鋼結構基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇鋼結構基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：鋼結構基本原理課程；教學實驗；土木工程；教學研究

中圖分類號：G642423；TU391 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2017）02012403

鋼結構基本原理課程是土木工程專業的一門核心主干課程，其主要目的是使學生全面掌握鋼結構材料、構件和連接的基礎知識及計算方法，為進一步學習鋼結構的設計、制作和建造等奠定基礎[1]。近年來，鋼結構在土木建筑領域的應用越來越廣泛，鋼結構蓬勃發展的態勢使鋼結構基本原理課程的重要性日益凸顯，對鋼結構基本原理課程教學及人才培養提出了更高的要求[2- 3]。

鋼結構基本原理課程特點是知識點多、計算公式復雜、概念抽象，需要很強的空間想象能力。而學生大多沒有接觸過實際工程，對構件和連接節點的形式及破壞模式等內容缺乏感性認識，這些知識僅通過課堂講解顯得非常抽象，容易降低學生的學習興趣，因此采用單一的課堂教學方式難以收到良好的教學效果[4-5]。教學實驗作為鋼結構基本原理課程的重要組成部分，可實現抽象的理論知識與具體的實驗現象的融合，給學生更為立體的感性認識，具有其他教學環節不可替代的重要作用。因此，若對鋼結構基本原理課程中生澀難懂的理論知識，輔助以相應的教學實驗，也即將理論教學和實驗教學有機結合起來，使學生通過接觸實際，增強理論學習的直觀性，既可加深學生對鋼結構基本原理的理解，又可培養學生的動手能力和創新意識，從而有效提高課程教學質量[6-7]。

鑒于此，本文就在鋼結構基本原理課程中如何開展配套教學實驗進行探索，對具體教學實驗的途徑和步驟，以及教學方式和實驗管理提出相關建議。

一、傳統教學存在的問題

一是，傳統的鋼結構基本原理課程教學一般以課堂理論講解為主，輔助以習題練習。鋼結構基本原理課程要求學習鋼結構基本構件（包括軸心受力構件、受彎構件以及偏心受力構件）的強度、剛度及穩定的計算與設計，鋼結構連接（包括焊縫連接和螺栓連接）的計算及設計等內容。不論是基本構件還是連接，學生在日常學習和實際生活中接觸都很少，對于學生來說確實比較抽象。尤其是對貫穿整個課程教學的鋼結構整體穩定和局部穩定問題，概念抽象，公式復雜，僅靠課堂理論教學難以使學生建立圖像概念，對教師和學生而言均是難點。

二是，大部分高校開設有土木工程專業技術課程建筑結構實驗，但該實驗課程與鋼結構基本原理課程理論教學不匹配。主要體現在：第一，教學重點不一致，傳統實驗課程在闡明建筑結構試驗基本原理的基礎上，重點在于學習傳統實驗方法及手段，包括訓練學生應變片粘貼、電橋連接、儀器標定等技能，有的會開展混凝土簡支梁的靜載試驗；第二，很少涉及鋼結構構件和節點性能試驗[8]；第三，開設時間不合理，建筑結構實驗課程是在鋼結構基本原理課程結束后才開設，不利于學生對于理論知識的及時強化與鞏固。

因此，開展和鋼結構基本原理課程相配套的實驗課程，已成為當前土木工程專業教學改革的重點和當務之急。

二、課程實驗教學的實踐

（一）實驗選題

要提高課堂教學質量，應依據鋼結構基本原理課程內容的核心理論（包括焊縫和螺栓的設計，鋼構件的強度、穩定和剛度等）組織開展相應的教學實驗，形成“課堂教學+配套教學實驗”的多元化教學模式。

在鋼結構基本原理課程教學中，鋼構件的穩定問題是重點，也是難點。相較于強度問題，鋼構件的穩定問題概念更加抽象，公式更加復雜。僅通過有限的課堂理論教學，學生很難對穩定問題有深刻的理解，到最后往往只能讓學生強記設計公式，以驗算作為教學目標。軸心受壓鋼構件整體穩定問題是學生最早接觸到的鋼結構穩定問題，是教學的重中之重。因此，本文以軸心受壓鋼構件穩定教學實驗作為案例講述配套教學實驗的過程。

（二）實踐過程

1.確定實驗方案

通過試驗機對工字型柱施加S向壓力，監測試件的軸向壓縮變形，及跨中側向變形與軸力的關系，從而得到軸壓柱整體穩定的性能。為考察不同長細比對軸壓承載力的影響，每組試驗設計了兩種相同截面、不同長度的工字形柱，如圖1所示。

2.理論講解

該實驗安排在課堂教學過半的教學周中，正值軸心受力構件的課堂學習基本結束，此時進行教學實驗，可有效鞏固并強化學生對軸心受壓構件整體失穩的理解。在正式加載前，教師應針對實驗相關事宜進行講解。講解內容包括以下三方面：第一，回顧軸心受壓構件整體穩定的理論知識；第二，講述實驗原理、試件及實驗步驟；第三，介紹加載裝置及數據信號的采集和分析。在講解過程中要交代清楚實驗過程中需重點關注的內容，有助于基礎較差的學生跟上實驗進程。

3.實驗加載和測試

實驗開始前，通過刀口支座將試件固定于實驗機中，標定傳感器，調試加載系統和測試裝置能否正常工作。對試件不斷施加軸向壓力，直至試件發生整體失穩，其間需記錄各項測試數據。

4.實驗結果分析

從實驗現象、實驗數據及應變分布等方面對鋼構件的整體穩定性能進行分析，歸納總結構件整體失穩的影響規律。通過與實驗結果的對比，驗證理論計算公式的正確性，分析兩者差異的原因，整理分析結果，撰寫實驗報告。

5.分組討論

實驗結束后，增加一節課，結合理論、實驗及工程實際，組織學生開展綜合討論。要求學生分組討論，或由學生登臺講解，鼓勵不同意見的碰撞，讓學生在討論中進一步加深對知識的理解。

（三）教學效果

鋼柱的整體穩定實驗是一個觀賞性較強的實驗，其能充分調動學生的學習積極性，幫助學生了解H型截面軸心受壓構件發生整體彎曲失穩的過程和破壞模式，認識軸心受力構件整體穩定承載力的影響因素，并掌握其計算方法，同時還能鍛煉學生的動手能力及創新能力。通過增加教學實驗，提高了鋼結構基本原理課程教學效果，教學評價達到了99.85%的認可度，充分體現了學生對教學實驗的肯定。

三、結語

將與鋼結構基本原理課程核心內容相配套的實驗融入課程教學，是對課堂教學多元化的有益嘗試。實踐證明，該方式開闊了學生的視野，讓學生體驗到了學習的樂趣，對學生從書本走向實踐和科學研究產生了積極的影響。教學實驗是人才培養的關鍵環節，而課程配套教學實驗更有其無可替代的作用，值得在土木工程各專業課程教學中推廣。受資助經費和實驗條件所限，目前學校僅開展了有限的試點實驗。今后應建立內容更為廣泛、形式更為靈活的備選實驗，形成系統合理的配套教學實驗系統，建立教學實驗網絡信息平臺，以進一步提高教學實驗效果。

參考文獻：

[1]白正仙， 劉學春. 面向卓越工程師培養計劃的本科鋼結構課程教學改革探討[J]. 教育教學論壇， 2013（34）：231-233.

[2]任志福. 基于人才培養模式的鋼結構課程教學改革探討[J]. 高等建筑教育， 2007（02）：76-78.

[3]賈玉琢， 曾聰， 龔靖， 等. 鋼結構精品課程的教學改革與實踐[J]. 教育教學論壇， 2014（29）：206-207.

[4]黃玲， 謝洪陽. 鋼結構設計原理課程教學改革探討[J]. 高等建筑教育， 2010（4）：68-70.

[5]鄧海. 針對鋼結構教學具體問題的探討與實踐[J]. 高等建筑教育， 2015（1）：72-74.

[6]郭小農， 王偉， 蔣首超， 等. 鋼結構基本原理實驗教學探索[J]. 高等建筑教育， 2011（1）：149-154.

[7]郭小農， 羅永峰， 蔣首超， 等. 鋼結構穩定教學研究[J]. 高等建筑教育， 2011（2）：46-48.

[8]王偉， 趙憲忠， 郭小農， 等. 鋼結構多功能教學實驗平臺的研制與實踐[J]. 高等建筑教育， 2009（2）：102-104.

Abstract：Owing to abstract concepts， complex formulas as well as incompatible traditional teaching experiments， it is urgent to establish an experimental teaching system matching the course of basic principles of steel structure. In accordance with the case of axial compression experiment for steel member， the method for teaching experiments was discussed and relevant suggestions for schedules， progress steps and attentions were proposed. By introducing the specific experimental teaching into the abstract and difficult theoretical knowledge， the teaching efficiency can be greatly improved by attracting the student’s attention. Finally， the diversified teaching method is worthy of further promotion.

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關鍵詞：無損檢測；鋼結構；焊接質量

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A

前言：改革開放以來，許多“高、大、新、尖”的現代化建筑如雨后春筍般聳立，成為國民經濟高速發展的重要標志。鋼結構的焊接質量直接影響建筑安全，要保障鋼結構的焊接質量就需要先進的檢測技術。下文將重點探討無損檢測在鋼結構建筑中的檢測方法及應用前景。

1.無損檢測技術在鋼結構中的作用

無損檢測技術也稱非破壞性檢測，是利用鋼結構材料的物理性質（電學性質、磁學性質、熱學性質以及表面能量性質）和化學現象，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，借助先進的設備器材，對各種原材料、零部件和結構件進行有效的檢驗和測試，借以評價它們的完整性連續性致密性安全性可靠性及某些物理性能，給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息，進而判定被檢對象所處技術狀態的所有技術手段的總稱。

2.無損檢測技術在鋼結構中的檢測手段

無損檢測技術根據發生的時機可以分為發生中的缺陷檢測（聲發射缺陷檢測）和發生后的缺陷檢測（超聲波檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測、渦流檢測以及TOFD 技術），每一種檢測手段的適用范圍不一樣，其本身具備的優缺點也不同，實際工作中具體采用哪一種檢測手段要具體問題具體分析。本研究根據實際鋼結構發展的需要及制作檢測時的實際情況對其進行詳細的闡述。

2.1超聲波檢測

超聲波檢測適用于各類焊逢、板材、管材、棒材、鍛件、鑄件以及復合材料的檢測，特別適合厚度較大的工件。

此檢測手段的基本原理：利用材料及其缺陷的聲學性能差異對超聲波傳播波形反射情況和穿透時間的能量變化，對于同一均勻介質，脈沖波的傳播時間與聲程成正比。因此可由缺陷回波信號的出現判斷缺陷的存在；又可由回波信號出現的位置來確定缺陷距探測面的距離，實現缺陷定位；通過回波幅度來判斷缺陷的當量大小。

超聲波檢測手段具有檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害，能對缺陷進行定位和定量等優勢，但是對缺陷的顯示不直觀，探傷技術難度大，容易受到主客觀因素影響，以及探傷結果不便于保存，超聲波檢測對工作表面要求平滑，要求富有經驗的檢驗人員才能辨別缺陷種類、適用于厚度較大的零件檢驗，使超聲波探傷也具有其局限性。

2.2射線檢測

射線檢測適用于碳素鋼、低合金鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金材料制機械、器件等的焊縫及鋼管對接環縫。但需要工作人員注意的是射線對人體不利，應盡量避免射線的直接照射和散射線的影響。

此檢測手段的基本原理：射線穿過被檢對象，經過吸收和衰減，由于被檢試件中存在厚度差，不同強度的射線到達記錄介質（如射線膠片），射線膠片的不同部位吸收了數量不等的光子，經過暗室處理后，底片上便出現了不同黑度的缺陷影像，從而判定缺陷的大小和性質。

射線檢測的檢測結果有記錄，可以長期保存，可追溯性較強，但也同時具有檢測成本高周期長，工作效率低和缺陷在被檢對象中的深度較難確定等缺點。

2.3磁粉檢測

磁粉檢測適用于鐵磁性材料制品及其零部件表面、近表面缺陷的檢測，包括干磁粉、濕磁粉、熒光和非熒光磁粉檢測方法。

此檢測手段的基本原理：由于缺陷與基體材料的磁特性（磁阻）不同，穿過基體的磁力線在缺陷處將產生彎曲并可能逸出基體表面，形成漏磁場。若缺陷漏磁場的強度足以吸附磁性顆粒，則將在缺陷對應處形成尺寸比缺陷本身更大、對比度也更高的磁痕，從而指示缺陷的存在。

磁粉檢測由于其具有經濟適用、效率高、直觀性強等優勢應用廣泛，但僅適用鐵磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷檢測，對檢測人員的視力工作場所被檢對象的規格形狀有一定的要求等方面的局限。

2.4滲透檢測

滲透檢測適用于金屬制品及其零部件表面開口缺陷的檢測，包括熒光和著色滲透檢測。

此檢測手段的基本原理：在被檢對象表面施加含有熒光染料或著色染料的滲透液，利用毛細管現象和滲透液對缺陷內壁的浸潤作用，使滲透液進入缺陷中，經過一定時間后，將多余的滲透液出去，使滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光照下，缺陷中的滲透液被顯示，從而達到檢測缺陷的目的。

滲透檢測所使用的設備簡單易于操作，此方法檢測靈敏度高，結果準確，但也存在著僅適用于表面開口缺陷的檢測，而且對被檢對象的表面光潔度要求較高，涂料鐵銹氧化皮會覆蓋表面缺陷而造成漏檢對檢測人員的視力有一定要求，成本相對較高等方面的缺陷。

2.5渦流檢測

渦流檢測適用于管材檢測，如圓形無縫鋼管及焊接鋼管、鋁及鋁合金拉薄壁管等。

此檢測手段的基本原理：金屬材料在交變磁場的作用下產生了渦流，該渦流受激勵磁場（電流強度、頻率）、導體的電導率和磁導率、缺陷（性質、大小、位置等）等許多因素的影響，并反作用于原激發磁場，使其阻抗等特性參數發生改變，根據渦流的分布和大小從而指示缺陷的存在與否。

渦流檢測的速度很快、效率高，并且高度自動化，省時省力，但同時也具有不適用不導電材料檢測，對形狀復雜的試件很難應用，比較適合鋼管鋼板等形狀規則的軋制型材的檢測，而且設備較貴。

2.6TOFD檢測

TOFD技術是一種基于衍射信號實施檢測的技術，即衍射時差法超聲檢測技術。TOFD技術采用一發一收兩個寬帶窄脈沖探頭進行檢測，探頭相對于焊縫中心線對稱布置。發射探頭產生非聚焦縱波波束以一定角度入射到被檢工件中，其中部分波束沿近表面傳播被接收探頭接收，部分波束經底面反射后被探頭接收。接收探頭通過接收缺陷尖端的衍射信號及其時差來確定缺陷的位置和自身高度。它具有以下優點，所以在當今無損檢測行業中具有重要的發展空間：

⑴TOFD檢測結果與射線檢測結果都是以二維圖像顯示，不同的是TOFD能對缺陷的深度和自身高度進行精確測量，而射線檢測的圖像是在射線透照方向上的影像重疊，只能顯示缺陷的長度和寬度，無法確定缺陷在射線透照方向上的具置（即深度）和自身高度，不便于對缺陷的返修和進行其他判斷。

⑵TOFD技術可探測的厚度大，對厚板探傷的效果比較明顯，但射線對厚板的穿透能力非常有限。

⑶TOFD技術檢測缺陷的能力非常強，特殊的探傷方式使其具有相當高的檢出率，約90%左右，而相比之下，射線檢測的檢出率稍低，大約75%，在實際工作中，我們也發現有TOFD檢測出來的缺陷，X射線未能發現的情況，這給質量控制帶來了極大的隱患。

⑷TOFD檢測操作簡單，掃查速度快，檢測效率高；而射線檢測過程繁瑣，耗時長，效率低下。

⑸TOFD技術是利用超聲波進行探傷，對檢測時的工作環境沒有特殊的要求。超聲波檢測是一種環保的檢測方式，對使用人員沒有任何傷害，所以在工作場合不需要特殊的安全保護措施；而射線檢測因其放射的危害性受到國家政策的嚴格控制，現場只能單工種工作，降低了檢測工作效率，阻礙了整個工程進度。

⑹TOFD檢測成本低，重復成本少；而射線檢測，建造暗室需要較高的投入，平時工作中的耗材成本重復發生，綜合成本相對較高。

3.無損檢測技術在鋼結構中的應用前景

鋼結構無損檢測技術在建筑工程中的作用越來越明顯，建筑事業的鋼結構發展促進了該技術向更為嶄新的發展階段邁進。在工程質量監督、評價過程中，檢測技術水平的高低直接影響對工程評價的結果，對一項建筑工程來講，質量是企業發展的前提，通過質量監督、檢測來時刻監督自己，對于發展高質量、高層次的建筑工程是一種自我激勵。大力發展鋼結構無損檢測技術，相關專業人員要在不斷的工作和研究中積累經驗，提高檢測可靠性和準確度，使其在建筑工程質量監督和控制中發揮更為真實客觀的作用。

4.結論

經本研究分析，隨著鋼結構越來越廣泛的應用，鋼結構的檢測已經得到了相關行業的高度重視。無損檢測技術以其多種檢測手段在鋼結構的檢測中發揮了重要的作用，從一定程度上保證了鋼結構的安全性和可靠性。但任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優缺點，應盡可能多用幾種檢測方法，取長補短，以保障建筑鋼結構的安全。隨著鋼結構建筑的不斷增多，筆者相信，未來無損探傷檢測技術將在鋼結構質量檢測中得到更為廣泛的應用。

參考文獻：

[1]王陸英，王青山.無損檢測技術在建筑鋼結構行業中的應用[J].科技情報開發與經濟.2009(20)

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關鍵詞：工程結構；土木工程；交互式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0112-02

一、引言

受專業覆蓋面廣及行業涉及面寬等特點的影響，土木工程對國民經濟的發展至關重要。在當前“大土木”專業背景下，培養具有較寬理論基礎、較強適應能力、較廣專業視野的土木工程專業人才是土木工程專業的最終目標[1]。作為工程管理專業的必修課程――工程結構，集理論與實踐為一體，在工程力學、建筑材料、建筑制圖等課程基礎上，圍繞建筑結構的受力體系闡述各種結構構件的受力性能、計算原理和方法以及結構構造要求等內容[2]。對培養工程管理專業學生的土木工程專業素養起著舉足輕重的作用。

二、工程結構課程簡介

1.培養目標。為提高工程管理專業學生的土木工程專業素養，工程結構課程要求學生在數學、力學的基礎上，初步掌握建筑結構的設計原理和方法，為將來從事工程管理工作提供充分的結構工程知識背景。通過本課程的學習旨在使學生具備簡單的結構構件設計能力，使其能夠解決工程管理中簡單的結構問題；同時應了解工程結構的基本原理和方法，建立正確的結構概念，保證其充分理解結構設計意圖，為其從事工程施工、造價、監理等工作提供良好的結構工程知識基礎。

2.課程概況。工程結構Ⅰ內容如下：建筑結構選型與設計方法講述建筑結構的基本特點與結構選型、建筑結構荷載與設計方法等內容；混凝土結構設計原理講述材料的力學性能、鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力計算、受彎構件斜截面承載力計算、軸心與偏心受壓構件承載力計算、軸心與偏心受拉構件承載力計算、受扭構件承載力計算、變形與裂縫寬度計算、預應力混凝土構件；鋼筋混凝土梁板結構講述整體現澆式單向板肋形樓蓋、鋼筋混凝土現澆雙向板肋形樓蓋、鋼筋混凝土樓梯計算；混合結構房屋設計講述剛性、彈性、剛彈性方案房屋的相關計算、混合結構房屋基本構件與構造措施、房屋的靜力計算方案等內容。

工程結構Ⅱ內容如下：鋼結構設計原理講述鋼材的力學性能、鋼結構的連接、受彎構件的計算原理、軸心受力構件、拉彎構件、壓彎構件、節點設計原理、單層廠房鋼結構、大跨鋼結構與空間結構；地基與基礎工程講述地基土的工程性質及分類、地基基礎設計的基本原理、地基處理等內容；建筑結構新技術講述新型建筑結構、計算機方法、工程結構的事故處理等。

三、工程結構課程教學存在的問題

1.授課課時少，授課內容多。工程結構包含土木工程各專業課程內容，授課內容眾多。在土木工程專業課程設置中，混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、地基與基礎、高層建筑結構設計等各專業課程授課課時均不少于32課時，而工程結構課程的授課課時僅128課時。在有限授課課時內講述眾多課程內容，不可避免地降低了學生的學習效果。

2.章節內容的重復性與獨立性。工程結構中各章節內容具有明顯的獨立性。比如，荷載作用類型方面，混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、地基與基礎等章節，主要講述靜力荷載作用下構件的受力性能與設計原理，建筑結構抗震則重點講述地震作用對建筑結構與構件受力性能和設計方法的影響。此外，工程結構中各章節內容尚存在一定的聯系性，從而造成了部分內容的重復。例如，建筑結構選型與設計方法，指出按承重結構的類型分剪力墻結構、筒體結構等，講述各種結構類型的定義與受力特點，并對其變形與受力進行了詳細分析；高層建筑結構設計同樣介紹了剪力墻結構、筒體結構等不同結構類型的定義與受力特點。再如建筑結構選型與設計方法部分，分析了混凝土結構、鋼結構、砌體結構的優缺點及所用材料的物理力學性能，而混凝土結構設計原理、砌體結構、鋼結構設計原理同樣介紹了各種結構的優缺點及所用材料的力學性能。

3.考核方式單一，學生積極性低。目前，我校工程結構課程的考核方式主要為閉卷考試，最終課程考核成績由平時成績和期末考試成績構成，平時成績與期末考試所占比例為20%和80%。平時成績根據出勤、課堂討論、課后作業、期中檢查等評定。上述考核方式在有限授課課時條件下，具有良好的效果。但實際教學過程中，存在學生積極性不高、考核方式較單一等缺陷。

四、工程結構課程教改方法

1.授課課時適當增加，授課內容適當刪減。對于土木工程專業而言，混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、地基與基礎工程等課程授課課時均在32課時及以上。在相同授課范圍的要求下，必然要對授課內容進行適當刪減。在改革的過程中要遵循把握主要內容、突出重點內容、穿插細節內容的基本原則。以鋼結構設計原理為例，所謂把握主要內容，是指將鋼結構三大連接方式及其計算、鋼結構受彎構件、軸心受力構件、拉（壓）彎構件等內容講述清楚，而有關鋼結構材料生產、節點設計、鋼結構的塑性設計及抗震設計等內容，則簡單介紹即可；所謂突出重點內容，是指重點講述計算公式的具體運用，有關計算公式的推導可適當講述；所謂穿插細節內容，是指講述主要計算公式的過程中，對一些構造措施處理進行適當講解。除此之外，在教學大綱不變的前提下，建議適當增加本門課程的授課課時，以提供充足的授課時間。

2.章節內容適當歸類，重復內容合理整合。工程結構課程各章節存在內容重復的現象，針對此類問題，需要對該課程各章節內容進行適當歸類。按照材料進行分類，可劃分為混凝土結構、鋼結構、砌體結構等內容；按照荷載條件，可分為靜力計算、抗震設計；按照受力層次，可劃分構件設計、結構設計兩部分。建筑結構選型與設計方法簡要介紹混凝土、砌體、鋼材等物理力學性能，框剪結構、剪力墻結構、筒體結構等介紹選型，而混凝土結構設計原理、砌體結構、鋼結構設計原理則介紹相應材料的力學評價指標，如沖擊韌性、伸長率、破壞形式、冷彎性能等，高層建筑結構設計則講述剪力墻結構、框架―剪力墻結構、筒體結構等不同類型結構的受力與變形分析。根據上述分類，在實際授課過程中，既要講授各章節的聯系，又要避免章節內容的重復講述，從而達到節約授課課時的目的。

3.考核方式多樣化，交互式教學的運用。為提高工程結構課程的教學質量，應消除傳統考核方式的弊端，積極探索靈活多樣的考核方式。為此需要豐富考核內容，采取多種手段和方式對學習效果與成績進行評價，如平時考勤、課堂問答、課堂討論、課后作業、學習心得、課程建議調查、小組試講、授課內容總結等方式，以此彌補單一、枯燥考核方式的不足，逐步形成有利于促進學生綜合素質提高和能力培養的考核評價機制。

結合多種考核方式，開展交互式教學，體現教師的引導作用，突出學生的主體地位，可有效促使教學水平的提高。根據情境和過程的不同，交互式教學以多種形式出現，相互作用以縱向或橫向的方式出現。交互式教學可分為師生交互、人機交互以及一些潛移默化的相互影響、相互啟發。傳統的交互式教學以反饋和交流為主要特征，目的是構建一個互相信任、尊重和平等的學習氛圍，通過對話和傾聽實現師生之間和學生之間的雙向溝通，進而在合作和交流中加深對學習內容的理解。隨著計算機網絡技術以及白板在教育中的廣泛應用，基于網絡及白板環境的交互式教學迅速興起，它促使了學生主體地位的真正確立，其學習的自主性、能動性、合作性得到充分發揮，有利于提高學生的學習積極性。為此，新形勢下交互式教學以問題主導、小組主導、課堂互動、多媒體輔助、網絡交流等多種形式出現，以實現以教為主（教師“滿堂灌”）向以學為主轉變、以課堂為主（過分重課堂）向課內外結合轉變、以結果評價為主（過分重分數）向結果過程結合轉變。與此同時，交互式教學需要教師靈活運用多種教學方法，注重各種教學方法的優化組合，熟練處理教材的系統性并突出講授的重點，善于用明白、易懂的語言來表達深度理論、深邃思想、深刻思路，善于應用啟發式，吸引學生同步思維，從而不斷提高講授的藝術性，調動學生的積極性與主動性。

五、結論

為提高授課效果，需要適當增加授課課時，此外，需要合理調整授課內容，堅持把握主要內容、突出重點內容、穿插細節內容的基本原則；為避免部分內容的重復講述，需要對該課程各章節內容進行合理歸類；為保證教學質量，提高學生的學習積極性，需要靈活運用多樣的考核方式，開展交互式教學。

參考文獻：

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關鍵詞：海洋工程鋼結構；教學內容；改革探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0122-02

一、海洋工程鋼結構發展現狀及對人才的需求

海洋工程鋼結構與陸地鋼結構有明顯不同，體現在鋼結構基本構件所受的載荷、載荷效應分析及設計方法等方面，其差異的根本原因在于鋼結構所處的環境不同。由于海洋工程鋼結構處于復雜、多變的海洋中，海洋環境施加于鋼結構構件的載荷也由靜力載荷變為動載荷，所以只有應用結構動力學的知識才有可能進行海洋工程鋼結構的設計。傳統的《鋼結構》課程與培養土木工程結構設計人才相適應，而與培養海洋工程設計師的目標有些偏離。因此，教學內容要重組，將鋼結構基本原理與海洋工程鋼結構設計兩部分內容有機結合。

二、鋼結構課程教學內容改革的主要方面

關于鋼結構教學內容的改革探索，主要表現在以下幾方面。

1.加強這門課程與《工程力學》課程的聯系。學習《鋼結構》課程要以學好《工程力學》課程為基礎，尤其是《工程力學》課程中的材料力學內容。在本課程的基本構件設計與計算內容中，軸心受力構件、受彎構件、偏心受力構件的基本概念都是材料力學的基本理論知識。學生需要在正確識別構件類型的基礎上，應用材料力學的相關公式對構件進行正確的受力分析與計算，尤其是角焊縫連接中構件受彎與受扭兩種不同受力狀態的準確區分。由此可見，加強與《工程力學》課程的緊密聯系對于鋼結構課程教學是非常必要的。它可以使學生更透徹地理解鋼結構基本構件的受力機理，并對構件整個的受力過程有更為全面的了解。這樣學生就不會覺得這門課程內容和公式太多、太凌亂、太枯燥。只要學生在學習過程中可以結合《工程力學》的知識來繪制構件的計算簡圖，并依據平衡方程建立計算公式，就可以很容易掌握這門課程的主要知識，而且可以達到事半功倍的學習效果。

2.加強這門課程與《鋼筋混凝土結構設計》課程的聯系。鋼結構與混凝土結構設計有相同與不同之處。在《鋼結構》課程的授課過程中，筆者會有意引導學生比較這兩種結構的優缺點。例如：相同荷載作用下，相同類型構件，在鋼結構與混凝土結構這兩種不同的結構形式下，構件計算的相同過程、構件截面的不同選取，由此可以更加深刻地體會鋼結構“輕質高強”的突出優點，而且可以幫助學生很好地復習之前《混凝土結構設計》的相關知識，從而激發學生的學習興趣。

3.抓住構件驗算時兩種極限平衡狀態這條主線。鋼結構基本構件的驗算應抓住兩種極限平衡狀態這條主線，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。學生在做習題和考試過程中，對基本構件的驗算往往出現遺漏的現象，尤其是構件剛度和局部穩定的驗算。授課過程中，筆者在強化兩種極限狀態概念的基礎上，引導學生對不同構件的極限狀態驗算內容進行具體的內容劃分，尤其是構件的穩定問題，進而依據每項內容逐一進行驗算，這樣學生就可以準確掌握基本構件的設計思路。

4.抓住構件連接計算的主線。講解角焊縫連接與普通螺栓連接的計算時，筆者注重抓住“連接破壞形式―計算公式建立”這條主線，這樣便于學生對連接計算公式和適用條件的理解。例如，對普通螺栓的抗剪計算，先告知學生普通剪力螺栓的五種可能破壞形式，其中兩種屬于采取構造措施可以避免，而另外三種破壞形式（連接板的截面破壞、連接板的擠壓破壞、螺栓桿的剪切破壞）需要進行計算來防止。這樣講授概念清晰，便于學生理解后續的計算公式。

5.抓住鋼結構穩定這條主線。鋼結構構件“輕質高強”的特點，使得穩定問題成為鋼結構設計應主要考慮的問題。授課過程中，要注意構件失穩的物理現象、影響鋼結構穩定的主要因素等基本概念，繼而講解相關計算公式的適用范圍及應用。由于鋼結構穩定計算公式比較抽象，因此不應把精力放在公式推導上面。要教會學生基本構件可能發生的失穩形式以及提高構件穩定性的構造措施，從宏觀上掌握構件穩定計算的主要思路。

6.總結構件設計的相關專題。在講授每種基本構件計算的基礎知識之后，找出具體過程實例，引導學生進行構件的截面設計。例如，對于實腹式軸心受壓構件，要根據穩定性、寬肢薄壁、連接方便、制造省工等設計原則，通過假定構件長細比λ進行截面初選，接著對初選后的截面進行強度、剛度、整體穩定、局部穩定等驗算，直至所選截面滿足要求。經過這樣的實踐練習，學生就可以對相關知識融會貫通，增加學習的自信心，同時也可以很好地為接下來的鋼結構課程設計打下良好的基礎。

7.添加與海洋工程鋼結構設計相關的理論知識。隨著海洋油氣工程的迅速發展，海洋工程專業的學生應充分了解海洋工程鋼結構設計的原理、方法與步驟，所以本課程有必要將鋼結構的基本理論與海洋工程結構設計結合起來，系統闡述海洋工程結構設計的原理與方法。例如，以構件材料性能、幾何尺寸、邊界條件為依據，用結構強度與穩定理論分析海洋工程結構物各類簡單與復雜的鋼構件的承載能力，從而為學生今后進行海洋工程鋼結構設計、分析打下堅實的理論基礎。表1為本門課程的教學內容與學時安排。

三、鋼結構教學內容改革的進一步思考

目前為海洋工程專業開設鋼結構課程經過兩年的教學實踐，表明這門課程的開設十分必要，學生對于鋼結構的學習積極性較高，基本達到了課程開設的教學目標。但是隨著學科的不斷發展，鋼結構的教學中需要重點突出海洋環境與鋼結構之間相互關系的問題，而目前這一點做得不是很充分，主要原因在于作用于海洋工程鋼結構上的載荷間的效應組合目前還沒有統一的標準。

四、結語

海洋工程專業是一門新專業，為了適應教育部“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的人才培養要求，以及各專業人才知識結構的不同需要，要對《鋼結構》這門傳統課程在課程內容上進行一定的教學改革，從而激發學生強烈的學習動力和濃厚的學習興趣。

海洋工程鋼結構設計這部分內容在全國鋼結構教學內容中是一個比較新的內容，目前只有哈爾濱工程大學有這方面的教材可以參考，因此在教學內容改革中要隨時關注相關的最新教學改革成果，及時地應用于對學生的教學實踐之中。

參考文獻：

[1]方榮，李海濤.以技能為核心開展鋼結構教學改革[J].浙江水利水電專科學校學報，2007，19（4）：85-87.

篇5

報考時間

甘肅隴南2020年4月自考時間安排在：4月11日星期六（上午9:00--11:30；下午14:30--17:00）；4月12日星期日（上午9:00--11:30；下午14:30--17:00），具體開考專業及課程考試時間安排見附表。

附件：2020年4月甘肅省高等教育自學考試開考專業及課程考試時間安排表

一、專科(含基礎科段) 時間

專業 4月 星期六(4月11日) 星期日(4月12日) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 020203會計 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

00157管理會計(一) 00009政治經濟學(財經類)

03706思想道德修養與法律基礎 00146中國稅制 00041基礎會計學

00155中級財務會計 00020高等數學(一)

04729大學語文

00144企業管理概論 030112法律 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

05679憲法學

00247國際法 03706思想道德修養與法律基礎

00245刑法學 00260刑事訴訟法學 04729大學語文

05677法理學 030301行政管理 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論 00292市政學 03706思想道德修養與法律基礎 00107現代管理學 00277行政管理學 04729大學語文

00040法學概論 040103小學教育 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

00405教育原理 03706思想道德修養與法律基礎

00406小學教育科學研究 00413現代教育技術 00415中外文學作品導讀

00417高等數學基礎 00012英語(一)

04729大學語文

00416漢語基礎

00418數論初步 040109心理健康教育 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

05615心理健康教育概論 03706思想道德修養與法律基礎

05618青少年心理衛生 00031心理學

01755人體解剖生理學(教育類) 04729大學語文

02108實驗心理學

03584偏差行為輔導與案例分析 050114漢語言文學 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

00024普通邏輯

00535現代漢語 03706思想道德修養與法律基礎

00530中國現代文學作品選 00506寫作(一) 00532中國古代文學作品選(一) 080701計算機及應用 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

02316計算機應用技術

02318計算機組成原理 02198線性代數 03706思想道德修養與法律基礎

04730電子技術基礎（三） 00342高級語言程序設計(一) 02141計算機網絡技術 00012英語(一)

00022高等數學(工專)

04729大學語文

02323操作系統概論 100701護理學 12656*思想和中國特色社會主義理論體系概論

02997護理學基礎

00488健康教育學 03706思想道德修養與法律基礎

03179生物化學(三) 03000營養學 02864微生物學與免疫學基礎 04729大學語文 03002婦產科護理(一) 03003兒科護理學(一) 二、獨立本科段(含本科段) 020104財稅 03708中國近現代史綱要

00058市場營銷學 03709基本原理概論

04184線性代數（經管類）

00054管理學原理 04183概率論與數理統計(經管類) 00069國際稅收 00015英語(二)

00053對外經濟管理概論 020202工商企業管理 03708中國近現代史綱要

00151企業經營戰略 03709基本原理概論

04184線性代數（經管類）

00054管理學原理

00150金融理論與實務 04183概率論與數理統計(經管類) 00153質量管理(一) 00015英語(二)

00152組織行為學 020204會計 03708中國近現代史綱要

00058市場營銷學 03709基本原理概論

04184線性代數（經管類）

00150金融理論與實務 04183概率論與數理統計(經管類) 00160審計學 00015英語(二)

00158資產評估 020210旅游管理 03708中國近現代史綱要

00058市場營銷學 03709基本原理概論 04184線性代數（經管類） 00198旅游企業投資與管理 04183概率論與數理統計(經管類) 00197旅游資源規劃與開發 00053對外經濟管理概論

00152組織行為學 06124旅游文化學 020229物流管理 03708中國近現代史綱要

00151企業經營戰略

07725物流規劃 03709基本原理概論

00009政治經濟學(財經類) 03361企業物流 07006供應鏈與企業物流管理 00015英語(二)

00152組織行為學 03364供應鏈物流學 030106法律 03708中國近現代史綱要

00249國際私法

00264中國法律思想史 03709基本原理概論

00246國際經濟法概論 00167勞動法 00015英語(二)

00226知識產權法

00233稅法 030302行政管理學 03708中國近現代史綱要

00318公共政策

00024普通邏輯 03709基本原理概論

00315當代中國政治制度 01848公務員制度 00277行政管理學 00015英語(二)

00034社會學概論

00144企業管理概論 040102學前教育 03708中國近現代史綱要

00394幼兒園課程 03709基本原理概論 00385學前衛生學 00402學前教育史 00882學前教育心理學 00015英語(二) 040107教育管理 03708中國近現代史綱要

00452教育統計與測量 03709基本原理概論 00455教育管理心理學 00445中外教育管理史 00015英語(二)

00453教育法學

00450教育評估和督導 040110心理健康教育 03708中國近現代史綱要

05626*心理學（一） 03709基本原理概論 04406情緒心理學 05622臨床心理學 00471認知心理 00015英語(二) 06059心理學研究方法 040112小學教育 03708中國近現代史綱要

06227大學數學 03709基本原理概論

00465心理衛生與心理輔導 00472比較教育

03330小學數學教學研究 00015英語(二)

00467課程與教學論 050105漢語言文學 03708中國近現代史綱要

00037美學 03709基本原理概論 00538中國古代文學史(一) 00015英語(二)

00537中國現代文學史 050201英語語言文學 03708中國近現代史綱要

00087英語翻譯 03709基本原理概論

00831英語語法 00832英語詞匯學 00604英美文學選讀 050305新聞學 03708中國近現代史綱要

00642傳播學概論 03709基本原理概論

00661中外新聞作品研究 00015英語(二)

00658新聞評論寫作 080307機電一體化工程 03708中國近現代史綱要

02199復變函數與積分變換

02245機電一體化系統設計 03709基本原理概論 00420物理(工) 02243計算機軟件基礎(一) 02200現代設計方法

02197概率論與數理統計(二) 00015英語(二)

02238模擬、數字及電力電子技術 080702計算機及應用 03708中國近現代史綱要

02324離散數學

04747Java語言程序設計（一） 03709基本原理概論

02326操作系統 02197概率論與數理統計(二)

02325計算機系統結構 00015英語(二)

00023高等數學(工本) 04741計算機網絡原理 080709計算機網絡 03708中國近現代史綱要

02335網絡操作系統

04747Java語言程序設計（一） 03709基本原理概論 04749網絡工程 04751計算機網絡安全 00015英語(二)

00023高等數學(工本)

04742通信概論

04741計算機網絡原理 080806建筑工程 03708中國近現代史綱要

02439結構力學(二)

02446建筑設備 03709基本原理概論

00420物理(工) 02198線性代數 02275計算機基礎與程序設計

02197概率論與數理統計(二) 00015英語(二)

02442鋼結構 090102農學 03708中國近現代史綱要

06003作物育種新技術 03709基本原理概論 02678農業推廣學 02679種子學 00015英語(二)

02680農產品加工 100702護理學 03708中國近現代史綱要

03202內科護理學(二) 03709基本原理概論 03200預防醫學(二) 03201護理學導論 00015英語(二)

03007急救護理學

03004社區護理學(一) 030401公安管理 03708中國近現代史綱要

00369警察*學 03709基本原理概論

00370刑事證據學 00015英語(二)

04729大學語文

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收稿日期：2012-10-15

作者簡介：黃海斌（1981-），男，后勤工程學院軍事建筑工程系講師，博士研究生，主要從事鋼結構研究，（E-mail）。

摘要：簡要分析鋼結構節點教學中存在的問題，闡明三維數字模型在現代社會各個領域的應用，指出鋼結構節點設計教學中三維數字模型的優勢，詳細介紹利用PKPM建立鋼結構三維數字模型的過程。實踐表明，利用已建成的鋼結構三維數字模型教學比傳統教學效果更好。

關鍵詞：鋼結構節點；三維數字模型；PKPM建模；教學實踐

中圖分類號：G642.0；TU391 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）03-0071-03 2009年，后勤工程學院將鋼結構原理與設計列為學院重點建設課程，旨在改善教學條件，提升教學質量。鋼結構原理與設計課程是土木工程類專業必修課。鋼結構原理與設計課程是在已有結構知識基礎上，培養學生對鋼結構基本概念和基本原理的掌握，為進一步學習輕型門式剛架結構、單層廠房結構、多層及高層房屋鋼結構等打下基礎。該課程具有教學內容多、教學難度大、對學生空間想象力要求高、學生不易理解等特點，成為制約課程教學質量提高的瓶頸[1-3]。鋼結構節點作為該課程重要的教學內容之一，目前教學進行研討的較少。鋼結構節點是連接鋼結構桿件的重要部分，實際鋼結構破壞中，節點破壞占比較大。鋼結構節點受力復雜、形式多樣、構造及計算理解難度大，使得節點設計不易掌握。利用鋼結構課程建設之際，對鋼結構節點三維數字模型教學進行探討，目的在于提高相關內容教學的質量。

一、鋼結構節點教學存在的問題

鋼結構節點種類繁多，構造十分復雜，相當一部分學生依靠平面圖難以真實、準確地理解和掌握節點構造的完整信息。例如：結構構件與節點的連接位置關系、節點板的厚度、焊縫的分布及焊縫的形式、螺栓的數量及螺栓的排列等。在現有的鋼結構教材中，多采用節點二維CAD圖紙、二維圖片等進行教學，這對學生的空間想象力要求較高；有條件時往往輔以節點教學模型。雖然節點模型有助于學生理解，但節點種類、數量有限，加之因模型笨重、使用不方便等原因在教學中一般較少使用。同濟大學對此曾研討鋼結構節點三維實體技術[4]，但均未用于教學活動中。 二、三維數字模型

三維數字模型是指在計算機系統中利用圖素來描述空間三維實體，通常用計算機或者其它視頻設備進行顯示。三維數字模型在各個領域都有著廣泛應用。目前物體的建模方法大體有三種：第一種利用三維軟件建模；第二種通過儀器設備測量建模；第三種利用圖像或者視頻建模。

鋼結構節點常用的數字模型生成軟件有：3DMAX、SoftImage、Maya、ANSYS、AutoCAD等，其共同特點是利用一些基本的幾何元素，如立方體、球體等，通過一系列幾何操作，如平移、旋轉、拉伸以及布爾運算等構建復雜的幾何場景。根據鋼結構的特點，目前已開發了PKPM、3D3S、XSTELL等專業設計軟件。利用專業設計軟件可以方便快捷地建立鋼結構三維數字模型。圖1為典型的鋼結構三維數字模型圖。

圖1 典型鋼結構三維數字模型圖

三、鋼結構節點三維數字模型的建立方法

（一）鋼結構節點的基本類型

鋼結構節點主要有梁柱節點連接（柱邊剛接單連接板、短梁拼接、柱邊剛接雙連接板三種梁柱固結節點；雙剪連接、單連接板、雙連接板三種鉸接節點）、主次梁節點連接（采用高強螺栓加翼緣連接板連接、采用角焊縫加翼緣連接板連接、采用焊縫連接三種固結節點；雙角鋼連接、腹板深入、寬加勁肋、雙連接板四種鉸接節點）、柱腳（外露式柱腳無錨栓支承托座、外露式柱腳設錨栓支承托座、埋入式柱腳、包腳式柱腳四種固結柱腳；一種鉸接柱腳）、支撐與梁柱連接、支撐與柱腳連接五種類型。教學過程中分別介紹各類節點的計算方法，構造時需要對這五類節點分別建立三維數字模型，學生理解和掌握時就有針對性。根據使用方便，便于學習和掌握的原則，建立了上述五類鋼結構節點共計27個。

（二）PKPM生成鋼結構節點基本步驟

利用常用建筑結構計算軟件PKPM鋼結構設計計算STS功能模塊中節點設計及計算單元，建立課程中常見節點的三維數字模型。節點三維數字模型建立基本步驟[5]：首先確定節點中梁柱的截面大小；輸入節點所受彎矩M和軸力N；確定連接方式為鉸接或則固結；確定采用螺栓還是焊縫連接等基本參數；確定其他相關參數；采用軟件自帶的視圖功能從不同角度觀察節點。

PKPM三維數字模型建立主要窗口如圖2。

圖2 PKPM三維數字模型建立主要窗口

（三）鋼結構節點平面設計圖與三維數字模型效果對比

以梁柱柱邊剛接節點連接為例，建立的節點三維數字模型及基本設計參數如下：柱截面參數，鋼截面焊接工字形截面600×300×10×12；梁截面參數，鋼截面焊接工字形截面500×250×8×10；梁端節點設計彎矩，M=180.0kNm；梁端節點設計剪力，V=200kN；工字形梁與工字形柱剛接連接，連接類型為柱邊剛接，單連接板高強螺栓連接（翼緣用對接焊縫，對接焊縫質量級別為2級；腹板用高強螺栓，翼緣承擔全部彎矩，腹板只承擔剪力）。建立三維數字模型如圖3。

圖3 節點平面設計圖與三維數字模型對比

從圖3可以看出，節點三維數字模型圖較原平面設計圖更直接、形象，學生對節點構造一目了然。

四、結語

鋼結構節點構造復雜，節點計算和構造理解難度大；利用三維數字模型，可以克服傳統教學手段的不足，使學生直觀地認識和理解常用節點的構造和傳力路線，并掌握節點設計。利用常用PKPM結構設計軟件中的STS功能模塊建模方便，基本涵蓋了常用鋼結構節點類型，使用方便。從教學情況看，利用三維數字模型教學效果良好，深受學生歡迎。

參考文獻：

[1]劉堅，黃襄云.鋼結構教學體會[J].高等建筑教育.2005（3）：49-51.

[2]尹志明，李筱華.鋼結構教學改革探討[J].高等建筑教育.2002（2）：64-65.

[3]張哲，張猛，李天.鋼結構教學改革與創新[J].高等建筑教育.2010（5）： 66-69.

[4]許倩華，楊暉柱，張其林.鋼結構節點三維實體技術[J].計算機輔助工程.2007（3）： 30-33.

[5]王建，董衛平.PKPM結構設計軟件入門與應用實例——鋼結構[M].北京：中國電力出版社. 2008.

Teaching steel structure node course by using three-dimensional digital model

HUANG Haibin， WANG Zonggang， LEI Yunbo， WANG Ping

（Logistical Engineering University of PLA， Chongqing 401311， P. R. China）

篇7

關鍵詞：鋼結構；課程設計；改革；思考

改革開放以來，隨著國民經濟的迅猛發展，鋼結構在土木工程領域中的應用已經越來越廣泛。《鋼結構》課程在土木工程專業中的地位也顯得越來越重要。

《鋼結構》課程設計是土木工程專業重要的實踐環節，通過該課程設計，要求學生運用所學的鋼結構基本理論，掌握鋼屋架的類型的選擇、支撐的布置和檁條設計，熟練掌握荷載計算與屋架桿件內力計算、桿件截面選擇和節點設計和并能正確的繪制屋架施工圖。使學生具備普通鋼屋架的設計能力，為今后從事鋼結構工程設計、施工和管理以及其它相關工作打下基礎。也是對《鋼結構》先修課程的復習和鞏固。

在以往的《鋼結構》課程設計安排中存在著諸如選題、分組、管理、時間安排和考核等方面的問題。為了更好的達到《鋼結構課程設計》的目的，我們認為有必要對鋼結構課程設計教學進行改革。

1.《鋼結構課程設計》的現狀

目前，《鋼結構課程設計》采用教師給定相應的設計條件，選取一榀屋架作為設計對象，要求學生先進行鋼屋架的類型的選擇、支撐的布置和檁條設計，再進行荷載計算與屋架桿件內力計算、桿件截面選擇和節點設計并繪制屋架施工圖。設計時間為一周，安排在《鋼結構》課程結束后集中進行。在設計過程中，指導教師對學生進行指導和答疑，同時對學生進行階段性檢查，設計結束后指導教師根據學生的平時表現以及完成任務的質量評定綜合成績。設計成果為設計計算說明書一份；鋼屋架設計圖紙一張。通過課程設計，對大多數學生起到了培養學生實踐能力和知識的綜合運用能力的效果，但還存在一些問題。

2.存在的主要問題及原因

2.1課題雷同，抄襲現象嚴重

原來鋼結構課程設計采用的是一個班級采用幾個不同的課題，將學生分成幾個組進行設計，同一組學生的課題是一樣的，導致在一個組中只有部分比較認真的同學能自己獨立完成，而其他不太認真的同學就可以抄襲已做好的同學的成果。學生對課程設計不重視，缺乏積極性和主動性，對課程設計敷衍了事，沒能真正達到課程設計的效果。

2.2時間安排不合理

由于鋼結構課程設計的設計、計算和繪圖內容較多，工作量較大，原來教學大綱中鋼結構課程設計的時間只有一周，是所有土木工程專業的課程設計中時間最緊張的一個課程設計，所以學生要在那么短（一周）時間完成那么多內容客觀上也是相當緊張的，這也是導致部分學生抄襲的原因之一。

2.3考核體系欠完善

原來的課程設計成績考核是由設計過程（認真程度、獨立完成情況等）、計算書是否正確、完整及設計圖紙的質量等情況綜合考核給出成績，并不能完全反映出學生的實際掌握情況。

3.《鋼結構課程設計》改革目標

通過對《鋼結構課程設計》內容、過程和要求的改革，使這一實踐環節的教學效果符合應用型人才的培養目標，適應社會對人才的需求。達到以下總體改革目標：

（1）突出應用性、綜合性。

（2）重視規范化、標準化。

（3）體現素質型、能力型。

4.《鋼結構課程設計》改革主要內容

根據鋼結構課程設計現狀和總體改革目標，對鋼結構課程設計教學的改革可以從以下幾方面進行。

4.1改革選題

改變“同組學生題目相同”的現象，打破傳統的選題模式，在設計題目和內容上進行改革，根據不同的屋蓋體系、屋架形式、不同跨度、不同的荷載（基本雪壓、基本風壓）情況，采用一人一題進行，徹底避免學生之間相互抄襲的現象。

4.2調整時間

按照新的教學大綱要求，將《鋼結構課程設計》的設計時間從原來的1周調整為1.5周，從時間上保證學生有足夠的時間來充分完成設計內容.

4.3加強平時管理和考核

首先指導教師要對課程設計選題進行精心設計和準備，在布置任務時明確課程設計的重要性、具體要求和成績評定規則，明確課程設計的目的和目標，激發學生興趣和動力，同時要給予一定的壓力。

為了保證學生在設計階段能按時認真進行設計，在設計階段規定作息時間，指導教師平時實行點名制進行考勤，并把出勤情況作為平時成績之一，在設計階段教師要認真、耐心輔導和講解，從過程管理上確保課程設計的效果。

4.4改革考核方式

改變原來的考核方式，課程設計成績由指導教師根據學生完成的設計成果（設計內容的完整性、規范性、合理性；計算精度；圖紙質量）、工作態度及表現（包括態度、進度、主動提問及思考、質量等）和答辯情況（答辯時回答問題的正確性、相關專業知識及綜合應用能力等）綜合評定，特別是在最后成績評定時增加一個答辯環節，并把答辯成績作為其中的組成部分。這樣可以促使學生在進行課程設計時必須搞懂其中的基本原理、基本理論和方法，確確實實掌握鋼結構課程設計的內容，達到課程設計的最終目的。

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論文摘要：在目前新的“建筑技術政策”向鋼結構傾斜并提出“積極合理較快速地發展鋼結構”的態勢下，鋼結構學科將快速全面發展，鋼結構工程將更加廣泛。文章分析了預應力鋼結構的特點及其一般設計施工過程，提出了預應力鋼結構的施工控制設計措施。

當前我國鋼結構在高聳結構、超高層結構中的應用近年來已非常廣泛，由于其良好的抗震性能，漸漸成為超高層結構的主流。此外，輕型鋼結構建筑體系用于中小型工廠、商店、大型超市，由于其構造簡單，材料單一，有利于制作的工業化和規格化，而且由于自重輕、工期短、經濟性好而取得飛速發展。預應力鋼結構是在各類鋼結構中增加高強度贅余預應力桿件、張拉預應力桿件使其他構件獲得與荷載引起的內力方向相反的預應力，而預應力桿獲得與荷載引起內力方向相同的預應力，這樣既充分發揮了高強度預應力桿的作用，又充分利用了鋼構件的強度。預應力鋼結構其實質是以少量高強度鋼材代替一部分普通鋼材并提高其他構件的承載能力而取得顯著經濟效益。顯然，高強度預應力構件強度越高并且提高其他構件承載能力的方式越合理，其綜合效果也就越為顯著，一般情況下，預應力平面結構可以節約鋼材10％～20％，預應力空間體系則可節約鋼材40％～50％，這是應該大力推廣的結構體系。

一、預應力鋼結構的原理與狀態

(一)預應力鋼結構的基本原理

預應力鋼結構的基本原理就是針對普通鋼結構的特點，人為地在結構或構件較大受力部位，引入與荷載作用下符號相反的預麻力，使結構承使用荷載后，構件的內力抵消一部分或大部分，變形也相應隨之減少，實現結構形式更合理、更經濟的目標。按照預應力鋼結構施工工藝來分，剛性結構和半剛性結構可歸為一類，柔性結構歸為另一類。剛性結構和半剛性結構有相對獨立的桿件結構剛度，當索中預應力失效時，結構剛度減小。但桿件結構剛度仍存在。因此剛性結構和半剛性結構施工工藝計算模型可以分解為索對桿件部分結構的作用，懸掛體系、斜拉體系、預應力網架結構、預應力網殼結構和張弦梁屋架都具備可劃分出相對獨立的桿件部分結構的特性。柔性結構不同于剛性結構和半剛性結構，它僅在預應力作用下才形成有剛度的結構，不能劃分出相對獨立的桿件部分結構，它的設計和施工計算都需確定結構形狀，因此柔性結構施工完全不同于剛性結構和半剛性結構施工。

(二)預應力鋼結構的狀態

預應力鋼結構狀態要素考慮是指索力和結構幾何形狀，為了便于分析和敘述，可以定義預應力鋼結構如下的三種不同狀態：

1.零狀態：零狀態時的結構是加工放樣后的構件集合體。零狀態時不存在預應力，不存在外部荷載和自重的作用，結構零狀態的桿件部分形狀和幾何尺寸是由設計圖紙給定的。

2.初始狀態：初始狀態是指結構安裝就位張拉后僅在預應力和自重作用下自平衡狀態。不考慮外部荷載的作用。預應力鋼結構初始狀態僅有預慮力和結構自重作用，實際上就是預應力施工張拉狀態，此狀態的索力和幾何形狀分別是施工張拉時的索張拉力控制值和位移監控值。

3.工作狀態：工作狀態指結構投入使用在外部作用下所達到的平衡狀態。通常，外部作用下的工作狀態位移，由設計方提供說明和要求。

二、預應力鋼結構的施工流程與控制設計

(一)預應力鋼結構的施工流程

現以長沙會展中心展覽大廳來說明預應力鋼結構施工特點，展覽大廳是一個斜拉索和張弦桁架相結合的復雜空間預應力鋼結構。施工過程如下：(1)在地面抬模上拼裝屋架的張弦桁架跨段；張拉下弦索，張弦梁跨中起拱到預定量；(2)起吊、安裝張弦桁架跨段，二端電焊連結；(3)張拉斜索，使屋架位移控制點起拱到預定量；(4)拆除支撐，然后安裝屋面板和設備。

從上述的施工過程中可以歸納出預應力鋼結構施工以下幾個特點：(1)預應力施工會有階段性，可以是嵌套形式；(2)需要確定一個形狀控制為索張拉目標，目標實現時的索力目標控制索力，目標實現時控制點位移為目標控制位移，即初始狀態；(3)控制索力往往是幾個，甚至是十幾個以上。由于實際張拉設備有限，不可能所有索同時張拉，因此必須制定使用少數設備實現目標控制索力和目標控制位移的張拉方案。

(二)預應力鋼結構的施工控制設計

預應力鋼結構的施工狀態控制設計是指預先通過分析確定設計目標并制定張拉方案，張拉過程中對預應力鋼結構施工狀態進行實時識別，最終有目的地調整糾偏，從而使預應力鋼結構施工收到有效地控制。為了實現這個目標，可采用幾種施工計算方法，下面介紹三種方法：順序循環法、倒裝法和無應力法。

1.順序循環法。順序循環法分析步驟與實際預應力索施工步驟完全相同，通常在分析前根據工程具體情況先行確定若干各選方案，一般通過各個分組索2～3次循環疊代可逐步逼近設計索力，使結構最終成形。通過分析還可以準確獲得各個施工階段構件內力分布和結構幾何形態。根據循環張拉的拉力增量可將順序循環法細分為足量循環張拉法、等量遞增循環張拉法和變量遞增循環張拉法。足量循環張拉法是指每個循環中各組索的施工控制索力均為設計索力，由于后張索引入的預應力將在結構中重分布，必然導致先前張拉的索力發生變化，因此需要經過若干次循環張拉調整直至各組索內力均最終均達到設計要求的索力；等量遞增循環張拉法是指通過k次循環張拉，將各組預應力索的設計索力等分為k份，每次循環張拉的索力增量為P/k，直至最后各組索力均逼近設計索力后停止張拉循環；而變量遞增循環張拉法是根據工程實際情況每次預應力施工張拉控制的索力增量不同，最后統一逼近設計索力的循環張拉施工方法。

2.倒裝法。我們以斜拉張弦桁架組合結構為例來說明“倒裝法”原理。假如我們已經計算得到施工階段荷載控制值。即索力Fi和控制位移Ui(-1，…，n)。如果有n臺張拉設各，就可能同步比例張拉n根索，實現施工目標。但實際工程施工時，考慮到施工成本，不會采用同步張拉方案。現考察使用一臺設備張拉時索力和位移的變化青況。假定一臺設備張拉次序和索號相同，要求張拉完成后的索內力和控制點位移為已計算得到的施工階段荷載控制目標Fi(i=1，…，6)和Ui(i=1，…，6)。現假定按索號逐根張拉，張拉力就取Fi。1號索張拉后，當2號索張拉時，1號索索力就不再是Fi。繼續張拉3號索，1號索和2號索的索力又發生變化。后繼索張拉會改變已張拉索的索力，如此張拉無法達到施工階段荷載控制力和控制位移的目標。

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【關鍵詞】 廢舊樓房；拆除爆破；設計與施工

【中圖分類號】 TU722 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1727-5123（2013）05-080-01

建筑結構的分類，按照所用材料的不同可分為：鋼筋混凝土結構、砌體結構、木結構、鋼結構等；按照其受力性能的不同可分為：有框架結構、剪力墻結構、殼體結構等。而在經濟全球化迅速發展和人們生活水平日益提高的今天，卻面臨著快速拆除各種廢舊樓房的煩惱和來自一些危險建筑物的不安全感，因此，如何快速處理這類建筑物成了我們城市化過程中的苦惱。本文將重點介紹建筑物的爆破拆除及其原理，為我們在城市化建設中掃除障礙。在拆除爆破中，經常會遇到以下幾種形式的建筑物結構：砌體結構，即由磚、砌塊及石料等體塊材料通過砂漿砌筑而成的結構；磚混結構，石砌體結構的一種，主要指建筑物中豎向承重結構的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑，柱、梁、樓板、屋面板、桁架等采用鋼筋混凝土結構；排架結構，即由屋頂、鋼筋混凝土梁和柱作為主要承重構件，屋頂和柱頂之間是鉸接的建筑結構；框架結構：即由現澆的鋼筋混凝土梁、柱、板作為主要承重構件，梁和柱之間是剛性連接，構成了一個整體鋼架。

1 樓房類建筑物拆除方法

樓房類建筑物的拆除方法主要有：人工法；機械法（吊車錘拆除法、吊車拆卸法、挖掘機拆除法；裝載機拆除法）；爆破拆除法（鉆孔爆破法；水壓爆破法；水孔爆破法；糊炮爆破法）；綜合拆除法等。在諸多的拆除方法中，應用最多、最廣的便是爆破拆除法。

2 樓房拆除爆破的基本原理

在進行樓房爆破的設計與施工過程中，需根據爆破對象的介質特性、結構尺寸和邊界條件，爆區環境，安全要求等條件進行設計。與普通工程爆破相比，城市樓房拆除爆破有其特殊性，在設計和施工中應遵循以下四個基本原理：微分原理、等能原理、失穩原理、緩沖原理。

微分原理：合理地確定孔網參數、用藥量以及裝藥結構，使炸藥均勻地分布到被爆破介質中，形成多點分散的布藥形式，防止能量過于集中，這一設計原理稱為微分原理。有人也稱之為多打孔，少裝藥的設計方法。

等能原理：根據被爆破物狀況、環境條件及工程要求，優選爆破參數，以期使每個炮孔內炸藥爆炸釋放出的能量與該孔周圍介質達到預期爆破效果所需的能量相等，這一原理稱為等能原理。

失穩原理：爆破拆除樓房等建筑物的爆破設計指導思想是：分析被拆除物的受力狀態，然后爆除結構物的某些關鍵承重部位，使之失去承載力，結構物整體失去穩定性，在其自重作用小坍塌或傾倒，這一設計思路為失穩原理。

緩沖原理：選擇合理的裝藥結構或適宜的炸藥品種，緩和爆轟波峰值壓力對介質的沖擊左右，使爆炸能量得到合理的分配和利用，以期達到減少爆破危害、改善爆破效果的目的，這一原理稱為緩沖原理。

3 樓房類建筑物的爆破拆除方案

樓房類建筑物爆破拆除，主要應用失穩原理確定布孔范圍，應用微分原理確定孔網參數，應用等能原理確定單孔裝藥量，并設計可靠合理的爆破網路，使埋設在爆破缺口范圍內各承重構件上的炸藥按設計要求順序起爆，迫使被拆除建筑物傾倒坍塌。在樓房拆除爆破中造成建筑物結構失穩的方法有三種：不同爆高法，不同時差法，重心移出法。

樓房拆除爆破的基本方案有：單向傾倒、單向折疊傾倒、雙向折疊傾倒、內向折疊坍塌、原地坍塌等五種。

單向傾倒爆破：在擬拆除建筑物的底部布置一個三角形或梯形爆破缺口，缺破后，建筑物上部結構在重力作用下產生傾覆力矩，繞某個軸線轉動，向預定方向傾倒、坍塌觸地撞擊解體破碎。

單向折疊傾倒爆破：在擬拆除的樓房內，布置兩個或兩個以上的同向爆破缺口，將大樓在豎向上分成幾段，各缺口分次微差起爆或同時起爆，使建筑物失穩，各分段樓體在自重作用下向同一方向傾倒。

雙向折疊傾倒爆破：在擬拆除的樓房內，布置兩個或兩個以上的反向爆破缺口，將大樓在豎向上分成幾段，各缺口分次微差起爆或同時起爆，使各分段在自重作用下向不同方向坍塌傾倒。

內向折疊坍塌爆破：對于寬高比基本相等或平面尺寸的長度、寬度大于高度的建筑物，在被拆除建筑物內布置一個或多個內高外低的梯形爆破缺口。每個爆破缺口先爆中間、后爆兩側部位；有數個爆破缺口時，先爆上部缺口，后爆下部缺口，迫使建筑物向內傾倒坍塌。這種拆除爆破方案適用于被拆除建筑物四周場地較小，建筑物寬高比不大于一的框架結構樓房，磚混結構樓房等建筑物的爆破拆除。

原地坍塌爆破：根據被拆除建筑物的高度不同，布置一定高度的一個或多個爆破缺口，將缺口內的承重墻，承重立柱及部分橫梁鉆鑿爆破孔，從上到下依次爆破各個缺口。建筑物在自重作用下坍塌觸地并相互碰撞而解體。

4 影響樓房爆破拆除方案選擇的主要因素

除選擇合理的爆破方案外，主要影響因素便是被拆除樓房周圍環境、樓房結構形式和尺寸。樓房一側有不小于樓房高度的開闊場地，可優先采用工程量少的定向傾倒爆破方案；倒向側場地大于樓房高度一半而小于樓房高度，且樓房寬高比較大，可考慮采用單向折疊坍塌爆破方案；樓房四周場地均不足樓房的高度，且樓房寬高比較大，可考慮采用雙向折疊傾倒爆破方案；樓房四周場地均不足樓房的高度，若樓房寬高比較小，要考慮原地坍塌或內向坍塌爆破方案。

另外，考慮到冬季室內保溫的需要，北方地區的樓房墻體較厚，南方地區的樓房墻體則較薄，地震多發地區樓房抗震性能較好，而有些地區則對房屋的抗震性能要求較低，這些因素在樓房爆破拆除設計中均應該充分考慮。

參考文獻

1 馮叔瑜等.城市控制爆破.北京：中國鐵道出版社，1987

2 楊人光等.建筑物爆破拆除.北京：中國建筑工業出版社，1985

3 金驥良等.拆除爆破設計與施工.北京：中國鐵道出版社，2004

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基于培養學生工程應用能力的目的，制定了土木工程專業人才計劃，2007版土木工程專業教學計劃的知識體系結構由三大部分組成，分別是通識教育、專業教育和綜合教育，其中專業教育又分為專業基礎教育和專業方向的課程教育，總學時共計2500學時。其中通識教育1312學時，占總學時52．5%;專業基礎854學時，占總學時34．2%;專業課334學時，占總學時13．4%。該培養計劃在理論教學、實踐教學改革方面進行了許多探索和實踐，主要的工作包括以下6點。

知識、能力、素質三位一體的理論教學體系

以知識結構、知識點、實現方法為基礎設置理論課程，形成了“知識、能力、素質”三位一體的理論教學體系。

1通識教育

通識教育包括人文、社會科學基礎知識、自然科學基礎知識、體育知識、外語知識、經管知識、計算機信息技術等相關內容。

2專業教育

1)工程技術基礎知識。開設有材料力學、畫法幾何與建筑制圖、理論力學等3門主干必修課程以及電工學、流體力學、彈性力學B等3門限定選修課程，共計20學分。要求學生掌握理論力學、材料力學的基本原理和分析方法;掌握流體力學(水力學)的基本原理和分析方法，畫法幾何基本原理，電工學的基本理論，彈性力學的基本原理和分析方法。2)專業基礎知識。開設有土木工程材料、土力學、基礎工程、結構力學、工程地質、混凝土結構設計原理、房屋建筑學等7門主干必修課程，土木工程概論、工程測量2門非主干必修課程，專業外語、土木工程CAD等2門非主干限定選修課程。要求學生了解土木工程專業基礎知識，為進一步學習各專業方向知識打下堅實基礎。3)專業方向知識。土木工程專業知識教育按照建筑工程、道路與橋梁工程、地下工程、巖土工程等4個專業特色方向教學。

多層次一體化的實踐教學體系

人才培養體系重視實踐環節，實踐環節時間共計40周。通識實踐環節包括人文社會科學實踐3周(3學分)、金工實習1周(1學分)、計算機基本技能訓練1周(1學分)。專業實踐包括混凝土結構原理課程設計等共10周(10學分)，測量實習2周(2學分)，認識實習、生產實習、畢業實習7周(7學分)，畢業設計(論文)16周(16學分)。此外，還專門設置課外實踐5學分，安排學生從事暑假社會實踐、公益勞動等課外實踐活動。除學校安排的實踐活動外，土木工程專業結合專業特點，組織學生參加省土木建筑學會舉辦的優秀畢業設計大賽，并舉辦大學生創新性實驗計劃等活動，加深學生對所學知識的理解，激發學生對土木工程專業的學習興趣。實踐環節是培養學生工程應用能力和創新精神的重要途徑，根據土木工程學科和專業特點，利用西部礦井開采與災害防治教育部重點實驗室、土木工程實驗中心、巖土工程省級實驗教學示范中心、校內巖土工程訓練中心以及校外實踐教學基地，搭建了土木工程專業實踐教學平臺。培養體系采用室內實驗、校內實訓、認識實習、生產實習、畢業實習、課程設計、畢業設計、科研活動、學科競賽等“多層次”的實踐環節培養學生的實踐能力，形成“一體化”的實踐教學體系。

“設計型”題目和“科研型”項目結合的課程設計教學改革

在改革與實踐過程中，根據土木工程專業4個不同的特色方向，探索了“設計型”題目和“科研型”題目在課程設計中的應用，編制了建筑工程方向“鋼結構”與“鋼筋混凝土整體式肋梁樓蓋”課程設計、巖土工程方向“基礎工程”與“隧道工程”課程設計、道路與橋梁工程方向“鋼筋混凝土簡支T型梁”與“等截面懸鏈線砼箱形無鉸板拱橋”課程設計任務書與考核標準。地下工程方向延續了礦井建設專業的教學內容，編制了礦井建設中的”建井工程結構立井井架”課程設計任務書與考核標準。

基于全面質量管理(TQC)理論的畢業設計教學改革

基于全面質量管理(TQC)理論，開展畢業設計的全過程質量控制，在本科畢業設計環節中，分別采用了指導教師雙向遴選制度、設計題目多樣化、嚴格的開題報告制度以及多環節答辯制度，同時說明書和繪圖采用手寫與打印相結合形式，達到了管理的制度化，避免了管理中的隨意性;同時發揮巖土工程、地下工程兩個優勢學科科研實力強的特點，在優秀本科生中選取重要科研課題中的問題作為本科畢業論文選題的做法提高了學生的科研能力，擴大了我校社會影響，提高了就業率。畢業設計選題多樣化，真正實現“真刀真槍”做設計。同時要求畢業設計必須有電算內容，配備了各專業方向的電算教學軟件，保證了畢業設計既有電算又有手算的特點，提高了學生專業軟件的應用能力。編輯出版了《土木工程專業畢業設計指導叢書》。制定了土木工程專業畢業設計指導教師遴選標準、開提報告撰寫標準、答辯基本規程、撰寫標準、質量監控評價標準、評分標準、二次答辯基本規程等一系列畢業設計管理文件。

“多渠道一體化”的學生創新精神培養體系

搭建創新精神培養平臺，采用多手段培養學生的創新意識和創新能力，通過“雙師型”教師隊伍培養、建立高水平學術梯隊、提高教師科研能力、本科生參加科研活動、本科生參加學科競賽活動、本科生參加創新性實驗計劃等多種渠道對學生的創新精神進行一體化培養。