高層建筑結構基礎知識范文

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關鍵詞：高層建筑；地下室；基坑支護；設計施工

1引言

深基坑工程伴隨著城市高層建筑的發展大量出現，而高層建筑多位于城市中心區，地下構筑物的施工對周邊建筑物、市政管網的影響也越來越大，所以深基坑支護在建筑工程中的應用也越來越廣泛，支護方案的優劣直接關系到工程的進度、安全和造價。

基坑支護的目的是保證地下土方開挖及構筑物施工時，不出現塌方、滲水、起壟，同時不影響周圍建筑與管線。由于基坑支護是臨時結構、投資過大容易造成浪費，但是又必須保障其支護安全。因此選擇科學的支護方案、執行嚴格的支護技術管理、在保障支護安全的基礎上盡可能地降低支護成本是基坑支護設計的首要任務。基坑支護設計應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基礎類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環境對基坑側壁位移的要求、基坑周邊荷載與施工季節等因素，做到因地制宜，設計合理。通過工程實例分析論述建筑工程中的基坑支護。

2 地下室基坑支護的設計與施工概述

2.1 地下室基坑支護的設計

地下室基坑支護需要滿足結構穩定的要求，即能夠滿足承載能力和正常使用兩種極限狀態的需要。承載能力極限狀態是指地下室支護結構遭到破壞，出現傾倒、失穩、滑動等情況；正常使用極限狀態是指支護結構變形而影響正常使用，卻沒有導致結構失穩的情況。因此，地下室基坑支護設計要有足夠的安全性能，在承載能力極限狀態下不至于支護失穩，而且不影響附近設施的安全使用。在設計時要計算支護結構的變形、穩定問題，根據附近環境情況控制變形的幅度。

2.2 地下室基坑支護的施工

地下室基坑支護需要根據具體的水文地質條件，選擇合適的支護結構。在地下水控制方面，在基坑開挖階段需要根據實際情況單獨或者組合采用集水明排、截水等方法；在制定施工方案方面，施工前要認真做好地質勘查工作，了解施工區域附近的地下管線情況，根據考察結果和工程要求制定可行的施工方案，具體內容包括支護結構設計、開挖順序、開挖深度、機械類型、坑邊載荷、排水措施、地下管線保護措施等等，要對基礎施工做好支護措施，要有設計計算書和標注明確的施工圖紙，施工方案必須由相關負責人審批確認后才可實施；臨邊防護方面，在基坑施工時需要做好臨邊防護，根據具體深度采取相應的防護措施，臨邊防護欄桿與基坑邊口不能小于0.5m的距離；坑壁支護方面，開挖坑槽時的邊坡要滿足安全要求，坑壁支護以及地下管線的加固措施要滿足基坑支護結構施工方案的要求，如果支護設施存在局部變形等問題，設計人員要及時制定相應的調整加固措施；排水措施方面，基坑施工時需要根據施工方案做好排、降水等措施，采用坑外降水時要采取措施避免影響到附近的設施；坑邊荷載方面，基坑邊推土與材料、器具堆放位置與基坑邊距離和堆放數量要符合施工方案等相關規定的要求，當機械設備施工沒能與基坑邊拉開規定距離時，要在機械施工一定范圍內采取有效的地面和基坑壁支護加固措施；上下通道方面，基坑施工時要設置作業人員上下的專用通道，通道必須有牢固可靠的結構，通道設置的位置和數量也要滿足具體施工需要，并符合安全防護的相關規定；土方開挖方面，施工機械需要經過責任部門檢查驗收后才能夠進場作業，要認真做好驗收記錄，另外還需要按照相關規定對操作人員進行培訓和考核，操作人員必須熟悉機械作業的安全技術操作規程，持證上崗，在機械作業時要按照施工方案和操作規程挖土，不能破壞基底土層的原有結構，施工作業的位置要安全，在機械作業范圍內不允許人員進入；基坑支護變形監測方面，要根據施工方案做好基坑支護結構的變形監測工作，認真填寫監測記錄，對附近道路、建筑、管線等設施做好沉降觀測，并做好相應記錄；作業環境方面，基坑內要有供作業人員立足的位置，立足處要保證安全和穩定，在進行垂直作業和交叉作業時要做好安全隔離防護措施，夜間施工等光線較暗的施工環境要設置充足的照明設施，而不能僅僅設置局部照明，以保證施工的安全、高效。

3 地下室基坑支護設計與施工的實例

3.1 工程概況

某住宅小區工程總建筑面積495000m2，高度為95.7m，設一層地下室，地下室由南區、北區地下室車庫與人防工程構成，工程樁采用靜壓PHC高強預應力樁，地坪標高-0.9m，基坑開挖深度分別是4.78m和5.08m，開挖周長為1756m左右，開挖面積為98500m2/up>。

3.2 施工環境情況

根據對基坑附近環境的勘察，本工程土質狀況依次為素填土，厚約0.5～7.2米，局部缺失；雜填土，厚1.0～4.2米，局部分布；淤泥質土，厚0.6～10.95米，局部缺失；且淤泥層埋深從2米多到4米不等；粉（砂）質粘土，厚0.9～10.9米，局部缺失。本基坑開挖范圍內的地下水主要是素（雜）填土中的上層滯水，受大氣降水和地表排水等影響。勘察期間的混合穩定地下水標高為0.3～3.6米。

基坑四周臨市政道路，其中南側的左下角臨原有的建筑地下室18米，西側緊臨興港路，人行道下埋設了大量的地下管線，基坑開挖需要嚴格控制變形；基坑北側距離道路15m；基坑東側距離道路11m左右。

3.3 基坑支護方案

根據工程基坑的開挖深度和施工環境條件，考慮經濟性、安全性、穩定性等原則，可以選擇的基坑支護方案有3個：第一個是大放坡開挖，該方案經濟性強，適合場地開闊并且地基條件好的工程，由于本工程受地質條件、周邊環境限制較大，故排除此方案；第二個是土釘墻支護結構，該方案滿足經濟性、安全性、可靠性和施工便捷等要求，是一種多用于粉砂地基的自立式支護結構，比較適合基坑不是很深、對變形要求不嚴格的工程，本地區已有成功的案例；第三個是單排灌注樁加內支撐支護，該方案能夠很好的控制側壁位移，在技術可行的情況下能夠提供土方開挖和運輸的平面開口，該方案已有許多成熟的經驗，但在本工程中開挖面較大，導致支護費用比較高。根據實際情況，本工程選擇了PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護結合的支護方案。

3.4 基坑支護設計

周邊大部分采用PHCφ500-125-AB型管樁與土釘支護。樁間距800mm，采用單節樁，樁長8～13米。管樁內灌芯，樁頂設置砼強度C25、斷面600*900的冠梁；南北區之間的場地，由于需要作為施工臨時堆場，所以南區的北側、北區的南側，支護采用灌注樁加一道錨索。在支護施工之前，應對周邊場地進行整平至絕對標高4.20m以下；并應先摸清周邊的管線分布情況，特別是西側，支護錨管施工時，應注意避開周邊的管線，可采用人工預成孔（如洛陽鏟）的方法來判別管線的位置，必要時可通過局部調整支護錨管的間距或傾角來實現。坡頂允許堆載除南北區之間預留空地自坡頂邊線起初5米范圍內為10KN/m2/up>，5米以外為30KN/m2/up>外，其他剖面均為10KN/m2/up>。

由于本地下室面積較大，應根據后澆帶位置采取分塊開挖、分塊封底大方法施工。基坑內局部承臺厚度較大，開挖時應根據現場情況，采用木樁/砂袋等措施進行臨時支護。土方必須分層開挖，嚴格做到開挖一層支護一層，上層未支護完，不得開挖下一層。同時不得在大雨天開挖施工。每層開挖深度不超過1.5m，每段開挖長度不大于15m，且應間隔開挖。開挖后應及時對壁面進行修整。要求在距基坑較遠的地方設置一個臨時土方堆場并開辟專用通道，挖出的土方應及時當班運走，當班不能運走時應停止開挖，嚴禁將土方堆于基坑四周造成支護結構負荷的額外增加。

本工程基坑開挖應進行基坑監測：主要監測土體變位，包括測斜、坡頂水平位移和沉降觀測；周邊工程樁傾斜；基坑周邊建筑物及市政道路、管線沉降監測；地下水位。開挖前應先對基數進行測量，次數不少于兩次。預警指標：基坑支護結構的水平變形限值為50毫米；應定人定時進行監測，及時通報基坑安全狀況，當出現下列情況之一時，應及時通知有關單位，及時進行處理：（1）基坑支護結構的最大水平位移大于基坑開挖深度的1/200，或水平位移速率已連續三天大于3mm/天；（2）基坑底部或周圍土體出現可能導致剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆，如涌土、隆起、陷落等；（3）鄰近建筑物的不均勻沉降已大于規范規定的允許值，或傾斜速率已連續三日大于0.0001H/d，其中H為建筑物承重結構高度；（4）鄰近建筑物的砌體部分出現寬度大于3mm的變形裂縫，或其附近地面出現寬度大于15mm的裂縫，且上述裂縫尚可能發展。基坑降、排水采用了2級輕型井點為主、局部增設簡易深井等為輔的降水措施和基坑四周設置地面排水溝、基坑內采用集水井等方式的排水措施；完成土釘墻和排樁墻的相關計算，采用的安全系數完全滿足規范要求。

3.5 基坑工程施工

基坑開挖前規范沖設井點管，當基坑水位低于土層標高0.5m后進行土方開挖；使用反鏟挖掘機分層、分片開挖，在開挖過程中每挖掘一定數量土方則進行素混凝土護坡或者土釘墻施工，施工完畢后再開挖鄰段土方，按支護要求土方開挖要與土釘墻施工交叉作業、密切配合，避免產生坍塌等事故。在施工時，要在起支撐作用的混凝土強度達到設計強度的80%以后再開挖土方到設計基底標高，并在底板等混凝土強度達到設計強度的80%以后再拆除支撐的混凝土，底板、圍擴樁等處的空隙也要用素混凝土澆筑搗實。為保證施工全過程動態監測的成效，根據設計及施工實際情況建立了整套的監測系統：設置了24個測斜孔，進行深層土移監測；設置了8個地下水測孔，監測基坑外地下水位；設置了16個測點，進行內支撐受力監測；安排專人定時做圍護結構、附近環境的監測。另外，為了及時、有效的處理鄰近建筑發生沉降、圍護結構變形過大等可能發生的意外事故，安排了專人對施工進行監護。

4 總結

地下室基坑支護設計要根據實際情況，秉承經濟性、安全性、穩定性等原則，保證施工的順利和結構的穩定。在施工時，要對整個地下室基坑支護施工過程進行動態監測，以獲得及時、準確的數據，進而對施工過程進行合理的優化，有效的控制挖土速度和工程質量，將對附近環境的不利影響降到最低。

參考文獻：

[1]龔華.某工程的深基坑支護技術個案應用[J].知識經濟，2010，（19）.

[2]湯，韓雪松，李迎宗，賈莉.天津鼓樓商業街A地塊基坑支護設計與施工[J].工程建設與設計，2009，（11）.

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關鍵詞：建筑結構設計；高層建筑；體型；地下室外墻；計算參數

中圖分類號：TU3文獻標識碼：A

建筑結構設計中常見的問題

（一）高層建筑基礎有效埋置深度不足

如某 12 層高層建筑，建筑總高度 H=37.8m，設計采用天然地基淺基礎(柱下條基)，室外地面以下的基礎埋深僅 1.7m 左右，遠小于《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程（JGJ3- 91）》第 6.1.2 條關于高層建筑基礎埋置深度的要求（要求≮H/l2）。又如某高層建筑 30 層，H=106m，地下一層設計采用樁基，筏板基礎埋深 5.5m小于《高層建筑箱形與筏形基礎技術規范（JGJ6- 99〕》中關于基礎埋深的要求（要求≮H/18)。

有些工程主樓為高層，裙房為多層，其間用沉降縫斷開，使主樓地下室在沉降縫一側無可靠的側限。高層規范規定、基礎有效埋深應從具有可靠側限的地面算起，而在工程設計中，設計人員往往容易忽略“可靠的側限”這一重要因素。如某高層建筑，主樓高度約 160m，采用樁基，下部設二層地下室，基底深 12m。裙樓下部設一層地下室，基底深 5m，主樓與裙樓間用沉降縫分開，雖然從室外地面算起的主樓基礎埋深能滿足要求，但從裙房地下室底板算起的主樓基礎有效埋深則是遠遠不足的。

（二）單樁承載力取值出現偏差或缺乏計算依據

1、因成樁工藝不同，地基土對不同樁型的支承能力是不同的，即按規范經驗公式計算單樁豎向承載力時，對于不同的樁型，各土層的極限側阻力和極限端阻力是不同的。有的工程地質勘察報告僅提供了計算打入式預制樁的單樁承載力設計參數，而設計采用鉆孔灌注樁，并直接引用地質報告中的設計參數，使計算的單樁承載力出現偏差。

2、某些工程場地原為河道或地勢較低，上部土層為松散的新近填土，樁基設計時直接按經驗公式計算單樁承載力或直接采用試樁提供的承載力數值，沒有考慮上部未固結（或欠固結）土層在固結沉降過程中可能引起的樁側負摩阻力的影響。

3、驗算樁身承載力時，沒有考慮施工工藝系數ψc。或樁身壓曲的影響；對抗拔樁，僅計算樁身承載力，沒有進行樁身抗裂驗算。

有地下室時，在按靜載試驗確定單樁承載力時，沒有扣除地下室深度范圍內的樁側摩阻力，由于基坑開挖后暴露時間不宜過長，試樁一般都在基坑開挖前進行，基坑開挖后，地下室深度范圍內的樁側摩阻力己不再存在。

（三）結構布置不合理，體型不規則

結構的合理布置（使結構盡可能“規則”)，是抗震概念設計中的十分重要的環節，這里的“規則”包含了對建筑的平立面外形尺寸，抗側力構件布置、質量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。由于引起結構不規則的因素太多，特別是對于復雜的建筑體型，很難一一用若干簡化的定量指標來劃分不規則

程度并規定限制范圍。

由于缺乏規范依據及相應的設計規定，加之對結構抗震概念設計缺乏應有的了解，有些設計人員往往對結構規則性難以把握，有時甚至聽從業主和建筑師的要求，在實際工程中出現了不少規則性很差、對結構抗震十分不利的高層建筑。

（四）異形柱結構設計中存在的問題

近年來，在我國的住宅建設中，特別是高層或小高層住宅，有些采用了異形柱結構。由于缺少相應的設計依據和規定，目前在異形柱結構設計中存在的問題很多，也比較突出，主要表現在異形柱結構房屋的高度超高、體型不規則、結構布置不合理、抗震構造措施不當等方面。

應當說，目前國內對異形柱的受剪承載力、節點承載力和結構延性等方面的試驗研究還不多，對異形柱結構抗震性能的認識還不夠充分。在這種情況下，設計異形柱結構時，對房屋高度、結構規則性及抗震措施等方面宜從嚴掌握。

解決建筑結構設計中存在問題的對策

（一）高層建筑基礎的選型

高層建筑應選用整體性好、能滿足地基承載力和建筑物允許變形要求、并能調節不均勻沉降的基礎形式，達到安全實用和經濟合理的目的。一般有筏板基礎、箱形基礎、條形交叉梁基礎等。應根據上部結構類型、層數、荷載及地基承載力選用合理的基礎形式。

筏形基礎有梁板式和平板式，當建筑物層數較多，地下室柱距較大，基底反力很大時，宜優先選用平板式。采用梁板式筏基時，基礎梁截面大必然增加基礎埋置深度，當水位高時更為不利，梁板的混凝土需分層澆筑，梁支模費事，因而延長工期，綜合經濟效益反而比平板式差。筏形基礎的雙向底板的厚度，除滿足正截面承載力外，主要由沖切、剪切承載力確定。有人認為高層建筑的基礎底板厚度按每層若干厘米(例如每層5cm)來確定這種說法是不科學也是不確切的。

（二）建筑結構體型設計

在工程設計中應盡量避免采用不規則的結構，不應采用嚴重不規則的結構。在設計不規則結構時，應采用符合結構實際受力狀態的力學模型進行計算分析，并采取有效的抗震加強措施。新修編的建筑抗震設計規范，參考了美國 UBC 和歐洲規范 8 的做法，對規則與不規則作了一些定量的劃分，并規定了相應的設計計算要求。如將樓層最大彈性水平位移與該樓層兩端彈性水平位移平均值的比值大于 1.2 時定義為平面扭轉不規則結構，并規定上述比值不宜大于 1.5；對超過梁高的錯層，規定應按樓板開洞對待，錯層面積較大時，應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型；對豎向不規則結構，規定薄弱地震剪力及某些水平轉換構件的地震內力應乘以不同的增大系數，等等。

（三）地下室外墻的設計問題

地下室外墻的厚度、混凝土強度等級及防水要求，應根據建筑場地條件、地下水位高低、上部結構荷載與地下室層數、層高、埋深、水平荷載的大小及使用功能等綜合考慮確定。高層建筑地下室外墻的厚度不應小于250mm。地下室外墻的混凝土強度等級宜低不宜高，混凝土強度等級過高，水泥用量大，易產生收縮裂縫，但高層建筑不應低于C30，當地下室有防水要求時，地下室外墻的抗滲等級應由最大水頭與墻厚之比確定，但任何情況下都不應低于0.6MPa。地下室外墻的配筋主要由垂直于墻面的水平荷載控制。水平荷載包括室外地面活荷載產生的側壓力、地基土的側壓力、地下水壓力等。地下室外墻近似按受彎構件設計，地下室外墻在垂直于墻面的地基土側壓力作用下，通常不會發生整體側移，土壓力類似于靜止土壓力，工程上通常取靜止土壓力系數K=0.5來進行計算。

三、解決建筑設計中存在問題的一般措施

（一）與其他專業配合，充分溝通

首先拿到提資圖不要盲目建模計算和上機繪圖，先進行全面分析，并與建筑設計人員進行勾通，充分了解工程的各種情況功能、選型等，要理解透徹建筑圖的意圖，平立剖的關系。必要時多組織各專業的協調會，明確各專業需要注意和配合的地方，統一做法和標準，確定原則性的方案，使各專業的條件圖真正成為條件圖，避免在出圖后再調整方案引起重復工作，浪費時間。

（二）合理簡化，做好建模前處理

建模計算前的前處理要做好。例如荷載的計算要準確，不能估計，要完全根據建筑做法或使用要求來輸人懸挑構件及轉換層構件是否要考慮施工活荷載的不利影響樓梯洞口的輸人局部開洞的處理!飄窗部分荷載的處理等。有些復雜難處理的地方，要運用力學知識適當簡化!等效處理，減少計算的工作量。

（三）明確計算參數含義

熟悉結構設計輔助軟件的技術條件在進行結構建模的時候，要了解每個參數的意義，不要盲目修改參數，修改時要有依據。要注意參數的適用范圍，同一參數會有其適用性，在砌體結構里是準確的參數，到了框架結構可能不適用了在多層結構里是準確的參數，到了高層結構可能不適用了。用軟件計算也要建立在這一基礎上，每一種計算理論都有它的假定條件，軟件的編制都符合這一特定的技術條件，因此在使用軟件前要對軟件技術條件了解清楚，我們熟悉的砂系列軟件也不例外，如果沒有深刻地理解軟件技術條件便不能很好地利用軟件來解決實際問題。一些對結構概念不很清楚的設計人員可能會過分地相信計算機而出現嚴重的設計錯誤。我們必要時應要用手算復核，不要盲目相信軟件計算的結果，尤其是帶轉換的構件。

結語

綜上，建筑結構設計在建筑安全中有著舉足輕重的地位，為保證建筑行業更好的發展，在結構設計過程中出現的問題必須得到妥善地處理解決。而上述所提到的問題均是工程師們在結構設計和工程施工中常常遇到的，極易遭到忽視。因此，要求結構工程師能夠熟練掌握基礎知識，熟悉相關規程，規范的條文及施工工藝流程，靈活處理相關常見結構問題，使建筑物得到安全，可靠的保障。

參考文獻

[1]王艷輝.淺談房屋建筑結構設計中常見問題分析[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2010.2.

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關鍵詞　結構方案；結構計算；施工圖設計

1、概述

結構設計要求設計者有良好的基礎知識，熟悉結構規范、了解結構構造并能用施工圖很好的表達出設計意圖。一個工程的結構設計周期分為三個階段：結構方案階段、結構計算階段和施工圖設計階段。結構方案階段要根據建筑的重要性、抗震設防烈度、建筑的高度來確定結構形式，方案階段強調概念設計，整體把握；結構計算階段要確定計算軟件，選取合理的設計參數，配合其他專業進行結構建模、計算和調整，計算完畢需對計算結果的合理性和可靠性進行分析；施工圖設計階段是將設計內容用圖紙表達出來。本文將針對上述三個階段進行詳細的描述。

2、結構方案階段

在本階段，結構工程師要根據各種結構形式的適用范圍和特點來選擇最佳結構形式，要注意規范中對于各種結構形式的界定，清楚各種結構形式的使用范圍，使結構方案盡量滿足建筑要求，并考慮合理性和經濟性。

2.1 高層建筑結構體系

1）框架結構

框架結構由立柱、梁和樓板一起形成的空間受力體系。優點是建筑平面布置靈活，立面設計方便；缺點是剛度小，水平側移較大。主要適用于非抗震區和層數較小的建筑。

2）剪力墻結構

剪力墻結構是用剪力墻作為承受豎向荷載、抵抗水平荷載的結構體系。剪力墻結構剛度大、空間整體性好，側向變形小，適用于建造較高的高層建筑。

3）框架-剪力墻結構體系

框架-剪力墻結構體系由框架和剪力墻組成。剪力墻主要承受水平力，是抗側力的主體，框架則以承受豎向荷載為主。剪力墻克服了純框架結構抗側剛度低的缺點，框架則彌補了剪力墻結構布置不靈活的不足。框架-剪力墻結構普遍用于較高的賓館和辦公樓等公用建筑中。

4）筒體結構體系

筒體結構體系由一個或多個筒體為主抵抗水平力，筒體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。筒體結構具有很大的剛度，抵抗水平荷載能力很強，往往用于大跨度、大空間或超高層建筑。

2.2 結構選型的內容和要求

結構選型主要包括：選擇合適的基礎結構、豎向和水平承重結構。設計者要求對各種結構的受力特點及適用范圍有較好的了解。選定的結構體系應符合以下要求：

（1）建筑場地宜選有利地段，避開不利地段，遠離危險地段，避免土質液化及地基土不均勻沉陷災害；

（2）平面和立面形式簡單、對稱、規則，減小偏心

（3）抗側力構件和質量分布在同層平面內宜基本對稱，相鄰層剛度和質量變化宜緩慢；

（4）地震區的高層建筑應具備多道抗震防線，有足夠的承載力、剛度和延性；

（5）施工簡便可行，經濟合理且與周邊環境和諧。

3.結構計算階段

3.1 結構建模步驟

結構整體建模是結構計算關鍵的一步，要保證結構模型與實際相符，如層高、傳力關系、邊界條件等，除此之外還要注意以下問題：

（1）檢查原始數據是否有誤，是否遺漏荷載；

（2）計算簡圖是否與實際相符，計算程序是否選擇正確；

（3）荷載是否準確，復核輸入的荷載如建筑隔墻、電梯吊鉤、消防水箱和特殊房間荷載等；

（4）計算參數必須逐一復核，使之與實際相符。

3.2 計算結果判斷

建模計算完成后，需要對計算結果進行判斷，看建模和計算分析是否合理。通過計算結果查看陣型曲線是否光滑連續，零點位置是否符合一般規律；位移曲線應上下漸變，位移值滿足規范要求。高層建筑結構主要有如下控制參數：

（1）位移比

《高層規程》3.4.5規定：在考慮偶然偏心影響的地震作用下，A級高度高層建筑的位移比不宜超過1.2，不應超過1.5；B級高度高層建筑的位移比不宜超過1.2，不應超過1.4。

（2）周期比

《高層規程》3.4.5規定：A級高度高層建筑的周期比不應大于0.9，B級高度高層建筑的周期比不應大于0.85。

（3）剛度比

《高層規程》3.5.2規定：

1）對于框架結構，樓層與相鄰上層的側向剛度比不宜小于0.7，與相鄰上部三層剛度的平均值的比值不宜小于0.8。

2）對于框架剪力墻結構，剪力墻結構、筒體結構，樓層與相鄰上層的側向剛度比（考慮層高修正）不宜小于0.9；當本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍時，側向剛度比不宜小于1.1；對于結構底部嵌固層，側向剛度比不宜小于1.5。

（4）層間受剪承載力之比

《高層規程》3.5.3規定：A級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層受剪承載力的80%，不應小于相鄰上一層受剪承載力的65%；B級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不應小于相鄰上一層受剪承載力的75%。

（5）剪重比

剪重比在某種程度上反應了結構的剛柔程度，剪重比太小，說明結構整體剛度偏柔，在地震力下的位移過大；剪重比太大，說明結構整體剛度偏剛，會引起很大的地震內力，不經濟。《高層規程》4.3.12規定了結構各樓層的最小地震剪力。

（7）層間位移角

限制高層建筑的層間位移角主要目的有兩點：一是保證主體結構基本處于彈性受力狀態；二是保證填充墻和各種管線等非結構構件完好，避免產生明顯的損傷。

4、施工圖設計階段

結構施工圖的基本要求是：圖面清楚整潔、標注齊全、構造合理、符合國家制圖標準及行業規范，能很好的表達設計意圖，并與計算書一致。結構施工圖的內容主要包括：圖紙目錄、結構設計總說明、基礎結構布置圖、各樓層結構配筋圖、豎向構件定位以及配筋圖及結構大樣等。結構施工圖應該注意如下問題：

4.1 結構設計總說明

結構設計總說明是結構施工圖紙非常重要的一部分，它反映了一個工程的總體情況、說明了一些常用結構構造的做法、介紹了工程的某些特殊情況。撰寫結構設計總說明需要注意的問題有：總說明所列自然條件是否與有關部門提供的設計原始資料一致；所列設計規范是否有遺漏或者過時作廢的；常用荷載超過荷載規范的規定是否有依據；當采用新技術、新材料、新工藝時，應予以補充說明；說明應針對工程的具體情況，內容簡單明了。

4.2 違反規范強制性條文

圖紙中常見的違反“強條”有：受力鋼筋不滿足最小配筋率要求；混凝土結構的抗震等級選擇錯誤；框架梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積的比值，一級抗震小于0.5，二、三級抗震小于0.3；框架梁加密區的箍筋間距大于梁截面高度的1/4；梁端縱向鋼筋配筋率大于2%時，箍筋直徑沒有比規定的構造數值加大一級等等。設計人員應該精讀規范黑體字部分，避免在施工圖中違反強制性條文規定。

4.3 其他圖紙問題

（1）梁上部縱筋的凈距不符合規范，上部縱筋過密會給混凝土的振搗帶來困難；

（2）梁的配筋率不合適，配筋率過大說明梁截面偏小，反之說明梁截面偏大，梁的配筋率控制在1.5%～2.5%；

（3）主梁底標高高于次梁底標高。這種情況往往是由于涉及周期不合理，設計人員頻于趕任務造成，現場一旦按圖施工其實際受力狀態與設計假定不符，造成結構不安全；

（4）次梁跨度較大時，應該驗算其撓度。

5、總結

本文介紹了建筑結構設計的三個階段：結構方案階段、結構計算階段和施工圖設計階段。結構方案階段著重分析了不同結構體系的特點和適用范圍，指出了結構選型的基本要求；結構計算階段介紹了利用軟件進行結構分析的基本過程以及計算結果的判斷；施工圖階段則總結了結構施工圖的繪制要求和容易出現的問題。以上是作者在設計院工作三年的一點心得和體會，希望能對剛接觸結構設計的新人有所幫助。

參考文獻

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關鍵詞：建筑結構功能分析 教學 改革

中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A 文章編號：

0．引言

《建筑結構功能分析》課程是建筑工程技術專業的一門專業必修課程，是建筑工程技術專業其他專業課程的基礎，主要任務是闡明建筑結構基本力學原理，在此基礎上，讓學生掌握簡單建筑結構功能分析方法，并能在實踐中應用，同時亦為后續課程如《鋼筋混凝土結構施工》、《鋼結構施工》等提供必要的基礎知識。這門課程是高職院校建筑工程技術專業一門非常重要的專業課，課程的內容主要包括了力學部分和結構部分。而本身力學或結構任意一個部分作為講述來說，都有比較高的難度。所以這門課程的特點是內容比較廣泛、理論比較深厚、時間比較持久、實踐的要求比較高。這就導致很多學生在學習的過程中比較吃力，興趣難提起來，上課時不太容易與老師保持一致，授課效果不理想的現象。所以如何找到一個更科學更有行之有效的教學模式，調動學生的學習興趣，是該課程亟待解決的問題。

1．深化課程目標

由于目前國家教育的大環境要求高職院校的把握高職特點和課程結構的設置，所以各職業院校都在尋求著課程的改革和行之有效的突破。《建筑結構功能分析》就是在此環境下經過重新整合應運而生的新課程，對于新的課程，怎樣把握好它的課程目標，是課程目前的主要任務。

伴隨著高考的改革，高職生源狀況發生了很大的變化，學生基礎知識比較薄弱，對理論性知識接受能力不強。在調整課程教學目標時，將原本復雜的構件的設計計算壓縮，增強結構施工圖的識讀，主要介紹結構構造和結構圖的表達方法。只要學生能夠識讀結構施工圖，那么高職建筑工程技術專業學生的培養目標要求就基本達到，再加上其它相關專業知識的學習，可以從事一般施工管理和預決算工作。

課程目標的設計思路可以變三段式課程體系為任務引領型課程體系，打破傳統的文化基礎課、專業基礎課、專業課的三段式課程設置模式，緊緊圍繞完成工作任務的需要來選擇課程內容；變知識學科本位為職業能力本為，打破了傳統的以“了解”、“掌握”為特征的學科型課程目標，從“任務與職業能力”分析出發，設定職業能力培養目標；變書本知識的傳授為主為知識應用能力的培養為主，打破傳統的知識傳授方式的框架，以“工作項目”為主線，創設工作情景，培養學生的實踐能力。

2．調整教學用書內容

當前的《建筑結構功能分析》教材主要包括理論力學、結構力學鋼筋混凝土結構、砌體結構和鋼結構三部分內容，其中 力學與結構各授課一個學期，占50%的比例，課程要重視教材建設與選用，課程教學內容不拘泥于某一本教材，可以參考21世紀全國高職高專土建系列技能型規劃教材《建筑力學》以及《建筑結構》。這兩本教材保證了教學內容的針對性、實用性和先進性。

3．改革教學方法

以建筑工程技術專業學生的就業為導向，根據行業專家對建筑工程技術專業所涵蓋的崗位群進行的任務與職業能力分析，以本專業共同具備的崗位能力為依據，遵循學生認知規律，緊密結合職業資格證書中施工技能要求，確定本課程的工作模塊和課程內容。主要包括建筑結構功能分析基礎、梁的功能和安全分析、柱的功能和安全分析、鋼筋混凝土梁板結構功能和安全分析、鋼筋混凝土多層及高層建筑結構、鋼筋混凝土結構單層廠房。

為了優化教學效果，提高教學質量，在課程教學過程中，積極探索、實施現代化教學方法和手段，包括板書講授、多媒體講授、錄像課、現場教學等不同方法和教學手段綜合應用。積極開展第二課堂，激發學生的學習熱情和積極性。在教學改革中，要求教師努力采用啟發式教學、引導式教學和交互式學習，充分調動學生學習的主動性、積極性和創新意識，注重學生綜合能力的培養。

4．采用多媒體教學

課程可以開發豐富的教學資源，為學生自學與復習提供了方便。制作了多媒體課件、視頻、動畫、案例與施工圖片、模擬練習、課堂教學錄像等。教學過程中不局限于傳統的教學工具，使用多媒體教學，讓學生能形象直觀的感受和理解教學內容。同時更可以擺脫大量的畫圖所帶來的時間和精力消耗，有助于課堂里內容的豐富。

5．兼職教師配合講學

《建筑結構功能分析》課程的教學還可以采用專兼任教師結合的方式進行教學，充分利用合作企業兼職教師的實踐經驗進行實踐指導，使得教學更加貼近工作崗位要求。

《建筑結構功能分析》課程的大部分教學內容安排在校內基地進行授課，通過項目化教學，在具體工作任務的引領下，讓學生在“做中學，在學中做”。

7 結語

《建筑結構功能分析》是一個比較新的有高職特色的專業課程，對于教學的方式方法各個學校都在進行積極的思考和探索，在該課程的教學中，還需進一步加強院校之間的交流，加強與企業之間的聯系，互通有無，不斷調整，深化課程改革，才能為高職院校的《建筑結構功能分析》的課程發展找到一條更科學合理的途徑，達到培養適應企業和社會需求的高職人才的目標。

參考文獻

［1］陳建國 .《建筑力學》的教學改革與實踐［J］. 職業技術，2006，( 12) .

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【關鍵詞】懸挑式腳手架；高層建筑；施工；安全

1.懸挑式腳手架的結構特點

懸挑式腳手架的關鍵是懸挑結構，它必須具有足夠的強度、剛度和穩定性，并能與建筑結構可靠連接，以將腳手架的荷載安全地傳遞給建筑結構。按懸挑結構的構造形式不同，可分為斜拉式和下撐式兩類。斜拉式是在由建筑結構伸出的型鋼挑梁端部加鋼絲繩斜拉，鋼絲繩另一端固定到預埋在建筑結構內的吊環上；下撐式是在挑梁端部下面加一斜桿支撐。

兩類懸挑結構在實際工程中都有廣泛的應用，但從受力及使用上各有特點：斜拉式懸挑結構的承載能力是由受拉鋼絲繩控制的，而下撐式懸挑結構的承載能力是由下撐桿的受壓穩定性控制，故在挑梁所耗用的材料以及制作、安拆的用工方面，斜拉式都低于下撐式，即受力形式更合理，能充分發揮組成懸挑結構的材料自身的性能；但在使用上，斜拉式不如下撐式方便。

2.施工準備和施工要求

2.1安全技術準備

施工前對施工人員進行詳細的安全技術交底。相關施工人員必須持證上崗，并進行安全技術培訓和書面的安全技術交底。相關作業人員應具備相關的基本條件，同時還要具有一定的作業基礎知識，因為，架子工除了支搭架子外還應具備一定的起重知識和吊裝技術。

2.2材料準備

鋼管：多數高層建筑工程施工中采用的是Φ48×3.5的鋼管，嚴禁使用有明顯變形、裂紋和嚴重銹蝕的鋼管。而且腳手架的所有立桿、大橫桿均統一刷黃色防銹漆，剪刀撐均統一刷藍色防銹漆。腳手架大橫桿、立桿、剪刀撐等要求采用3m～6m長的鋼管，雙排腳手架小橫桿長為1.5m。

鋼管連接件：使用與鋼管相匹配的、且符合國家現行標準規定的鋼扣件，扣件不能有裂紋、氣孔、疏松、砂眼等鑄造缺陷。扣件與鋼管的貼合面必須貼實，應保證與鋼管扣緊時接觸良好。扣件夾緊鋼管時，開口處的最小距離應不小于5mm，扣件活動部位應能靈活轉動，旋轉扣件的兩旋面間隙小于1mm。

腳手板：多數工程采用的是50mm厚松木板，板寬200mm-300mm，兩端采用10號鉛絲各綁扎兩道箍。安全網：一般要求使用6mx1.5m的綠色密目安全網。

2.3施工要求

必須使用合格材料，對于有變形和不合格的扣件均不得使用。必須按規范規定設置連墻桿。應隨架體搭設進度，及時跟進做好安全網等安全防護措施的張掛。腳手架外側采用安全網全封閉；圍網設于靠外側立桿的內側，與立桿、橫桿綁扎牢固。在鋪設腳手板的操作層上必須設防護攔桿和踢腳板，一般踢腳板高度為180Mm，要求護欄一道，距離平橋面1.0m。

3.懸挑式腳手架在高層建筑施工中的案例分析

3.1工程概況

本工程樓體長為67.2m，樓寬為11.8m，總高55.60m，地上18層，地下1層，地上部分層高為3.0m。

3.2懸挑式腳手架方案設計

腳手架用于主體結構，同時兼作安全防護，外裝修時采用電動吊籃進行外部裝修。基礎至1層采用落地雙排腳手架，從2層3m處，7層21m，13層39m開始采用懸挑式腳手架，每層腳手架搭設高度為18m，共計搭設3層。懸挑式腳手架工字鋼采用14a號，懸挑1.2m，內伸3.3m。內伸端采用兩套鋼環，并用木楔楔實。

3.3懸挑式腳手架搭設的要點

3.3.1腳手板鋪設要求

腳手架里排立桿與結構層之間均應鋪設木板：板寬為200mm，里外立桿間應滿鋪腳手板，無探頭板。

3.3.2防護欄桿

（1）腳手架外側必須設1.2m高的防護欄桿和30cm高踢腳桿，頂排防護欄桿不少于2道，高度分別為0.9m和1.3m。

（2）腳手架內側形成臨邊的（如遇大開間門窗洞等），在腳手架內側設1.2m的防護欄桿和30cm高踢腳桿。

3.3.3連墻件

（1）連墻桿從底層第一步縱向水平桿處開始、每層隔三跨立桿間距設置一道與主立桿相連，連墻桿必須上下層錯開，按梅花狀布置。

（2）連墻桿制作：用長250mm～300mm的Φ48鋼管與Φ16鋼筋進行雙面焊接5d，在澆筑混凝土前預埋在梁邊并與主立桿用垂直扣件緊固。

（3）拉結點在轉角范圍內和頂部處加密，即在轉角1m以內每層設置一拉結點。

3.3.4剪刀撐

（1）剪刀撐沿腳手架兩端或轉角處外側立面進行整個長度和高度連續布置。斜桿底端與立桿連接點離地面不大于500mm，且與地面水平夾角成45°

（2）每組剪刀撐之間距離為8跨（約12m）。剪刀撐寬度為4跨（約6m），鋼管采用搭接，其搭接長度不少于1000mm，等距離用3個旋轉扣件扣緊。

（3）剪刀撐斜桿應用旋轉扣件固定在與之相交的橫向水平桿伸出端或立桿上。

3.3.5懸吊裝置

（1）懸吊及卸荷點設置。第一批懸吊點設置第二層、按每隔3000mm及轉角位在結構周邊埋置，其后每批卸荷點每隔4層設一道，分別設置在6層，10層，14層。卸荷點必須上下層錯開，按梅花狀埋置。

（2）卸荷裝置制安。吊環用Φ20鋼筋制作，埋入梁（墻）混凝土內不少于300mm，采用20mm鋼絲繩分別設置兩個吊點拉結在腳手架第一步主節點處雙排橫向水平桿底，鋼絲繩端用M20拉結花籃作伸縮收緊，收緊鋼絲繩后使其達到吊拉排柵重量作用，收緊后的拉結花籃用鎖卡鎖牢固，防止松滑。在外排柵的每個吊點處，必須用鋼管與建筑物拉結。

3.3.6電梯井內腳手架搭設

（1）立桿：每趟電梯井采用+48×3.5鋼管（長約4m）四根作為立桿，立桿距電梯井結構邊線為250mm，分別設置于四大角，四根立桿的接口必須錯開一個步距。

（2）水平桿：相鄰立桿間必須設置縱橫向水平桿，水平桿距結構邊線為150mm，步距為2000mm，水平桿每隔兩步設置一道與電梯井結構回頂的縱橫向構造桿，以保持架體的穩定性，其中回頂要錯開設置。

4.安全施工中需注意的問題

進入施工現場的人員必須戴好安全帽，高空作業系好安全帶，穿好防滑鞋等，現場嚴禁吸煙。酗酒人員嚴禁上架作業，嚴禁開玩笑和打鬧。腳手架搭設人員必須是經過技能鑒定合格、取得職業技能證書的專業架子工，上崗人員定期體檢，體檢合格后方可發上崗證。護身欄、腳手板、密目安全網等影響作業，班組支模時，如需拆改時應由架子工完成，其他人員不得拆改。不得利用腳手架調運重物，作業人員不準攀登架子上下作業面。因腳手架使用時間較長，所以在使用過程中應做到每天檢查，發現問題要及時解決。施工人員嚴禁凌空投擲桿件、物料、扣件及其他物品不得亂扔。腳手架堆放場地要做到整潔、擺設合理、專人保管，并建立嚴格領退料手續。運至地面的材料應按指定地點隨拆隨運、分類堆放、當天拆當天清，拆下的扣件和鐵絲要集中回收處理。應隨時整理、檢查，按品種分規格堆放整齊，妥善保管。

5.結束語

結構施工中的外檐懸挑腳手架由于能夠很好的適應場地狹小等施工作業的特殊環境，又能保持施工作業的連續性，不影響施工進度，且采用懸挑腳手架的材料可以循環利用，降低了成本，經計算，與常規式落地腳手架相比，降低費用20以上，因此在以后的工程施工中值得大力推廣使用。

【參考文獻】

[1]王文，王達興，王濤.超商層建筑中斜拉式懸挑承重腳手架的設計[J].建筑旋工，2011，（9）.

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一、混凝土結構課程特點

1. 課程內容

混凝土結構設計課程為土木工程專業必修的重要專業基礎課，該課程主要包括以下內容：鋼筋混凝土結構基本構件（其中包括受彎構件、受剪構件、受壓（拉）構件、受扭構件等）設計、預應力混凝土結構設計的基本原理、鋼筋混凝土樓蓋結構設計、工業廠房設計等內容。通過本課程的學習可使學生掌握工程結構的受力性能分析、設計方法、以及如何利用現有的規范對結構進行設計，為以后進一步的學習結構設計等其它專業課程打下良好的基礎。

2. 課程特點

作為土木工程專業的一門重要的學科基礎平臺課程，混凝土結構課程與前續課程理論力學、材料力學、結構力學及建筑材料等課程密切相關，又是后續課程高層建筑結構、砌體結構、特種結構、抗震結構設計等專業課程學習的基礎。它有理論基礎，又包含很多經驗公式，混凝土結構設計原理中受彎、受壓構件承載力的計算，有較好的簡化力學模型，易于理解。而抗剪承載力、變形、裂縫寬度計算多采用半經驗半理論公式。抗扭承載力計算則基于試驗資料的統計而給出經驗公式，不易從理論上理解。解決一個問題往往需要不止一個而是一系列的經驗公式，公式中含有的符號眾多。另外，混凝土截面的延性、耐久性設計為概念設計。

混凝土結構課程的學習應結合相關的現行行業規范。《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）是教學的重要規范依據，其中條文較多，在學習課本的基礎上與規范相結合，理解規范條文，明確構造要求。

混凝土結構課程設計實用性強，一般為：樓蓋設計和單層廠房設計。課程設計是對整個教學效果的總結和應用，與工程應用技能的培養緊密相關，課程設計教學的效果決定了綜合性應用技能培養的成效。

同時隨著建筑科學的先進技術的發展，教學內容不斷更新，以及“大土木”的寬口徑教學計劃的要求，課時普遍被壓縮，從而造成學時減少、內容增多的矛盾，所以有必要調整目前的傳統教學模式，以適應新的教學要求。

二、混凝土結構課程教學存在的主要問題

1. 教材問題

從教育教學改革的目標要求看，缺乏適用于一般院校特別是專科層次的，在體系、內容與闡述方式等方面均有所突破的教材。筆者曾主講過工程造價、工程管理等專業的混凝土結構、建筑結構等課程，從接觸的各類本專科教材看，混凝土結構教材體系編排雷同，內容沒有變化，缺乏個性和特色。例如：現有教材依然按照專門化人才培養模式安排內容，由學習基本構件設計開始，然后是混凝土結構設計，兩部分內容相互割裂、缺乏聯系。又如，在基本構件部分過于重視破壞機理的研究和理論推導，很容易使學生陷入概念、符號、公式、系數中，對學習產生畏懼感、喪失信心、失去興趣。又如，對結構構件只強調局部而不是整體，其結果是學生較孤立地學習了一些設計理論，卻不能理解結構應具備的功能，搞不清一個具體的工程結構應承受和傳遞哪些荷載，以及為保證傳遞過程的完成而采取的各種措施，在頭腦中并未建立起較清晰的整體結構概念，不利于學生綜合能力的培養，即使靠課程設計、畢業設計的訓練也難以彌補學生這種先天不足。因此，對講授內容深廣度的把握基本取決于教師本人，帶有一定的隨意性和盲目性，在學時減少的情況下，教師為保證基本構件部分的理論體系完整，常常是刪減結構體系和實踐性較強的內容。

2. 教學安排問題

混凝土結構是一門理論性、工程實踐性均很強的應用科學，既需要力學、數學、材料學等課程作基礎，又需要涉及實際工程結構物。在教學安排上，專業基礎課和專業課缺乏必要的聯系，未形成完整的體系，專業基礎知識沒有真正起到基礎和支撐專業課的作用，加之混凝土結構理論內容豐富、工程實踐性強，致使該課程普遍存在教師難教、學生難學的問題，學生不能將所學知識真正融會貫通，建立起較清晰的結構概念。例如，力學課程中并沒有深入講授多跨連續梁內力的計算方法以及內力包絡圖的概念和求法，致使混凝土結構課程中的梁板結構設計中的計算方法和理論相對于學生的知識體系來說，有一些高不可攀，很多學生在學習基本構件時還得心應手，到了梁板結構這一部分就很難領會其中的精髓，從而喪失學習興趣。

3. 教學方法缺乏針對性

多年來我們習慣了以教為中心的教學模式，教學中主要采用的是灌輸式的教學方法，教學時過分注重課程本身的完整性卻忽視了課程的針對性和實用性，忽視了對學生的學習能力、創造性思維能力、綜合分析問題和解決問題能力的培養，沒有充分發揮學生在教學活動中的主體作用。另外，教學過程中只注重講授書本知識，而忽略了理論與實踐相結合。在教學過程中不注重規范的講解與應用，沒有使學生養成查規范的良好習慣，使學生感覺知識比較抽象，即使完成了樓蓋、工業廠房的課程設計，學生對結構設計的基本思想也沒有掌握，教學效果不夠理想。

三、對混凝土課程教學改革的幾點建議

1. 教學內容的改革

課程內容要精減、優化，突出重點，講透難點，避免教學資源的浪費。例如，在建筑工程相關的專業中，鋼筋和混凝土的材料性能在《建筑材料》、《建筑工程施工》、《混凝土結構》、《建筑構造》、《建筑力學》等多門課程中重復出現。對于類似先修課程中已將講授過的知識可以取消，保證知識結構體系在全面無遺漏的基礎上簡潔明快，有利于學生接受。另外，對一些復雜的且有經驗系數引入的公式的講解過程中，應以重點內容為主線，避免大段公式的推導，只講思路、脈絡、公式符號含義、應用條件、物理意義等，如等效矩形應力圖形混凝土受壓區高度x、偏心距增大系數η等。

在精簡教學內容的同時，要求教學目標和教學內容適應面要寬，要抓住培養學生工程綜合能力這條主線，適當補充教材上沒有的教學內容，縮短學生從畢業到將來參加實際工作時在知識上的差距。例如，在設計方法一章中，增加了由原始資料求荷載效應的例題和作業，有目的地訓練學生結構設計中“導荷載”的能力。對于恒荷載，可以根據構件建筑構造，從荷載規范中查出相應材料重力密度，進而計算出面荷載，對于活荷載可以從荷載規范中查出。對正常使用極限狀態，要讓學生自己從荷載規范中查出相應荷載的組合值系數、準永久值系數和頻遇值系數。另外，教學內容中還應融入建筑法規的教育和職業道德的內容，在潛移默化中培養學生良好的質量意識、責任意識等職業素質。同時，要加強理解現行規范（如混凝土結構設計規范（GB50010-2010）、建筑結構荷載規范（GB50009-2012）、混凝土結構工程施工質量驗收規范（GB50204-2002，2011版）、建筑結構可靠度設計統一標準（GB50068-2001）等），使學生知識結構與現行規范相結合，不與實際工作相脫節。

教學內容也要體現本學科的科學研究和工藝、技術改進的新信息和最新成果，充分反映學科前沿的動態，注重對學生創新意識和創新能力的培養。在教學過程中，不能只局限于書本上的內容，而應當跟蹤國內外土木工程學科的先進成果，把新理論、新方法、新材料、新技術、新工藝及時融入于課程之中，如增設新型混凝土結構體系設計原理與應用方面的內容；介紹諸如高強混凝土結構、鋼管混凝土結構、鋼骨混凝土結構、纖維混凝土結構、新型樓蓋結構等內容，以此擴大學生的視野，激發其上進心和求知欲。

隨著計算機分析軟件及繪圖軟件的普及和大量使用，出現了計算機分析和繪圖逐步取代傳統手算方法和手工繪圖的趨勢，特別是對大型和高層建筑結構的設計更是如此。計算機技術的飛速發展以及計算機。因此，在混凝土結構課程的教學中，也應加強對學生計算機分析和繪圖能力的培養；重視訓練學生的空間想象能力和創新思維能力。使理論內容的講授和計算機設計能力的培養協調同步進行是當前教學的迫切需要。

2. 教學方法的改革

為了增強課堂教學的互動性，可以采用“討論式”啟發性的教學方法，通過寫讀書報告，學生上講臺，課程重點、難點專題討論等方式激發學生的學習積極性，將教師的主導與學生的主體作用合理地結合起來，師生互動，提高教學質量。必要的時候也可以采用看錄像、做試驗的方式。例如，對于材料的實際性能特點和構件的實際受力行為，安排課時讓學生親自動手操作實驗，若不能做實驗則可以采用播放錄像的方式讓學生了解一些實驗過程，同時把先進的應用軟件運用于多媒體教學實驗設計中，發揮多媒體在教學中的優勢，幫助學生理解課程內容，加強學生的空間概念和感性認識，從而提高教學和學習效率。

教師在傳授理論知識的同時要和實際工程聯系起來，例如，開課之前帶領學生進行認識實習，使學生對梁橋等常見的結構形式和梁、板、柱等常見的基本構件建立一些初步直觀的認識；在講到混凝土構件時，應結合教室內的梁、板、柱構件進行講解；在講到廠房結構的組成時，可以把學生帶到學校的結構實驗大廳（單層廠房結構）內進行現場講解，學生很快就明白了課堂教學的內容，由此可知到工程實地講解，通俗易懂，使學生有較深刻的感性認識，加深對所學理論知識的掌握，同時還可以培養學生對周邊環境建筑的觀察力，激發學生的學習興趣。

由于學時有限，我們不可能講解教材上的所有內容，也不能講授的內容平均分配時間， 重點內容應該多安排課時進行精講，比如受彎構件的正截面和斜截面承載力計算就應該是整本書的重中之重。

由于混凝土結構設計課程符號、公式的數量很多，對初學者來說，要在短時間內完全記住困難較大。考試時不妨借鑒現在的執業資格考試的形式，就是采用完全開卷的方式，既允許學生把自己認為考試時需要參考的內容寫在一張備考紙上，考試時只準許帶該備考紙，不得再帶其他任何相關資料，在交卷時，備考紙與試卷一并交回，并且作為平時成績的一部分。從幾年的實行情況看，這種考試方法效果比較好，主要表現在：學生不必再像閉卷考試時對概念、公式進行死記硬背，可以將學習重點轉向對概念、公式的理解、應用，提高了分析問題解決問題的能力，這在后續的課程設計中有所反應，學生表現出較強的綜合應用知識能力和解決實際工程問題的能力。課程設計考核中，可以采用計算書、結構施工圖紙的評定與課程設計答辯相結合方式進行。軟件應用與課程設計緊密相關，故可以不做單獨考核。

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摘要：隨著平法的普及和鋼筋翻樣行業的形成，土建類專業開設“平法識圖與鋼筋算量”課程已成為教學改革的趨勢。以課程為依托，以鋼筋翻樣崗位為目標，就如何培養技能性人才進行了教學探索。重點闡述了課程教學模塊和教學單元的設置，對教材、軟件及實訓基地等課程相關的教學資源建設提出了見解，并就識圖與算量的關系、平法與力學結構的關系以及技能大賽對教學的促進作用等問題，進行了思考。

關鍵詞 ：高職；平法識圖與鋼筋算量；教學改革；鋼筋翻樣崗位

基金項目：南通職業大學高等教育教改立項研究課題“面向‘鋼筋翻樣’崗位的高職‘平法識圖與鋼筋算量’課程教學改革與實踐”（項目編號：2013-YB-10）

作者簡介：王慶華，男，南通職業大學建筑工程學院講師，主要研究方向為建筑施工與平法教學；佘步銀，男，南通職業大學建筑工程學院副教授，主要研究方向為建筑施工與管理教學。

中圖分類號：G712文獻標識碼：A文章編號：1674-7747（2015）21-0005-04

平法識圖與鋼筋算量的相關知識以前只是在建筑識圖、建筑結構、建筑施工、工程造價等課程中作為一個單元介紹，所涉及到的知識淺顯，缺少連續性和系統性，這樣，導致學生識圖能力差，不能適應建筑行業發展的要求。目前，高職院校已逐步開設相關課程，形成了獨立的課程體系，但是，課程標準尚不完善，課程建設的思路和方向還不是很明晰。高職院校主要培養的是生產一線的實用性人才，要求課程建設的目標應該和未來從事的崗位相結合，因此，本文結合鋼筋翻樣崗位的特點和要求，對“平法識圖與鋼筋算量”課程的建設進行了探索和分析。

一、鋼筋翻樣行業的形成與發展

（一）鋼筋翻樣行業的形成

隨著我國建筑業的高速發展，尤其是大量鋼筋混凝土高層建筑的涌現，以及抗震標準的提高，鋼筋作為主要的建筑材料，在設計、監理、施工整個建設過程中具有舉足輕重的地位。鋼筋工程在土建工程造價中的比例一般都占到35%-40%左右，甚至更高。［1］行業的競爭加劇導致企業對成本控制的加強，“含鋼量”一度成為衡量結構設計的優劣標志，而在工程招投標及鋼筋施工過程中，都要求對鋼筋用量進行準確計算。

平法是把結構構件的尺寸和鋼筋等，按照平面整體表示方法的制圖規則，直接表達在各類構件的結構平面布置圖上，再與標準構造詳圖相配合，構成一套完整的結構設計方法。［2］平法經過近二十年的發展，亦成為建筑工程師的共同語言，其實質是精簡了結構設計表達，而同時對施工和造價識圖人員提出更高的要求。鋼筋算量的前提就是必須懂得平法表示的各類構件的鋼筋構造做法。

基于對成本的控制和平法的普及，鋼筋翻樣行業應運而生。鋼筋翻樣在實際應用中分為兩大類，一類是預算翻樣，是指在鋼筋造價預算及招投標過程中，根據圖紙計算鋼筋含量，重在造價；另一類是施工翻樣，是指在施工過程中，根據圖紙做深化設計，以形成鋼筋構件下料單，便于鋼筋工按料單進行鋼筋構件的制作，重在指導施工，對鋼筋翻樣的準確性要求更高。

（二）鋼筋翻樣崗位要求及行業發展前景

目前，鋼筋翻樣行業發展還處于初步階段，與施工員、造價員等崗位相比，國家尚無職業資格證書和崗位證書。鋼筋翻樣的工作絕大多數由造價員、施工員、鋼筋班組長甚至鋼筋勞務分包老板兼任，建筑市場還沒有完全形成鋼筋翻樣崗位以及鋼筋翻樣技術員、鋼筋翻樣工程師這些概念。但是，隨著建筑市場的專業化，建筑工程的規模化，建筑形式的復雜化，成本控制的精細化，以及建筑質量驗收的標準化和規范化，這一職位不僅重要而且會非常緊缺。翻樣即翻譯，是把平法語言翻譯成簡單的鋼筋圖形語言，準確完整是第一要義。一個優秀的鋼筋翻樣員可以提高鋼筋施工質量，減少鋼筋浪費，增加投標概率，提高決算效益，為企業創造可觀的利潤和價值。而合格的鋼筋翻樣員必須具備多方面的知識和經驗，其崗位職責和要求包括：負責鋼筋翻樣單的編制和調整；負責鋼筋工種技術質量交底，解決相應的施工技術問題，對鋼筋班組施工進行指導、檢查；負責鋼筋工種操作質量和實物質量的隱蔽驗收和評定，并做好有關技術質量資料的收集；負責項目鋼筋目標成本計劃編制與控制。其中，鋼筋翻樣單的編制是核心。

現代高樓大廈多數以混凝土結構為主，鋼筋是一個重要的考慮指標，有了專門從事鋼筋翻樣的技術人員，可以更高效、更全面、更精確地計算出繁雜的鋼筋數量。因此，鋼筋翻樣崗位正逐漸被企業所重視和認可。而隨著社會分工越來越細，專注型的人才和企業更容易獲得成功，在一些地區，已經形成以鋼筋翻樣為主業的勞務和咨詢公司。

二、課程教學模塊及教學單元設計

根據鋼筋翻樣崗位的要求和發展，制定了“平法識圖與鋼筋算量”課程的教學目標，即通過課程教學，培養學生識讀結構施工圖的能力、鋼筋翻樣能力以及鋼筋工程驗收能力，同時，培養學生嚴謹細致的職業素養和解決工程實際問題的能力。教學內容的設置以一項實際的工程為背景，以構件單元為載體，共劃分為八個模塊，每個模塊再細分為若干個教學單元。同時，考慮到學生由易到難的認知規律以及工程中常用的平法表示習慣，教學內容的設置如表1所示。

由表1可見，教學模塊及單元劃分體現了“項目驅動法”和“教學做一體化”的教改思路，每個模塊都是一個完整的獨立子項目，而每個教學單元都是一項學生可以具體操作的工作任務。以真實的工程項目為導向和背景，工作任務層層疊進，從教師在固定教室教學逐漸轉到學生在機房和實訓基地學、做的主體角色，教師指導完成各個工作任務，驅動學生自主完成整個項目任務。［3］

三、教學資源庫及實訓環境建設

教學資源庫及實訓環境的建設包括多項內容：教材、課程教學大綱和標準、教案、多媒體教學課件、課程實訓指導手冊、習題和試卷、相關圖集（11G101-1，2，3和12G901-1，2，3）、相關規范（建筑抗震設計規范，混凝土結構設計規范，高層建筑混凝土結構技術規程，建筑地基基礎設計規范以及相關施工規范和規程等）、電子及紙質版的建筑結構施工圖紙、鋼筋算量和翻樣軟件、施工現場視頻和照片、縮尺建筑結構模型、校內外實訓基地等。［4］本文重點闡述教材建設、電算軟件應用和校內實訓基地建設等方面的內容。

（一）教材建設

教材建設應該體現教改思想和教學模塊單元設計理念，滿足實用技能性人才培養的目標，符合高職學生的學習特點。教材是教學資源庫的核心，一本好的教材能使整個教學活動獲得事半功倍的效果。教材不能直接機械套用圖集和規范，導致學生不能理解；工程性也不宜過強過細，不適合入門者學習。因此，教材內容不需要面面俱到，而要提煉鋼筋翻樣所需要的基礎知識，識圖規則、鋼筋構造、計算方法是需要重點闡述的內容。如果沒有專門的習題冊和施工圖圖冊，多種形式的思考題是教材有益的補充。同時，應提供相對完整的工程案例，包括結構平法施工圖以及相匹配的有計算過程的鋼筋翻樣下料單，并要求正確無誤，從而起到教學示范作用。

（二）電算軟件應用

目前，建筑市場普遍采用電算軟件進行鋼筋翻樣，其中，廣聯達軟件市場份額占據較大，該軟件處理范圍廣、計算結果準確、能夠替代翻樣人員90%以上的工作量。教學使用的軟件應該選擇市場成熟度高的品牌，以便學生盡早適應工作崗位。軟件還具有三維顯示功能，能從不同角度逼真地展現構件中的每一根鋼筋位置以及每一個細部構造，這種三維仿真教學能極大地激發學生的興趣，取得較好的教學效果。

軟件教學安排應緊跟在每個模塊的理論教學之后，以加強鞏固本模塊的學習；最后課程設計的安排可讓學生自由上機，系統完成一個項目的鋼筋翻樣。隨著軟件的發展和市場競爭的加劇，鋼筋翻樣的成效很大程度上取決于對軟件的熟練程度和理解深度，因此，軟件電算教學應得到充分的重視。表1中軟件應用課時就占到了近1/3。當然，電算和手算并不矛盾，電算是在手算的基礎上程序化了，電算并不能完全替代手算。

（三）校內實訓基地建設

高職實訓基地的建設是一項重要工作。帶學生到施工現場觀摩鋼筋排布和節點構造，對提高學生的認知和理解有極大的幫助，但考慮到學生人數的規模、施工工地的安全等因素，學生在工地也只能是走馬觀花，達不到深入學習的效果。如果把工地搬到校內，建立1：1實物模型，并且采用開放式的管理模式，師生就可隨時觀摩學習。整個模型應該含有獨立基礎，條形基礎，承臺基礎，帶懸挑的連續框架梁和次梁，多層框架柱，梁柱節點，連續板，剪力墻，帶休息平臺的板式樓梯等基本構件。模型的制作可以結合施工模板、腳手架、砌筑墻體、施工操作間同時建設，與其他課程共享。必須強調的是，模型要有準確性和完整性，不能錯誤百出成為反面教材，要選擇信譽好的施工企業進行高質量高標準建設，做成樣板，以達到教學示范的目的。

四、教學改革的體會與反思

（一）識圖和算量不能分離

識圖是算量的前提，識圖的正確性決定了算量的精確性；算量是識圖水到渠成的結果，是檢驗識圖是否正確的手段，兩者從教學上不能分離，兩者的結合更有助于提高學生的興趣，便于學生操作，達到良好的教學效果。“平法識圖與鋼筋算量”最早脫胎于工程造價專業的計量計價課程，重在造價，鋼筋計量的復雜化使之成為獨立的分支。其他課程如建筑識圖、建筑構造、建筑施工、建筑CAD、建筑結構等均有涉及。這些課程有的側重構造，有的側重施工，有的側重繪圖，有的側重算量，因此，有必要整合資源，集中講解，形成具有一定深度和廣度的專業基礎課程。

（二）平法識圖教學在力學和結構方面的拓展

平法識圖不是簡單的建筑識圖，要完全讀懂它，不僅要具備一定的空間想象力，還應該具備完整的力學結構知識。平法是國家現行混凝土規范的縮影，其蘊含的設計思想和內容可以說是博大精深。平法識圖可分為三個層次：第一個層次是知曉平法的制圖規則；第二個層次是知曉平法的結構構造；第三個層次是透過平法知曉力學和結構的原理，這也是讀懂平法的最高境界。在教學上要求學生達到前兩個層次，最后一個層次可以適當講解，因材施教，以激發學生的求知欲和好奇心。比如，梁柱兩端都要鋼筋加密，涉及到結構抗震的知識以及節點處剪力較大，箍筋抗剪的作用；梁上部鋼筋在1/3處截斷，涉及到連續梁彎矩分布圖的結構力學知識；剪力墻邊緣構件的設置，涉及到高層建筑的抗震知識以及混凝土墻的配筋方式；基礎梁縱向鋼筋配置方式與樓蓋梁正好相反，涉及到基礎反力倒樓蓋的計算模式。這些都可以在教學過程中進行深入淺出的介紹，從而帶給學生一個延伸和想象的空間。

（三）技能大賽的引領和促進作用

高職技能大賽是依據國家職業技能標準，結合生產和經營工作實際開展的以突出操作技能和解決實際問題能力為重點的、有組織的競賽活動。技能大賽與職業崗位的密切結合，充分體現了高職高專的培養目標，越來越受到高職學院的重視。目前，與平法相關的國家級技能大賽有：高職院校土建施工類專業“魯班杯”建筑工程識圖大賽，全國高等院校廣聯達軟件算量大賽等。高職院校可以結合大賽的備戰舉辦院級的平法識圖和鋼筋算量競賽，從而更好地調動起學生的學習興趣，讓他們在競賽項目中增強自信，同時，鍛煉其承受壓力和挑戰的心理能力，為其將來更好地適應崗位工作打下堅實的基礎。教師要以競賽為契機，提升自身的技能水準，改革教學理念，改進教學方法，不斷提高教學效果。

參考文獻：

［1］劉克忠.鋼筋工程造價的控制［J］.建筑施工，2010（32）：44-45.

［2］陳青來.鋼筋混凝土結構平法設計與施工規則［M］.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［3］羅丹霞，丁巖.高職《鋼筋計算與翻樣》課程“教學做一體化”改革［J］.四川建材，2014（40）：286-287.

篇8

[關鍵詞]《建筑力學》　教學質量　業務水平

《建筑力學》是為建筑學專業的學生開設的一門理論性、實踐性較強的技術基礎課，旨在培養學生應用力學的基本原理，分析和研究建筑結構和構件在各種條件下的強度、剛度、穩定性等方面問題的能力。通過本課程的學習，使學生具備必須的建筑力學基礎知識和力學思維能力，具有對一般工程結構作受力分析的能力；對構件作強度、剛度及穩定性核算的能力；了解材料的主要力學性能并具有測試強度指標的初步能力，掌握桿件結構組成規律，對常用桿件結構能合理的選擇計算筒圖的能力，為今后學習后續課程、直接應用工程實踐、解決實際工程問題打下扎實的力學基礎。如何提高建筑力學的教學質量是每位教師必須思考的問題，下面從三個方面進行探討。

一、提高教師自身的業務水平。是提高教學質量的前提

日本教育家澤田慶輔說過：“教師在班級里首先是某一學科的專家，是知識、原理和技巧的傳授者，是培養解決問題能力的輔助者”。學生把教師當成他們獲得知識的一個寶庫，一部活的教材。學生有什么疑問都會找教師。相信教師可以幫助他們解決一切疑難。所以。教師必須對本學科有扎實的理論基礎有較為廣博的新知識，對當前科學技術的發展，建筑力學上的概念、知識、計算原理、計算工具以及工程結構形式的更新，都必須有相當深度的了解，才能適應不斷提高教學質量的要求。否則是滿足不了學生愿望的，也不能啟發學生的智慧。因此，要提倡教師接受繼續學習。我曾在網上看到廣東省力學教研分會專門請廣東省力學學會和建筑學會的專家分別就當前新興建筑力學與工程實際相結合、建筑優化設計等作的專題報告。他們介紹了當前建筑力學上概念的更新和復合材料的更新，當前新興建筑物的計算原理和計算方法，如高層建筑物的框中筒、筒中簡結構，斜拉桿橋以及不分縫環形橋面溫度應力的解決等問題，使我開闊了視野，增長了知識，提高了我自身的業務水平。

二、注重課堂教學中培養學生的智能。是提高教學質量的關鍵

眾所周知。搞好課堂教學是保證教學質量的關鍵。課堂教學是一名教師與許多學生之間以教材為媒介的知識交流過程。教師如何向學生演示教材，是用言語說明。還是借助視聽教具，是班級授課、小組討論，還是個別教導，是一開始就授予應當學習的一節內容，還是用發現法讓學生思考問題，等等，都應圍繞如何培養學生的智力能力為中心。學生在學習中智力與能力的增長和獲得是由其心理的學習意向，即注意、情感、動機、意志來支配的，它們是學習的動力。為此，學生學習過程是一個以“意向動力”為核心的智能發展心理結構。在建筑力學教學中如何具體地培養學生的智力能力呢?

1.首先讓學生明確建筑力學在本專業中的位置和在工程結構計算中的作用，激勵學生有強烈的學習欲望。即培養學生的意向動力。

2.善于向學生提出問題，啟發學生發現問題。一切研究、探索都是從提出問題開始的，只有在教學中注意引發問題，才能激發學生的思考能力。講一堂課要層次分明，脈絡清晰，一環扣一環，引人人勝，關鍵在于教師能否事先根據教材內容設計好幾個逐步深八的有份量的提高。例如。在材料力學中關于應力狀態概念及平面：應力狀態分析兩節課的授課中，可以提出如下幾個逐層深化的問題：(1)為什么鑄鐵壓縮時沿35°～39°斜面上發生剪斷破壞，扭轉時沿45°斜面上發生斷裂破壞?啟發學生思考斜載面上應力的狀態。引出一點應力狀態的概念。(2)研究一點應力狀態的方法是什么?啟發學生回憶前面所熟知的截面法，即圍繞一點截出應力單元體。(3)應力單元體中三對互相平行面上的應力怎樣確定?啟發學生具體問題具體分析，通過拉、壓、扭、彎的例子，可以完全由前面學過的知識確定。啟發學生用熟悉的截面法加上平衡條件來解決。通過提出上述問題。一步一步地深化。就可以達到啟發學生思考，培養分析問題和解決問題能力的目的。

3.重點闡述問題的思路，發掘問題的內在規律。掌握理論基礎課研究分析問題的思想方法，是提高分析問題、解決問題能力的一個重要方面。因此，講述基本定理、基本公式的推導時應重點闡述分析問題的思路，發掘問題的內在規律。如材料力學四個基本變形中橫截面上應力的分式推導中都貫穿了同樣的思路，同樣的方法。即研究橫載面上應力的平衡條件，應變的幾何條件以及應力與應變之間的物理條件。講述時應突出這三個方面的推理，并且著重分析應用公式的條件和物理意義，掌握了這些推理的思路。就可以引導學生在應力研究的王國里邀游了。

4.多用變式和比較方法，增強學生對問題的理解力和記憶力。所謂變式，指向學生提供感性材料時變換所列舉的有關事物的形式，以顯示該事物的特征，讓學生從不同角度上分辨清楚事物本質的和非本質的屬性。加深對問題理解。運用比較法則可以增強概念的準確性。使學生通過比較事物之間的聯系與區別，突出相比較各事物的各自本質特性，便于記憶。如材料力學中一系列的內力、應力、變形公式正是可以通過比較法使學生加深認識，便于記憶的。

5.選好習題，培養學生提高解決問題的能力。表達能力是能力的一個重要方面。做習題又是培養鍛煉學生使用文字、圖形、計算來表達思維能力的重要方法。布置習題必須緊密聯系工程實際，要求學生作習題時分析要條理化，步驟要規范化，繪圖要正規化。對學生嚴格要求，教師在課堂教學中首先應起表率作用。

篇9

關鍵詞：結構設計;競賽題目;結構選型;材料;加載方式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）41-0103-03

大學生科技創新活動不僅要求大學生創新，還需要出題者對題目進行創新。結構設計競賽是一項充滿挑戰欲、創造性的科技競賽，主要面向在校大學生。這種科技創新活動的主要目的是培養學生的團隊概念，在活動中學生互相交流共同學習，從各個方面促進學生動手能力和創新思維的培養。大學生科技創新活動中的材料力學、橋梁工程、結構試驗等課堂理論基礎知識可以通過結構設計競賽的形式與實際工程相結合，從而培養學生的設計和計算能力。這項競賽得到了教育部的重點支持。國內許多一流高校都積極籌辦此類比賽，并且通過高校間互相交流合作的方式促進這種競賽不斷升級發展，響應教育部的號召。所以目前此項比賽已經成為國內著名高校中土木專業的傳統賽事。本文將國內主要高校舉辦結構設計競賽所采用的題目、結構形式、材料、加載方式及計分方法等進行了分析介紹，以期為大學生科技創新競賽的發展做出新的貢獻。

一、結構選型

不同的競賽對結構的受力要求各不相同，如高層結構、橋梁、屋架、塔吊等，結構體系需視具體情況分析選擇。在結構設計競賽中最能體現創新的地方是結構體系的創新，可充分發揮學生的想象力。西南交通大學第八屆結構設計競賽采用的是高層建筑模型設計和橋梁模型設計兩種結構，華中科技大學第三屆大學生結構模型設計競賽采用的題目是大跨度屋蓋結構模型設計，浙江工業大學第七屆大學生結構設計競賽采用的題目是自立式塔吊結構模型設計，首屆全國大學生結構設計競賽和中國石油大學第一屆建筑結構模型設計競賽采用的題目均為高層結構模型設計（見圖1），此題目充分展示和發揮了建筑工程專業學生的專業水平，通過此次競賽實踐活動證實了該結構選型是一種較為合理的結構選型。

二、模型材料

模型的合理設計需要建立在對材料充分認識的基礎上，因此，正確認識材料性能是做好模型的關鍵。目前，國內高校的模型競賽采用的材料主要有木材、紙、竹材、有機玻璃及廢棄的飲料瓶等材料，但大多數高校比賽使用的材料是模型專用木材，并輔以502膠水或乳膠。如，西南交通大學第八屆結構設計競賽、南京林業大學結構模型創新設計競賽、中國石油大學第一屆建筑結構模型設計競賽均采用木材作為模型結構的主要材料。這里主要討論一下模型專用木材以及由這些材料制作的桿件以及他們的連接。之所以考慮采用木材，是因為相對而言木材具有較強的抗拉、抗壓強度和剛度，其抗拉與抗壓強度相近，與實際工程采用的鋼材材料性能相似，并且木材易于切削、加工和粘貼連接。木桿之間的連接可參照某些鋼結構的構造。鉸節點，兩桿之間軸心受力，允許存在一定程度的轉動，不能傳遞彎矩，桿件方向在正交情況下，可以通過搭接并施加壓力，使力傳遞。剛節點，要求傳遞剪力與彎矩，可通過使用適量膠粘劑的途徑，使節點的剛度遠大于桿件的剛度。結構的破壞不但會造成整體失穩，還會使構件中的木材屈服，或木材產生超過比賽規定的變形，所以需要參考材料的性能對結構進行簡單的計算分析。比賽過程中需要計算模型的內力，可是學生一般不具備精確測量的儀器，普通的超靜定結構，桿件的相對剛度影響內力分配，如木材受彎桿件的EI，受拉桿件的EA，以下提供幾個簡便的實驗確定這兩個參數。制作簡支梁模型（見圖2），在跨中加荷載P，測量中點處的位移Δ，由此可通過以下公式算出抗彎剛度EI。

EI=PL3/48Δ

同樣，桿的EA值可通過受力以后線的伸長量來進行測量。（見圖3）

EA=（P2-P1）L/（Δ2-Δ1）

即使上述實驗提供的數據精度有限，不過一般情況下，在進行簡單實驗時可提供可靠的數據用于計算分析。如果條件允許，也可精確測量材料的本構關系用于計算分析。經過多次的模型試驗結果及多方面因素的綜合考慮，可知木材適合作為模型設計競賽的首選材料。

三、加載方式

根據結構選型的不同，采用的加載方式也不盡相同，即使取用同一種結構形式，也可以選用不同的加載方式。按照加載方向劃分有豎向加載和水平加載，按照加載動靜可劃分為動荷載、靜荷載和沖擊荷載，亦會有與前兩種的相互組合加載。以福建省第一屆大學生結構設計競賽為例，采用的是橋梁結構模型（見圖4）。

相應的加載方式包括豎向荷載和水平移動荷載，具體加載程序及操作步驟如下：（1）參賽隊員將模型安置在試驗裝置上，在安置模型的同時，由一名參賽隊員向評委和觀眾介紹參賽作品，然后回答評委提問，時間控制在3分鐘內。（2）由參賽隊員在模型一端放置第一次加載重量的小車，并開始牽引小車勻速緩慢通行，當第一輛車行駛到離出發點為1米時，第二輛車開始啟動。每當小車到達模型較大跨跨中（如兩跨相同，則為行駛方向第二跨）時，小車停止10秒鐘，量測位移，然后再繼續勻速緩慢通行。（3）若第一次加載成功，參賽隊可選擇第二次加載重量，并以同樣方式完成第二次加載試驗。整個加載過程的總時間不得多于150秒，最后以通過的最大加載重量計分。在加載過程中，如果出現下列任一情況，將視為加載失敗，退出加載試驗：（1）模型跨中的最大豎向位移越過規定的限值（20mm）。（2）因模型主要構件出現失穩、結構變形過大和破壞等本身原因，使小車滑落或使小車除車輪外的其他部分與橋面板或橋梁的其他構件接觸。

中國石油大學第一屆建筑結構模型設計競賽的加載示意圖（見圖5）。

相應的加載方式包括豎向靜荷載和水平沖擊荷載，具體加載程序及操作步驟如下：基本豎向靜荷載設計值為7.5kg。加載底板采用鋼板，平面尺寸為直徑300mm圓板。加載共分3次完成，從第一次到第三次各加2.5kg。每次加載后目測變形穩定后再加下一級荷載。靜載施加完畢后，再加水平動荷載，水平動載分0.5kg和1kg兩個級別，兩層結構需在兩層上分別設置動載加載點，三層結構需在三層上分別設置動載加載點。施加動載時應將小球提高300mm，然后使其自由下落，在彈簧帶動下，小球將做往復的衰減運動，以達到對結構施加往復的水平動載之目的。靜載、動載均加載完畢后方可視為加載成功。加載由本模型制作者完成。繼汶川地震之后，水平地震作用對構筑物的破壞進一步引起了我國工程界及科研機構的重視。中國石油大學第一屆建筑結構模型設計競賽在國內高校首次將水平地震作用模擬到結構模型競賽中去，加深了大學生對地震作用對構筑物產生破壞作用的感官認識，提高了大學生參加科技創新活動的積極性和創造性。

四、計分方法

各高校對于模型設計競賽采用的計分方法基本相同，而且這種方法也比較公正。現以中國石油大學為例簡述如下：根據結構造型、理論分析、陳述答辯和加載試驗4個方面進行評審，總分為100分。前三項共35分，由評委根據結構模型實物、理論分析計算書給分，參賽隊員的陳述答辯現場給分。第四項65分，由承載能力以及模型的質量、規格等因素綜合而定。模型高度和材料不符合競賽要求的，或參賽過程中有其他違規現象的將不進入加載試驗階段。重點說明第四項計分方法：若模型在某級加載試驗中出現破環，則認為該級加載失敗，退出加載試驗，該項為0分。在所有加載成功的組隊當中，首先按照模型質量由輕到重進行排名，排名第一的為滿分，即65分，第一名之后的其他組隊分數計算方法為下面公式：A=B×65/C，其中A為加載得分，B為最輕的加載成功模型質量，C為加載成功需計算分數的模型質量。

通過以上論述，對國內結構模型設計競賽的結構選型、材料選取、加載方式以及計分方法等進行了分析和介紹，總結出了一套較為合理、新穎的結構模型設計競賽題目。筆者認為，教師要克服墨守成規的命題模式，要抓住機會培養學生快速學習新知識的能力，發揮學生的創新應用能力。

參考文獻：

[1]陳天虹，等.從大學生結構競賽看學生創新應用能力的培養[J].浙江科技學院學報，2005，17（4）：992-993.

篇10

針對工程造價專科學生的特點和就業趨向，分析工程結構課程的教學特點，提出在教學中強化結構概念設計、設計公式、工程參數的理解，加強圖表能力訓練。綜合運用

多種媒體提升教學效果，加強理論與實踐相結合，以培養學生基本職業技能。

關鍵詞：工程結構； 課程教學； 工程造價

中圖分類號：G420；TU311 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2013）04008904

工程結構是工程造價專科專業的一門核心課程，64學時（不含課程設計），也是建筑施工、工程項目管理等課程的先行課程，其內容涵蓋建筑結構設計基本原理、鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、單層工業廠房、道路與橋梁工程結構等內容，知識覆蓋面廣，學習難度較大。

針對工程造價專科學生特點及就業趨向，通過分析工程結構課程的教學特點，調整教學內容和教學重點，結合作者工程實踐經驗，提出在教學中強化結構概念設計、設計公式、工程參數的理解，綜合運用實景照片、動畫、視頻、3D模型、計算軟件等多種媒體提升教學效果，加強理論與實踐相結合，培養學生識圖能力，問題分析和處理能力的具體方法。

一、工程結構課程的教學特點

（一）針對專業特色，調整教學重點

武漢科技大學工程造價專科畢業生畢業后大部分進入土木工程施工、監理、咨詢等領域，從事施工員、預算員、材料員等崗位工作，從事結構設計工作的學生較少。因此，對工程結構課程的講授必然有別于土木工程或結構工程本科專業，在教學中應增加建筑結構概念設計及應用的教學課時，降低結構構件計算部分的難度，重點培養學生建立結構體系概念，掌握基本原理。

（二）針對學生學習特點，把握課程難度

工程造價專科學生僅修高等數學（少學時），未修線性代數和概率與數理統計，力學也僅修了工程力學（少學時），因此，工程結構設計理論有關概率論的部分學生理解吃力，結構分析困難。在教學中應適當壓縮設計公式理論推導部分的學時，著重講解公式適用的條件及參數含義。

（三）形象教學與案例教學相結合

工程結構課程與生活聯系緊密，大到高層建筑、橋梁、體育場，小到自行車棚、廣告牌，無不蘊含著結構原理。因此，在教學中充分利用多媒體手段，采用啟發式教學和案例教學，消除學生的畏難情緒。

（四）做好課程之間的銜接

在工程結構課程教學中經常需要回顧建筑材料、建筑構造等相關內容，繪制彎矩圖和剪力圖，加強工程力學基本訓練。由于建筑施工課程與建筑結構課程在同一學期開設，通過分析樁的吊裝

受力，將兩門課程有機聯系，讓學生知曉工程結構在設計、施工中的廣泛應用。

二、工程結構課程教學方法

（一）注重結構概念設計

在講解《建筑結構設計基本原理》章節時，以承載能力極限狀態設計表達式γ0S≤R為核心，從概念設計角度引導學生思考增加結構（構件）安全儲備的設計方法：一是增加荷載組合效應設計值S，從荷載組合公式可知，恒載乘以系數1.2，意味著恒載增大20%，活載乘以系數1.4，意味著活載增大40%，對于安全等級為一級的重要建筑物，γ0取1.1意味著整體荷載設計值增大10%；二是減小結構構件抗力設計值R，體現在結構構件承載力設計值均為其標準值除以大于1的材料系數。通過一增一減，保證結構（構件）有足夠的安全儲備。

結構剛度是結構抵抗變形的能力。從結構概念設計的角度看，內力傳遞途徑越直接，結構剛度越大；內力分布越均勻，結構剛度越大；內力越小，結構剛度越大[1]。例如：對于深基坑工程采用鋼管內支撐，若基坑寬度大于20 m，一般考慮在鋼支撐跨中部位增加臨時立柱，通過減小跨度，增大鋼支撐的剛度，防止失穩破壞。

（二）注重理解公式參數的物理含義

鋼筋混凝土結構設計是一門理論結合試驗研究的學科，涉及公式多。在教學中，可以簡化公式的理論推導過程，著重強調對公式的理解，特別是對公式中重要參數物理含義的理解。例如：在鋼筋混凝土單筋矩形梁正截面承載力計算中，首先講清楚梁正截面受彎的三個階段，然后引導學生理解適筋梁承載力計算公式Mu=α1fcbx（h0-x/2）時，參數x的物理含義是梁受壓破壞時受壓區混凝土的高度，其值最大為ξb，進一步啟發學生計算出適筋梁最大配筋率為α1ξbfc/fy。由此，還可以引申以下規律：（1）混凝土強度等級，鋼筋強度等級一定，加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗彎能力；（2）鋼筋強度等級一定，梁截面一定，其最大抗彎能力為Mu=α1fcbx（h0-x/2），適當采用高等級混凝土對梁正截面抗彎有利；（3）鋼筋盡量布置為單排，在梁截面一定的情況下，不但有利于施工，對增大h0也有利；（4）梁鋼筋、混凝土強度等級一定，截面高度一定，若設計彎矩大于α1fcbξb（h0-ξb/2），則只能采用雙筋截面梁。

（三）注重總結規律

《工程結構》教材[2]中含有大量的表格，教學中要指導學生閱讀表格，并進行縱向橫向比較，總結規律。例如：通過閱讀鋼筋混凝土軸心受壓構件穩定系數值表（表1），可以得到以下結論：圓形截面短柱（長細比l0/d≤7）的穩定系數值φ=1.0，圓形截面長柱（長細比l0/d>7）

隨著長細比的增大，穩定系數φ值逐漸減小。通過閱讀砌體抗壓強度設計值表格（表2），可以得到以下規律：對于同類砌體材料，若材料強度等級一定，砂漿強度等級越高，砌體抗壓強度設計值越大；若砂漿強度等級一定，砌體材料的強度等級越高，砌體的抗壓強度設計值越大。

（四）注重講解工程參數取值的依據

受篇幅限制，《工程結構》教材[2]

各類設計表格僅列出工程參數取值，但較少解釋其取值來源或依據，授課教師要擇其重點進行講解。例如：《砌體結構設計規范》[4] 第3.2.3條規定“對于無筋砌體構件，其截面面積小于0.2 m2時，γa（砌體強度設計值調整系數）為其截面面積加0.8”，其原因是砌體構件面積過小，受各種偶然因素影響（截面缺口，構件碰撞），可能導致砌體強度降低，因此，需對砌體強度設計值乘以γa進行折減。

四、課程教學手段

（一）工程實景照片的應用

工程結構課程實踐性強，盡管教材中給出了結構（構件）的布置圖、示意圖，但學生理解仍然困難，尤其單層工業廠房，構件種類多，連接形式復雜，是學習的難點之一。授課教師借助工程實景圖片展示構件及其連接形式，起到了較好的教學效果。圖1為輕鋼廠房中門式鋼架與檁條連接的實景圖。

（二）動畫及視頻的應用

動畫及視頻能較好地體現結構構件在荷載作用下的破壞過程。通過觀看混凝土偏心受壓長柱破壞試驗，能較好地理解整個破壞過程和破壞特征。采用動畫演示先張法、后張法施工工藝過程，能使學生對預應力混凝土結構的設計目的、受力特點形成完整認識。

（三）結構模型的應用

由于工程造價專業二年級學生尚未接觸實際工程，尤其對鋼結構工業廠房建筑結構的細部節點構造理解困難。在教學中借助3DMax計算機軟件良好的建模功能，展示鋼結構細部構造及其連接。圖2為鋼結構主梁與次梁連接的3D模型。

（四）結構計算軟件的應用

為彌補學生在結構計算能力方面存在的不足，在課堂教學中引入“理正結構工具箱”軟件，幫助培養學生相關技能，結構計算軟件典型界面如圖3。通過軟件驗算教材中的柱、梁、板、墻、樓梯、基礎構件及砌體結構計算例題，讓學生知曉計算過程，讀懂計算書，學會根據所學的結構知識對其計算結果進行判斷。

五、實踐教學

工程結構是一門實踐性很強的課程，在教學中要特別重視實踐，培養學生的基本職業技能，創造機會讓學生多接觸實體工程，將理論知識與工程實踐相結合。

（一）培養學生的施工圖識圖能力

識圖是工程造價專業畢業生必備的一項基本職業技能。在先導課程建筑制圖中，學生已掌握了一些建筑施工圖、結構施工圖的基礎知識，但還未達到實踐應用水平。在教學中重點講解完整的鋼筋混凝土結構、鋼結構施工圖，并專門講解平法制圖規則和識圖方法，通過課堂講授和課下作業，讓學生熟練掌握結構施工圖的識讀方法。

（二）培養學生對問題的分析能力

在學習了梁構件的受力特點后，以武漢天河機場T2航站樓玻璃幕墻支承結構（如圖4）為例，考察學生對問題的分析能力，討論玻璃幕墻上的力的傳遞路徑、支承結構的受力特點、支承結構的截面設計。最后授課教師給出點評：大面積的點式玻璃幕墻采用一系列平面桁架梁支承，這些平面桁架梁的工作性能類似于豎向簡支梁，風荷載引起的彎矩在跨中最大，端部最小，桁架梁的截面呈拋物線，與彎矩圖匹配，因此，平面桁架梁設計合理，輕巧美觀。

（三）利用地域優勢開展工程實踐

武漢科技大學校位于武漢市青山區，距武漢火車站、武漢天興洲長江大橋、武漢鋼鐵集團公司較近。在工程結構實踐教學中，教師特別注意發揮地域優勢，引導學生進行工程實踐。例如：布置課后作業考察武漢火車站的屋蓋結構，繪制簡圖并分析其設計特點。通過實踐，學生能較好地掌握拱結構、網殼結構的受力特點及應用特性。在學習了橋梁基本組成和分類知識后，要求學生實地考察武漢天興洲長江大橋，直觀了解斜拉橋的結構體系和受力特點。

六、結 語

筆者論述了工程結構課程的理論和實踐教學方法，提出了以培養工程造價專業學生基本職業技能和分析處理問題能力為目標，建立結構體系，強化結構分析的基本概念和方法的理解，綜合運用多媒體提升教學效果的教學方法，以加強學生運用理論指導工程實踐的能力。

參考文獻：

[1] 季天健，Adrian Bell. 感知結構概念[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 劉玲.工程結構[M].北京：中國計劃出版社，2008.

[3] GB 50010-2010 混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4] 中國建筑東北設計研究院有限公司.GB 50003-2011 砌體結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，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：