

《钢结构设计》课程是土木工程专业建筑工程方向的一门专业主干课程，是《钢结构基本原理》的后续课程，是联系理论基础与工程实践的纽带，起到承上启下的作用。两门课程都具有知识点多、计算量大、理论与实际联系密切的特点，使得学生学习起来存在困难，教师教学比较吃力。

《钢结构设计》课程传统的教学方法为讲授书本知识辅以课后习题的方式，为了培养高素质的综合应用型专业人才，进一步提高课程教学质量，使学生在知识迁移、能力提升上获得更有效的帮助，结合以往的教学经验，从教学手段、教学方法以及考核方式等方面进行改革，为今后的教学探索出更加适于培养学生实践能力的教学方法打下良好的基础。

二、教学改革的目的与意义

1.促进学生的学习积极性，激发主观能动性，由被动灌输变主动思考；

2.培养学生团队合作意识，提高课堂听课效率，加强学生动手能力；

3.活跃课堂气氛，避免设计课学习过于枯燥乏味，加强学习效果；

4.理论联系实际，与实践环节（工程实例、课程设计、参观动手车间等）紧密结合。

三、教学改革的主要内容

在进行常规课程教学的同时，推行“小组联盟制”教学模式，将每个自然班分成五个学习小组，每小组学生人数及学习成绩梯度基本能够做到均衡分配。并且对每一位小组成员进行编号，方便课堂教学提问等环节。

1.在课堂教学中发挥学生的主导地位

把课堂教学从传递性教学转变为探索性、训练性教学，推进启发式、讨论式、交互式的教学方法，使得学生能激发兴趣、掌握方法、提高素质。

2.采取具体措施加强学生学习能力的培养

（1）课堂上增加讨论性题目，随时提问。撞击学生的思维，提高解决问题的能力。根据题目的难易程度由教师给定1-5分不等的分值，采取小组抢答的方式进行，回答正确的小组将得到相应的“小组联盟”平时分数，并在黑板上公开记录（为了鼓励学生的学习积极性，回答错误不扣分）。

（2）课前5分钟总结前次课重点内容。每次计入5分“小组联盟”平时成绩，由教师指定某小组某编号成员回答，回答不正确或者不完整可以由同组成员补充回答。

（3）习题课由传统的教师讲改为学生讲、教师引导的形式。在习题课中，根据授课计划的具体执行进度，合理的留给学生一定的做题时间，小组成员之间可以讨论，最后以小组抢答的形式由学生到黑板讲题，教师做必要的补充，讲解正确计入5分“小组联盟”平时成绩。

（4）其他。根据课程进度，随时完成《钢结构设计》课程100问，并由学生自己动手整理问题答案；参观动手车间钢平台结构，由小组成员做设计方案制定、⒐垩结等。

3.加大与实践教学环节相结合的力度

改革作业内容，学以致用，做到与《钢结构课程设计》这一实践教学紧密结合。针对设计课的课程特点，由原来的留几道作业题变为完整的具体工程实例的设计，由原来的单页纸变成设计计算书，作业完成情况与课程进度保持一致。

4.利用网络平台进行自主学习

利用现代化网络平台，结合目前学生使用智能手机的实际情况，将多媒体教学课件以及《钢结构设计》课程100问等学习资料制作成“二维码”的形式，学生用手机扫描二维码后便能随时随地学习并思考。

四、成绩考核方式

本课程总成绩由两部分组成：平时成绩占50%，期末卷面成绩占50%。其中，平时成绩由三部分组成：出勤占10%，作业占10%，“小组联盟”制得分占30%。出勤、作业两部分成绩由学生个人实际学习情况给出；“小组联盟”成绩由小组成员在课堂回答问题、课程重点总结、设计方案制定、参观学结等环节共同得到，这样既能体现团队合作结果，又能展现学生个人能力。

五、结语

《钢结构设计》是一门实践性非常强的专业课程，课程教学的关键是与工程实践紧密结合，采用多种教学手段进行教学，以增强教学效果，达到人才培养方案和教学大纲的要求。只有通过不断优化教学内容、改进教学方法，从而激发学生学习的动力和兴趣，更好地培养学生的工程素质，以满足钢结构产业发展的需要。

参考文献：

[1]李昆.基于实践能力培养的“钢结构设计”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2011（16）.

[2]肖时杰，唐安烨.《钢结构设计》课程教学改革探讨与实践[J].考试周刊，2016（72）.

[3]陈俊岭.钢结构课程设计教学方法探讨[J].高等建筑教育，2012（21）.

[4]余卫华，王正中，蔡坤.钢结构课程设计教学改革与实践[J].高等建筑教育，2015（24）.

篇5

收稿日期：2012-12-20

作者简介：沈之容（1970-），男，同济大学土木工程学院副教授，博士，主要从事钢结构、高耸结构研究，（E-mail）。

摘要：高校网络教育是全日制高等教育体系的一种补充形式。文章分析了当前网络钢结构课程教学中存在的问题与不足，根据学习者的特点和网络优势，从教学大纲制定、新修课程知识点提炼、网络优势利用、作业和考核方式改革、课程和教材建设等5个方面提出了解决方法和对策。通过教学实践，得到了良好的教学效果，为国家培养了急需的钢结构应用型人才。

关键词：钢结构；网络课程教学；精品课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）03-0061-03 函授、夜大、电大等是中国高等教育体系的一大特点，培养了一批又一批合格的高层次人才，是全日制高等教育一个很好的补充。同济大学继续教育学院1956年开办成人高等教育，是以工科类本专科成人学历教育为主的学院，是全国普通高校成人教育评估中唯一获得函授、夜大“双优”的学校，是全国第一家学习型继续教育学院。为落实教育部《面向21世纪教育振兴行动计划》，推动现代远程教育工程的进展，同济大学成立了网络教育学院，以应用型、技术性、复合型人才为培养目标，既综合了同济大学的传统优势学科，又融入了现代信息技术。

钢结构因其材料匀质性好、各向同性、结构总重量轻、塑性韧性好等众多优点而大量应用于大跨度建筑、高层建筑和高耸构筑物中[1]。中国自1996年以来钢产量长期雄踞世界首位[2]，钢结构应用政策从建国初的“节约用钢”到目前的“提倡用钢”，钢结构建筑数量迅猛增长，结构形式更是千变万化。如近几年涌现的奥运场馆和世博场馆等。然而与钢结构领域蓬勃兴起不相适应的是专业人才的短缺，许多设计和施工单位急需大批钢结构专业人才。钢结构课程是网络土木工程专业的必修课，属专业课课程，其重要性不言而喻。钢结构是一门综合性和应用性很强的课程，特别是随着近年来中国钢结构领域的快速发展，各类新型、大跨、复杂钢结构建筑的运用，课程的教学理念、教学目标、教学方法和教学手段也需要及时更新和变化。通过课程教学，使学生掌握钢结构特点、材性、构件计算原理、连接形式及其计算、一般钢结构工程的设计方法等，只有通过全面而系统的学习，才能达到课程学习目标。

文章在分析当前网络钢结构教学存在的问题与不足的基础上，针对该课程结合网络教学进行了教学研究，提出解决问题的主要教学方法和策略，并付诸实践，促使学生更好地掌握这门课，提升和促进教学效果。 一、教学存在的问题与不足

目前钢结构网络教学主要存在以下问题。

（一）基础薄弱

高校扩招导致网络学生素质和能力有所下降，学生来源也较为复杂，包括网络日校生、远程教育生、成人脱产生等，学生学习基础和学习能力差距大，大多数学、力学基础知识薄弱且参差不齐，学生投入的时间和精力不尽相同，加之钢结构涉及的知识面很广，相关的前修课程较多，如果前修课程学得不够扎实，必然导致相关知识储备不够，学习起来有难度。

（二）认识问题

学生由于平时接触实际钢结构工程案例少，加上基础知识薄弱，普遍存在畏难心理，容易轻意放弃，导致恶性循环，缺乏信心。

（三）总教学时数有限

近年来出现新的结构体系和相关理论，知识更新快，而土木工程专业教学改革趋势是压缩课程教学学时[3]。钢结构课程本身知识点多，课程中既要讲授基本原理，又要讲授设计应用，加之增加了新的理论，因此教学学时的减少与知识内容增加的矛盾突出。

（四）知识内容较抽象

钢结构主要分基本原理和设计两部分。基本原理部分内容涉及高等数学和力学知识，如：轴心受压构件和受弯构件的整体稳定公式推导比较抽象、复杂；而设计部分的内容又需要学生具备结构概念和空间想象能力。现代钢结构工程越来越复杂，不仅需要学生具备扎实的基础理论知识，还需要较强的结构概念，客观上也增加了学习难度。

二、教学方法研究与实践

针对以上问题，我们坚持从四个原则出发改革教学方法：第一，以学生为中心，按照不同学生的特点进行教学设计；第二，围绕网络教育应用型人才培养目标，选择适合各类学生的内容组织教学；第三，紧扣时代和学科最前沿，为学生提供多种形式的学习资源；第四，紧扣网络教育特点和要求，选择适当的授课方式，同时根据学生来源区别对待。具体研究和实践如下。

（一）制定合适的教学大纲

网络教学不同于传统的面授教学，学习者是分散的异步式教学，他们更多的是为了学习实用的知识以帮助解决工作中的难题。在学习的过程中还受工学矛盾、家庭负担等因素影响，因此，课程教学大纲与全日制有所不同，大纲要求阐明基本概念、重在知识的实践应用，以满足网络教育中学生最紧迫的工作和应用需求。

（二）提炼相关知识点，提高学生前修课程基础知识水平

如前所述，由于每个学习者的基础理论知识储备、学习能力不同，无论课堂教学还是网络课件都不可能过多地去讲解前修课程，因此，提炼钢结构课程所需的前修课程知识点，在学期初作为准备性材料和学习资料提供给学习者或挂在网上，让学生根据自身掌握的情况有针对性地复习、提高，同时还提供相关前修课程参考书籍目录。这一措施既不增加现有课时数，又能有效帮助学生提高相关基础知识和能力。

（三）充分利用网络优势

除了将前修课程知识点挂在网上外，我们还实现了实时交互、网上定时答疑、课件点播、远程网站、自学导读、电子阅览等现代教学形式，为远程教育学生提供了良好的学习环境和学习空间，使得学生在课后随时可以答疑解惑，增加了学习的自由度和灵活性。以学生为主体的远程网络教学，由于师生时空分离，学习活动过程都由学生独立完成，所以学生在面对众多学习资源的时候往往会觉得茫然无助。在这种学习环境下，教师的指导对学生很必要。因此在教学过程中，对有条件上网的学生进行三次大规模的答疑活动，任课教师在线回答学生学习中的问题，对学习加以指导；对没有很好网络条件的学生，任课教师采用三次面授答疑的形式，与学生面对面交流。

（四）改革作业和考核方式

为保证学生的学习质量，及时了解学生的学习进度和知识掌握程度，除了常规的作业布置外，还增加了质疑、自由选题报告、网络讨论等平时成绩考核形式，而作业题布置打破常规，不再是大量的单独构件或连接计算题，而是将这些构件、连接计算融入结构体系中，与实际工程结合，以加深学习者对结构概念的理解，又能得到基本计算训练，同时减少题量，不增加学生负担。钢结构课程计算公式多且复杂，死记硬背意义不大，关键在于理解和灵活运用。事实上，在实际工程设计中也多借助于设计规范或工具书，因而考试采用半开卷的形式，即在考试时提供计算所需的所有公式及图表。

（五）课件和教材建设

课件和教材是课程的核心，好的课件和教材在培养学生综合能力、独立分析和解决工程实际能力方面作用显著。为此，在课件中设计了一些贴近实践的教学，其设计思想遵循工程类课程的学习规律，从建立学生对钢结构的感性认识入手，激发学生对钢结构学习兴趣，提高教学效果。

（1）借助多媒体教学手段，从介绍钢结构的一般概念知识入手，引入有关钢结构的材料、结构特点和应用实例等基本知识。

（2）在教学中大量引用钢结构工程实例，特别是飞速发展的现代钢结构应用，拉近基本理论学习和工程应用的距离。

（3）将课程中比较难以掌握的知识点以动画的方式呈现，帮助学生加深理解。

（4）根据现代钢结构的应用发展状况改进课程设计内容，将在国内大多数钢结构教学中长期采用的钢屋架设计从课程设计内容改为正常教学中的习题内容，代之以目前广泛应用的门式刚架厂房作为课程设计内容，并制定了全新的课程设计任务书，起到了学以致用的目的。

（5）课程中还增加了钢结构基本原理实验内容[4]，将平时全日制学生实验教学的录像展示给学生，使得他们虽然不能亲自做实验，但通过观看实验录像可加深对理论知识的理解和掌握，这也是同济大学网络课程实践教学的一大特色。

无论课堂教学还是网络远程教学，课件采用“多媒体+板书”的形式，既保留多媒体信息量大、图文并茂的特点，又可以通过传统板书形式给学习者足够的时间以消化学习内容。除了课件制作外，还特意编写了配套教材，进行了网络精品课程建设。钢结构课程继获得2005年度国家精品课程后，在2008年又获得了国家网络精品课程称号，是土木工程专业中第一个获得双精品称号的课程。

三、结语

网络钢结构课程教学任重道远，既要继承前辈的教学特点，又要运用现代化手段，根据不同学生的特点，提高教学质量。笔者所在的国家级钢结构教学团队成员既有丰富的理论和实践知识，又有长期网络教学经验，雄厚的师资力量保障了教学质量和教学效果，陆续为国家培养了大批钢结构专业人才。通过几年的教学实践，不断地总结经验，取得了良好的教学效果，学生普遍反映良好，收获颇大，既学到了基本原理知识，又开阔了眼界，掌握了一般钢结构工程的计算方法，所学知识对解决实际工程问题帮助较大。

参考文献：

[1]沈之容，何敏娟，罗烈，等.钢结构设计原理[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]沈祖炎，陈扬骥，陈以一.钢结构基本原理[M].2版，北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]李国强，陈以一，朱合华，等.土木工程专业结构工程课程体系与教学内容改革总体方案[J].高等建筑教育， 2002，11（2）： 53-54.

[4]郭小农、王伟、将首超，等. 钢结构基本原理实验教学探索[J].高等建筑教育， 2011， 20（1）： 149-154.

Research and practice of network teaching of steel structure course

SHEN Zhirong， HE Minjuan， LUO Lie

（College of Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China）

篇6

【关键词】桥梁；施工技术；研究

中图分类号：[TU997]文献标识码：A

一、大跨度桥梁施工控制的内容和方法

随着城市经济的快速发展，大跨度桥梁在城市当中越来越多的出现，但是大跨度桥梁的施工技术要求高、难度大，对施工过程中的质量控制和管理提出了更高的要求，在施工过程中需要做好几何、应力、稳定和影响因素控制，但是大跨度桥梁本身就有很多种，这无疑增加了施工技术难度。

开环施工的基本原理中论述了设计中确定的施工工序以及实际结构和施工结果。预应力混凝土基础梁的大跨度异形曲面空间钢结构具有造型独特、受力复杂、跨度大且有大量空间扭曲构件等特点，对于采用有限元软件模拟结构施工过程对于实际工程具有一定指导意义。其实是属于开环控制的基本原理，反馈施工控制的基本原理就相对的复杂的多，我们可以通过对于施工过程的监测，来全面的掌握其在施工过程中实际受力状态与原设计的符合情况，并能够提供结构状态的实时信息，这样才可以为结构施工过程安全与稳定提供充分的技术支撑。比如说，日本横滨海湾桥控制流程，首先，要审查荷载分布，设置控制目标值，确定和计算误差值，再看看是否需要调整，进行调整量的计算。实践再次向我们证明了有限元软件模拟与实际施工监测相结合是保证施工过程结构安全与稳定的有利途径，不仅能够节省材料，优化结构设计提高经济效益，还可以为以后类似结构的设计提供参考。

二、施工控制的基本原理

对施工方案进行施工过程的分析，要求探讨复杂结构施工监测的原理与方法，并且对钢结构的应力和变形等参数进行必要的数据的监测。施工控制的目的是使桥梁建成时达到设计确定的内力状态线形状态，模拟值与实测值变化趋势相同，却又有着一定的差异。最优控制理论常有的问题：控制矩阵不断变化，系数的维数也在变，在自适应施工控制基本原理中也说施工顺序不对称对结构影响较大，但是在实际工程中必须应该考虑“路径”和“时间”效应所造成的一系列影响，并且采用规范理论计算的预应力和软件模拟值。在施工控制的思路中要掌握开环施工控制，反馈施工控制自适应施工控制和最优施工控制。实测预应力损失最小，预应力基础梁两端应力损失变化趋势相同，数值模拟中长度和张拉荷载大小对预应力基础梁内力损失都有着一定的影响，张拉荷载越大、梁越长，内力损失相对越多，但是在实际的工程中由于外界环境影响、周围土体摩阻力等各种不明确的因素会导致实测预应力损失变化规律与模拟值不符。自适应控制是目前适用于循环施工桥梁最理想的方法，最优控制不适合于桥梁。

三、实桥施工控制与分析

对于大跨度连续钢结构桥梁施工控制方面，我们以理论计算与实桥分析为基础，来进行分析影响悬臂施工线形的因素和研究连续刚构桥施工的控制系统，用现场实测数据修正计算模型参数，更好的控制桥面的线形。在施工阶段，桥的结构体系和荷载状态不断变化,结构内力和线形也随着它们发生改变,建造失败的例子比比皆是。如何进行有效的施工控制已成为具有广泛意义的重要的课题。在施工控制分析基本方法的基础上，建立起完善的施工控制系统。采用有效的施工控制方法，结合有限元的计算分析理论，模拟实桥施工过程，采用施工控制分析方法―正装法，对结构应力、结构稳定实施预测控制。具体的研究方法是以现代施工控制理论为基础，结合涪江三桥施工特点，运用有限元分析软件建立施工控制模型，通过实测数据与理论计算结果保证桥梁线形施工的质量。研究结果表明，该桥合龙段全部自然合龙，合龙误差均在规范值2 cm的允许范围之内，且线形吻合度良好，成桥线形平顺。研究的结论显示在施工监控中应该充分考虑各种因素的影响，采用现场实测数据修正计算参数，以达到理论计算模型与实桥相吻合，来保证桥梁施工的安全。

四、总结

总体来说，随着桥梁设计理论、施工工艺的不断提高,大跨径桥梁设计已成为国内外设计是追逐的目标。桥梁的桥型优美、梁体受力均匀、结构稳定,已经成为桥梁设计师们必不可少的应用掌握。一些桥广泛采用新材料、新工艺并与其他先进国家来联合研发，施工安全，为工程的优质也提供了可靠保证。除了上述的一些施工控制技术之外，在施工过程中还要注意一些桥梁建设中的通病防治，需要建设单位在施工期间要组织设计、施工和建立单位编制相应的质量控制要点计划书，并严格贯彻到施工组织过程当中，只有这样才能保证大跨度桥梁的施工质量，确保工程建设的顺利进行，提高工程建设的综合社会效益，让大跨度连续钢结构桥梁施工控制技术研究的方面上更上一层楼。

参考文献：

【1】陈海学,蒋向阳;预应力混凝土连续梁悬灌法施工的线形控制 [J];桥梁建设;1998年02期

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关键词：屈曲约束支撑；耗能；滞回曲线；屈曲；承载力

1 概述

支撑是钢结构框架体系的重要抗侧力构件，传统的框架-支撑体系中，由于支撑在荷载作用下极易发生受压屈曲失稳，从而导致结构发生破坏。为了解决支撑受压屈曲的问题，能防止屈曲的支撑构件成为研究的热点。而且，屈曲约束支撑可以在进入塑性状态后可以消耗大量的能量，将结构的振动能量转化为热能消散掉，减小主体结构的地震反应，从而避免主体结构的破坏或倒塌。在过去的几十年里，特别是日本神户地震、美国北岭地震后，其在欧美国家以及我国台湾地区都得到了较好应用[1-3]。

屈曲约束支撑实质上是一种新型的金属屈服耗能支撑构件。中心部分是芯材，也称其为主受力构件。为了避免芯材受压时整体屈曲，即在受压受拉时都能达到屈服，芯材被置于一个屈曲约束单元内，在套管内灌注细石混凝土或者高强水泥砂浆。通过在钢芯外设置屈曲约束单元，支撑受拉受压时都可以屈服，抑制了压曲现象，可获得饱满的荷载一位移滞回曲线。

屈曲约束支撑的纵向主要由以下五部分组成：约束屈服段，约束非屈服段，无约束非屈服段，无粘结可膨胀材料，屈服约束机构。其中，约束屈服段就是通常称为可屈服的芯材的部分，要求在压力作用下允许有较大塑性变形，通过这种变形来达到耗能的目的。因此需使用延性较好的中等屈服强度钢，同时要求钢材的屈服强度值稳定，这对屈曲约束支撑框架能力的可靠性设计非常重要。

2 研究应用现状

对屈曲约束支撑的早期研究[4-7]是由日本研究者Kimura等人(1976)提出的。早期的屈曲约束支撑是将普通的钢支撑外包在方钢管砂浆中，通过试验，得到了少量的稳定的滞回曲线。Moehizuki(1980)和Wada(1989)等人又进行了相类似的试验，并在混凝土与支撑之间的界面上涂上了一种无粘结漆，使得钢支撑能自由的滑动。试验结果表明，虽然这种支撑也具有较稳定的滞回特性，但在反复荷载作用下，混凝土被压碎，限制支撑屈曲的作用也随之消失。Fujimoto(1988)等人对内核支撑和钢套管间填充砂浆的屈曲约束支撑进行了理论和试验研究，对各种不同铜套管尺寸进行了试验，得到了钢套管的刚度和强度设计准则。为了给美国第一座使用屈曲约束支撑的建筑提供结构设计和施工上的技术支持，Clark(1999)等人进行了三组大比例的屈曲约束支撑的试验。试验的结果显示支撑的滞回性能非常稳定。Black(2000)在1999年试验的基础上进行了两组试验，均为十字形截面，试验的结果显示支撑的滞回性能非常稳定。

国内方面，蔡克铨(2002)等人研制了双管式屈曲约束支撑，针对两种不同截面形式的屈曲约束支撑进行了试验研究。同济大学邓长根(2004)等对普通和新型屈曲约束支撑的力学性能及其应用行了的理论分析[8]。清华大学郭彦林(2005)采用ANSYS程序对截面形式为十字形及矩形，外包钢管混凝土的屈曲约束支进行了有限元分析[9]。哈尔滨工业大学李研(2006)对屈曲约束钢支撑进行了静力往复试验及子结拟动力试验，提出了屈曲约束钢支撑的一些比较合理的构造[10]。同济大学李国强(2007)对屈曲约束支撑的滞回曲线模型和刚度方程的建立作了较深入研究[11]。

在工程应用方面，到目前为止，美国已经建成或正在建造的使用此支撑的结构达30余栋。日本是世界上建筑物使用屈曲约束支撑为制震组件最多的国家，同时也是发展BRB种类最多的国家，并且也是目前全球拥有专利权的制造厂商最多的国家。中国台湾的使用率也迅速提高，短短三年就建成了许多应用BRB的建筑。中国北京威盛大厦和北京银泰中心大厦也开始使用了屈曲约束支撑，并进行了相关的抽样检测和试验研究。

通过各国研究者大量的试验研究和应用经验，各国研究者普遍认为屈曲约束支撑体系与抗弯刚框架和普通支撑框架相比有以下优点：

(1)小震时屈曲约束支撑体系线弹性刚度高，可以很容易地满足规范的变形要求。(2)屈曲约束支撑可以受拉、受压时都发生屈服，因此在强震时有更强和稳定的能量耗散能力。(3)屈曲约束支撑通过螺栓或铰连接到节点板，可避免现场焊接及检测，安装方便且经济。(4)屈曲约束支撑构件好比结构体系中可更换的“保险丝”，可保护主体结构免遭破坏，可以方便地更换损坏的支撑。(5)因为屈曲约束支撑的刚度和强度很容易调整，所以屈曲约束支撑设计灵活。

但是，屈曲约束支撑也存在着成本较高、现场安装复杂等等缺点。

3屈曲约束支撑的设计

3.1 设计承载力

弹性设计阶段，屈曲约束支撑框架体系与普通框架体系的设计方法基本相同，但在支撑布置、构件验算、节点计算等方面具有不同点。通过综合比较分析，屈曲约束支撑与普通支撑框架结构设计特点如表1所示：

表1 屈曲约束支撑设计特点

设计项目 普通支撑框架 屈曲约束支撑框架

支撑布置 可选用X型支撑布置 不可选用X型支撑布置

构件验算 小震和风荷载下需要进行稳定承载力验算 小震和风荷载下只进行强度验算

节点设计 根据抗拉屈服承载力设计 根据极限承载力设计

弹塑性时程分析 应采用抗压不对称滞回模型 可采用简单双线型滞回模型

设计过程中，屈曲约束支撑有三种承载力，即设计承载力、屈服承载力、极限承载力，在结构设计中适用于不同的情况。其中设计承载力是弹性承载力，用于静力荷载与小震分析设计。支撑的设计承载力是按下式计算得到的：

(1)

式中：A为屈曲约束支撑芯材截面面积； f为芯材强度设计值。

屈服承载力可用于结构的弹塑性分析，为支撑首次进入屈服的轴向力，是按下式计算得到的：

(2)

式中：fy为芯材屈服强度。

极限承载力用于屈曲约束支撑的节点及连接设计。计算屈曲约束支撑极限承载力时应考虑钢材的超强系数，屈曲约束支撑的芯材在地震作用下拉压屈服会产生应变强化效应，考虑应变强化后，支撑的最大承载力为极限承载力，可按下式计算：

(3)

式中：Ry为芯板钢材的超强系数；ω为应变强化调整系数。

3.2 设计要求

3.2.1风载与小震承载力要求

屈曲约束支撑在风荷载或小震与其他静力荷载组合下最大的拉压轴力设计值N应满足下式要求：

(4)

3.2.2支撑外套筒抗弯刚度要求

为保证屈曲约束支撑在地震作用下不发生整体失稳，其套筒抗弯刚度应满足下式要求：

(5)

式中：I―套筒的弱轴惯性矩；E―套筒钢材弹性模量；l―支撑长度。

4结论

通过对屈曲约束支撑的基本原理进行总结分析，得出该类型支撑区别于传统支撑的力学模型。同时对该类支撑的优势及设计方法进行了总结，提出了分别应用于不同设计目标的设计承载力，及滞回模型的确定方法。

[1]蔡克铨,翁崇兴. 双钢管型挫屈束制支撑之耐震性能行为与应用研究[J]．台湾大学地震工程研究中心研究报告, 2002.

[2]谢强,赵亮. 屈曲约束支撑的研究进展及其应用[J]．钢结构．2006

篇8

关键词：钢结构设计的稳定性

中图分类号：TU391文献标识码：A

一、钢结构设计的稳定性与设计原则

强度、刚度和稳定性是三个不同的概念,强度表示结构中的材料能够承受的最大应力,刚度表示其抵抗变形的能力,失稳表示结构不再能够保持原来的平衡状态继续承受附加荷载(虽然此时最大应力达不到材料的屈服强度)。强度和稳定性代表结构的极限状态,即结构不再有继续承受荷载、抵抗进一步变形的能力,刚度到了零的状态。因此刚度这一概念对于描述结构的状态更为重要,刚度是结构居第一位的性质。借助刚度概念,强度和稳定性的概念可以统一。

为了更好的保证钢结构稳定设计中构件的稳定性，实际设计时必须遵守以下三项原则。

1、结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求

目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。

2、结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致

目前设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。

3、满足构件的稳定计算必须与设计结构的细部构造保持一致，在钢结构的设计中，要使得构造设计和结构计算相互匹配。设计者要区分某些节点的连接是否传递弯矩，从而针对性的赋予其足够的柔度和强度。设计者注意构件细部的设计与处理，如设计桁架节点时，要注意减少杆件偏心的问题等。

二、建筑工程中钢结构稳定性的设计要点

（一）节点连接刚度设计

在传统的设计和分析中，为了简化结构设计分析过程，通常将钢结构梁柱节点的连接假定为理想铰接或完全刚接。理想铰接意味着梁柱不能传递弯矩。完全刚接则认为框架在受荷变形后，粱眭夹角保持不变。随着钢结构节点连接形式的增多，试验结果证明，在荷载作用下，

有些节点连接不能单纯归类为刚性连接或理想铰接，而应称为半刚性连接。半刚性节点连接是部分约束连接，兼有刚性连接和理想铰接的优点，如果将半刚性连接简化为理想铰接，则会高估框架的侧移壁而增大P_效应的影响，低估了梁柱的连接刚度，使往的稳定极限承载力理论值偏低。如果将半刚性连接简化为刚接，则结果相反。

如图l所示，考虑A、B两节点刚度变化对框架的稳定承载力加以分析，视A、B两节点的刚度相同。梁柱的钢材均为Q235钢，E=2.06x

lO5MPa，I=8.33x108mm4；当A、B节点为刚接时稳定承载力特征值为7．9017；当A、B节点为铰接时稳定承载力特征值为2.6463；分析结果如图2所示，可以较明了地看出，节点的半刚性连接对钢框架的稳定承载力有显著的影响，当节点刚度为1x108~5xl09N.mm时(表1)，其对钢框架的稳定承载力变化影响较显著。

（二）同一层柱的柱间设计

框架结构中柱子并不是独立存在的，而且柱子的边界条件也不是固接、铰接、自由等理想的情况，柱子的端部要受到与它相连的其他构件的弹性约束。框架有侧移失稳时，单根柱总是与同一层的其他柱同时失稳，不会单独失稳．即同一层柱的柱间存在相互作用。该方面已有相关研究H，并在此基础上改进了钢框架稳定承载力的公式。

（三）轻型钢的基础与柱脚节点设计

基础形式选择应根据建筑物所在地的工程地质情况和建筑物上部结构型式等几个方面综合考虑。对于轻钢结构而言，由于柱网尺寸较大，上部结构传至柱脚的内力较小，一般以独立基础为主。若地质条件较差，可考虑采用条形基础，遇到不良地质情况，可考虑采用桩基础。一般情况不采用片筏基础和箱形基础。对轻钢结构基础除发生冲切、剪切破坏之外，由于存在较大的水平力，对于固接柱脚，还存在较大的弯矩作用，从而导致基础产生倾覆和滑移破坏。另外，在风荷载较大的情况下。特别对于一些敞开和半敞开的结构，轻钢结构自重很轻，有可能不足于抵抗风荷载产生的上拔力，导致基础上拔破坏。

为了防止这些破坏的发生，最经济有效的办法是增加基础埋深，对于轻钢结构基础，还须预埋锚栓(也称地脚螺栓)，用于上部结构和基础的连接，若锚栓离混凝土基础边缘太近，会产生基础劈裂破坏，因此，锚栓离基础边缘的距离不得小于150mm，若锚栓长度过短，会使锚栓从基础中拔出，导致基础破坏，所以规范也规定了锚栓的埋入长度。

柱脚根据能否抵抗弯矩分为刚接柱脚或铰接柱脚。在实际工程中，绝对刚接或绝对铰接都是不可能的，确切地说应该是一种半刚接半铰接状态。刚接和铰接柱脚关键在于锚栓布置，铰接柱脚一般采用两个锚栓，刚接柱脚一般采用四个或四个以上锚拴连接。柱脚的区别在于对侧移的控制，如果结构对侧移控制较严，则采用刚接柱脚，例如有吊车荷载的情况，应将柱脚设计成刚接柱脚，其余情况下，柱脚应设计成铰接。一般情况下，柱底剪力是通过底板和基础顶面的摩擦力来传递的，若不满足要求，则须设置抗剪键。

（四）稳定承载力计算方法——假想荷载法

在框架的稳定承载力计算方法的众多研究中，假想水平荷载法愈来愈广泛地为工程界所关注，并已由加拿大和欧洲等设计标准采纳。

假想水平力法的基本原理如图所示。

初始倾斜率Ψ使框架遭受力矩M=PhΨ的作用，将这种作用转化为等效水平力H=M/h=PΨ对无初始倾斜框架的作用，这种从整体等价效应出发而引入的水平力H称为假想水平力。

规定恰当的假想水平力，使其综合反映几何缺陷(初挠度、初偏心、初侧移等)和塑性铰邻域塑性变形的不利影响，在此假想水平力和实际荷载的共同作用下把原框架当作理想框架(无缺陷)进行二阶弹性分析，用由此而得的内力进行构件设计显然无须再考虑各构件的计算长度(因为确定计算长度的过程本质上是二阶弹性分析的过程)，亦即总取μ =1。此法既免去了确定计算长度的复杂过程，又更好地反映了框架的承载力。

当然，假想水平力的确定必须通过与精确的二阶弹塑性分析结果的校准来确定。假想水平力法已经通过了一系列基准校核。校核表明，在一个相当宽的构件长细比范围内，由实用分析法得到的极限承载力非保守结果不超过5%。尽管校核采用的是宽翼缘工字钢W8×31(美国标准，截面公称高度203毫米，每米重量46公斤)，但对于绕强轴弯曲的其它宽翼缘截面，极限承载力误差不超过6% ，而绕弱轴弯曲时，极限承载力偏于保守的最大误差达26%。一些构筑假想水平力法的细节，包括斜柱，斜梁以及柱轴力较大时考虑P-δ效应的处理见下图所示。

这种施加假想水平力对理想框架进行弹性二阶分析的方法，是介于现行设计方法和精确分析之间的一种实用方法。弹性二阶分析亦可通过放大系数由一阶分析的结果近似求得，计算较为简便。由此而得的内力用于校核平面内稳定的相关方程时，计算长度取几何长度。与传统方法相比，这种方法要更经济些。假想水平力如果和简化的二阶弹塑性分析(假定塑性只出现在塑性铰截面)结合，有望逼近先进的结构分析法。二阶弹塑性分析处于发展之中，还没有积累足够的工程应用经验，宜在简单的低层框架中先行使用。

参考文献

[1] GB50017-2012,钢结构设计规范[S]. 

[2] 陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京：中国建筑工业出版社,2012.

篇9

关键词：钢结构课程；问题；对策

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0127-02

2011年6月，教育部联合有关部门提出了实施“卓越工程师教育培养计划”，简称“卓越计划”。该计划是贯彻落实《国家2010-2020年教育改革和发展规划纲要》和《国家2010-2020年人才发展规划纲要》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，该计划的目标是把学生培养成创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。[1]

随着中国钢产量的高速增长，钢结构因其强度高、塑性韧性好、制造简便等优点而广泛应用于高层和高耸结构、大跨度结构、工业厂房等建筑中。[2]近年来随着钢结构建筑的广泛应用和迅速发展，在此方面由于经验丰富的技术人才较少，而刚毕业的学生实践经验明显不足，致使行业发展与人才需求的矛盾愈来愈突出，培养的学生不能满足“卓越计划”的要求。为适应新形势下钢结构发展的需要，增强土木工程专业学生在钢结构方面的知识，让他们毕业后能较快胜任钢结构设计与施工工作，满足卓越计划的需求，不可避免地对“钢结构”这门课程教学提出了一些新的要求。

一、“钢结构”课程教学中存在的问题

“钢结构”是土木工程专业最重要的专业必修课程之一，通过本课程的学习应使学生较全面地了解钢结构材料的基本性能，掌握钢结构构件基本原理和设计计算方法，熟悉基本构件的构造设计等。可见，“钢结构”的教学肩负着向学生传授钢结构基本知识的任务，因此，必须抓好该课程的日常教学工作。目前在钢结构的教学过程中存在许多问题，具体问题如下：

1.钢结构课程的学时太少

在“大土木”专业下“钢结构”的学时从以前的64学时调整到现在的48学时，甚至一些院校只有40个学时，学时减小，教学内容却未删减，教师为了在较短的时间内把该课程的内容讲完，只能将钢结构的基本知识作简单的介绍，一些较难的知识点讲解不透彻，造成课上学生听得懂，课下却不会做作业，应付考试也只能靠死记硬背，但是却不知学到什么。如何在有限时间内安排如此多的内容是目前急需解决的问题之一。另外，由于学时的限制，大多数学校只开设“钢结构设计原理”，而未开设“钢结构设计”，学生仅学习了钢结构的材料性能、连接方法和构件设计，未曾学习过钢结构的结构体系，而当前人才市场急需的是能进行钢结构设计或施工现场管理的毕业生。

2.钢结构的课程较难学习

“钢结构”课程是土木工程专业较难学习的课程之一，由于该课程与建筑材料、工程力学、房屋建筑学等专业基础知识联系紧密，如果没有掌握好这些基础知识，学生很难把钢结构的理论知识融会贯通。其次，教材中力学公式多、近似公式多、构造要求多等，部分公式是由国家规范给出，有些公式是由试验结果得到[3]，这给教师的授课带来了一定困难。再次，问题的多解性加重了学生学习钢结构的难度。另外，学生从小学至高中已经习惯于一个问题一个解的学习方法，而在复杂的钢结构构件连接的设计中该问题可能有多个解，学生一时难于接受，进而也不同程度地增加了学习钢结构课程的难度。

3.学生没有认识到学好钢结构的必要性和重要性

目前钢结构还仅用于大跨度结构、高层及超高层建筑、工业厂房等，学生见到的建筑物大部分是由钢筋混凝土建造，从而使他们想当然地认为钢结构这门课程可有可无，从而造成一部分学生失去学习兴趣，严重影响学习效果。特别是已毕业的学生在工作岗位接触到钢结构的工程设计与施工的机会较少，即使遇到钢结构工程，也是分包给钢结构公司进行专门的设计和施工，这也使部分学生产生这样的误区。钢筋混凝土课程是土木工程专业最重要的课程，而钢结构课程是无关紧要的。

4.教学中缺少工程实例

由于钢结构具有很强的实践性，它所涉及的教学内容与钢结构的发展、技术的进步和实际工程均有着广泛的联系。但在钢结构的课堂教学过程中，教师授课内容仍然侧重于书本上基本理论知识，引入工程实例较少，未将教材中的基本理论知识与工程实例联系起来，学生极易感到索然无味，不能激起他们的求知欲。另外，学生希望学习的知识在工作后立即就能应用，如果不进行工程实例的应用，直到这门课程结束时学生也不明白学习它的意义是什么，更不用提运用该门课程的理论去解决实际问题，这是作为教师最不愿意看到的情况。

5.学生的考核形式单一

考试是教学过程中的重要环节之一，是对教师和学生进行总结性检查的主要形式。而现阶段，在钢结构的教学过程中学生学习的考核形式仍然比较单一，主要是根据学生的课堂表现和期末考试成绩来决定，不能激发学生学习的主动性和积极性。另外，有些任课教师教学水平不高，但为了片面追求所授课程的及格率而降低试卷难度，给学生划考试重点，甚至向学生透题。这样容易使学生认真学习的主动性和积极性极大地降低，不利于提高教学质量。

二、解决问题的建议

1.基于“卓越计划”，制订合理教学计划，调整教学内容

要及时调整教学计划，采取把课堂讲授的重点放在“钢结构”课程的主要内容上。因此，首先选用一本内容丰富、例题得当的教材，然后从教学大纲和学生的实际学习能力出发，把教学内容和学时数结合起来制订教学计划，使授课的理论知识够用，满足“卓越计划”的要求。对于一些在其他先修课程中学习过的内容不要重新讲解。

2.基于“卓越计划”，采取比较法进行教学

钢结构是一门理论性较强的专业课。该课程中的计算公式较多，众多的公式使初始的学习者要完全掌握并非易事。为了使学生能较为轻松地学好钢结构的基础知识，在课程教学中授课教师应针对不同的教学内容可以采用比较教学方法。一方面，比较教学法可以帮助学生辨别同类教学内容之间的共性；另一方面，通过比较分析法可以发现同类问题中的某些特殊之处，有助于对相似问题的区分，掌握教学内容。[4]例如，在讲授轴心受力构件的承载力验算时，对于轴心受压构件需要验算是强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性，而对于轴心受拉构件验算需要验算的是强度和刚度。在讲授拉弯构件和压弯构件、工字型截面的强度和稳定性验算的公式、角焊缝和对接焊缝的计算、普通螺栓和高强度螺栓的验算等知识点都可以采用比较法，从而让学生更容易在较短的时间内掌握钢结构的知识。

3.基于“卓越计划”，适当开展钢结构的学术讲座

大部分学校钢结构课程所用教材与其当前的发展相比具有明显的滞后性。因教学的课时太少，学生不可能在教学中完全了解学科的前沿问题以及关于钢结构的新规范、新技术和新理论。[3]由本校和兄弟院校在钢结构方面进行科学研究的教师或科研院所和企业的专家通过学术报告的形式向学生讲授与学科有关的专业知识或新的研究进展情况，这种学术前沿的知识是学生在课堂上学不到的，可以促使学生了解钢结构领域的前沿知识。同时，还可以让部分对钢结构研究较感兴趣的同学参与相关方面的课题研究，使他们了解钢结构的最新进展，开拓视野，培养学习兴趣。

4.基于“卓越计划”，改革期末考试，实行教考分离

传统的考试形式，教师从授课、试卷的拟定、考试的监考、试卷的评阅和成绩的评定等主要由授课教师一人承担，缺乏有效的监督和制约，容易使教师产生授课和考试的随意性，导致学生学习积极性不高。实施完全的“教考分离”后，一方面无疑对教师产生了压力，由于教师不知具体考试内容，可使任课教师在平时的授课过程中能严格地按教学计划和教学大纲进行教学，在课前的准备、教学方法和方式的研究以及教研活动中投入更多的时间和精力；另一方面，教考分离也会让学生认识到课程考试成绩的高低主要是由平时的努力程度决定，越来越多的学生把主要的精力放在学习钢结构基础知识上，以往的被动学习转为主动学习，对学生学习的主动性和积极性起到促进作用。学生在教学中的主体作用进一步加强，促进了钢结构教学质量的提高。

5.基于“卓越计划”，完善和加强实践教学

实践教学是钢结构教学和授课环节中一个非常重要的组成部分，是实现“卓越计划”人才培养目标的重要途径，是巩固所学专业知识、培养理论联系实际能力的重要途径。首先，要让学生参加现场实习。教师除了在课堂上通过挂图、实物模型、多媒体教学中的图片等形式向学生介绍钢结构工程的具体实例外，有必要让学生去钢结构加工工厂或施工现场参观、实习，增加学生对钢结构的感性认识，培养和激发学生对钢结构课程的兴趣；其次，改革钢结构课程设计。钢结构课程设计是钢结构实践教学中的一个重要环节，通过钢结构的课程设计可以让学生了解钢结构设计的一般程序和内容。通过合理选题可以杜绝课程设计中的抄袭现象，另外也可以让学生掌握钢结构的设计方法、步骤，熟悉施工图绘制，使其走上工作岗位以后能较快适应钢结构的设计和施工工作，满足“卓越计划”的要求。

6.基于“卓越计划”，建立高校和企业联合培养机制

建立高校和企业共同培养人才的机制，能使企业和学校达到双赢。建立一种长期稳定的人才培养合作关系，企业发挥其了解目前所需的实践性人才应掌握哪些知识，通过企业参与高校的人才培养过程可以改变当前市场需求和人才培养错位的现象。[5]首先，在制订培养目标和培养计划的过程中，高校应邀请与学生就业的相关企业制订培养目标和培养计划；其次，学校应鼓励相关企业建立工程实践的教育基地，承担部分学生实践教学的培养任务。另外，学校还可以要求学生有半年或者一年左右的时间在企业进行实践学习，通过参与企业的工程实践，学习他们的先进技术，培养学生的职业技能，并让企业根据学生的表现给出具体的实习分数，使企业也参与到学生的评价中。最后，可以让企业具有较强实践经验的工程师承担部分实践性较强的课程的授课任务，提高学生的培养质量。

三、结语

总之，随着钢结构技术的发展，关于钢结构的教学改革是一个长期持续性的工作，教师在教学过程中应不断进行总结和归纳，善于及时发现教学活动中的问题和矛盾，及时找出解矛盾的对应策略，不断改革教学计划、教学内容和教学方法，完善和加强实践教学，建立高校和企业联合培养机制，才能促进教学质量的提高，把教学工作推向一个更高的层次，培养出满足“卓越计划”的土木工程人才。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL]..

[2]万红霞，王小平，李波，等.钢结构教学改革的现状与对策[J].理工高教研究，2006，25（5）：113-114.

[3]蒋华.关于土木专业钢结构系类课程教学改革的思考[J].高等教育研究，2012，3.29（1）：49-52.

篇10

【关键词】施工技术；质量控制；竣工验收

引 言

高层钢结构一般是指六层以上，主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件，再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架——混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛，事实上，它属于钢——混凝土混合的结构。钢筋混凝土在高层建筑中由于自身重量过大，梁柱占用的面积比率也大，因此高层建筑中采用钢筋混凝土结构经常受到很多质疑；同时强度较高的钢材也顺应出现，在高层建筑中采用一部分钢结构或全部运用钢结构的理论设计同步前进。伴随冶炼、制造技术的高速发展，为高层钢结构工程在工程领域的应用带来了新的生机：伴随着高层建筑工程建设的不断增加，继而又推动了高层钢结构设计、施工中的焊接、安装技术的不断提高。下文对高层钢结构施工中焊接技术进行简要总结。

1、高层钢结构施工前需要的准备工作

1.1高层钢结构体系的体系类型

中国对高层及超高层建筑的体系的划分，在《建筑设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑防火设计规范》无统一的规定，通常情况下认为建筑高度超过24以上为高层建筑，建筑高度超过60米以上为超高层建筑。

从建筑物结构设计角度上看，根据建筑物使用功能要求、建筑物高度不同、场地抗震设防烈度以满足经济、合理、安全、可靠的设计原则，应选择相适应的结构体系。通常分为：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系六大类。通常高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构外，有时还采用型钢混凝土结构、钢管混凝土结构，全钢结构。

1.2高层钢结构体系施工前应做好准备工作

开工前必须做好高层钢结构体系施工前的图纸会审工作，图纸是工程施工的重要依据，工程开工前工程建设单位应组织设计单位、施工单位、项目监理机构、图纸评审专家小组一起工程图纸，对图纸设计要求不明确的地方进行研究讨论，提出相关问题，由设计单位进行解决。图纸会审通过后，监理公司必须组织所有监理人员对工程相关规范标准、工艺技术，准确掌握设计意图。并组织施工单位现场从事专业技术的人员对图纸进行设计交底，检查出施工图纸中的不合理之处，一定将问题在开工前解决，避免因图纸问题对施工的质量、进度等产生影响。

2、高层钢结构塔吊的选型与合理布置

对于高层钢结构的施工，塔吊是最具核心的设备，因此塔吊的选择与布置要依据周边建筑物高度、现场条件、钢结构的重量等因素进行综合考虑，必须确保塔吊在施工过程中装拆的安全可靠性。塔吊选择宜优先考虑内爬式塔吊，该类型塔吊不需要对楼层加固，在起重机布设位置上的自由度较大，并且在进行高层建筑钢结构的吊装施工时对塔吊起重能力和幅度要求不苛刻。

3、高层钢结构选材筛选

钢结构的最大缺点是导热系数大，耐火性能差。原材料进场前必须严格控制原材料的选购。原材料中钢筋的质量文件应齐全有效、检验结果要符合规范和设计要求。

4、高层钢结构现场制作与安装施工要求

多层及高层钢结构的制作和安装应按照施工图进行，并应遵守《钢结构工程施工及验收规范》GB50205－95、《高层建筑钢结构设计与施工规程》JGJ99－98及其他有关规范和规程的规定。制作和安装的施工单位在开工前必须编制施工组织设计和工艺流程，施工过程中必须严格按照规定的要求组织施工。

高层钢结构制作与安装的一般要求

多层及高层钢结构制作和安装工作，必须在具有多层及高层钢结构吊装和制作的责任工程师和责任工艺师的指导下进行。对参加制作和安装的人员，必须进行各项专业培训，经培训达到要求者方能进行操作。施工详图编制后，应提交原设计工程师负责审批，或由合同文件中明确规定的监理工程师审批。由于材料代用、工艺或其它原因需修改施工图时，必须向原设计单位申报，经同意并签署文件后，修改图才能生效。构造复杂的构件制作时，应充分考虑各方面因素的影响，必要时要进行工艺性试验。多层及高层钢结构安装前，必须对构件进行详细检查，构件外形尺寸，螺孔位置及直径，连接件位置及角度，焊缝、栓钉、高强度螺栓节点，摩擦面加工质量等均应达到施工图的技术要求。

5、高层钢结构安装工程竣工验收资料

多层及高层钢结构安装工程竣工验收应提交下列文件：钢结构施工图，设计更改文件，并在施工图中注明修改部位；钢结构制造合格证；安装用材料的质量证明文件；测量检查记录，焊缝质量检查记录，高强度螺栓安装质量检查记录，栓钉焊质量检查记录；各种试验报告技术资料；隐蔽工程分段验收记录；安装过程中建设单位、设计单位、构件制造厂、钢结构安装单位达成的各种技术文件。

6、结语

钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分，它不是建筑使用中的主要成分，钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工进入了机械化，那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化，钢结构住宅将成为建筑现代化发展的一个重要标志。“钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下,我们相信钢结构体系终将成为住宅结构体系的主流。

参考文献

[1]杨鹏宇.钢结构高强螺栓连接施工.山西:山西建筑出版社,2006,32(16):140-141．

[2]郝燕春.大型钢网架安装技术.山西:山西建筑,2007,33(10):195-196．

[3]魏明钟.钢结构.武汉:武汉工业大学出版社,2002.11-13.

[4]沈祖炎.钢结构基本原理.北京:中国建筑工业出版社,2004.189-191.

[5]JGB-50017,钢结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2004.121-123.