钢结构课程设计问题探究

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［摘要］钢结构课程设计是所学钢结构知识的综合运用和实践体现，对培养能自主分析和解决工程实际问题的应用技术型人才至关重要。重视钢结构的课程设计，提升学生钢结构设计方面的能力，让学生能够把所学理论应用于设计实践，是目前钢结构教学的重点。本项目针对目前大部分院校钢结构课程设计中存在的问题进行了剖析，从课程设计选题、教学方法、网络与实践教学、考核方法方面提出一些改进措施，期望能对钢结构课程设计的改革起到一定作用。

［关键词］钢结构课程设计；选题；现代化教学；实践教学；考核方法

1钢结构课程设计凸显出的问题

1.1内容广泛难度大，课时相对少。首先学习钢结构基本原理需要有扎实的材料力学和结构力学知识，但是部分学校比如我校学生目前材料力学知识极度欠缺，这对钢结构课程的学习带来不少阻碍。其次钢结构课程设计涉及的内容广泛，包括钢屋架的设计、轻型门式刚架的设计、多层和高层房屋钢结构设计等，既要回顾钢结构的设计理论，又要介绍各节点和构造措施，更涉及到选取结构体系等，并且与土木工程相关专业知识、各种设计规范标准等联系密切。教师需要具备扎实的力学基础知识和深厚的钢结构理论知识，以及丰富钢结构工程实践知识[1]。1.2选题单一。大部分院校钢结构课程设计选题较为单一，一般为钢屋架设计或者钢梁设计。钢结构课程设计在钢结构课程教学完成几周后才进行，有的甚至到学期末，在一周的课程设计中，学生只能完成一种普通钢屋架的设计，而钢屋架设计内容较为单调，只包含轴心受力构件杆件设计和连接节点焊缝的设计计算，但是反复大量的重复性计算耗时也较长。此外钢屋架设计还有较多弊端，其实际应用范围有限，切随着技术发展其应用变得更少，逐渐被淘汰。1.3学生识图制图及空间想象力差、基础欠缺从钢结构教学中发现部分学生的空间想象力较差，有些构件连接节点处实际中是什么样的并不明白。例如对于一榀钢屋架详图的绘制，由于图面表达内容较多，涉及的构造做法较多，学生在连接节点处内容表述不够完整，屋架的剖视图不相对应。针对以上教学中凸显出的问题，本文拟对钢结构课程设计的选题、教学方法、网络与实践教学、考核方法提出建议和拟实施的措施。

2钢结构课程设计教学改革探究

2.1课程设计选题方面。为了达到课程设计的目的，实现对常用钢结构工程设计过程的综合性训练，在课程设计中着重强调手算和施工图绘制，培养学生进行结构分析计算和设计的理论功底和实践能力，保证设计任务全面合理性的同时又能充分发挥学生的主观能动性，督促学生独立完成各自的设计任务，保证课程设计的效果[2]。可布置多种可供选择的课程设计题目。并将各题目难度层次拉开。为避免设计过程中存在浑水摸鱼、抄袭的乱象，通过改变设计条件和参数等，做到一人一题。现将四个主题设计内容及要求做大致概括：2.1.1钢梁设计：包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。2.1.2钢屋架设计：计算部分包括屋架形式及几何尺寸，支撑布置，各杆内力计算及组合，截面选择，典型节点设计。图纸部分除上下弦平面支撑布置图，图面应有屋架的正面、侧面及剖面图，节点和特殊零件的大样图；图左上角绘制注明杆件几何长度和杆件内力设计值的屋架简图，图右侧应绘制材料表并编写包括钢材型号、附加说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等的有关文字说明。2.1.3平台钢结构设计：给定平面尺寸，平台标高，活荷载标准值。设计内容包括：材料选择，梁板柱及支撑等构件设计，绘制平台施工图（至少含三个节点）。图纸需包括：体现梁、柱、柱间支撑的结构布置图、主梁和柱加工图。加工图需体现栓孔、焊接件、端头封板、柱脚等。2.1.4轻型门式刚架设计：给定结构形式、刚架尺寸，屋面板，构件和节点形式、荷载尺寸等参数。设计计算和绘图需包括：结构平立剖和节点索引图；梁、柱设计及详图，节点及构造详图。2.2教学方法。由于课程设计时间集中且短，所以很多学生来不及消化设计内容。针对这一现象，可以在期中的时候就把课程设计题目给学生，这样可以让学生带着问题去学习。把课程设计融入到课堂教学过程中，再将课程设计中涉及到的主要内容分解成若干专题做重点介绍，并要求学生在每个专题讲完后开展讨论，将遇到的问题及时反馈，教师在后续阶段集中重点解答。通过这种方式，教师就能及时解决学生遇到的问题，在课堂教学中根据不同的内容选择不同的教学方法，尤其要善于运用多媒体辅助教学和各种网络教学资源。如：对于屋架支撑的布置和节点的设计，部分教学内容比较抽象，应利用多媒体进行授课[3]。对整个厂房的结构和节点部分的构造做法和施工焊接流程可采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料作演示，让学生有更具象的概念。现代教学手段所提供的感性材料使教学活动更加直观生动有趣。接收到的视觉和听觉可以加深感知度，提高教学效率和学习质量，减轻学生的空间想象力差对进行设计的影响。2.3网络与实践教学。为了提升学生学习兴趣，便于学生课下学习，可建立该课程的精品课程网站。内容要涵盖课程负责人介绍、教学队伍、教学计划、教学大纲、课件、实际工程图片、教学动画演示、教学录像、学习参考资料目录、作业习题、友情链接等，并且提供相关的规范图集标准等资料。这样以来学生可在课下随时查阅网络资料，也锻炼了学生自主学习的能力。同时网站上的相关连接可以让学生随时接触钢结构的研究前沿。学生空间想象能力差的原因在于他们不曾切身至于实际工程中，对于所学的钢构件等只能从课本及图片等平面的渠道去认知接触。所以要积极组织学生并寻找安全性等能保证适合现场教学的钢结构工地，让学生亲临现场去观察钢结构的空间构造和细节的连接构造。对于结构的整体布置、各构件的具体做法、焊接螺栓等连接节点的实际情况，教师带领学生去参观学习。这种实践教学，能够使学生在脑海中将学习的内容具体化，建立起结构的空间整体概念。2.4考核方法。以往教师对课程设计的考核方法主要以提交的设计计算书说明书和设计图纸，然后定性的给出考核等级如优秀、良好、中等、及格、不及格。这种考核方式存在一定缺陷，不够具体，并且可能存在学生找人替做课程设计的现象。这种不够客观的考核方式并不能有效反应学生的真实水平。若要真正客观真实的反应学生的学习成果，要将考核贯穿于整个课程设计的全过程中。比如在开题、中期检查、最后提交成果前分别组织集中答辩环节。教师通过开题答辩可以了解到学生对整个设计内容的理解上是否有误区，及时指正。中期检查答辩，一方面可以监查学生的设计进度，另一方面可以使学生总结反省设计过的部分，并且对之后设计内容有更明确的方向。最后的提交答辩让学生对整个设计过程会有一个全面的回顾概括，印象更加深刻。总之从各个答辩环节中，教师可更加全面地熟知学生地真实水平，考核会更加客观。此外，每一次课堂答辩都是大家互相交流心得和经验的机会。这种全过程考核方法可以综合多方面因素给出考核成绩：总成绩=平时考勤0.1+开题答辩0.1+中期答辩0.1+结题答辩0.2+设计成果0.4+创新成绩0.1。

3结论

本文针对目前部分院校钢结构课程设计中存在的问题，提出一些改进措施，期望能对钢结构课程设计的改革起到一定作用。首先要以发展眼光着眼于钢结构课程设计的具体实施，制定具有难度梯次的结合工程实际的课程设计选题，以期结合具体课程设计的实施过程中学生反馈出的信息调整课程设计的选题。题目布置时不是直接给定条件，会让学生自行查阅相关规范标准，以确保学生主观能动性的发挥。多媒体辅助教学设施的充分应用和网络教学平台的应用，使学生可以随时访问网站，获取所需相关知识，实现教师与学生之间的互动，开阔学生视野，扩宽知识面。增设实践教学环节，可提高钢结构课程设计的教学效果，增加学生对钢结构设计的感性认识。便于学生学习钢结构施工图，逐步建立所设计结构的整体空间概念。而贯穿全课程设计过程的考核方法，尤其是增设的开题、期中、结题答辩，除了能提供一个更为公平、公正、合理的成绩外，更能充分调动学生的学习积极性，给学生提供交流设计过程中经验和心得的机会。其中组建网络教学平台需要的师资力量是难点之一。实践教学环节中，安全又愿意接受学生参观的工地的寻找是关键点。学生在工地的组织和安全保证也是需要进一步研究的问题。

参考文献

[1]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（1）：69-71.

[2]陈联盟.全过程控制在钢结构实践教学中的应用研究[J].中国水运（下半月），2011，11（11）：109，129.

[3]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）：122-123.

作者:杨嫚嫚 王卫玲 单位:河南师范大学新联学院土木建筑工程系