高层建筑结构基础知识范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑结构基础知识，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：高层建筑；地下室；基坑支护；设计施工

1引言

深基坑工程伴随着城市高层建筑的发展大量出现，而高层建筑多位于城市中心区，地下构筑物的施工对周边建筑物、市政管网的影响也越来越大，所以深基坑支护在建筑工程中的应用也越来越广泛，支护方案的优劣直接关系到工程的进度、安全和造价。

基坑支护的目的是保证地下土方开挖及构筑物施工时，不出现塌方、渗水、起垄，同时不影响周围建筑与管线。由于基坑支护是临时结构、投资过大容易造成浪费，但是又必须保障其支护安全。因此选择科学的支护方案、执行严格的支护技术管理、在保障支护安全的基础上尽可能地降低支护成本是基坑支护设计的首要任务。基坑支护设计应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载与施工季节等因素，做到因地制宜，设计合理。通过工程实例分析论述建筑工程中的基坑支护。

2 地下室基坑支护的设计与施工概述

2.1 地下室基坑支护的设计

地下室基坑支护需要满足结构稳定的要求，即能够满足承载能力和正常使用两种极限状态的需要。承载能力极限状态是指地下室支护结构遭到破坏，出现倾倒、失稳、滑动等情况；正常使用极限状态是指支护结构变形而影响正常使用，却没有导致结构失稳的情况。因此，地下室基坑支护设计要有足够的安全性能，在承载能力极限状态下不至于支护失稳，而且不影响附近设施的安全使用。在设计时要计算支护结构的变形、稳定问题，根据附近环境情况控制变形的幅度。

2.2 地下室基坑支护的施工

地下室基坑支护需要根据具体的水文地质条件，选择合适的支护结构。在地下水控制方面，在基坑开挖阶段需要根据实际情况单独或者组合采用集水明排、截水等方法；在制定施工方案方面，施工前要认真做好地质勘查工作，了解施工区域附近的地下管线情况，根据考察结果和工程要求制定可行的施工方案，具体内容包括支护结构设计、开挖顺序、开挖深度、机械类型、坑边载荷、排水措施、地下管线保护措施等等，要对基础施工做好支护措施，要有设计计算书和标注明确的施工图纸，施工方案必须由相关负责人审批确认后才可实施；临边防护方面，在基坑施工时需要做好临边防护，根据具体深度采取相应的防护措施，临边防护栏杆与基坑边口不能小于0.5m的距离；坑壁支护方面，开挖坑槽时的边坡要满足安全要求，坑壁支护以及地下管线的加固措施要满足基坑支护结构施工方案的要求，如果支护设施存在局部变形等问题，设计人员要及时制定相应的调整加固措施；排水措施方面，基坑施工时需要根据施工方案做好排、降水等措施，采用坑外降水时要采取措施避免影响到附近的设施；坑边荷载方面，基坑边推土与材料、器具堆放位置与基坑边距离和堆放数量要符合施工方案等相关规定的要求，当机械设备施工没能与基坑边拉开规定距离时，要在机械施工一定范围内采取有效的地面和基坑壁支护加固措施；上下通道方面，基坑施工时要设置作业人员上下的专用通道，通道必须有牢固可靠的结构，通道设置的位置和数量也要满足具体施工需要，并符合安全防护的相关规定；土方开挖方面，施工机械需要经过责任部门检查验收后才能够进场作业，要认真做好验收记录，另外还需要按照相关规定对操作人员进行培训和考核，操作人员必须熟悉机械作业的安全技术操作规程，持证上岗，在机械作业时要按照施工方案和操作规程挖土，不能破坏基底土层的原有结构，施工作业的位置要安全，在机械作业范围内不允许人员进入；基坑支护变形监测方面，要根据施工方案做好基坑支护结构的变形监测工作，认真填写监测记录，对附近道路、建筑、管线等设施做好沉降观测，并做好相应记录；作业环境方面，基坑内要有供作业人员立足的位置，立足处要保证安全和稳定，在进行垂直作业和交叉作业时要做好安全隔离防护措施，夜间施工等光线较暗的施工环境要设置充足的照明设施，而不能仅仅设置局部照明，以保证施工的安全、高效。

3 地下室基坑支护设计与施工的实例

3.1 工程概况

某住宅小区工程总建筑面积495000m2，高度为95.7m，设一层地下室，地下室由南区、北区地下室车库与人防工程构成，工程桩采用静压PHC高强预应力桩，地坪标高-0.9m，基坑开挖深度分别是4.78m和5.08m，开挖周长为1756m左右，开挖面积为98500m2/up>。

3.2 施工环境情况

根据对基坑附近环境的勘察，本工程土质状况依次为素填土，厚约0.5～7.2米，局部缺失；杂填土，厚1.0～4.2米，局部分布；淤泥质土，厚0.6～10.95米，局部缺失；且淤泥层埋深从2米多到4米不等；粉（砂）质粘土，厚0.9～10.9米，局部缺失。本基坑开挖范围内的地下水主要是素（杂）填土中的上层滞水，受大气降水和地表排水等影响。勘察期间的混合稳定地下水标高为0.3～3.6米。

基坑四周临市政道路，其中南侧的左下角临原有的建筑地下室18米，西侧紧临兴港路，人行道下埋设了大量的地下管线，基坑开挖需要严格控制变形；基坑北侧距离道路15m；基坑东侧距离道路11m左右。

3.3 基坑支护方案

根据工程基坑的开挖深度和施工环境条件，考虑经济性、安全性、稳定性等原则，可以选择的基坑支护方案有3个：第一个是大放坡开挖，该方案经济性强，适合场地开阔并且地基条件好的工程，由于本工程受地质条件、周边环境限制较大，故排除此方案；第二个是土钉墙支护结构，该方案满足经济性、安全性、可靠性和施工便捷等要求，是一种多用于粉砂地基的自立式支护结构，比较适合基坑不是很深、对变形要求不严格的工程，本地区已有成功的案例；第三个是单排灌注桩加内支撑支护，该方案能够很好的控制侧壁位移，在技术可行的情况下能够提供土方开挖和运输的平面开口，该方案已有许多成熟的经验，但在本工程中开挖面较大，导致支护费用比较高。根据实际情况，本工程选择了PHCφ500-125-AB型管桩与土钉支护结合的支护方案。

3.4 基坑支护设计

周边大部分采用PHCφ500-125-AB型管桩与土钉支护。桩间距800mm，采用单节桩，桩长8～13米。管桩内灌芯，桩顶设置砼强度C25、断面600*900的冠梁；南北区之间的场地，由于需要作为施工临时堆场，所以南区的北侧、北区的南侧，支护采用灌注桩加一道锚索。在支护施工之前，应对周边场地进行整平至绝对标高4.20m以下；并应先摸清周边的管线分布情况，特别是西侧，支护锚管施工时，应注意避开周边的管线，可采用人工预成孔（如洛阳铲）的方法来判别管线的位置，必要时可通过局部调整支护锚管的间距或倾角来实现。坡顶允许堆载除南北区之间预留空地自坡顶边线起初5米范围内为10KN/m2/up>，5米以外为30KN/m2/up>外，其他剖面均为10KN/m2/up>。

由于本地下室面积较大，应根据后浇带位置采取分块开挖、分块封底大方法施工。基坑内局部承台厚度较大，开挖时应根据现场情况，采用木桩/砂袋等措施进行临时支护。土方必须分层开挖，严格做到开挖一层支护一层，上层未支护完，不得开挖下一层。同时不得在大雨天开挖施工。每层开挖深度不超过1.5m，每段开挖长度不大于15m，且应间隔开挖。开挖后应及时对壁面进行修整。要求在距基坑较远的地方设置一个临时土方堆场并开辟专用通道，挖出的土方应及时当班运走，当班不能运走时应停止开挖，严禁将土方堆于基坑四周造成支护结构负荷的额外增加。

本工程基坑开挖应进行基坑监测：主要监测土体变位，包括测斜、坡顶水平位移和沉降观测；周边工程桩倾斜；基坑周边建筑物及市政道路、管线沉降监测；地下水位。开挖前应先对基数进行测量，次数不少于两次。预警指标：基坑支护结构的水平变形限值为50毫米；应定人定时进行监测，及时通报基坑安全状况，当出现下列情况之一时，应及时通知有关单位，及时进行处理：（1）基坑支护结构的最大水平位移大于基坑开挖深度的1/200，或水平位移速率已连续三天大于3mm/天；（2）基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其他可能影响安全的征兆，如涌土、隆起、陷落等；（3）邻近建筑物的不均匀沉降已大于规范规定的允许值，或倾斜速率已连续三日大于0.0001H/d，其中H为建筑物承重结构高度；（4）邻近建筑物的砌体部分出现宽度大于3mm的变形裂缝，或其附近地面出现宽度大于15mm的裂缝，且上述裂缝尚可能发展。基坑降、排水采用了2级轻型井点为主、局部增设简易深井等为辅的降水措施和基坑四周设置地面排水沟、基坑内采用集水井等方式的排水措施；完成土钉墙和排桩墙的相关计算，采用的安全系数完全满足规范要求。

3.5 基坑工程施工

基坑开挖前规范冲设井点管，当基坑水位低于土层标高0.5m后进行土方开挖；使用反铲挖掘机分层、分片开挖，在开挖过程中每挖掘一定数量土方则进行素混凝土护坡或者土钉墙施工，施工完毕后再开挖邻段土方，按支护要求土方开挖要与土钉墙施工交叉作业、密切配合，避免产生坍塌等事故。在施工时，要在起支撑作用的混凝土强度达到设计强度的80%以后再开挖土方到设计基底标高，并在底板等混凝土强度达到设计强度的80%以后再拆除支撑的混凝土，底板、围扩桩等处的空隙也要用素混凝土浇筑捣实。为保证施工全过程动态监测的成效，根据设计及施工实际情况建立了整套的监测系统：设置了24个测斜孔，进行深层土移监测；设置了8个地下水测孔，监测基坑外地下水位；设置了16个测点，进行内支撑受力监测；安排专人定时做围护结构、附近环境的监测。另外，为了及时、有效的处理邻近建筑发生沉降、围护结构变形过大等可能发生的意外事故，安排了专人对施工进行监护。

4 总结

地下室基坑支护设计要根据实际情况，秉承经济性、安全性、稳定性等原则，保证施工的顺利和结构的稳定。在施工时，要对整个地下室基坑支护施工过程进行动态监测，以获得及时、准确的数据，进而对施工过程进行合理的优化，有效的控制挖土速度和工程质量，将对附近环境的不利影响降到最低。

参考文献：

[1]龚华.某工程的深基坑支护技术个案应用[J].知识经济，2010，（19）.

[2]汤，韩雪松，李迎宗，贾莉.天津鼓楼商业街A地块基坑支护设计与施工[J].工程建设与设计，2009，（11）.

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关键词：建筑结构设计；高层建筑；体型；地下室外墙；计算参数

中图分类号：TU3文献标识码：A

建筑结构设计中常见的问题

（一）高层建筑基础有效埋置深度不足

如某 12 层高层建筑，建筑总高度 H=37.8m，设计采用天然地基浅基础(柱下条基)，室外地面以下的基础埋深仅 1.7m 左右，远小于《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3- 91）》第 6.1.2 条关于高层建筑基础埋置深度的要求（要求≮H/l2）。又如某高层建筑 30 层，H=106m，地下一层设计采用桩基，筏板基础埋深 5.5m小于《高层建筑箱形与筏形基础技术规范（JGJ6- 99〕》中关于基础埋深的要求（要求≮H/18)。

有些工程主楼为高层，裙房为多层，其间用沉降缝断开，使主楼地下室在沉降缝一侧无可靠的侧限。高层规范规定、基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起，而在工程设计中，设计人员往往容易忽略“可靠的侧限”这一重要因素。如某高层建筑，主楼高度约 160m，采用桩基，下部设二层地下室，基底深 12m。裙楼下部设一层地下室，基底深 5m，主楼与裙楼间用沉降缝分开，虽然从室外地面算起的主楼基础埋深能满足要求，但从裙房地下室底板算起的主楼基础有效埋深则是远远不足的。

（二）单桩承载力取值出现偏差或缺乏计算依据

1、因成桩工艺不同，地基土对不同桩型的支承能力是不同的，即按规范经验公式计算单桩竖向承载力时，对于不同的桩型，各土层的极限侧阻力和极限端阻力是不同的。有的工程地质勘察报告仅提供了计算打入式预制桩的单桩承载力设计参数，而设计采用钻孔灌注桩，并直接引用地质报告中的设计参数，使计算的单桩承载力出现偏差。

2、某些工程场地原为河道或地势较低，上部土层为松散的新近填土，桩基设计时直接按经验公式计算单桩承载力或直接采用试桩提供的承载力数值，没有考虑上部未固结（或欠固结）土层在固结沉降过程中可能引起的桩侧负摩阻力的影响。

3、验算桩身承载力时，没有考虑施工工艺系数ψc。或桩身压曲的影响；对抗拔桩，仅计算桩身承载力，没有进行桩身抗裂验算。

有地下室时，在按静载试验确定单桩承载力时，没有扣除地下室深度范围内的桩侧摩阻力，由于基坑开挖后暴露时间不宜过长，试桩一般都在基坑开挖前进行，基坑开挖后，地下室深度范围内的桩侧摩阻力己不再存在。

（三）结构布置不合理，体型不规则

结构的合理布置（使结构尽可能“规则”)，是抗震概念设计中的十分重要的环节，这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多，特别是对于复杂的建筑体型，很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则

程度并规定限制范围。

由于缺乏规范依据及相应的设计规定，加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解，有些设计人员往往对结构规则性难以把握，有时甚至听从业主和建筑师的要求，在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。

（四）异形柱结构设计中存在的问题

近年来，在我国的住宅建设中，特别是高层或小高层住宅，有些采用了异形柱结构。由于缺少相应的设计依据和规定，目前在异形柱结构设计中存在的问题很多，也比较突出，主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。

应当说，目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多，对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下，设计异形柱结构时，对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。

解决建筑结构设计中存在问题的对策

（一）高层建筑基础的选型

高层建筑应选用整体性好、能满足地基承载力和建筑物允许变形要求、并能调节不均匀沉降的基础形式，达到安全实用和经济合理的目的。一般有筏板基础、箱形基础、条形交叉梁基础等。应根据上部结构类型、层数、荷载及地基承载力选用合理的基础形式。

筏形基础有梁板式和平板式，当建筑物层数较多，地下室柱距较大，基底反力很大时，宜优先选用平板式。采用梁板式筏基时，基础梁截面大必然增加基础埋置深度，当水位高时更为不利，梁板的混凝土需分层浇筑，梁支模费事，因而延长工期，综合经济效益反而比平板式差。筏形基础的双向底板的厚度，除满足正截面承载力外，主要由冲切、剪切承载力确定。有人认为高层建筑的基础底板厚度按每层若干厘米(例如每层5cm)来确定这种说法是不科学也是不确切的。

（二）建筑结构体型设计

在工程设计中应尽量避免采用不规则的结构，不应采用严重不规则的结构。在设计不规则结构时，应采用符合结构实际受力状态的力学模型进行计算分析，并采取有效的抗震加强措施。新修编的建筑抗震设计规范，参考了美国 UBC 和欧洲规范 8 的做法，对规则与不规则作了一些定量的划分，并规定了相应的设计计算要求。如将楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值大于 1.2 时定义为平面扭转不规则结构，并规定上述比值不宜大于 1.5；对超过梁高的错层，规定应按楼板开洞对待，错层面积较大时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；对竖向不规则结构，规定薄弱地震剪力及某些水平转换构件的地震内力应乘以不同的增大系数，等等。

（三）地下室外墙的设计问题

地下室外墙的厚度、混凝土强度等级及防水要求，应根据建筑场地条件、地下水位高低、上部结构荷载与地下室层数、层高、埋深、水平荷载的大小及使用功能等综合考虑确定。高层建筑地下室外墙的厚度不应小于250mm。地下室外墙的混凝土强度等级宜低不宜高，混凝土强度等级过高，水泥用量大，易产生收缩裂缝，但高层建筑不应低于C30，当地下室有防水要求时，地下室外墙的抗渗等级应由最大水头与墙厚之比确定，但任何情况下都不应低于0.6MPa。地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载控制。水平荷载包括室外地面活荷载产生的侧压力、地基土的侧压力、地下水压力等。地下室外墙近似按受弯构件设计，地下室外墙在垂直于墙面的地基土侧压力作用下，通常不会发生整体侧移，土压力类似于静止土压力，工程上通常取静止土压力系数K=0.5来进行计算。

三、解决建筑设计中存在问题的一般措施

（一）与其他专业配合，充分沟通

首先拿到提资图不要盲目建模计算和上机绘图，先进行全面分析，并与建筑设计人员进行勾通，充分了解工程的各种情况功能、选型等，要理解透彻建筑图的意图，平立剖的关系。必要时多组织各专业的协调会，明确各专业需要注意和配合的地方，统一做法和标准，确定原则性的方案，使各专业的条件图真正成为条件图，避免在出图后再调整方案引起重复工作，浪费时间。

（二）合理简化，做好建模前处理

建模计算前的前处理要做好。例如荷载的计算要准确，不能估计，要完全根据建筑做法或使用要求来输人悬挑构件及转换层构件是否要考虑施工活荷载的不利影响楼梯洞口的输人局部开洞的处理!飘窗部分荷载的处理等。有些复杂难处理的地方，要运用力学知识适当简化!等效处理，减少计算的工作量。

（三）明确计算参数含义

熟悉结构设计辅助软件的技术条件在进行结构建模的时候，要了解每个参数的意义，不要盲目修改参数，修改时要有依据。要注意参数的适用范围，同一参数会有其适用性，在砌体结构里是准确的参数，到了框架结构可能不适用了在多层结构里是准确的参数，到了高层结构可能不适用了。用软件计算也要建立在这一基础上，每一种计算理论都有它的假定条件，软件的编制都符合这一特定的技术条件，因此在使用软件前要对软件技术条件了解清楚，我们熟悉的砂系列软件也不例外，如果没有深刻地理解软件技术条件便不能很好地利用软件来解决实际问题。一些对结构概念不很清楚的设计人员可能会过分地相信计算机而出现严重的设计错误。我们必要时应要用手算复核，不要盲目相信软件计算的结果，尤其是带转换的构件。

结语

综上，建筑结构设计在建筑安全中有着举足轻重的地位，为保证建筑行业更好的发展，在结构设计过程中出现的问题必须得到妥善地处理解决。而上述所提到的问题均是工程师们在结构设计和工程施工中常常遇到的，极易遭到忽视。因此，要求结构工程师能够熟练掌握基础知识，熟悉相关规程，规范的条文及施工工艺流程，灵活处理相关常见结构问题，使建筑物得到安全，可靠的保障。

参考文献

[1]王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2010.2.

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关键词　结构方案；结构计算；施工图设计

1、概述

结构设计要求设计者有良好的基础知识，熟悉结构规范、了解结构构造并能用施工图很好的表达出设计意图。一个工程的结构设计周期分为三个阶段：结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。结构方案阶段要根据建筑的重要性、抗震设防烈度、建筑的高度来确定结构形式，方案阶段强调概念设计，整体把握；结构计算阶段要确定计算软件，选取合理的设计参数，配合其他专业进行结构建模、计算和调整，计算完毕需对计算结果的合理性和可靠性进行分析；施工图设计阶段是将设计内容用图纸表达出来。本文将针对上述三个阶段进行详细的描述。

2、结构方案阶段

在本阶段，结构工程师要根据各种结构形式的适用范围和特点来选择最佳结构形式，要注意规范中对于各种结构形式的界定，清楚各种结构形式的使用范围，使结构方案尽量满足建筑要求，并考虑合理性和经济性。

2.1 高层建筑结构体系

1）框架结构

框架结构由立柱、梁和楼板一起形成的空间受力体系。优点是建筑平面布置灵活，立面设计方便；缺点是刚度小，水平侧移较大。主要适用于非抗震区和层数较小的建筑。

2）剪力墙结构

剪力墙结构是用剪力墙作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。剪力墙结构刚度大、空间整体性好，侧向变形小，适用于建造较高的高层建筑。

3）框架-剪力墙结构体系

框架-剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。剪力墙主要承受水平力，是抗侧力的主体，框架则以承受竖向荷载为主。剪力墙克服了纯框架结构抗侧刚度低的缺点，框架则弥补了剪力墙结构布置不灵活的不足。框架-剪力墙结构普遍用于较高的宾馆和办公楼等公用建筑中。

4）筒体结构体系

筒体结构体系由一个或多个筒体为主抵抗水平力，筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。筒体结构具有很大的刚度，抵抗水平荷载能力很强，往往用于大跨度、大空间或超高层建筑。

2.2 结构选型的内容和要求

结构选型主要包括：选择合适的基础结构、竖向和水平承重结构。设计者要求对各种结构的受力特点及适用范围有较好的了解。选定的结构体系应符合以下要求：

（1）建筑场地宜选有利地段，避开不利地段，远离危险地段，避免土质液化及地基土不均匀沉陷灾害；

（2）平面和立面形式简单、对称、规则，减小偏心

（3）抗侧力构件和质量分布在同层平面内宜基本对称，相邻层刚度和质量变化宜缓慢；

（4）地震区的高层建筑应具备多道抗震防线，有足够的承载力、刚度和延性；

（5）施工简便可行，经济合理且与周边环境和谐。

3.结构计算阶段

3.1 结构建模步骤

结构整体建模是结构计算关键的一步，要保证结构模型与实际相符，如层高、传力关系、边界条件等，除此之外还要注意以下问题：

（1）检查原始数据是否有误，是否遗漏荷载；

（2）计算简图是否与实际相符，计算程序是否选择正确；

（3）荷载是否准确，复核输入的荷载如建筑隔墙、电梯吊钩、消防水箱和特殊房间荷载等；

（4）计算参数必须逐一复核，使之与实际相符。

3.2 计算结果判断

建模计算完成后，需要对计算结果进行判断，看建模和计算分析是否合理。通过计算结果查看阵型曲线是否光滑连续，零点位置是否符合一般规律；位移曲线应上下渐变，位移值满足规范要求。高层建筑结构主要有如下控制参数：

（1）位移比

《高层规程》3.4.5规定：在考虑偶然偏心影响的地震作用下，A级高度高层建筑的位移比不宜超过1.2，不应超过1.5；B级高度高层建筑的位移比不宜超过1.2，不应超过1.4。

（2）周期比

《高层规程》3.4.5规定：A级高度高层建筑的周期比不应大于0.9，B级高度高层建筑的周期比不应大于0.85。

（3）刚度比

《高层规程》3.5.2规定：

1）对于框架结构，楼层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于0.7，与相邻上部三层刚度的平均值的比值不宜小于0.8。

2）对于框架剪力墙结构，剪力墙结构、筒体结构，楼层与相邻上层的侧向刚度比（考虑层高修正）不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，侧向刚度比不宜小于1.1；对于结构底部嵌固层，侧向刚度比不宜小于1.5。

（4）层间受剪承载力之比

《高层规程》3.5.3规定：A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于相邻上一层受剪承载力的75%。

（5）剪重比

剪重比在某种程度上反应了结构的刚柔程度，剪重比太小，说明结构整体刚度偏柔，在地震力下的位移过大；剪重比太大，说明结构整体刚度偏刚，会引起很大的地震内力，不经济。《高层规程》4.3.12规定了结构各楼层的最小地震剪力。

（7）层间位移角

限制高层建筑的层间位移角主要目的有两点：一是保证主体结构基本处于弹性受力状态；二是保证填充墙和各种管线等非结构构件完好，避免产生明显的损伤。

4、施工图设计阶段

结构施工图的基本要求是：图面清楚整洁、标注齐全、构造合理、符合国家制图标准及行业规范，能很好的表达设计意图，并与计算书一致。结构施工图的内容主要包括：图纸目录、结构设计总说明、基础结构布置图、各楼层结构配筋图、竖向构件定位以及配筋图及结构大样等。结构施工图应该注意如下问题：

4.1 结构设计总说明

结构设计总说明是结构施工图纸非常重要的一部分，它反映了一个工程的总体情况、说明了一些常用结构构造的做法、介绍了工程的某些特殊情况。撰写结构设计总说明需要注意的问题有：总说明所列自然条件是否与有关部门提供的设计原始资料一致；所列设计规范是否有遗漏或者过时作废的；常用荷载超过荷载规范的规定是否有依据；当采用新技术、新材料、新工艺时，应予以补充说明；说明应针对工程的具体情况，内容简单明了。

4.2 违反规范强制性条文

图纸中常见的违反“强条”有：受力钢筋不满足最小配筋率要求；混凝土结构的抗震等级选择错误；框架梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值，一级抗震小于0.5，二、三级抗震小于0.3；框架梁加密区的箍筋间距大于梁截面高度的1/4；梁端纵向钢筋配筋率大于2%时，箍筋直径没有比规定的构造数值加大一级等等。设计人员应该精读规范黑体字部分，避免在施工图中违反强制性条文规定。

4.3 其他图纸问题

（1）梁上部纵筋的净距不符合规范，上部纵筋过密会给混凝土的振捣带来困难；

（2）梁的配筋率不合适，配筋率过大说明梁截面偏小，反之说明梁截面偏大，梁的配筋率控制在1.5%～2.5%；

（3）主梁底标高高于次梁底标高。这种情况往往是由于涉及周期不合理，设计人员频于赶任务造成，现场一旦按图施工其实际受力状态与设计假定不符，造成结构不安全；

（4）次梁跨度较大时，应该验算其挠度。

5、总结

本文介绍了建筑结构设计的三个阶段：结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。结构方案阶段着重分析了不同结构体系的特点和适用范围，指出了结构选型的基本要求；结构计算阶段介绍了利用软件进行结构分析的基本过程以及计算结果的判断；施工图阶段则总结了结构施工图的绘制要求和容易出现的问题。以上是作者在设计院工作三年的一点心得和体会，希望能对刚接触结构设计的新人有所帮助。

参考文献

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关键词：建筑结构功能分析 教学 改革

中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：

0．引言

《建筑结构功能分析》课程是建筑工程技术专业的一门专业必修课程，是建筑工程技术专业其他专业课程的基础，主要任务是阐明建筑结构基本力学原理，在此基础上，让学生掌握简单建筑结构功能分析方法，并能在实践中应用，同时亦为后续课程如《钢筋混凝土结构施工》、《钢结构施工》等提供必要的基础知识。这门课程是高职院校建筑工程技术专业一门非常重要的专业课，课程的内容主要包括了力学部分和结构部分。而本身力学或结构任意一个部分作为讲述来说，都有比较高的难度。所以这门课程的特点是内容比较广泛、理论比较深厚、时间比较持久、实践的要求比较高。这就导致很多学生在学习的过程中比较吃力，兴趣难提起来，上课时不太容易与老师保持一致，授课效果不理想的现象。所以如何找到一个更科学更有行之有效的教学模式，调动学生的学习兴趣，是该课程亟待解决的问题。

1．深化课程目标

由于目前国家教育的大环境要求高职院校的把握高职特点和课程结构的设置，所以各职业院校都在寻求着课程的改革和行之有效的突破。《建筑结构功能分析》就是在此环境下经过重新整合应运而生的新课程，对于新的课程，怎样把握好它的课程目标，是课程目前的主要任务。

伴随着高考的改革，高职生源状况发生了很大的变化，学生基础知识比较薄弱，对理论性知识接受能力不强。在调整课程教学目标时，将原本复杂的构件的设计计算压缩，增强结构施工图的识读，主要介绍结构构造和结构图的表达方法。只要学生能够识读结构施工图，那么高职建筑工程技术专业学生的培养目标要求就基本达到，再加上其它相关专业知识的学习，可以从事一般施工管理和预决算工作。

课程目标的设计思路可以变三段式课程体系为任务引领型课程体系，打破传统的文化基础课、专业基础课、专业课的三段式课程设置模式，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；变知识学科本位为职业能力本为，打破了传统的以“了解”、“掌握”为特征的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为主为知识应用能力的培养为主，打破传统的知识传授方式的框架，以“工作项目”为主线，创设工作情景，培养学生的实践能力。

2．调整教学用书内容

当前的《建筑结构功能分析》教材主要包括理论力学、结构力学钢筋混凝土结构、砌体结构和钢结构三部分内容，其中 力学与结构各授课一个学期，占50%的比例，课程要重视教材建设与选用，课程教学内容不拘泥于某一本教材，可以参考21世纪全国高职高专土建系列技能型规划教材《建筑力学》以及《建筑结构》。这两本教材保证了教学内容的针对性、实用性和先进性。

3．改革教学方法

以建筑工程技术专业学生的就业为导向，根据行业专家对建筑工程技术专业所涵盖的岗位群进行的任务与职业能力分析，以本专业共同具备的岗位能力为依据，遵循学生认知规律，紧密结合职业资格证书中施工技能要求，确定本课程的工作模块和课程内容。主要包括建筑结构功能分析基础、梁的功能和安全分析、柱的功能和安全分析、钢筋混凝土梁板结构功能和安全分析、钢筋混凝土多层及高层建筑结构、钢筋混凝土结构单层厂房。

为了优化教学效果，提高教学质量，在课程教学过程中，积极探索、实施现代化教学方法和手段，包括板书讲授、多媒体讲授、录像课、现场教学等不同方法和教学手段综合应用。积极开展第二课堂，激发学生的学习热情和积极性。在教学改革中，要求教师努力采用启发式教学、引导式教学和交互式学习，充分调动学生学习的主动性、积极性和创新意识，注重学生综合能力的培养。

4．采用多媒体教学

课程可以开发丰富的教学资源，为学生自学与复习提供了方便。制作了多媒体课件、视频、动画、案例与施工图片、模拟练习、课堂教学录像等。教学过程中不局限于传统的教学工具，使用多媒体教学，让学生能形象直观的感受和理解教学内容。同时更可以摆脱大量的画图所带来的时间和精力消耗，有助于课堂里内容的丰富。

5．兼职教师配合讲学

《建筑结构功能分析》课程的教学还可以采用专兼任教师结合的方式进行教学，充分利用合作企业兼职教师的实践经验进行实践指导，使得教学更加贴近工作岗位要求。

《建筑结构功能分析》课程的大部分教学内容安排在校内基地进行授课，通过项目化教学，在具体工作任务的引领下，让学生在“做中学，在学中做”。

7 结语

《建筑结构功能分析》是一个比较新的有高职特色的专业课程，对于教学的方式方法各个学校都在进行积极的思考和探索，在该课程的教学中，还需进一步加强院校之间的交流，加强与企业之间的联系，互通有无，不断调整，深化课程改革，才能为高职院校的《建筑结构功能分析》的课程发展找到一条更科学合理的途径，达到培养适应企业和社会需求的高职人才的目标。

参考文献

［1］陈建国 .《建筑力学》的教学改革与实践［J］. 职业技术，2006，( 12) .

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【关键词】悬挑式脚手架；高层建筑；施工；安全

1.悬挑式脚手架的结构特点

悬挑式脚手架的关键是悬挑结构，它必须具有足够的强度、刚度和稳定性，并能与建筑结构可靠连接，以将脚手架的荷载安全地传递给建筑结构。按悬挑结构的构造形式不同，可分为斜拉式和下撑式两类。斜拉式是在由建筑结构伸出的型钢挑梁端部加钢丝绳斜拉，钢丝绳另一端固定到预埋在建筑结构内的吊环上；下撑式是在挑梁端部下面加一斜杆支撑。

两类悬挑结构在实际工程中都有广泛的应用，但从受力及使用上各有特点：斜拉式悬挑结构的承载能力是由受拉钢丝绳控制的，而下撑式悬挑结构的承载能力是由下撑杆的受压稳定性控制，故在挑梁所耗用的材料以及制作、安拆的用工方面，斜拉式都低于下撑式，即受力形式更合理，能充分发挥组成悬挑结构的材料自身的性能；但在使用上，斜拉式不如下撑式方便。

2.施工准备和施工要求

2.1安全技术准备

施工前对施工人员进行详细的安全技术交底。相关施工人员必须持证上岗，并进行安全技术培训和书面的安全技术交底。相关作业人员应具备相关的基本条件，同时还要具有一定的作业基础知识，因为，架子工除了支搭架子外还应具备一定的起重知识和吊装技术。

2.2材料准备

钢管：多数高层建筑工程施工中采用的是Φ48×3.5的钢管，严禁使用有明显变形、裂纹和严重锈蚀的钢管。而且脚手架的所有立杆、大横杆均统一刷黄色防锈漆，剪刀撑均统一刷蓝色防锈漆。脚手架大横杆、立杆、剪刀撑等要求采用3m～6m长的钢管，双排脚手架小横杆长为1.5m。

钢管连接件：使用与钢管相匹配的、且符合国家现行标准规定的钢扣件，扣件不能有裂纹、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷。扣件与钢管的贴合面必须贴实，应保证与钢管扣紧时接触良好。扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm，扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋面间隙小于1mm。

脚手板：多数工程采用的是50mm厚松木板，板宽200mm-300mm，两端采用10号铅丝各绑扎两道箍。安全网：一般要求使用6mx1.5m的绿色密目安全网。

2.3施工要求

必须使用合格材料，对于有变形和不合格的扣件均不得使用。必须按规范规定设置连墙杆。应随架体搭设进度，及时跟进做好安全网等安全防护措施的张挂。脚手架外侧采用安全网全封闭；围网设于靠外侧立杆的内侧，与立杆、横杆绑扎牢固。在铺设脚手板的操作层上必须设防护拦杆和踢脚板，一般踢脚板高度为180Mm，要求护栏一道，距离平桥面1.0m。

3.悬挑式脚手架在高层建筑施工中的案例分析

3.1工程概况

本工程楼体长为67.2m，楼宽为11.8m，总高55.60m，地上18层，地下1层，地上部分层高为3.0m。

3.2悬挑式脚手架方案设计

脚手架用于主体结构，同时兼作安全防护，外装修时采用电动吊篮进行外部装修。基础至1层采用落地双排脚手架，从2层3m处，7层21m，13层39m开始采用悬挑式脚手架，每层脚手架搭设高度为18m，共计搭设3层。悬挑式脚手架工字钢采用14a号，悬挑1.2m，内伸3.3m。内伸端采用两套钢环，并用木楔楔实。

3.3悬挑式脚手架搭设的要点

3.3.1脚手板铺设要求

脚手架里排立杆与结构层之间均应铺设木板：板宽为200mm，里外立杆间应满铺脚手板，无探头板。

3.3.2防护栏杆

（1）脚手架外侧必须设1.2m高的防护栏杆和30cm高踢脚杆，顶排防护栏杆不少于2道，高度分别为0.9m和1.3m。

（2）脚手架内侧形成临边的（如遇大开间门窗洞等），在脚手架内侧设1.2m的防护栏杆和30cm高踢脚杆。

3.3.3连墙件

（1）连墙杆从底层第一步纵向水平杆处开始、每层隔三跨立杆间距设置一道与主立杆相连，连墙杆必须上下层错开，按梅花状布置。

（2）连墙杆制作：用长250mm～300mm的Φ48钢管与Φ16钢筋进行双面焊接5d，在浇筑混凝土前预埋在梁边并与主立杆用垂直扣件紧固。

（3）拉结点在转角范围内和顶部处加密，即在转角1m以内每层设置一拉结点。

3.3.4剪刀撑

（1）剪刀撑沿脚手架两端或转角处外侧立面进行整个长度和高度连续布置。斜杆底端与立杆连接点离地面不大于500mm，且与地面水平夹角成45°

（2）每组剪刀撑之间距离为8跨（约12m）。剪刀撑宽度为4跨（约6m），钢管采用搭接，其搭接长度不少于1000mm，等距离用3个旋转扣件扣紧。

（3）剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆伸出端或立杆上。

3.3.5悬吊装置

（1）悬吊及卸荷点设置。第一批悬吊点设置第二层、按每隔3000mm及转角位在结构周边埋置，其后每批卸荷点每隔4层设一道，分别设置在6层，10层，14层。卸荷点必须上下层错开，按梅花状埋置。

（2）卸荷装置制安。吊环用Φ20钢筋制作，埋入梁（墙）混凝土内不少于300mm，采用20mm钢丝绳分别设置两个吊点拉结在脚手架第一步主节点处双排横向水平杆底，钢丝绳端用M20拉结花篮作伸缩收紧，收紧钢丝绳后使其达到吊拉排栅重量作用，收紧后的拉结花篮用锁卡锁牢固，防止松滑。在外排栅的每个吊点处，必须用钢管与建筑物拉结。

3.3.6电梯井内脚手架搭设

（1）立杆：每趟电梯井采用+48×3.5钢管（长约4m）四根作为立杆，立杆距电梯井结构边线为250mm，分别设置于四大角，四根立杆的接口必须错开一个步距。

（2）水平杆：相邻立杆间必须设置纵横向水平杆，水平杆距结构边线为150mm，步距为2000mm，水平杆每隔两步设置一道与电梯井结构回顶的纵横向构造杆，以保持架体的稳定性，其中回顶要错开设置。

4.安全施工中需注意的问题

进入施工现场的人员必须戴好安全帽，高空作业系好安全带，穿好防滑鞋等，现场严禁吸烟。酗酒人员严禁上架作业，严禁开玩笑和打闹。脚手架搭设人员必须是经过技能鉴定合格、取得职业技能证书的专业架子工，上岗人员定期体检，体检合格后方可发上岗证。护身栏、脚手板、密目安全网等影响作业，班组支模时，如需拆改时应由架子工完成，其他人员不得拆改。不得利用脚手架调运重物，作业人员不准攀登架子上下作业面。因脚手架使用时间较长，所以在使用过程中应做到每天检查，发现问题要及时解决。施工人员严禁凌空投掷杆件、物料、扣件及其他物品不得乱扔。脚手架堆放场地要做到整洁、摆设合理、专人保管，并建立严格领退料手续。运至地面的材料应按指定地点随拆随运、分类堆放、当天拆当天清，拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。应随时整理、检查，按品种分规格堆放整齐，妥善保管。

5.结束语

结构施工中的外檐悬挑脚手架由于能够很好的适应场地狭小等施工作业的特殊环境，又能保持施工作业的连续性，不影响施工进度，且采用悬挑脚手架的材料可以循环利用，降低了成本，经计算，与常规式落地脚手架相比，降低费用20以上，因此在以后的工程施工中值得大力推广使用。

【参考文献】

[1]王文，王达兴，王涛.超商层建筑中斜拉式悬挑承重脚手架的设计[J].建筑旋工，2011，（9）.

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一、混凝土结构课程特点

1. 课程内容

混凝土结构设计课程为土木工程专业必修的重要专业基础课，该课程主要包括以下内容：钢筋混凝土结构基本构件（其中包括受弯构件、受剪构件、受压（拉）构件、受扭构件等）设计、预应力混凝土结构设计的基本原理、钢筋混凝土楼盖结构设计、工业厂房设计等内容。通过本课程的学习可使学生掌握工程结构的受力性能分析、设计方法、以及如何利用现有的规范对结构进行设计，为以后进一步的学习结构设计等其它专业课程打下良好的基础。

2. 课程特点

作为土木工程专业的一门重要的学科基础平台课程，混凝土结构课程与前续课程理论力学、材料力学、结构力学及建筑材料等课程密切相关，又是后续课程高层建筑结构、砌体结构、特种结构、抗震结构设计等专业课程学习的基础。它有理论基础，又包含很多经验公式，混凝土结构设计原理中受弯、受压构件承载力的计算，有较好的简化力学模型，易于理解。而抗剪承载力、变形、裂缝宽度计算多采用半经验半理论公式。抗扭承载力计算则基于试验资料的统计而给出经验公式，不易从理论上理解。解决一个问题往往需要不止一个而是一系列的经验公式，公式中含有的符号众多。另外，混凝土截面的延性、耐久性设计为概念设计。

混凝土结构课程的学习应结合相关的现行行业规范。《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）是教学的重要规范依据，其中条文较多，在学习课本的基础上与规范相结合，理解规范条文，明确构造要求。

混凝土结构课程设计实用性强，一般为：楼盖设计和单层厂房设计。课程设计是对整个教学效果的总结和应用，与工程应用技能的培养紧密相关，课程设计教学的效果决定了综合性应用技能培养的成效。

同时随着建筑科学的先进技术的发展，教学内容不断更新，以及“大土木”的宽口径教学计划的要求，课时普遍被压缩，从而造成学时减少、内容增多的矛盾，所以有必要调整目前的传统教学模式，以适应新的教学要求。

二、混凝土结构课程教学存在的主要问题

1. 教材问题

从教育教学改革的目标要求看，缺乏适用于一般院校特别是专科层次的，在体系、内容与阐述方式等方面均有所突破的教材。笔者曾主讲过工程造价、工程管理等专业的混凝土结构、建筑结构等课程，从接触的各类本专科教材看，混凝土结构教材体系编排雷同，内容没有变化，缺乏个性和特色。例如：现有教材依然按照专门化人才培养模式安排内容，由学习基本构件设计开始，然后是混凝土结构设计，两部分内容相互割裂、缺乏联系。又如，在基本构件部分过于重视破坏机理的研究和理论推导，很容易使学生陷入概念、符号、公式、系数中，对学习产生畏惧感、丧失信心、失去兴趣。又如，对结构构件只强调局部而不是整体，其结果是学生较孤立地学习了一些设计理论，却不能理解结构应具备的功能，搞不清一个具体的工程结构应承受和传递哪些荷载，以及为保证传递过程的完成而采取的各种措施，在头脑中并未建立起较清晰的整体结构概念，不利于学生综合能力的培养，即使靠课程设计、毕业设计的训练也难以弥补学生这种先天不足。因此，对讲授内容深广度的把握基本取决于教师本人，带有一定的随意性和盲目性，在学时减少的情况下，教师为保证基本构件部分的理论体系完整，常常是删减结构体系和实践性较强的内容。

2. 教学安排问题

混凝土结构是一门理论性、工程实践性均很强的应用科学，既需要力学、数学、材料学等课程作基础，又需要涉及实际工程结构物。在教学安排上，专业基础课和专业课缺乏必要的联系，未形成完整的体系，专业基础知识没有真正起到基础和支撑专业课的作用，加之混凝土结构理论内容丰富、工程实践性强，致使该课程普遍存在教师难教、学生难学的问题，学生不能将所学知识真正融会贯通，建立起较清晰的结构概念。例如，力学课程中并没有深入讲授多跨连续梁内力的计算方法以及内力包络图的概念和求法，致使混凝土结构课程中的梁板结构设计中的计算方法和理论相对于学生的知识体系来说，有一些高不可攀，很多学生在学习基本构件时还得心应手，到了梁板结构这一部分就很难领会其中的精髓，从而丧失学习兴趣。

3. 教学方法缺乏针对性

多年来我们习惯了以教为中心的教学模式，教学中主要采用的是灌输式的教学方法，教学时过分注重课程本身的完整性却忽视了课程的针对性和实用性，忽视了对学生的学习能力、创造性思维能力、综合分析问题和解决问题能力的培养，没有充分发挥学生在教学活动中的主体作用。另外，教学过程中只注重讲授书本知识，而忽略了理论与实践相结合。在教学过程中不注重规范的讲解与应用，没有使学生养成查规范的良好习惯，使学生感觉知识比较抽象，即使完成了楼盖、工业厂房的课程设计，学生对结构设计的基本思想也没有掌握，教学效果不够理想。

三、对混凝土课程教学改革的几点建议

1. 教学内容的改革

课程内容要精减、优化，突出重点，讲透难点，避免教学资源的浪费。例如，在建筑工程相关的专业中，钢筋和混凝土的材料性能在《建筑材料》、《建筑工程施工》、《混凝土结构》、《建筑构造》、《建筑力学》等多门课程中重复出现。对于类似先修课程中已将讲授过的知识可以取消，保证知识结构体系在全面无遗漏的基础上简洁明快，有利于学生接受。另外，对一些复杂的且有经验系数引入的公式的讲解过程中，应以重点内容为主线，避免大段公式的推导，只讲思路、脉络、公式符号含义、应用条件、物理意义等，如等效矩形应力图形混凝土受压区高度x、偏心距增大系数η等。

在精简教学内容的同时，要求教学目标和教学内容适应面要宽，要抓住培养学生工程综合能力这条主线，适当补充教材上没有的教学内容，缩短学生从毕业到将来参加实际工作时在知识上的差距。例如，在设计方法一章中，增加了由原始资料求荷载效应的例题和作业，有目的地训练学生结构设计中“导荷载”的能力。对于恒荷载，可以根据构件建筑构造，从荷载规范中查出相应材料重力密度，进而计算出面荷载，对于活荷载可以从荷载规范中查出。对正常使用极限状态，要让学生自己从荷载规范中查出相应荷载的组合值系数、准永久值系数和频遇值系数。另外，教学内容中还应融入建筑法规的教育和职业道德的内容，在潜移默化中培养学生良好的质量意识、责任意识等职业素质。同时，要加强理解现行规范（如混凝土结构设计规范（GB50010-2010）、建筑结构荷载规范（GB50009-2012）、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002，2011版）、建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）等），使学生知识结构与现行规范相结合，不与实际工作相脱节。

教学内容也要体现本学科的科学研究和工艺、技术改进的新信息和最新成果，充分反映学科前沿的动态，注重对学生创新意识和创新能力的培养。在教学过程中，不能只局限于书本上的内容，而应当跟踪国内外土木工程学科的先进成果，把新理论、新方法、新材料、新技术、新工艺及时融入于课程之中，如增设新型混凝土结构体系设计原理与应用方面的内容；介绍诸如高强混凝土结构、钢管混凝土结构、钢骨混凝土结构、纤维混凝土结构、新型楼盖结构等内容，以此扩大学生的视野，激发其上进心和求知欲。

随着计算机分析软件及绘图软件的普及和大量使用，出现了计算机分析和绘图逐步取代传统手算方法和手工绘图的趋势，特别是对大型和高层建筑结构的设计更是如此。计算机技术的飞速发展以及计算机。因此，在混凝土结构课程的教学中，也应加强对学生计算机分析和绘图能力的培养；重视训练学生的空间想象能力和创新思维能力。使理论内容的讲授和计算机设计能力的培养协调同步进行是当前教学的迫切需要。

2. 教学方法的改革

为了增强课堂教学的互动性，可以采用“讨论式”启发性的教学方法，通过写读书报告，学生上讲台，课程重点、难点专题讨论等方式激发学生的学习积极性，将教师的主导与学生的主体作用合理地结合起来，师生互动，提高教学质量。必要的时候也可以采用看录像、做试验的方式。例如，对于材料的实际性能特点和构件的实际受力行为，安排课时让学生亲自动手操作实验，若不能做实验则可以采用播放录像的方式让学生了解一些实验过程，同时把先进的应用软件运用于多媒体教学实验设计中，发挥多媒体在教学中的优势，帮助学生理解课程内容，加强学生的空间概念和感性认识，从而提高教学和学习效率。

教师在传授理论知识的同时要和实际工程联系起来，例如，开课之前带领学生进行认识实习，使学生对梁桥等常见的结构形式和梁、板、柱等常见的基本构件建立一些初步直观的认识；在讲到混凝土构件时，应结合教室内的梁、板、柱构件进行讲解；在讲到厂房结构的组成时，可以把学生带到学校的结构实验大厅（单层厂房结构）内进行现场讲解，学生很快就明白了课堂教学的内容，由此可知到工程实地讲解，通俗易懂，使学生有较深刻的感性认识，加深对所学理论知识的掌握，同时还可以培养学生对周边环境建筑的观察力，激发学生的学习兴趣。

由于学时有限，我们不可能讲解教材上的所有内容，也不能讲授的内容平均分配时间， 重点内容应该多安排课时进行精讲，比如受弯构件的正截面和斜截面承载力计算就应该是整本书的重中之重。

由于混凝土结构设计课程符号、公式的数量很多，对初学者来说，要在短时间内完全记住困难较大。考试时不妨借鉴现在的执业资格考试的形式，就是采用完全开卷的方式，既允许学生把自己认为考试时需要参考的内容写在一张备考纸上，考试时只准许带该备考纸，不得再带其他任何相关资料，在交卷时，备考纸与试卷一并交回，并且作为平时成绩的一部分。从几年的实行情况看，这种考试方法效果比较好，主要表现在：学生不必再像闭卷考试时对概念、公式进行死记硬背，可以将学习重点转向对概念、公式的理解、应用，提高了分析问题解决问题的能力，这在后续的课程设计中有所反应，学生表现出较强的综合应用知识能力和解决实际工程问题的能力。课程设计考核中，可以采用计算书、结构施工图纸的评定与课程设计答辩相结合方式进行。软件应用与课程设计紧密相关，故可以不做单独考核。

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摘要：随着平法的普及和钢筋翻样行业的形成，土建类专业开设“平法识图与钢筋算量”课程已成为教学改革的趋势。以课程为依托，以钢筋翻样岗位为目标，就如何培养技能性人才进行了教学探索。重点阐述了课程教学模块和教学单元的设置，对教材、软件及实训基地等课程相关的教学资源建设提出了见解，并就识图与算量的关系、平法与力学结构的关系以及技能大赛对教学的促进作用等问题，进行了思考。

关键词 ：高职；平法识图与钢筋算量；教学改革；钢筋翻样岗位

基金项目：南通职业大学高等教育教改立项研究课题“面向‘钢筋翻样’岗位的高职‘平法识图与钢筋算量’课程教学改革与实践”（项目编号：2013-YB-10）

作者简介：王庆华，男，南通职业大学建筑工程学院讲师，主要研究方向为建筑施工与平法教学；佘步银，男，南通职业大学建筑工程学院副教授，主要研究方向为建筑施工与管理教学。

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1674-7747（2015）21-0005-04

平法识图与钢筋算量的相关知识以前只是在建筑识图、建筑结构、建筑施工、工程造价等课程中作为一个单元介绍，所涉及到的知识浅显，缺少连续性和系统性，这样，导致学生识图能力差，不能适应建筑行业发展的要求。目前，高职院校已逐步开设相关课程，形成了独立的课程体系，但是，课程标准尚不完善，课程建设的思路和方向还不是很明晰。高职院校主要培养的是生产一线的实用性人才，要求课程建设的目标应该和未来从事的岗位相结合，因此，本文结合钢筋翻样岗位的特点和要求，对“平法识图与钢筋算量”课程的建设进行了探索和分析。

一、钢筋翻样行业的形成与发展

（一）钢筋翻样行业的形成

随着我国建筑业的高速发展，尤其是大量钢筋混凝土高层建筑的涌现，以及抗震标准的提高，钢筋作为主要的建筑材料，在设计、监理、施工整个建设过程中具有举足轻重的地位。钢筋工程在土建工程造价中的比例一般都占到35%-40%左右，甚至更高。［1］行业的竞争加剧导致企业对成本控制的加强，“含钢量”一度成为衡量结构设计的优劣标志，而在工程招投标及钢筋施工过程中，都要求对钢筋用量进行准确计算。

平法是把结构构件的尺寸和钢筋等，按照平面整体表示方法的制图规则，直接表达在各类构件的结构平面布置图上，再与标准构造详图相配合，构成一套完整的结构设计方法。［2］平法经过近二十年的发展，亦成为建筑工程师的共同语言，其实质是精简了结构设计表达，而同时对施工和造价识图人员提出更高的要求。钢筋算量的前提就是必须懂得平法表示的各类构件的钢筋构造做法。

基于对成本的控制和平法的普及，钢筋翻样行业应运而生。钢筋翻样在实际应用中分为两大类，一类是预算翻样，是指在钢筋造价预算及招投标过程中，根据图纸计算钢筋含量，重在造价；另一类是施工翻样，是指在施工过程中，根据图纸做深化设计，以形成钢筋构件下料单，便于钢筋工按料单进行钢筋构件的制作，重在指导施工，对钢筋翻样的准确性要求更高。

（二）钢筋翻样岗位要求及行业发展前景

目前，钢筋翻样行业发展还处于初步阶段，与施工员、造价员等岗位相比，国家尚无职业资格证书和岗位证书。钢筋翻样的工作绝大多数由造价员、施工员、钢筋班组长甚至钢筋劳务分包老板兼任，建筑市场还没有完全形成钢筋翻样岗位以及钢筋翻样技术员、钢筋翻样工程师这些概念。但是，随着建筑市场的专业化，建筑工程的规模化，建筑形式的复杂化，成本控制的精细化，以及建筑质量验收的标准化和规范化，这一职位不仅重要而且会非常紧缺。翻样即翻译，是把平法语言翻译成简单的钢筋图形语言，准确完整是第一要义。一个优秀的钢筋翻样员可以提高钢筋施工质量，减少钢筋浪费，增加投标概率，提高决算效益，为企业创造可观的利润和价值。而合格的钢筋翻样员必须具备多方面的知识和经验，其岗位职责和要求包括：负责钢筋翻样单的编制和调整；负责钢筋工种技术质量交底，解决相应的施工技术问题，对钢筋班组施工进行指导、检查；负责钢筋工种操作质量和实物质量的隐蔽验收和评定，并做好有关技术质量资料的收集；负责项目钢筋目标成本计划编制与控制。其中，钢筋翻样单的编制是核心。

现代高楼大厦多数以混凝土结构为主，钢筋是一个重要的考虑指标，有了专门从事钢筋翻样的技术人员，可以更高效、更全面、更精确地计算出繁杂的钢筋数量。因此，钢筋翻样岗位正逐渐被企业所重视和认可。而随着社会分工越来越细，专注型的人才和企业更容易获得成功，在一些地区，已经形成以钢筋翻样为主业的劳务和咨询公司。

二、课程教学模块及教学单元设计

根据钢筋翻样岗位的要求和发展，制定了“平法识图与钢筋算量”课程的教学目标，即通过课程教学，培养学生识读结构施工图的能力、钢筋翻样能力以及钢筋工程验收能力，同时，培养学生严谨细致的职业素养和解决工程实际问题的能力。教学内容的设置以一项实际的工程为背景，以构件单元为载体，共划分为八个模块，每个模块再细分为若干个教学单元。同时，考虑到学生由易到难的认知规律以及工程中常用的平法表示习惯，教学内容的设置如表1所示。

由表1可见，教学模块及单元划分体现了“项目驱动法”和“教学做一体化”的教改思路，每个模块都是一个完整的独立子项目，而每个教学单元都是一项学生可以具体操作的工作任务。以真实的工程项目为导向和背景，工作任务层层叠进，从教师在固定教室教学逐渐转到学生在机房和实训基地学、做的主体角色，教师指导完成各个工作任务，驱动学生自主完成整个项目任务。［3］

三、教学资源库及实训环境建设

教学资源库及实训环境的建设包括多项内容：教材、课程教学大纲和标准、教案、多媒体教学课件、课程实训指导手册、习题和试卷、相关图集（11G101-1，2，3和12G901-1，2，3）、相关规范（建筑抗震设计规范，混凝土结构设计规范，高层建筑混凝土结构技术规程，建筑地基基础设计规范以及相关施工规范和规程等）、电子及纸质版的建筑结构施工图纸、钢筋算量和翻样软件、施工现场视频和照片、缩尺建筑结构模型、校内外实训基地等。［4］本文重点阐述教材建设、电算软件应用和校内实训基地建设等方面的内容。

（一）教材建设

教材建设应该体现教改思想和教学模块单元设计理念，满足实用技能性人才培养的目标，符合高职学生的学习特点。教材是教学资源库的核心，一本好的教材能使整个教学活动获得事半功倍的效果。教材不能直接机械套用图集和规范，导致学生不能理解；工程性也不宜过强过细，不适合入门者学习。因此，教材内容不需要面面俱到，而要提炼钢筋翻样所需要的基础知识，识图规则、钢筋构造、计算方法是需要重点阐述的内容。如果没有专门的习题册和施工图图册，多种形式的思考题是教材有益的补充。同时，应提供相对完整的工程案例，包括结构平法施工图以及相匹配的有计算过程的钢筋翻样下料单，并要求正确无误，从而起到教学示范作用。

（二）电算软件应用

目前，建筑市场普遍采用电算软件进行钢筋翻样，其中，广联达软件市场份额占据较大，该软件处理范围广、计算结果准确、能够替代翻样人员90%以上的工作量。教学使用的软件应该选择市场成熟度高的品牌，以便学生尽早适应工作岗位。软件还具有三维显示功能，能从不同角度逼真地展现构件中的每一根钢筋位置以及每一个细部构造，这种三维仿真教学能极大地激发学生的兴趣，取得较好的教学效果。

软件教学安排应紧跟在每个模块的理论教学之后，以加强巩固本模块的学习；最后课程设计的安排可让学生自由上机，系统完成一个项目的钢筋翻样。随着软件的发展和市场竞争的加剧，钢筋翻样的成效很大程度上取决于对软件的熟练程度和理解深度，因此，软件电算教学应得到充分的重视。表1中软件应用课时就占到了近1/3。当然，电算和手算并不矛盾，电算是在手算的基础上程序化了，电算并不能完全替代手算。

（三）校内实训基地建设

高职实训基地的建设是一项重要工作。带学生到施工现场观摩钢筋排布和节点构造，对提高学生的认知和理解有极大的帮助，但考虑到学生人数的规模、施工工地的安全等因素，学生在工地也只能是走马观花，达不到深入学习的效果。如果把工地搬到校内，建立1：1实物模型，并且采用开放式的管理模式，师生就可随时观摩学习。整个模型应该含有独立基础，条形基础，承台基础，带悬挑的连续框架梁和次梁，多层框架柱，梁柱节点，连续板，剪力墙，带休息平台的板式楼梯等基本构件。模型的制作可以结合施工模板、脚手架、砌筑墙体、施工操作间同时建设，与其他课程共享。必须强调的是，模型要有准确性和完整性，不能错误百出成为反面教材，要选择信誉好的施工企业进行高质量高标准建设，做成样板，以达到教学示范的目的。

四、教学改革的体会与反思

（一）识图和算量不能分离

识图是算量的前提，识图的正确性决定了算量的精确性；算量是识图水到渠成的结果，是检验识图是否正确的手段，两者从教学上不能分离，两者的结合更有助于提高学生的兴趣，便于学生操作，达到良好的教学效果。“平法识图与钢筋算量”最早脱胎于工程造价专业的计量计价课程，重在造价，钢筋计量的复杂化使之成为独立的分支。其他课程如建筑识图、建筑构造、建筑施工、建筑CAD、建筑结构等均有涉及。这些课程有的侧重构造，有的侧重施工，有的侧重绘图，有的侧重算量，因此，有必要整合资源，集中讲解，形成具有一定深度和广度的专业基础课程。

（二）平法识图教学在力学和结构方面的拓展

平法识图不是简单的建筑识图，要完全读懂它，不仅要具备一定的空间想象力，还应该具备完整的力学结构知识。平法是国家现行混凝土规范的缩影，其蕴含的设计思想和内容可以说是博大精深。平法识图可分为三个层次：第一个层次是知晓平法的制图规则；第二个层次是知晓平法的结构构造；第三个层次是透过平法知晓力学和结构的原理，这也是读懂平法的最高境界。在教学上要求学生达到前两个层次，最后一个层次可以适当讲解，因材施教，以激发学生的求知欲和好奇心。比如，梁柱两端都要钢筋加密，涉及到结构抗震的知识以及节点处剪力较大，箍筋抗剪的作用；梁上部钢筋在1/3处截断，涉及到连续梁弯矩分布图的结构力学知识；剪力墙边缘构件的设置，涉及到高层建筑的抗震知识以及混凝土墙的配筋方式；基础梁纵向钢筋配置方式与楼盖梁正好相反，涉及到基础反力倒楼盖的计算模式。这些都可以在教学过程中进行深入浅出的介绍，从而带给学生一个延伸和想象的空间。

（三）技能大赛的引领和促进作用

高职技能大赛是依据国家职业技能标准，结合生产和经营工作实际开展的以突出操作技能和解决实际问题能力为重点的、有组织的竞赛活动。技能大赛与职业岗位的密切结合，充分体现了高职高专的培养目标，越来越受到高职学院的重视。目前，与平法相关的国家级技能大赛有：高职院校土建施工类专业“鲁班杯”建筑工程识图大赛，全国高等院校广联达软件算量大赛等。高职院校可以结合大赛的备战举办院级的平法识图和钢筋算量竞赛，从而更好地调动起学生的学习兴趣，让他们在竞赛项目中增强自信，同时，锻炼其承受压力和挑战的心理能力，为其将来更好地适应岗位工作打下坚实的基础。教师要以竞赛为契机，提升自身的技能水准，改革教学理念，改进教学方法，不断提高教学效果。

参考文献：

［1］刘克忠.钢筋工程造价的控制［J］.建筑施工，2010（32）：44-45.

［2］陈青来.钢筋混凝土结构平法设计与施工规则［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［3］罗丹霞，丁岩.高职《钢筋计算与翻样》课程“教学做一体化”改革［J］.四川建材，2014（40）：286-287.

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[关键词]《建筑力学》　教学质量　业务水平

《建筑力学》是为建筑学专业的学生开设的一门理论性、实践性较强的技术基础课，旨在培养学生应用力学的基本原理，分析和研究建筑结构和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等方面问题的能力。通过本课程的学习，使学生具备必须的建筑力学基础知识和力学思维能力，具有对一般工程结构作受力分析的能力；对构件作强度、刚度及稳定性核算的能力；了解材料的主要力学性能并具有测试强度指标的初步能力，掌握杆件结构组成规律，对常用杆件结构能合理的选择计算筒图的能力，为今后学习后续课程、直接应用工程实践、解决实际工程问题打下扎实的力学基础。如何提高建筑力学的教学质量是每位教师必须思考的问题，下面从三个方面进行探讨。

一、提高教师自身的业务水平。是提高教学质量的前提

日本教育家泽田庆辅说过：“教师在班级里首先是某一学科的专家，是知识、原理和技巧的传授者，是培养解决问题能力的辅助者”。学生把教师当成他们获得知识的一个宝库，一部活的教材。学生有什么疑问都会找教师。相信教师可以帮助他们解决一切疑难。所以。教师必须对本学科有扎实的理论基础有较为广博的新知识，对当前科学技术的发展，建筑力学上的概念、知识、计算原理、计算工具以及工程结构形式的更新，都必须有相当深度的了解，才能适应不断提高教学质量的要求。否则是满足不了学生愿望的，也不能启发学生的智慧。因此，要提倡教师接受继续学习。我曾在网上看到广东省力学教研分会专门请广东省力学学会和建筑学会的专家分别就当前新兴建筑力学与工程实际相结合、建筑优化设计等作的专题报告。他们介绍了当前建筑力学上概念的更新和复合材料的更新，当前新兴建筑物的计算原理和计算方法，如高层建筑物的框中筒、筒中简结构，斜拉杆桥以及不分缝环形桥面温度应力的解决等问题，使我开阔了视野，增长了知识，提高了我自身的业务水平。

二、注重课堂教学中培养学生的智能。是提高教学质量的关键

众所周知。搞好课堂教学是保证教学质量的关键。课堂教学是一名教师与许多学生之间以教材为媒介的知识交流过程。教师如何向学生演示教材，是用言语说明。还是借助视听教具，是班级授课、小组讨论，还是个别教导，是一开始就授予应当学习的一节内容，还是用发现法让学生思考问题，等等，都应围绕如何培养学生的智力能力为中心。学生在学习中智力与能力的增长和获得是由其心理的学习意向，即注意、情感、动机、意志来支配的，它们是学习的动力。为此，学生学习过程是一个以“意向动力”为核心的智能发展心理结构。在建筑力学教学中如何具体地培养学生的智力能力呢?

1.首先让学生明确建筑力学在本专业中的位置和在工程结构计算中的作用，激励学生有强烈的学习欲望。即培养学生的意向动力。

2.善于向学生提出问题，启发学生发现问题。一切研究、探索都是从提出问题开始的，只有在教学中注意引发问题，才能激发学生的思考能力。讲一堂课要层次分明，脉络清晰，一环扣一环，引人人胜，关键在于教师能否事先根据教材内容设计好几个逐步深八的有份量的提高。例如。在材料力学中关于应力状态概念及平面：应力状态分析两节课的授课中，可以提出如下几个逐层深化的问题：(1)为什么铸铁压缩时沿35°～39°斜面上发生剪断破坏，扭转时沿45°斜面上发生断裂破坏?启发学生思考斜载面上应力的状态。引出一点应力状态的概念。(2)研究一点应力状态的方法是什么?启发学生回忆前面所熟知的截面法，即围绕一点截出应力单元体。(3)应力单元体中三对互相平行面上的应力怎样确定?启发学生具体问题具体分析，通过拉、压、扭、弯的例子，可以完全由前面学过的知识确定。启发学生用熟悉的截面法加上平衡条件来解决。通过提出上述问题。一步一步地深化。就可以达到启发学生思考，培养分析问题和解决问题能力的目的。

3.重点阐述问题的思路，发掘问题的内在规律。掌握理论基础课研究分析问题的思想方法，是提高分析问题、解决问题能力的一个重要方面。因此，讲述基本定理、基本公式的推导时应重点阐述分析问题的思路，发掘问题的内在规律。如材料力学四个基本变形中横截面上应力的分式推导中都贯穿了同样的思路，同样的方法。即研究横载面上应力的平衡条件，应变的几何条件以及应力与应变之间的物理条件。讲述时应突出这三个方面的推理，并且着重分析应用公式的条件和物理意义，掌握了这些推理的思路。就可以引导学生在应力研究的王国里邀游了。

4.多用变式和比较方法，增强学生对问题的理解力和记忆力。所谓变式，指向学生提供感性材料时变换所列举的有关事物的形式，以显示该事物的特征，让学生从不同角度上分辨清楚事物本质的和非本质的属性。加深对问题理解。运用比较法则可以增强概念的准确性。使学生通过比较事物之间的联系与区别，突出相比较各事物的各自本质特性，便于记忆。如材料力学中一系列的内力、应力、变形公式正是可以通过比较法使学生加深认识，便于记忆的。

5.选好习题，培养学生提高解决问题的能力。表达能力是能力的一个重要方面。做习题又是培养锻炼学生使用文字、图形、计算来表达思维能力的重要方法。布置习题必须紧密联系工程实际，要求学生作习题时分析要条理化，步骤要规范化，绘图要正规化。对学生严格要求，教师在课堂教学中首先应起表率作用。

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关键词：结构设计;竞赛题目;结构选型;材料;加载方式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）41-0103-03

大学生科技创新活动不仅要求大学生创新，还需要出题者对题目进行创新。结构设计竞赛是一项充满挑战欲、创造性的科技竞赛，主要面向在校大学生。这种科技创新活动的主要目的是培养学生的团队概念，在活动中学生互相交流共同学习，从各个方面促进学生动手能力和创新思维的培养。大学生科技创新活动中的材料力学、桥梁工程、结构试验等课堂理论基础知识可以通过结构设计竞赛的形式与实际工程相结合，从而培养学生的设计和计算能力。这项竞赛得到了教育部的重点支持。国内许多一流高校都积极筹办此类比赛，并且通过高校间互相交流合作的方式促进这种竞赛不断升级发展，响应教育部的号召。所以目前此项比赛已经成为国内著名高校中土木专业的传统赛事。本文将国内主要高校举办结构设计竞赛所采用的题目、结构形式、材料、加载方式及计分方法等进行了分析介绍，以期为大学生科技创新竞赛的发展做出新的贡献。

一、结构选型

不同的竞赛对结构的受力要求各不相同，如高层结构、桥梁、屋架、塔吊等，结构体系需视具体情况分析选择。在结构设计竞赛中最能体现创新的地方是结构体系的创新，可充分发挥学生的想象力。西南交通大学第八届结构设计竞赛采用的是高层建筑模型设计和桥梁模型设计两种结构，华中科技大学第三届大学生结构模型设计竞赛采用的题目是大跨度屋盖结构模型设计，浙江工业大学第七届大学生结构设计竞赛采用的题目是自立式塔吊结构模型设计，首届全国大学生结构设计竞赛和中国石油大学第一届建筑结构模型设计竞赛采用的题目均为高层结构模型设计（见图1），此题目充分展示和发挥了建筑工程专业学生的专业水平，通过此次竞赛实践活动证实了该结构选型是一种较为合理的结构选型。

二、模型材料

模型的合理设计需要建立在对材料充分认识的基础上，因此，正确认识材料性能是做好模型的关键。目前，国内高校的模型竞赛采用的材料主要有木材、纸、竹材、有机玻璃及废弃的饮料瓶等材料，但大多数高校比赛使用的材料是模型专用木材，并辅以502胶水或乳胶。如，西南交通大学第八届结构设计竞赛、南京林业大学结构模型创新设计竞赛、中国石油大学第一届建筑结构模型设计竞赛均采用木材作为模型结构的主要材料。这里主要讨论一下模型专用木材以及由这些材料制作的杆件以及他们的连接。之所以考虑采用木材，是因为相对而言木材具有较强的抗拉、抗压强度和刚度，其抗拉与抗压强度相近，与实际工程采用的钢材材料性能相似，并且木材易于切削、加工和粘贴连接。木杆之间的连接可参照某些钢结构的构造。铰节点，两杆之间轴心受力，允许存在一定程度的转动，不能传递弯矩，杆件方向在正交情况下，可以通过搭接并施加压力，使力传递。刚节点，要求传递剪力与弯矩，可通过使用适量胶粘剂的途径，使节点的刚度远大于杆件的刚度。结构的破坏不但会造成整体失稳，还会使构件中的木材屈服，或木材产生超过比赛规定的变形，所以需要参考材料的性能对结构进行简单的计算分析。比赛过程中需要计算模型的内力，可是学生一般不具备精确测量的仪器，普通的超静定结构，杆件的相对刚度影响内力分配，如木材受弯杆件的EI，受拉杆件的EA，以下提供几个简便的实验确定这两个参数。制作简支梁模型（见图2），在跨中加荷载P，测量中点处的位移Δ，由此可通过以下公式算出抗弯刚度EI。

EI=PL3/48Δ

同样，杆的EA值可通过受力以后线的伸长量来进行测量。（见图3）

EA=（P2-P1）L/（Δ2-Δ1）

即使上述实验提供的数据精度有限，不过一般情况下，在进行简单实验时可提供可靠的数据用于计算分析。如果条件允许，也可精确测量材料的本构关系用于计算分析。经过多次的模型试验结果及多方面因素的综合考虑，可知木材适合作为模型设计竞赛的首选材料。

三、加载方式

根据结构选型的不同，采用的加载方式也不尽相同，即使取用同一种结构形式，也可以选用不同的加载方式。按照加载方向划分有竖向加载和水平加载，按照加载动静可划分为动荷载、静荷载和冲击荷载，亦会有与前两种的相互组合加载。以福建省第一届大学生结构设计竞赛为例，采用的是桥梁结构模型（见图4）。

相应的加载方式包括竖向荷载和水平移动荷载，具体加载程序及操作步骤如下：（1）参赛队员将模型安置在试验装置上，在安置模型的同时，由一名参赛队员向评委和观众介绍参赛作品，然后回答评委提问，时间控制在3分钟内。（2）由参赛队员在模型一端放置第一次加载重量的小车，并开始牵引小车匀速缓慢通行，当第一辆车行驶到离出发点为1米时，第二辆车开始启动。每当小车到达模型较大跨跨中（如两跨相同，则为行驶方向第二跨）时，小车停止10秒钟，量测位移，然后再继续匀速缓慢通行。（3）若第一次加载成功，参赛队可选择第二次加载重量，并以同样方式完成第二次加载试验。整个加载过程的总时间不得多于150秒，最后以通过的最大加载重量计分。在加载过程中，如果出现下列任一情况，将视为加载失败，退出加载试验：（1）模型跨中的最大竖向位移越过规定的限值（20mm）。（2）因模型主要构件出现失稳、结构变形过大和破坏等本身原因，使小车滑落或使小车除车轮外的其他部分与桥面板或桥梁的其他构件接触。

中国石油大学第一届建筑结构模型设计竞赛的加载示意图（见图5）。

相应的加载方式包括竖向静荷载和水平冲击荷载，具体加载程序及操作步骤如下：基本竖向静荷载设计值为7.5kg。加载底板采用钢板，平面尺寸为直径300mm圆板。加载共分3次完成，从第一次到第三次各加2.5kg。每次加载后目测变形稳定后再加下一级荷载。静载施加完毕后，再加水平动荷载，水平动载分0.5kg和1kg两个级别，两层结构需在两层上分别设置动载加载点，三层结构需在三层上分别设置动载加载点。施加动载时应将小球提高300mm，然后使其自由下落，在弹簧带动下，小球将做往复的衰减运动，以达到对结构施加往复的水平动载之目的。静载、动载均加载完毕后方可视为加载成功。加载由本模型制作者完成。继汶川地震之后，水平地震作用对构筑物的破坏进一步引起了我国工程界及科研机构的重视。中国石油大学第一届建筑结构模型设计竞赛在国内高校首次将水平地震作用模拟到结构模型竞赛中去，加深了大学生对地震作用对构筑物产生破坏作用的感官认识，提高了大学生参加科技创新活动的积极性和创造性。

四、计分方法

各高校对于模型设计竞赛采用的计分方法基本相同，而且这种方法也比较公正。现以中国石油大学为例简述如下：根据结构造型、理论分析、陈述答辩和加载试验4个方面进行评审，总分为100分。前三项共35分，由评委根据结构模型实物、理论分析计算书给分，参赛队员的陈述答辩现场给分。第四项65分，由承载能力以及模型的质量、规格等因素综合而定。模型高度和材料不符合竞赛要求的，或参赛过程中有其他违规现象的将不进入加载试验阶段。重点说明第四项计分方法：若模型在某级加载试验中出现破环，则认为该级加载失败，退出加载试验，该项为0分。在所有加载成功的组队当中，首先按照模型质量由轻到重进行排名，排名第一的为满分，即65分，第一名之后的其他组队分数计算方法为下面公式：A=B×65/C，其中A为加载得分，B为最轻的加载成功模型质量，C为加载成功需计算分数的模型质量。

通过以上论述，对国内结构模型设计竞赛的结构选型、材料选取、加载方式以及计分方法等进行了分析和介绍，总结出了一套较为合理、新颖的结构模型设计竞赛题目。笔者认为，教师要克服墨守成规的命题模式，要抓住机会培养学生快速学习新知识的能力，发挥学生的创新应用能力。

参考文献：

[1]陈天虹，等.从大学生结构竞赛看学生创新应用能力的培养[J].浙江科技学院学报，2005，17（4）：992-993.

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针对工程造价专科学生的特点和就业趋向，分析工程结构课程的教学特点，提出在教学中强化结构概念设计、设计公式、工程参数的理解，加强图表能力训练。综合运用

多种媒体提升教学效果，加强理论与实践相结合，以培养学生基本职业技能。

关键词：工程结构； 课程教学； 工程造价

中图分类号：G420；TU311 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2013）04008904

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内容，知识覆盖面广，学习难度较大。

针对工程造价专科学生特点及就业趋向，通过分析工程结构课程的教学特点，调整教学内容和教学重点，结合作者工程实践经验，提出在教学中强化结构概念设计、设计公式、工程参数的理解，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，加强理论与实践相结合，培养学生识图能力，问题分析和处理能力的具体方法。

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毕业后大部分进入土木工程施工、监理、咨询等领域，从事施工员、预算员、材料员等岗位工作，从事结构设计工作的学生较少。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，在教学中应增加建筑结构概念设计及应用的教学课时，降低结构构件计算部分的难度，重点培养学生建立结构体系概念，掌握基本原理。

（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，力学也仅修了工程力学（少学时），因此，工程结构设计理论有关概率论的部分学生理解吃力，结构分析困难。在教学中应适当压缩设计公式理论推导部分的学时，着重讲解公式适用的条件及参数含义。

（三）形象教学与案例教学相结合

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，在教学中充分利用多媒体手段，采用启发式教学和案例教学，消除学生的畏难情绪。

（四）做好课程之间的衔接

在工程结构课程教学中经常需要回顾建筑材料、建筑构造等相关内容，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，通过分析桩的吊装

受力，将两门课程有机联系，让学生知晓工程结构在设计、施工中的广泛应用。

二、工程结构课程教学方法

（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：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，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。在教学中，可以简化公式的理论推导过程，着重强调对公式的理解，特别是对公式中重要参数物理含义的理解。例如：在钢筋混凝土单筋矩形梁正截面承载力计算中，首先讲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，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，还可以引申以下规律：（1）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；（2）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；（3）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；（4）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）注重总结规律

《工程结构》教材[2]中含有大量的表格，教学中要指导学生阅读表格，并进行纵向横向比较，总结规律。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值逐渐减小。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

受篇幅限制，《工程结构》教材[2]

各类设计表格仅列出工程参数取值，但较少解释其取值来源或依据，授课教师要择其重点进行讲解。例如：《砌体结构设计规范》[4] 第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），可能导致砌体强度降低，因此，需对砌体强度设计值乘以γa进行折减。

四、课程教学手段

（一）工程实景照片的应用

工程结构课程实践性强，尽管教材中给出了结构（构件）的布置图、示意图，但学生理解仍然困难，尤其单层工业厂房，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，起到了较好的教学效果。图1为轻钢厂房中门式钢架与檩条连接的实景图。

（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，能使学生对预应力混凝土结构的设计目的、受力特点形成完整认识。

（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困难。在教学中借助3DMax计算机软件良好的建模功能，展示钢结构细部构造及其连接。图2为钢结构主梁与次梁连接的3D模型。

（四）结构计算软件的应用

为弥补学生在结构计算能力方面存在的不足，在课堂教学中引入“理正结构工具箱”软件，帮助培养学生相关技能，结构计算软件典型界面如图3。通过软件验算教材中的柱、梁、板、墙、楼梯、基础构件及砌体结构计算例题，让学生知晓计算过程，读懂计算书，学会根据所学的结构知识对其计算结果进行判断。

五、实践教学

工程结构是一门实践性很强的课程，在教学中要特别重视实践，培养学生的基本职业技能，创造机会让学生多接触实体工程，将理论知识与工程实践相结合。

（一）培养学生的施工图识图能力

识图是工程造价专业毕业生必备的一项基本职业技能。在先导课程建筑制图中，学生已掌握了一些建筑施工图、结构施工图的基础知识，但还未达到实践应用水平。在教学中重点讲解完整的钢筋混凝土结构、钢结构施工图，并专门讲解平法制图规则和识图方法，通过课堂讲授和课下作业，让学生熟练掌握结构施工图的识读方法。

（二）培养学生对问题的分析能力

在学习了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（如图4）为例，考察学生对问题的分析能力，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）利用地域优势开展工程实践

武汉科技大学校位于武汉市青山区，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，教师特别注意发挥地域优势，引导学生进行工程实践。例如：布置课后作业考察武汉火车站的屋盖结构，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。在学习了桥梁基本组成和分类知识后，要求学生实地考察武汉天兴洲长江大桥，直观了解斜拉桥的结构体系和受力特点。

六、结 语

笔者论述了工程结构课程的理论和实践教学方法，提出了以培养工程造价专业学生基本职业技能和分析处理问题能力为目标，建立结构体系，强化结构分析的基本概念和方法的理解，综合运用多媒体提升教学效果的教学方法，以加强学生运用理论指导工程实践的能力。

参考文献：

[1] 季天健，Adrian Bell. 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] 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 teaching methods of engineering structure course for junior college students of engineering cost management

YU Hongliang

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

Abstract：