時(shí)間：2023-08-03 17:28:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 橋梁與渡河工程 教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048
隨著鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的不斷增加，設(shè)計(jì)和施工單位急需大批熟練掌握橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工知識(shí)的專業(yè)人才。由于過(guò)去橋梁與渡河工程專業(yè)的本科階段鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容及教材側(cè)重點(diǎn)與工業(yè)民用建筑專業(yè)無(wú)異，剛畢業(yè)的橋梁與渡河工程專業(yè)的大學(xué)生很難適應(yīng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)方面的工作，導(dǎo)致橋梁鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才短缺、質(zhì)量不高。一方面，鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁有著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)需求，另一方面，橋梁與渡河工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)人才短缺，二者的矛盾造成了該領(lǐng)域就業(yè)空間廣闊，并且在今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)該空間還將不斷擴(kuò)展。①為了滿足社會(huì)對(duì)鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁人才的需求，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式方面也在不斷進(jìn)行改革。
1 教學(xué)內(nèi)容
1.1 教材
目前，國(guó)內(nèi)已有的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材，大多基于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）②編寫，適合工業(yè)民用建筑專業(yè)的本科生進(jìn)行學(xué)習(xí)。涉及公路橋涵、鐵路橋梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材極少，以至于橋梁與渡河工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)此類③④教材后，無(wú)法直接應(yīng)用于鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。針對(duì)上述問(wèn)題，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程，選用東南大學(xué)葉見曙教授編寫的“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”⑤第三版第四篇――鋼結(jié)構(gòu)。該書結(jié)合我國(guó)公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、鋼-混凝土組合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行編寫，較好地解決了教材脫離規(guī)范的問(wèn)題。此外，結(jié)合鋼橋、組合結(jié)構(gòu)橋梁參考書籍，在授課過(guò)程中緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行講解，使學(xué)生工作后，能夠做到學(xué)以致用，更快適應(yīng)工作。
1.2 側(cè)重點(diǎn)
橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的學(xué)習(xí)之前，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料等專業(yè)基礎(chǔ)課都已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的教學(xué)過(guò)程中，涉及到這部分的內(nèi)容適當(dāng)從簡(jiǎn)講授，而增加更多針對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。例如在材料性能方面，將講解的重點(diǎn)放在橋梁鋼結(jié)構(gòu)用鋼材、高強(qiáng)鋼絞線、橋梁鋼結(jié)構(gòu)用新材料如耐候鋼、耐高溫鋼材等材料的性能方面，讓學(xué)生了解現(xiàn)有橋梁用鋼的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)；結(jié)合這些材料在實(shí)際工程中的應(yīng)用圖片，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在橋梁鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，適當(dāng)介紹索設(shè)計(jì)的內(nèi)容，例如鋼梁橋中的體外預(yù)應(yīng)力索、斜拉橋中的拉索、懸索橋中的纜索等，以有助于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁課程，列出主要的參考文獻(xiàn)，供學(xué)生在課余時(shí)間有選擇地學(xué)習(xí)；橋梁鋼結(jié)構(gòu)尤其是鐵路橋，由于受到動(dòng)荷載的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接的疲勞問(wèn)題不容忽視，在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中必須補(bǔ)充疲勞設(shè)計(jì)的相應(yīng)內(nèi)容。為拓展學(xué)生的就業(yè)面，在課程講授過(guò)程中適當(dāng)增加工業(yè)民用建筑用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，對(duì)其所用規(guī)范進(jìn)行介紹，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。
2 教學(xué)方法
橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)，應(yīng)該既注重基本知識(shí)的傳授，同時(shí)不斷啟發(fā)學(xué)生，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，逐步培養(yǎng)出發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、分析問(wèn)題、最終解決問(wèn)題的能力。通過(guò)對(duì)這種學(xué)習(xí)方法的傳授，使學(xué)生既能掌握書本知識(shí)，又能不斷創(chuàng)新進(jìn)取，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2.1 理論教學(xué)
針對(duì)學(xué)生對(duì)圖片或視頻信息的興趣濃厚，對(duì)單純的數(shù)字或者文字興味索然的現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)抽象的理論問(wèn)題，用動(dòng)畫或搜集實(shí)際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式播放給學(xué)生，讓學(xué)生以?shī)蕵?lè)的方式掌握知識(shí)。例如，鋼結(jié)構(gòu)的連接和破壞問(wèn)題，每一項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)的破壞或失穩(wěn)現(xiàn)象都通過(guò)圖片展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的機(jī)理問(wèn)題，誘發(fā)學(xué)生的興趣，從而引出該節(jié)課程教授的重點(diǎn)，改善課堂教學(xué)的效果；同時(shí)，圖片或視頻的應(yīng)用，還能加深學(xué)生對(duì)基本知識(shí)與基本原理的感性認(rèn)識(shí)。
但對(duì)于計(jì)算原理和公式，一定要用板書演示其推導(dǎo)過(guò)程，讓學(xué)生的思路緊隨教師的演示，充分利用課堂時(shí)間，消化計(jì)算原理，提高教學(xué)效率。在計(jì)算理論講解完成后，結(jié)合工程應(yīng)用，介紹實(shí)際橋梁鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施，讓學(xué)生做到理論與實(shí)際相結(jié)合，掌握工程中處理具體問(wèn)題的方法。
采用習(xí)題課、討論課的方式，對(duì)學(xué)生作業(yè)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，點(diǎn)評(píng)解題過(guò)程中的易錯(cuò)點(diǎn)和答題錯(cuò)誤的原因。在講解和討論的過(guò)程中，幫助學(xué)生理清解題思路，規(guī)范解題步驟，總結(jié)解題技巧，提高答題的正確率，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致的工作作風(fēng)。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)
在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程講授過(guò)程中，多媒體、板書等多種手段是課堂教學(xué)的主要方法，但對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程來(lái)說(shuō)，僅有課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因?yàn)楸M管有多媒體作為教學(xué)工具，但畢竟還是圖片或短暫影片，學(xué)生難以形成一個(gè)完整的鋼結(jié)構(gòu)的概念，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)依舊不夠具體深刻。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的理論教學(xué)學(xué)習(xí)期間或結(jié)束后，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼橋與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)，便于理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用“接軌”，有選擇性地帶學(xué)生深入施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐很有必要。在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教師，需要事先向?qū)W生講解工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中所涉及的系統(tǒng)知識(shí)。安排好班級(jí)分組與帶隊(duì)教師，特別強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)過(guò)程中的安全問(wèn)題與組織紀(jì)律問(wèn)題。在施工現(xiàn)場(chǎng)，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)真實(shí)的螺栓、焊縫、縱向和橫向的加勁肋，辨別現(xiàn)實(shí)構(gòu)件中的受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件或壓彎構(gòu)件、拉彎構(gòu)件，觀察構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)連接拼裝。請(qǐng)施工單位負(fù)責(zé)人講解施工現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)的基本概況，采用的施工方法，施工組織設(shè)計(jì)，施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，安全保障措施，施工過(guò)程中遇到的各種困難，出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的方案等。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)過(guò)程中，提醒學(xué)生注意觀察，認(rèn)真聆聽講解，將書本上的圖紙和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)體結(jié)構(gòu)充分比對(duì)，加深對(duì)書本知識(shí)的理解。同時(shí)，結(jié)合工程技術(shù)人員的講解，學(xué)習(xí)工程中處理具體問(wèn)題的方法，真正達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的目的。
2.3 實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)分為實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)兩部分。學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，如果對(duì)某個(gè)問(wèn)題有進(jìn)一步研究的興趣，可以通過(guò)參與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出自己的研究課題。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手制作鋼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證自己的想法或發(fā)現(xiàn)自己提出的方案的不足，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)也可為今后的學(xué)習(xí)和工作提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)，有助于幫助學(xué)生系統(tǒng)地應(yīng)用理論課程學(xué)習(xí)到的知識(shí)，做到學(xué)以致用。但以往的課程設(shè)計(jì)都是在理論課講授完畢后進(jìn)行，設(shè)計(jì)效果不佳。為了改善課程設(shè)計(jì)效果，打破理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)的嚴(yán)格界限，將理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。⑥在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程開始上課之時(shí)，就給定課程設(shè)計(jì)題目，隨著授課進(jìn)度的深入，讓學(xué)生以長(zhǎng)期大作業(yè)的方式分步驟完成。這樣，在理論授課過(guò)程中，學(xué)生隨時(shí)可以針對(duì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，并能得到及時(shí)解答，課程設(shè)計(jì)周學(xué)生只需整理計(jì)算書、繪制圖紙。這樣，學(xué)生有充足的時(shí)間掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的各項(xiàng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)內(nèi)容，遇到問(wèn)題能夠及時(shí)得到解決。
3 考核方式
在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)成果進(jìn)行考核時(shí)，如果僅僅通過(guò)期中、期末的考試結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，顯然將會(huì)是不全面的，也是不準(zhǔn)確的。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的教學(xué)過(guò)程中，采用多種考核形式，例如隨堂測(cè)驗(yàn)，課堂提問(wèn)，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論或者針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的某一問(wèn)題，讓學(xué)生提交研究報(bào)告等方式進(jìn)行考核。對(duì)學(xué)生的日常測(cè)驗(yàn)，也可以采用口試和筆試相結(jié)合的形式，或者把一次測(cè)驗(yàn)拆分為多次小的測(cè)驗(yàn)，這將有助于更加全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，降低一次考試所帶來(lái)的偶然性。傳統(tǒng)的考試方法大多偏重對(duì)知識(shí)的記憶，形式單一，難以客觀、全面地評(píng)價(jià)教學(xué)效果，也難以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。橋梁與渡河工程的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程考試，借鑒國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均給出，避免學(xué)生死記硬背。此外，可考慮“半開卷”考試，允許學(xué)生將自己認(rèn)為重要的內(nèi)容事先書寫在一張A4紙上，考試時(shí)允許查看，考后隨試卷上交。這樣，學(xué)生對(duì)自己認(rèn)為的重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，通過(guò)總結(jié)內(nèi)容的實(shí)用性，可反映學(xué)生對(duì)課程重點(diǎn)的把控。
4 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個(gè)方面，提出了一系列的改革措施。
（1）選用《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材，并結(jié)合鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁相關(guān)參考書籍，已學(xué)過(guò)的內(nèi)容適當(dāng)從簡(jiǎn)講授，緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行講解。（2）對(duì)抽象的理論問(wèn)題，用動(dòng)畫或搜集實(shí)際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式進(jìn)行播放；但對(duì)于計(jì)算原理和公式，一定用板書演示推導(dǎo)過(guò)程；采用習(xí)題課、討論課的方式，點(diǎn)評(píng)解題過(guò)程中的易錯(cuò)點(diǎn)，總結(jié)解題技巧。（3）在理論課學(xué)習(xí)期間，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀、學(xué)習(xí)。（4）理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。（5）考核中，借鑒國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，給出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考慮“半開卷”考試。
注釋
① 蘇慶田，吳沖.鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程教學(xué)改革探討[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.
② 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB50017-2003.
③ 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)建筑出版社，2003.
④ 彭偉.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2004.
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；主體性；創(chuàng)新能力；案例教學(xué)；專題教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）11-0122-02
近年來(lái)，我國(guó)土木工程建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的新時(shí)期，工程建設(shè)的投資與規(guī)模日益擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)新材料和新體系不斷涌現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用，工程建設(shè)的難度和創(chuàng)新性不斷提高。[1]這給土木工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求，學(xué)生在學(xué)好傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，還要不斷補(bǔ)充新的知識(shí)，更重要的是要提高綜合分析能力，增強(qiáng)發(fā)散性思維素質(zhì)，具備創(chuàng)新精神。在這一重要的歷史時(shí)期，如何提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新精神，是土木工程專業(yè)教學(xué)的重要任務(wù)。本文結(jié)合長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程群的教學(xué)實(shí)踐，以國(guó)家級(jí)精品課程和國(guó)家級(jí)精品資源共享課為實(shí)踐平臺(tái)，融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高為一體且協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)體系，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革，探索以培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題和創(chuàng)新探索精神的教學(xué)新模式。
一、以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神
高等學(xué)校的教育過(guò)程是培養(yǎng)大學(xué)生完整的主體性高度發(fā)展的教育活動(dòng)。研究表明，大學(xué)生主體性的發(fā)展，以其生理和心理品質(zhì)發(fā)展的成熟程度，可以分為三個(gè)階段：低年級(jí)――“接受性學(xué)習(xí)”為主階段；中年級(jí)――“接受性學(xué)習(xí)”向“發(fā)展性學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變期；高年級(jí)――“發(fā)展性學(xué)習(xí)”為主階段。對(duì)于土木工程專業(yè)的學(xué)生而言，一般在三年級(jí)時(shí)安排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程，這時(shí)學(xué)生已處于高年級(jí)階段。高年級(jí)大學(xué)生的主體性地位非常突出，其主體性已有相當(dāng)發(fā)展，他們?cè)诖穗A段的學(xué)習(xí)主要是以發(fā)展性學(xué)習(xí)為主。發(fā)展性學(xué)習(xí)是突出超越已有知識(shí)的學(xué)習(xí)，其實(shí)質(zhì)就是學(xué)生自主性、能動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。[2]
因此，筆者采用“啟發(fā)引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)、重點(diǎn)精講、專題討論”，以學(xué)生為主體的主動(dòng)型教學(xué)模式。具體教學(xué)方法是：課前列出教學(xué)內(nèi)容中的要點(diǎn)，提出相應(yīng)的問(wèn)題供學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和思考；學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容開展自主學(xué)習(xí)，分析老師所提出的要點(diǎn)，并歸納學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題；課堂教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生存在疑問(wèn)的內(nèi)容進(jìn)行精講，重點(diǎn)吃透科學(xué)問(wèn)題來(lái)源、公式原理的推導(dǎo)以及例題的演算；設(shè)計(jì)探索性專題供學(xué)生獨(dú)立思考、推導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上安排課堂討論，并外延至本領(lǐng)域前沿研究成果。主動(dòng)型教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)教學(xué)中單向傳授的局面，把教師的講授和同學(xué)的積極思維活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)了教學(xué)中的啟發(fā)性、探索性和研究性。
二、設(shè)計(jì)探索性專題，加深學(xué)生對(duì)理論的理解
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是該專業(yè)中工民建、橋梁、道路、巖土及隧道等方向?qū)W生將來(lái)從事工程設(shè)計(jì)、施工和管理工作所必須的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。該 課程的教學(xué)內(nèi)容包括材料性能、設(shè)計(jì)方法、各類構(gòu)件的受力性能（彎剪壓拉扭）及計(jì)算方法和配筋構(gòu)造等，涉及內(nèi)容非常廣泛。因此，該課程非常適合設(shè)計(jì)一些探索性的專題，通過(guò)這些專題的學(xué)習(xí)和探討，不僅能鞏固學(xué)生理論知識(shí)，加深對(duì)基本概念、計(jì)算方法、推導(dǎo)過(guò)程的理解，同時(shí)還能幫助學(xué)生理解各部分內(nèi)容的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對(duì)書本未涉及知識(shí)的探索欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
以受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中的壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形為例，[3，4]一般教科書中給出的計(jì)算圖式如圖1所示，以圖1（a）所給出的混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出等效矩形應(yīng)力圖形的合力以及作用點(diǎn)位置。而在介紹材料的力學(xué)性能時(shí)，教材給出了幾種不同的混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，包括圖2（a）給出的更符合實(shí)際情況的應(yīng)力應(yīng)變曲線。因此，在講授這一部分內(nèi)容時(shí)，可以安排學(xué)生嘗試采用圖2所給出的計(jì)算圖式開展推導(dǎo)，并比較計(jì)算結(jié)果與圖1的有何不同。可以看出，這樣的探索性專題不僅能幫助學(xué)生掌握等效矩形應(yīng)力圖形的概念和推導(dǎo)過(guò)程，同時(shí)還融合了材料力學(xué)性能的內(nèi)容，使學(xué)生從孤立的章節(jié)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為各部分內(nèi)容的融合貫通，培養(yǎng)了探索與創(chuàng)新精神。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程內(nèi)容非常廣泛，能夠設(shè)置探索性專題的內(nèi)容很多，可根據(jù)學(xué)生的興趣和教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行合理安排。
三、結(jié)合工程案例，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力
案例教學(xué)法是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的需要，以案例為基本素材，將學(xué)生帶入特定的事件情景中，進(jìn)而分析和解決問(wèn)題，其最根本的內(nèi)容就是案例的選取和使用，這也是案例教學(xué)區(qū)別于其他方法的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作為土木工程本科教學(xué)中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，案例教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中的重要內(nèi)容。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)中運(yùn)用案例教學(xué)法，能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。教師通過(guò)深入挖掘現(xiàn)實(shí)工程具體的案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)他們通過(guò)自己的觀察、思考、分析、選擇、領(lǐng)悟去獲取知識(shí)，并把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐。首先，設(shè)置與課程的基本教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)的案例，案例必須符合教學(xué)目標(biāo)的要求，以保證師生間圍繞案例所進(jìn)行的活動(dòng)是有效的，案例必須符合客觀實(shí)際，反映實(shí)際工程常規(guī)做法，能揭示有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理，[5]結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理案例教學(xué)中案例的選擇與設(shè)置應(yīng)遵循真實(shí)性、典型性、規(guī)范性、啟發(fā)性和實(shí)用性的原則。
其次，教師應(yīng)在平時(shí)的教學(xué)、科研以及工程實(shí)踐過(guò)程中注重收集各種國(guó)內(nèi)外土木工程方面的技術(shù)資料，緊跟本學(xué)科前沿知識(shí)，掌握本專業(yè)范圍的許多新理論、新成果和設(shè)計(jì)、施工的新方法、新工藝，在課堂教學(xué)中可以將新穎的科學(xué)研究問(wèn)題與基本教學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的興趣，引入到課程的教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生思考。在案例教學(xué)的過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)，大膽進(jìn)行思考和積極參加小組的討論。尤其是最大限度地發(fā)揮小組討論的作用，因?yàn)樗⒉皇呛?jiǎn)單地再現(xiàn)個(gè)人的準(zhǔn)備過(guò)程，而是通過(guò)成員積極的參與，將學(xué)習(xí)提升到一個(gè)更高的水平，并使學(xué)生學(xué)會(huì)相互間的協(xié)作與交流。
四、加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)過(guò)程的指導(dǎo)與管理
課程設(shè)計(jì)是對(duì)課程的一次重新學(xué)習(xí)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是將學(xué)習(xí)內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系起來(lái)的紐帶，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生處理實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的先導(dǎo)，好的課程設(shè)計(jì)可以有效地提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。筆者認(rèn)為應(yīng)將實(shí)際工程面對(duì)的具體問(wèn)題加以簡(jiǎn)化，從中取出部分內(nèi)容作為課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，這樣可以充分激發(fā)學(xué)生的興趣，保證課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)課程的內(nèi)容有一個(gè)全面的了解，更好地提高教學(xué)質(zhì)量。
對(duì)于土木工程專業(yè)的橋梁方向，目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的課程設(shè)計(jì)主要是“鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁主梁設(shè)計(jì)”。筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)存在如下問(wèn)題：設(shè)計(jì)題目比較單一，不夠靈活，學(xué)生的選擇性較小；課程設(shè)計(jì)中，部分學(xué)生只是簡(jiǎn)單地照搬設(shè)計(jì)樣板，或抄襲其他同學(xué)的設(shè)計(jì)，不能深刻理解設(shè)計(jì)原理；施工圖繪制的深度不夠，圖面質(zhì)量較差。針對(duì)這些問(wèn)題，筆者對(duì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)的命題、教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)。
首先，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)命題進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)的命題一直比較單一，而實(shí)際上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程所包含的內(nèi)容很多，如受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件、受壓構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以及圬工結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，各種新結(jié)構(gòu)、新材料不斷涌現(xiàn)，為了適應(yīng)時(shí)代對(duì)土木工程專業(yè)人才的需求，也需要與時(shí)俱進(jìn)，使課程設(shè)計(jì)的命題多樣化、工程化和時(shí)代化。
其次，對(duì)學(xué)生闡述課程設(shè)計(jì)題目的目的、意義和內(nèi)容，深入剖析命題的內(nèi)涵，使學(xué)生有一個(gè)良好的開端，避免一開始就產(chǎn)生畏難情緒，盡快進(jìn)入設(shè)計(jì)工作狀態(tài)。課程設(shè)計(jì)一般持續(xù)1周至2周的時(shí)間，在這一過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理和指導(dǎo)，對(duì)于計(jì)算書的撰寫，應(yīng)要求規(guī)范統(tǒng)一，使之養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ趟仞B(yǎng)。另一方面，應(yīng)鼓勵(lì)并要求學(xué)生使用AUTOCAD等軟件繪制相應(yīng)的圖紙，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后的工程設(shè)計(jì)與施工工作打好基礎(chǔ)。
五、結(jié)語(yǔ)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是理論性高、實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)課程，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系，使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的設(shè)計(jì)方法和原理，培養(yǎng)學(xué)生的工程結(jié)構(gòu)意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，為專業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：家電；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)理念
中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)家電產(chǎn)業(yè)也隨之發(fā)展迅速，這對(duì)于一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活都具有重要意義。而家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)需要多專業(yè)共同參與、合作完成的過(guò)程，相對(duì)于其他設(shè)計(jì)要更為復(fù)雜。家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心在于創(chuàng)新，設(shè)計(jì)中也存在許多不確定的因素，所以需要設(shè)計(jì)者集思廣益對(duì)家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新。
1、家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容及其特點(diǎn)
1.1家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容很多，在這里主要敘述家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾大重要內(nèi)容。第一，組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)家電設(shè)計(jì)又有了一個(gè)新的追求，那就是家電設(shè)計(jì)要追求一種組裝簡(jiǎn)單和零部件簡(jiǎn)單的目標(biāo)，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是為了解決組裝簡(jiǎn)單和零部件簡(jiǎn)單這一問(wèn)題而存在的，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠使家電產(chǎn)品變得更加的便利和簡(jiǎn)單，在家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是主要內(nèi)容之一；第二，家電參數(shù)設(shè)計(jì)。家電產(chǎn)品是一種使用頻率比較高的產(chǎn)品，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行家電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，要注意家電產(chǎn)品的很多參數(shù)，比如說(shuō)家電的受熱參數(shù)、家電的動(dòng)態(tài)參數(shù)和家電的受損參數(shù)等等一些參數(shù)。家電的受熱參數(shù)、家電的動(dòng)態(tài)參數(shù)和家電的受損參數(shù)在很大程度上影響了家電產(chǎn)品的使用壽命，作為一位家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，首要的任務(wù)就是要做好延長(zhǎng)家電產(chǎn)品使用壽命的工作，而除了家電產(chǎn)品的后期維護(hù)之外，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是唯一能夠延長(zhǎng)家電產(chǎn)品使用壽命的途徑，我們要高度重視家電參數(shù)設(shè)計(jì)；第三，連接件的設(shè)計(jì)。任何的設(shè)計(jì)都有一種特有的連接件，這在我們的家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)別明顯，家具產(chǎn)品如果沒有連接件的設(shè)計(jì)，那么這件家具產(chǎn)品則無(wú)法投入到正常的使用之中，家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)更要注重這一點(diǎn)，因?yàn)榧译姰a(chǎn)品是一種高頻使用的產(chǎn)品，家具產(chǎn)品的使用頻率相比于家電產(chǎn)品的使用頻率要低得多，所以家電產(chǎn)品的連接件必須能夠使家電產(chǎn)品很結(jié)實(shí)，而且要比較簡(jiǎn)單，家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連接件設(shè)計(jì)是家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重中之重，不僅僅是家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，而且是決定一件家電產(chǎn)品好壞的主要決定因素，作為家電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師，要高度重視家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連接件設(shè)計(jì)。
1.2家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
第一，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。一般情況下，家電產(chǎn)品的大小比起一般的家具產(chǎn)品和建筑產(chǎn)品都不是很大，對(duì)于比較大的家具產(chǎn)品和建筑產(chǎn)品都不允許有半點(diǎn)誤差，更何況是比較小的家電產(chǎn)品，家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)了很小的誤差，就會(huì)在很大程度上影響家電產(chǎn)品的功能和使用，更嚴(yán)重的是，家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)了很小的誤差也會(huì)導(dǎo)致家電產(chǎn)品最后無(wú)法實(shí)現(xiàn)的后果，作為一位家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，要高度重視這個(gè)問(wèn)題，要謹(jǐn)遵家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性；第二，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能性。家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有雙重功能，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一大功能在于實(shí)現(xiàn)自己的連接功能，也就是作為一個(gè)連接的身份出現(xiàn)在整個(gè)的家電產(chǎn)品中，這個(gè)功能是家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本功能。家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第二大功能在于實(shí)現(xiàn)自己的裝飾功能，在具體的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，每一個(gè)家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師都要考慮到家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的雙重功能，家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第二大功能是實(shí)現(xiàn)自己的裝飾功能，這在整個(gè)的家電產(chǎn)品的外形上來(lái)說(shuō)非常的重要，直接影響家電產(chǎn)品的外形，最終也會(huì)成為家電產(chǎn)品的銷售量的影響因素之一。
2、家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理
2.1家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的原理
任何的設(shè)計(jì)都應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)原理，而家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不例外，也要遵循設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)原理，這一點(diǎn)非常的重要。家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只有設(shè)計(jì)出比較簡(jiǎn)便的產(chǎn)品，它才會(huì)受到廣大消費(fèi)者的關(guān)注和歡迎，但在近些年來(lái)，很多家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師并沒有注重這一點(diǎn)，都忽視了家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的原理這一問(wèn)題，這在一定程度上也反映了很多家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的素質(zhì)比較低下這一問(wèn)題。而在家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域也存在著這樣的問(wèn)題，很多家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)行的家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)太過(guò)于追求設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，而忽視了家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體功能的實(shí)現(xiàn)，他們誤解了家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性，他們簡(jiǎn)單地把家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性理解成家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單，這一問(wèn)題直接造成的后果就是家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)沒有很好的完成，也就是沒有實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本目的，沒有達(dá)到家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能要求。
2.2家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合人機(jī)工程學(xué)
眾所周知，任何的設(shè)計(jì)都必須要符合人機(jī)工程學(xué)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本身就是為人類服務(wù)的，因此，設(shè)計(jì)必須要達(dá)到人的要求以及適應(yīng)人的基本使用條件，也就是我們所說(shuō)的“以人為本”。人機(jī)工程學(xué)就是我們?cè)谶M(jìn)行具體的家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須要以人的尺寸去進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的家電產(chǎn)品要供人們使用，所以我們必須做到這一點(diǎn)，這一點(diǎn)在家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不是很明顯，而在我們的家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中顯得十分的重要，如果我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)椅子，而這個(gè)椅子不能和我們的基本人體尺寸相符合以及無(wú)法符合我們的正常使用習(xí)慣，那么這樣的一個(gè)椅子就不能滿足人的要求，它就沒有存在的價(jià)值，在具體的銷售中，它也是賣不出去的。而作為在人機(jī)工程學(xué)方面要求較低的家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們也要充分認(rèn)識(shí)到家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合人機(jī)工程學(xué)這一原理。
3、家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
3.1家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝飾線的規(guī)范
每一個(gè)家電產(chǎn)品的體積和外觀是不一樣的，在家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝飾線的設(shè)計(jì)上也是不一樣的，而作為家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝飾線的普遍的規(guī)范，我們?cè)谶M(jìn)行家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的裝飾線的設(shè)計(jì)時(shí)要注重和家電產(chǎn)品的體積和外觀相結(jié)合，只有和家電產(chǎn)品的體積和外觀相結(jié)合，才能夠設(shè)計(jì)出比較合理和美觀的裝飾線。作為家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，我們要高度重視這一點(diǎn)。
3.2家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕的規(guī)范
每一個(gè)家電產(chǎn)品的功能都是不一樣的，在具體的家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕設(shè)計(jì)中，我們要考慮到這一家電產(chǎn)品的功能和家電產(chǎn)品的外觀要求，我們?cè)谶M(jìn)行家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕的設(shè)計(jì)時(shí)，我們要謹(jǐn)遵家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕的規(guī)范，也就是要使家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕設(shè)計(jì)既美觀又具有很強(qiáng)大的功能性。作為家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，我們要高度重視家電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的按鈕的規(guī)范。
4、結(jié)語(yǔ)
家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中許多設(shè)計(jì)元素的應(yīng)用不是停留在元素的形似，而是要追求家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能的實(shí)現(xiàn)，家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是各個(gè)設(shè)計(jì)元素的簡(jiǎn)單堆砌，而是通過(guò)對(duì)家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的充分認(rèn)識(shí)，來(lái)打造富有強(qiáng)大功能和造型的家電產(chǎn)品。家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)以簡(jiǎn)練的設(shè)計(jì)手法，設(shè)計(jì)出符合人機(jī)工程學(xué)的家電產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅有強(qiáng)大的功能，而且要具備比較簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。我們?cè)谶M(jìn)行家電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意筆者以上提到的幾點(diǎn)具體規(guī)范和要求。
參考文獻(xiàn)：
[l]張小勇. 面向電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)研究與開發(fā). 電子科技大學(xué),2012,(05).
關(guān)鍵詞：旅館設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)開題報(bào)告范文 杭州論文 開題報(bào)告
一、課題的來(lái)源、目的意義(包括應(yīng)用前景)、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平
1) 課題的來(lái)源
根據(jù)指導(dǎo)老師布置的《浙江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書》。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)源于工程實(shí)際：南方某市沿街道地段新建一旅館;地基面積80m×60m=4800m2。
2) 目的意義
目的：此次畢業(yè)設(shè)計(jì)資料來(lái)源于工程實(shí)際：南方某市沿街道地段新建一旅館，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)全面掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、建筑施工圖及施工圖概預(yù)算的原理，編制施工組織是設(shè)計(jì)和概預(yù)算;
意義：1、鞏固本人三年來(lái)在校期間所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí);鞏固、深化、拓寬所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)，提高綜合運(yùn)用這些知識(shí)獨(dú)立進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;以及鍛煉自己畫圖、識(shí)圖能力;
2、解決土木建筑工程設(shè)計(jì)中各方面問(wèn)題所需的綜合能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到初步了解與掌握一個(gè)建筑方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)工程的實(shí)際工作內(nèi)容和設(shè)計(jì)工作的方法與步驟;
3、充分理解和正確掌握多層房屋結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和內(nèi)力分析計(jì)算方法，熟悉建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)程,以及掌握方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中天正及cad的性能及其操作使用方法。
4、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)全面掌握建筑設(shè)計(jì)的基本原理，繪制建筑結(jié)構(gòu)施工圖.全面掌握建筑中旅館設(shè)計(jì)的基本原理、功能組合,完成一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制建筑結(jié)構(gòu)圖和建筑施工圖,并進(jìn)行相應(yīng)的機(jī)構(gòu)布置.。
3)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平
國(guó)內(nèi)：基礎(chǔ)國(guó)內(nèi)一般采用人工挖孔樁基礎(chǔ)：人力消耗較大，比較落后;在機(jī)械挖孔方面技術(shù)比較先進(jìn)，但是推廣面較窄;主體結(jié)構(gòu)施工方面，大多是采用鋼筋砼，在幫扎施工上，手工施工較多;砼澆筑技術(shù)在國(guó)際上比較先進(jìn)的，商品砼澆筑方便、簡(jiǎn)潔;砌體結(jié)構(gòu)施工與國(guó)際接軌，采用人工砌筑;但是在腳手架的安裝方面采用折疊式里腳手架，安全穩(wěn)定，轉(zhuǎn)運(yùn)靈活方便;防水工程普遍采用改性瀝青防水卷材柔性防水。
國(guó)外：德國(guó)建設(shè)礦井井筒采用7層防水工藝，即混凝土、砌塊、瀝青石渣、不銹鋼板、瀝青石渣、砌塊、混凝土。造價(jià)是中國(guó)自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在滲水環(huán)境中錨噴，采用放水支護(hù)法，用鋼絲和橡膠制成半圓型膠管，用粘結(jié)劑粘在滲淋水處，51lunwen.com/tuijiankaiti/ 排至基礎(chǔ)面盲溝，在管外錨噴，把管埋在噴層之內(nèi)，噴層是外混凝土內(nèi)部流水的現(xiàn)狀。日本多采用改性水玻璃——水泥漿等，有計(jì)劃的設(shè)計(jì)壓力、輸漿量、封水效果等。俄羅斯采用粘土漿，無(wú)約束注漿法施工，即不設(shè)計(jì)壓力、輸入量，只是把設(shè)備安好，一直注，什么時(shí)候壓不進(jìn)漿則停工，無(wú)帷幕防區(qū)，工期長(zhǎng)，治水率低。
二、課題研究的主要內(nèi)容、基本要求、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施
主要內(nèi)容：建筑方案設(shè)計(jì)、建筑技術(shù)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)
基本要求：每人獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部任務(wù)，要求每人完成一套建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖和相關(guān)的建筑說(shuō)明及結(jié)構(gòu)計(jì)算書，編制施工組織設(shè)計(jì)，嚴(yán)禁抄襲。
①建筑結(jié)構(gòu)施工圖要求：圖幅采用2號(hào)圖紙，比例：1：100(節(jié)點(diǎn)詳圖，構(gòu)件配筋圖除外)
②建筑結(jié)構(gòu)施工圖表達(dá)方式：采用cad繪制，打印成圖.
③圖紙裝訂：按設(shè)計(jì)說(shuō)明，建筑施工圖，結(jié)構(gòu)施工順序裝訂.
④設(shè)計(jì)資料裝訂：建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明，機(jī)構(gòu)計(jì)算書，施工組織設(shè)計(jì)文件一并嚴(yán)格規(guī)范要求成冊(cè).
⑤圖紙的內(nèi)容標(biāo)注必須規(guī)范符合制圖標(biāo)準(zhǔn).
方
法： 1、采用磚混結(jié)構(gòu)。
2、從設(shè)計(jì)的功能上根據(jù)現(xiàn)代旅館的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)現(xiàn)代人的生活物質(zhì)條件的提高，設(shè)計(jì)多種多樣住宿環(huán)境，以滿足不同人的住宿要求。
準(zhǔn)備采取的措施：通過(guò)課題研究，收集必要的原始數(shù)據(jù)和勘測(cè)設(shè)計(jì)資料，綜合考慮總體規(guī)劃、基地環(huán)境、功能要求、建筑經(jīng)濟(jì)以及建筑藝術(shù)等多方面的問(wèn)題，進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制成圖紙。
四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果
1)工作任務(wù)
獨(dú)立完成該旅館的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，方便與下步工作的順利進(jìn)行，在實(shí)際工作過(guò)程中進(jìn)行檢查，并在每項(xiàng)進(jìn)度安排中進(jìn)行對(duì)該項(xiàng)的總體檢查，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。
2)進(jìn)度安排
2007年3月12日-2007年3月19日 完成開題報(bào)告,建筑方案設(shè)計(jì)
2007年3月20日--2007年4月4日 建筑技術(shù)設(shè)計(jì)
2007年4月5日--2007年5月5日
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2007年5月6日--2007年5月22日 施工組織設(shè)計(jì)
2007年5月23日—2007年5月底 畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整理歸檔，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯資料
3)預(yù)期結(jié)果
1)全面掌握建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理。
2)掌握普通旅館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)。
3)繪制施工平面圖。
土木工程專業(yè)是實(shí)踐應(yīng)用比較強(qiáng)的專業(yè)。為體現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)土木工程專業(yè)人才的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)需求，必須要學(xué)以致用。獨(dú)立院校作為應(yīng)用型本科院校，結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，以CDIO能力培養(yǎng)為理念的《土木工程專業(yè)應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃》及寬口徑土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案，以注重提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，注重加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和優(yōu)化基本理論知識(shí)結(jié)構(gòu)，向培養(yǎng)土木工程師從事設(shè)計(jì)、施工與管理等應(yīng)用方向拓展。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程體系龐雜，需要加強(qiáng)其與材料力學(xué)、建筑材料等基礎(chǔ)課的聯(lián)系，綜合知識(shí)結(jié)構(gòu)，理清課程的脈絡(luò)精髓，使學(xué)生更透徹地理解混凝土構(gòu)件受力機(jī)理，并對(duì)構(gòu)件整個(gè)受力過(guò)程有更全面了解，讓主要知識(shí)點(diǎn)的掌握有如一氣呵成之感。結(jié)合本課程的特點(diǎn)，理清“實(shí)驗(yàn)———基本假定———應(yīng)力簡(jiǎn)圖———基本公式———適用條件———應(yīng)用”這一思路。對(duì)于各類受力構(gòu)件，首先根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)資料分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡明基本假定，據(jù)此推出核心應(yīng)力簡(jiǎn)圖，再結(jié)合力學(xué)知識(shí)，基本公式及適用條件則隨之導(dǎo)出，計(jì)算步驟也順應(yīng)確定。實(shí)現(xiàn)幫助學(xué)生理清學(xué)習(xí)思路，有計(jì)劃有步驟的主動(dòng)學(xué)習(xí)本課程的目的。
二、合理統(tǒng)籌教學(xué)內(nèi)容，編制工程師計(jì)劃的培養(yǎng)體系
（一）加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范的學(xué)習(xí)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程主要涉及的規(guī)范是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。每一次新規(guī)范的頒布[2]，都迫切要求有關(guān)的工程技術(shù)人員、教師和學(xué)生學(xué)習(xí)掌握新規(guī)范。作為教師，尤其要盡可能地將新規(guī)范融入到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)實(shí)踐中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)規(guī)范條文的學(xué)習(xí)和理解，特別是修訂部分的內(nèi)容，增加了[3]結(jié)構(gòu)整體性和防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)、裂縫寬度驗(yàn)算調(diào)整、高強(qiáng)度材料的推廣等，最好能讓學(xué)生理解其修訂內(nèi)容的科研或工程背景，以便學(xué)生更好地掌握。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010———2010）和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50003———2011）的頒布及教學(xué)思路，對(duì)每一章給出教學(xué)要求，分為基本概念、計(jì)算能力和構(gòu)造要求三方面，并分三個(gè)檔次：對(duì)概念，分為“深刻理解”、“理解”和“了解”；對(duì)計(jì)算能力，分為“熟練掌握”、“掌握”和“會(huì)做”；對(duì)構(gòu)造，分為“熟悉”、“領(lǐng)會(huì)”和“識(shí)記”。全面修改和補(bǔ)充計(jì)算例題等。并在內(nèi)容上涉及不少注冊(cè)執(zhí)業(yè)資格相關(guān)規(guī)范條文和算例，為培養(yǎng)學(xué)生畢業(yè)后獲得注冊(cè)執(zhí)業(yè)資格做準(zhǔn)備。
（二）優(yōu)化課程內(nèi)容，處理好重點(diǎn)和難點(diǎn)的關(guān)系
在與基礎(chǔ)課程聯(lián)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)大綱合理安排并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上重視對(duì)本課程重點(diǎn)與難點(diǎn)的處理。教師首先要明白學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識(shí)前需要的先導(dǎo)知識(shí)（包括先修基礎(chǔ)課程）。其次結(jié)合獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才和學(xué)生力學(xué)等基礎(chǔ)相對(duì)較差的情況，要清楚學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，然后認(rèn)真?zhèn)湔n，針對(duì)具體模塊內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)問(wèn)題，有目的的引領(lǐng)學(xué)生梳理學(xué)習(xí)思路、幫助學(xué)生漸漸主動(dòng)融入課程內(nèi)容角色；讓學(xué)生掌握重點(diǎn)，理解難點(diǎn)。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程涉及許多構(gòu)造措施，如混凝土的最小保護(hù)層厚度，鋼筋的錨固長(zhǎng)度、搭接長(zhǎng)度，鋼筋間的凈距或間距，受力鋼筋的最小配筋率等。這部分內(nèi)容規(guī)定性的東西多，內(nèi)容比較零散，在講授時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)歸納與分類，盡量使其條理化和簡(jiǎn)單化，并介入實(shí)體模型，便于學(xué)生理解和記憶。
（三）制訂本課程基于CDIO工程教育模式的培養(yǎng)體系
本課程基于CDIO工程教育模式的培養(yǎng)體系，需在土木工程專業(yè)的工程師培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)上制訂。以土木工程專業(yè)的教學(xué)規(guī)范為依據(jù)，保留專業(yè)基本的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，結(jié)合行業(yè)不同單位的工作性質(zhì)和學(xué)生興趣及未來(lái)計(jì)劃的發(fā)展去向增加與工程師培養(yǎng)相適應(yīng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。統(tǒng)籌我院土木工程專業(yè)開設(shè)課程實(shí)際，針對(duì)設(shè)計(jì)院就業(yè)方向，還可增設(shè)施工圖預(yù)算、混凝土結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，由校內(nèi)教師和校外工程師綜合指導(dǎo)。針對(duì)施工企業(yè)就業(yè)方向，還可增設(shè)工程預(yù)決算實(shí)踐環(huán)節(jié)，由校內(nèi)教師和校外工程師綜合指導(dǎo)。針對(duì)咨詢公司就業(yè)方向，增設(shè)工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，包括工程招投標(biāo)流程、招投標(biāo)文件編制、監(jiān)理規(guī)劃大綱編制等，由校內(nèi)教師和校外工程師綜合指導(dǎo)。
三、構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)新模式
（一）引入工程案例教學(xué)法，營(yíng)造課堂工程氛圍
為達(dá)到教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用教學(xué)手段而進(jìn)行，引進(jìn)新的教學(xué)方法勢(shì)在必行。本課程采用案例分析法，以教師指導(dǎo)下的分組討論方式進(jìn)行。教師根據(jù)課堂教學(xué)要求、內(nèi)容關(guān)聯(lián)性及學(xué)生興趣選擇案例，說(shuō)明理論在實(shí)際中的具體運(yùn)用。結(jié)合案例提供的信息，運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性地分析和論證。學(xué)生在辯論中學(xué)習(xí)，充當(dāng)主角。案例教學(xué)是理解和深化理論知識(shí)的有效途徑。通過(guò)教師的引導(dǎo)和啟發(fā)，提供和評(píng)估備選方案，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的知識(shí)和方法，模擬解決實(shí)際問(wèn)題實(shí)現(xiàn)知識(shí)由抽象到具體的飛躍。
（二）將實(shí)體模型引入教學(xué)實(shí)踐
為增強(qiáng)學(xué)生對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的空間想象力，在原有的結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)室建立比較系統(tǒng)的土木工程專業(yè)系列課程，如混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)、房屋建筑學(xué)、土木工程材料、土木工程施工等課程教學(xué)實(shí)體模型。針對(duì)本專業(yè)開設(shè)方向和課程要求，需配置包括混凝土結(jié)構(gòu)和道路與橋梁工程結(jié)構(gòu)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)教學(xué)模型。其中混凝土結(jié)構(gòu)有梁（含簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁）、樓（板）蓋、柱、工業(yè)廠房等模型。將實(shí)體模型引入課程教學(xué)實(shí)踐，模擬“施工現(xiàn)場(chǎng)”，將“工程搬進(jìn)課堂”，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力，從而大大提高課堂教學(xué)效率和效果，同時(shí)為后續(xù)的試驗(yàn)研究，制作混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型做準(zhǔn)備。
（三）組織施工現(xiàn)場(chǎng)參觀，加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)
結(jié)合本學(xué)院合作辦學(xué)方的優(yōu)勢(shì)，提供與寶坻區(qū)產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目，開辟“專業(yè)實(shí)踐教學(xué)基地”。如在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生能較深刻地了解主、次梁的立體交叉關(guān)系和鋼筋布置應(yīng)注意的問(wèn)題，及鋼筋的錨固、搭接、彎起等構(gòu)造要求；學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力混凝土知識(shí)時(shí)，可組織學(xué)生參觀預(yù)應(yīng)力張拉工藝及過(guò)程，了解預(yù)應(yīng)力筋的種類、錨具等，以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。通過(guò)這一系列實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生深刻理解課堂教學(xué)的內(nèi)容。除此之外，基于CDIO工程教育模式的培養(yǎng)體系中的工程實(shí)例講座，與理論課程和施工現(xiàn)場(chǎng)參觀等穿行。通過(guò)課堂視頻和實(shí)體模型及工程案例教學(xué)、安排工程實(shí)例講座、到施工現(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)習(xí)等，讓學(xué)生親身接觸實(shí)際工程，進(jìn)一步增強(qiáng)感官認(rèn)識(shí)，并逐步過(guò)渡到理性認(rèn)識(shí)，大大提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
（四）加強(qiáng)試驗(yàn)研究，制作混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料性能的不確定性、離散性，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論須由鋼筋和混凝土材料性能以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能的試驗(yàn)研究來(lái)驗(yàn)證。利用結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)試驗(yàn)觀識(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件從開始加荷到破壞的過(guò)程，構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變的變化，裂縫的發(fā)生、發(fā)展以及裂縫的分布等特征，分析構(gòu)件的受力狀態(tài)，以及鋼筋和混凝土在受荷過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特性。教師通過(guò)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象出發(fā)，主動(dòng)思考找出事物本質(zhì)，訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。利用結(jié)構(gòu)與材料實(shí)驗(yàn)室，可模擬現(xiàn)場(chǎng)施工，實(shí)現(xiàn)仿真教學(xué)，制作混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件模型。結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理先修課程如土木工程材料、土木工程施工等，從水泥、石子、砂子、鋼筋等原材料選取到配筋計(jì)算、水灰比計(jì)算、鋼筋的綁扎、支模、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、試塊制作等，模擬施工的全過(guò)程，預(yù)制鋼筋混凝土梁，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，鼓勵(lì)自主實(shí)驗(yàn)。可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
四、結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu), 概念設(shè)計(jì), 安全性
Abstract: In view of the current structure design rules of the phenomenon, advocated by the conceptual design ideas to promote the structural engineer's creative, and promote the development of the structure design. The so-called concept design generally refers to not through numerical calculation, especially in some difficult to make precise mechanics analysis or in the provisions of the code of hard problems, from the point of view of the whole building structure to determine the overall layout and the macroscopic control of seismic detail measures. : but architecture design cannot be separated from the safety of the fundamental, construction engineering quality directly related to people's life and property security, building quality mainly by the design quality and construction quality two aspects to measure.
Key Words: building structure, concept design, safety
中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
前言
優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,專業(yè)化程度越高,建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互配合更為重要。一個(gè)好的建筑設(shè)計(jì),必須有一個(gè)好的結(jié)構(gòu)體系才能實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞,關(guān)系到建筑物是否適用、經(jīng)濟(jì)、美觀。特別在高烈度地震區(qū),建筑設(shè)計(jì)必須在滿足結(jié)構(gòu)抗震要求的前提下,才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設(shè)計(jì)出既要滿足建筑美觀,造型優(yōu)美,又要使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理的建筑物是每個(gè)建筑師與結(jié)構(gòu)師都必須十分注意的問(wèn)題。
工程建設(shè)中,無(wú)論工業(yè)建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來(lái)可分為兩類:一類是將優(yōu)美的建筑造型,完善的使用功能,先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系和工業(yè)化制造與施工工藝有機(jī)地結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造出技術(shù)先進(jìn)、新穎、經(jīng)濟(jì)適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術(shù)效果為主,創(chuàng)造出奇特怪誕的建筑造型,結(jié)構(gòu)方案從屬于不合理的建筑設(shè)計(jì),放棄了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。一般提倡和實(shí)施的是第一類建筑。
1 概念設(shè)計(jì)的重要性
概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、完善。遺憾的是，隨著社會(huì)分工的細(xì)化，大部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿（不敢）創(chuàng)新，有的甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。大部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長(zhǎng) ，導(dǎo)致他們?cè)诖髮W(xué)學(xué)的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設(shè)計(jì)成果的不斷創(chuàng)新。
在當(dāng)今世界上,從技術(shù)的觀點(diǎn)看,幾乎任何結(jié)構(gòu)都是可以建造出來(lái)的,但從結(jié)構(gòu)效益角度看,重要的問(wèn)題是“應(yīng)不應(yīng)該這樣造?”而不是“可不可能這樣造?”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)都要講求經(jīng)濟(jì)效益。只有正確符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才能具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的實(shí)踐性,單純追求藝術(shù)表現(xiàn)而忽視結(jié)構(gòu)原理,設(shè)計(jì)出來(lái)的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身所具有的造型特點(diǎn),去塑造出新穎而富有個(gè)性的建筑藝術(shù)造型,這樣設(shè)計(jì)的建筑才能是一個(gè)非常成功的建筑作品。以建筑構(gòu)思和結(jié)構(gòu)構(gòu)思的有機(jī)融合去實(shí)踐建筑個(gè)性的藝術(shù)表現(xiàn),即便是從建筑藝術(shù)的角度來(lái)看,作為一個(gè)建筑師也應(yīng)了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念、原理,提高自己運(yùn)用結(jié)構(gòu)的素養(yǎng)和技巧。同樣,結(jié)構(gòu)工程師也必須理解建筑設(shè)計(jì)的意圖,打破一些舊的框框束縛,學(xué)習(xí)一些建筑藝術(shù),提高藝術(shù)修養(yǎng),敢于創(chuàng)新,用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理完善建筑設(shè)計(jì),使建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互密切配合,設(shè)計(jì)出高水平的建筑工程。
建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)最重要的環(huán)節(jié),對(duì)整個(gè)建筑物的外觀效果、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。而二者之間又存在著相互協(xié)調(diào)、互相制約的關(guān)系。在建筑設(shè)計(jì)中,少數(shù)建筑師總是把結(jié)構(gòu)放在從屬地位,并要求結(jié)構(gòu)必須服從建筑,一切以建筑為先導(dǎo),這一觀念分割了科學(xué)的完整性,忽略了基本的力學(xué)規(guī)律,片面地追求建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)合和最大滿足使用功能的要求,這樣往往給某些建筑工程質(zhì)量帶來(lái)了質(zhì)量隱患和不安全因素。
2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序
建筑物的設(shè)計(jì)包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、暖氣通風(fēng)設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)等。每一部分的設(shè)計(jì)都應(yīng)圍繞設(shè)計(jì)的四個(gè)基本要求:即功能要求、美觀要求、經(jīng)濟(jì)要求和環(huán)保要求。
建筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑物設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,主要包括以下四個(gè)過(guò)程:方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析構(gòu)件設(shè)計(jì)繪施工圖。
2.2建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求
為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,在設(shè)計(jì)中,必須遵循以下要求:(1)計(jì)算內(nèi)容:結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算,如直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算;(2)結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時(shí)發(fā)生時(shí),應(yīng)通過(guò)結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后,考慮其可能的最不利組合;(3)抗震設(shè)計(jì):我國(guó)的抗震設(shè)防烈度為6至9度,建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級(jí)。對(duì)應(yīng)不同的抗震等級(jí),有不同的計(jì)算和構(gòu)造要求。
3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是這五個(gè)方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在努力追求這五個(gè)方面的最佳結(jié)合的過(guò)程中產(chǎn)生的,適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員最終努力的目標(biāo),是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳體現(xiàn)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般在建筑設(shè)計(jì)之后,“受制”于建筑設(shè)計(jì),但又“反制”于建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞建筑設(shè)計(jì),應(yīng)滿足、實(shí)現(xiàn)各種建筑要求;建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍,不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定建筑設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn),從這個(gè)意義上講,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要,雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個(gè)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是工程師們的驕傲和成就。
4 建筑結(jié)構(gòu)的任務(wù)
我認(rèn)為，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)始終是：按照建筑的功能與美學(xué)需求確定安全、合理的結(jié)構(gòu)體系；進(jìn)而依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所確定的原則對(duì)結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力進(jìn)行符合結(jié)構(gòu)實(shí)際工作條件（性能）的分析；最終應(yīng)做到在規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的各種荷載作用下，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的。
作為一名結(jié)構(gòu)工程師，我們還應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，結(jié)構(gòu)科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)沒有達(dá)到可以令建筑師們的“浪漫思維”無(wú)約無(wú)束的境地。在實(shí)際結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程中影響結(jié)構(gòu)安全的因素眾多，一方面，建筑結(jié)構(gòu)理論歸根結(jié)底是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，理論與實(shí)際的偏差不可避免，另一方面，建造技術(shù)的發(fā)展水平和區(qū)域差異以及施工質(zhì)量控制等等方面的諸多因素，都會(huì)給實(shí)際建造完成的建筑結(jié)構(gòu)安全性能帶來(lái)某種程度的不確定性。
關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；離差最大化；優(yōu)選；方案；影響因素；分析
中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，對(duì)于建筑工程施工造價(jià)控制以及建筑施工質(zhì)量保障有著積極的作用和意義。通常情況下，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選的目的，是為了通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)或者是通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，最終選擇出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)功能完善、經(jīng)濟(jì)成本合理并且安全可靠的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以提高建筑工程施工建設(shè)的綜合效益，促進(jìn)建筑工程施工建設(shè)的發(fā)展與進(jìn)步。文章通過(guò)對(duì)于價(jià)值工程優(yōu)選設(shè)計(jì)方案方法中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，從離差最大化設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)原理與模型的建立、具體計(jì)算評(píng)價(jià)等方面，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的影響因素，進(jìn)行基于離差最大化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選分析與探討。
1、價(jià)值工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)局限性分析
價(jià)值工程設(shè)計(jì)方優(yōu)選方法，主要就是通過(guò)運(yùn)用價(jià)值工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的方法，通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)屬性的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)統(tǒng)一的工程前期的造價(jià)控制實(shí)現(xiàn)。在我國(guó)，價(jià)值工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選方法還是具有一定的應(yīng)用范圍，通常情況下，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，就是通過(guò)設(shè)計(jì)招投標(biāo)或者是設(shè)計(jì)方案優(yōu)選、限額設(shè)計(jì)等方式，通過(guò)使用價(jià)值工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的評(píng)價(jià)后，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)方案在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一，并對(duì)于工程前期的造價(jià)成本進(jìn)行控制。
總之，價(jià)值工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選方法是一種通過(guò)應(yīng)用集體智慧結(jié)晶成果和有組織的活動(dòng)，以設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能的分析評(píng)價(jià)為主，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案保持在以及較低的成本費(fèi)用滿足安全可靠的產(chǎn)品必要功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。因此，根據(jù)價(jià)值工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選方法的具體方法步驟可知，應(yīng)用價(jià)值工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)中，主要就是對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能以及設(shè)計(jì)成本之間的相互關(guān)系進(jìn)行研究，并且根據(jù)這種相互關(guān)系的研究結(jié)果，來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)優(yōu)選。
結(jié)合價(jià)值工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)方法的具體優(yōu)選評(píng)價(jià)方式與原理，在實(shí)際應(yīng)用中，該方法主要具有以下的局限性與應(yīng)用問(wèn)題。首先，價(jià)值工程優(yōu)選方法在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案中指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定中，具有較大的主觀性；其次，價(jià)值工程優(yōu)選方法的設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善；最后，價(jià)值工程優(yōu)選方法在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案中成本系數(shù)指標(biāo)因素的確定中，只是在方案之間進(jìn)行對(duì)比確定，準(zhǔn)確性與合理性不足。
2、基于離差最大化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選
離差最大化進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)，能夠根據(jù)不同類型的指標(biāo)屬性，比如效益型或者是成本型、區(qū)間型等，通過(guò)對(duì)于這些指標(biāo)偏離程度的計(jì)算，并根部不同屬性指標(biāo)偏離程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)不同規(guī)律，對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用離差最大化進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)，其優(yōu)選評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)就是通過(guò)設(shè)計(jì)方案中主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的對(duì)比，應(yīng)用最大離差實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)，它對(duì)于價(jià)值工程優(yōu)選方法中，功能系數(shù)與成本系數(shù)相比的設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)局限和不足有很好的彌補(bǔ)改善。
2.1 基于離差最大化的設(shè)計(jì)方案模型建立
根據(jù)上述離差最大化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)原理方式，應(yīng)用離差最大化進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)中，首先需要進(jìn)行評(píng)價(jià)矩陣的建立。
假設(shè)集合D為要進(jìn)行優(yōu)選評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)方案集合，而D1、D2、D3……Dn為不同的設(shè)計(jì)方案，對(duì)于這些設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)立的評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)合為G，而G1、G2、G3……Gn為不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素。如果存在Di的指標(biāo)因素Gj屬性值為Yij，那么，就可以用下式（1）所示矩陣，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案D所對(duì)應(yīng)的的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素集合D的屬性矩陣表示。
（1）
通常情況下，在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)矩陣建立時(shí)，對(duì)于評(píng)價(jià)矩陣中的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素多進(jìn)行效益型以及成本型、固定型三個(gè)屬性類型的劃分，其中效益型的評(píng)價(jià)指標(biāo)因素中，指標(biāo)屬性值通常越大越好；而成本型的指標(biāo)屬性中，指標(biāo)的屬性值則是越小越好；固定型指標(biāo)屬性類型中，其屬性值既不能太大，也不能太小，通常以穩(wěn)定在某個(gè)固定值范圍標(biāo)準(zhǔn)為最佳。
通常情況下，離差最大化設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)時(shí)，由于不同屬性類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)之間存在有不同的衡量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和衡量評(píng)價(jià)單位等，因此，為了避免這種不同衡量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)過(guò)程中不能統(tǒng)一衡量問(wèn)題，進(jìn)行優(yōu)選評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的選擇前，應(yīng)做好相關(guān)的規(guī)范化處理。如下公式（2）中的a、b和c所示，分別為效益型、成本型和固定型三種不同屬性類型指標(biāo)的規(guī)范化處理表示公式。
（a）
（b）（2）
（c）
將不同屬性類型的設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)在經(jīng)過(guò)上示公式的規(guī)范化計(jì)算處理后，就可以得到一個(gè)決策矩陣，在決策矩陣關(guān)系中，設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性值，則是越大越好。
2.2 指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定
結(jié)合上述優(yōu)選評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案模型的建立情況，假設(shè)每個(gè)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)向量為W，則W滿足下列關(guān)系公式（3）所示計(jì)算關(guān)系。
（3）
并且對(duì)于第i中設(shè)計(jì)方案的綜合評(píng)價(jià)值，可以通過(guò)下列計(jì)算公式（4）進(jìn)行計(jì)算得出。
（4）
需要注意的是，應(yīng)用離差最大化進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際優(yōu)選評(píng)價(jià)應(yīng)用情況，為了方便進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)，通常hia需要對(duì)于離差最大化優(yōu)選評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果，采用熵值法進(jìn)行修正處理。
假設(shè)設(shè)計(jì)方案Di的評(píng)價(jià)指標(biāo)Gj和其他設(shè)計(jì)方案之間的離差值，可以用下列公式（5）進(jìn)行表示，那么對(duì)于設(shè)計(jì)方案中的評(píng)價(jià)指標(biāo)Gj來(lái)講，所有設(shè)計(jì)方案和其它方案之間的總離差值，就可以用下列公式（6）進(jìn)行計(jì)算表示。
（5）
（6）
通過(guò)上述計(jì)算公式就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)計(jì)方案中總離差的最大化情況進(jìn)行計(jì)算求得，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)，但是，為了避免設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定中的主觀性與隨意性對(duì)于優(yōu)選評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，就可以對(duì)于上述計(jì)算公式，進(jìn)行熵值法修正，得到如下（7）所示權(quán)重最優(yōu)解計(jì)算公式，并以此進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選評(píng)價(jià)。
（7）
3、結(jié)束語(yǔ)
總之，基于離差最大化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選評(píng)價(jià)方法，是一種相對(duì)比較合理，并且適應(yīng)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案優(yōu)選方法，進(jìn)行該方法理論基礎(chǔ)下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選分析，有利于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)水平。
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);藝術(shù)設(shè)計(jì);協(xié)調(diào)性
1 前言
優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)化程度越高，建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互配合更為重要。一個(gè)好的建筑設(shè)計(jì)，必須有一個(gè)好的結(jié)構(gòu)體系才能實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，關(guān)系到建筑物是否適用、經(jīng)濟(jì)、美觀。特別在高烈度地震區(qū)，建筑設(shè)計(jì)必須在滿足結(jié)構(gòu)抗震要求的前提下，才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設(shè)計(jì)出既要滿足建筑美觀，造型優(yōu)美，又要使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理的建筑物是每個(gè)建筑師與結(jié)構(gòu)師都必須十分注意的問(wèn)題。
工程建設(shè)中，無(wú)論工業(yè)建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來(lái)可分為兩類:一類是將優(yōu)美的建筑造型，完善的使用功能，先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系和工業(yè)化制造與施工工藝有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出技術(shù)先進(jìn)、新穎、經(jīng)濟(jì)適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術(shù)效果為主，創(chuàng)造出奇特怪誕的建筑造型，結(jié)構(gòu)方案從屬于不合理的建筑設(shè)計(jì)，放棄了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。一般提倡和實(shí)施的是第一類建筑。
2 從兩個(gè)設(shè)計(jì)例子來(lái)看建筑和結(jié)構(gòu)的配合問(wèn)題
例1:某加工廠廠房設(shè)計(jì)。加工廠設(shè)備較大，車間要求寬敞、凈空要高，不設(shè)隔墻，防火要求較高。前幾年設(shè)計(jì)均采用排架結(jié)構(gòu)，墻體為240磚墻，屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結(jié)構(gòu)，建成后能滿足廠方的使用要求，但設(shè)計(jì)不足之處是自重大、不經(jīng)濟(jì)、施工周期長(zhǎng)，并且跨度受限制。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的原則，近幾年所設(shè)計(jì)的棉花加工廠，均采用門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，標(biāo)高1m 以下為磚砌體，以上墻體為壓型彩鋼板，屋蓋相同。該設(shè)計(jì)既能滿足使用要求，同時(shí)也克服了上述結(jié)構(gòu)形式的不足。
對(duì)于像加工廠這一類的建筑，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足生產(chǎn)工藝的要求，在功能布局上應(yīng)該考慮生產(chǎn)活動(dòng)和運(yùn)輸活動(dòng)的方便及使生產(chǎn)取得的高效率，為工廠創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，這是設(shè)計(jì)原則;建筑的藝術(shù)效果，則相對(duì)來(lái)說(shuō)處于比較次要的地位。所以，在均能滿足要求的前提下，經(jīng)濟(jì)、施工方便、施工周期短則成為首選方案，而對(duì)于民用建筑里的公共建筑，如下面所談到的幼兒園之類的建筑，則與此不同，這類建筑的藝術(shù)效果就顯得重要的多。
例2:某幼兒園的設(shè)計(jì)則從另一個(gè)側(cè)面表現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緊密配合。該建筑的設(shè)計(jì)以正南為主要朝向，總體布局合理，設(shè)計(jì)時(shí)滿足了兒童安全防護(hù)、游戲運(yùn)動(dòng)、獲取知識(shí)等要求。還考慮了幼兒建筑要活潑、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑風(fēng)格，選擇生動(dòng)、鮮明有益于兒童身心健康的造型、材料和色彩。因此，該建筑的平面活潑多變，有伸有縮，立面高低錯(cuò)落，房屋各部分體形不一樣。這樣的建筑造型給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些困難。但此時(shí)，建筑的藝術(shù)效果及便用功能是很重要的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就要想辦法配合建筑設(shè)計(jì)，理解建筑設(shè)計(jì)的意圖，相互配合解決問(wèn)題。
例如:幼兒園層數(shù)不高(三層)但房屋高低錯(cuò)落，剛度、高度、重量相差懸殊，在地反力的作用下，由于自振頻率不同，各部分的連接處會(huì)引起相互擠壓，造成震害。因而采用了防震縫，伸縮縫二縫合一將建筑層數(shù)不同，結(jié)構(gòu)形式不同，體型復(fù)雜的平面分成簡(jiǎn)單體型和獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。在縫的兩側(cè)各設(shè)置墻體或框架。即雙墻、雙柱、雙梁，其次用圈梁、構(gòu)造柱及現(xiàn)澆樓、屋面板來(lái)加強(qiáng)房屋的整體性，使凸出部分與整體變形盡可能相互協(xié)調(diào)。該幼兒園地質(zhì)情況較差，地基做開挖換上回填處理，保證地基承載力，控制基礎(chǔ)沉降。又例如，該建筑有許多懸挑、懸掛結(jié)構(gòu)，還有幼兒園入口處的重疊鋼筋混凝土門式剛架，輕巧別致的鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)車，城堡式鋼筋混凝土錐形屋頂及蘑菇形屋頂:這些奇特的建筑造型是為滿足幼兒建筑需要而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)受力是合理可行的，經(jīng)濟(jì)上也是可以承受的。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)認(rèn)真地受力分析，選擇相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施及概念設(shè)計(jì)來(lái)滿足建筑的需要，施工單位也改進(jìn)施工工藝配合設(shè)計(jì)施工。通過(guò)建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互間的密切配合，建成后的幼兒園造型優(yōu)美、新穎、奇特，不僅增添了幼兒建筑的情趣與生機(jī)，還展現(xiàn)了建筑新材料、新技術(shù)的運(yùn)用，使整個(gè)建筑具有高度的時(shí)代氣息。
通過(guò)兩個(gè)工程實(shí)例說(shuō)明，一個(gè)好的建筑是建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互密切配合的結(jié)果。但要分清具體配合的側(cè)重點(diǎn)，有時(shí)是藝術(shù)、美觀要求是重要的，有時(shí)又是使用功能、生產(chǎn)工藝是重要的。總之，建筑師的設(shè)計(jì)可以將優(yōu)美的建筑造型，完善的使用功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合，而不能簡(jiǎn)單地追求奇特。因此建筑設(shè)計(jì)不能離開具體的設(shè)計(jì)對(duì)象。
在當(dāng)今世界上，從技術(shù)的觀點(diǎn)看，幾乎任何結(jié)構(gòu)都是可以建造出來(lái)的，但從結(jié)構(gòu)效益角度看，重要的問(wèn)題是“應(yīng)不應(yīng)該這樣造?”而不是“可不可能這樣造?”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)都要講求經(jīng)濟(jì)效益。只有正確符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才能具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的實(shí)踐性，單純追求藝術(shù)表現(xiàn)而忽視結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)出來(lái)的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身所具有的造型特點(diǎn)，去塑造出新穎而富有個(gè)性的建筑藝術(shù)造型，這樣設(shè)計(jì)的建筑才能是一個(gè)非常成功的建筑作品。以建筑構(gòu)思和結(jié)構(gòu)構(gòu)思的有機(jī)融合去實(shí)踐建筑個(gè)性的藝術(shù)表現(xiàn)，即便是從建筑藝術(shù)的角度來(lái)看，作為一個(gè)建筑師也應(yīng)了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念、原理，提高自己運(yùn)用結(jié)構(gòu)的素養(yǎng)和技巧。同樣，結(jié)構(gòu)工程師也必須理解建筑設(shè)計(jì)的意圖，打破一些舊的框框束縛，學(xué)習(xí)一些建筑藝術(shù)，提高藝術(shù)修養(yǎng)，敢于創(chuàng)新，用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理完善建筑設(shè)計(jì)，使建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互密切配合，設(shè)計(jì)出高水平的建筑工程。
建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)建筑物的外觀效果、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。而二者之間又存在著相互協(xié)調(diào)、互相制約的關(guān)系。在建筑設(shè)計(jì)中，少數(shù)建筑師總是把結(jié)構(gòu)放在從屬地位，并要求結(jié)構(gòu)必須服從建筑，一切以建筑為先導(dǎo)，這一觀念分割了科學(xué)的完整性，忽略了基本的力學(xué)規(guī)律，片面地追求建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質(zhì)量帶來(lái)了質(zhì)量隱患和不安全因素。
任何一個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案，都會(huì)對(duì)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，而有限的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)水平又制約著建筑設(shè)計(jì)層次。因此，在做建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，建筑師應(yīng)具備有一定的結(jié)構(gòu)方面基礎(chǔ)，能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)結(jié)合，相互調(diào)協(xié)，使二者相統(tǒng)一，才能創(chuàng)作出真正優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)作品。
然而，許多建筑設(shè)計(jì)師，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的美觀、新穎、標(biāo)新立異，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的最大自由度，然而這樣的建筑設(shè)計(jì)將會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風(fēng)力、地震力、扭矩力等。如果建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和豎向設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，不依據(jù)基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理和有關(guān)結(jié)構(gòu)的受力特征，不征詢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的意見，往往會(huì)使結(jié)構(gòu)工程師不能有效地選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定等問(wèn)題。比如將建筑物截面設(shè)計(jì)成為三角形，其抗彎矩力和抗側(cè)能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。
再者，有一些建筑師缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的基本常識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往忽視力學(xué)的基本規(guī)律。如:在需抗震設(shè)防的地區(qū)，高層電梯設(shè)置在大樓的某一側(cè)，沒有和整個(gè)建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結(jié)構(gòu)偏正，這樣就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生破壞。
關(guān)鍵詞：土木工程；橋梁工程；課程設(shè)計(jì)；MIDAS
中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）51-0193-02
“橋梁工程”課程設(shè)計(jì)既是土木工程交通土建專業(yè)教學(xué)的一門主要課程，也是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的工程學(xué)科，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用橋梁工程課程所學(xué)知識(shí)以及有關(guān)先修課程的基本知識(shí)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。以梁式橋課程設(shè)計(jì)為例，要求學(xué)生掌握梁式橋計(jì)算的全過(guò)程，其不僅加強(qiáng)了橋梁工程課程教學(xué)中的構(gòu)造設(shè)計(jì)、計(jì)算方法的學(xué)習(xí)效果，而且也是對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課的一次實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)也畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
一、現(xiàn)有橋梁工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題
1.現(xiàn)有的課程設(shè)計(jì)方法與工程實(shí)踐脫節(jié)。在現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，大型的有限元分析軟件逐步取代了手工計(jì)算和設(shè)計(jì)。常用的橋梁有限元軟件有ANSYS、MSC、MIDAS等一系列軟件，這些軟件以其強(qiáng)大的數(shù)值、分析運(yùn)算功能、生動(dòng)形象的圖像處理能力，代替了傳統(tǒng)方式下用筆和紙進(jìn)行的設(shè)計(jì)操作。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)課程中用筆、紙完成橋梁工程課程設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)方式與時(shí)代脫節(jié)，大量應(yīng)用電算技術(shù)成為一種時(shí)尚。有限元軟件應(yīng)用的輔助教學(xué)方式既為設(shè)計(jì)類課程教學(xué)帶來(lái)了新的氣象，同時(shí)也對(duì)教學(xué)工作產(chǎn)生了巨大沖擊，其對(duì)于橋梁工程課程設(shè)計(jì)輔助教學(xué)的重要性越發(fā)突出。
2.對(duì)于設(shè)計(jì)成果是否符合要求缺乏判斷。現(xiàn)有的課程設(shè)計(jì)僅僅采用手算模式，一旦設(shè)計(jì)成果不滿足規(guī)范要求，學(xué)生往往僅改結(jié)果，對(duì)于過(guò)程并不加以修正，而MIDAS這一類設(shè)計(jì)軟件均引入了我國(guó)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于設(shè)計(jì)成果是否符合規(guī)范要求是一個(gè)剛性的判斷標(biāo)準(zhǔn)，一旦設(shè)計(jì)成果不符合要求，必須全過(guò)程修正方可通過(guò)計(jì)算。
二、MIDAS軟件引入橋梁工程課程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)與實(shí)踐
1.MIDAS軟件引入橋梁工程課程設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。為了解決橋梁工程課程設(shè)計(jì)中所暴露的問(wèn)題，在課程設(shè)計(jì)中引入MIDAS作為設(shè)計(jì)工具，同時(shí)采用手算對(duì)承載能力進(jìn)行復(fù)核，讓學(xué)生通過(guò)做課程設(shè)計(jì)，了解實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本程序和掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，并且通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，真正達(dá)到基本訓(xùn)練的目的，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.MIDAS軟件在橋梁工程課程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐。MIDAS系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件為通用的空間有限元分析軟件，要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、橋梁工程等大量理論知識(shí)。特別是針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)，MIDAS/Civil結(jié)合國(guó)內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分析、后處理、設(shè)計(jì)等方面提供了很多的便利功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計(jì)院所采用。根據(jù)橋梁工程課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求，教學(xué)內(nèi)容選定MIDAS系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中最基本的桿系程序MIDAS/Civil。基本操作過(guò)程訓(xùn)練的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解MIDAS/Civil系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的基本組成與設(shè)計(jì)流程，熟悉各級(jí)菜單命令。其教學(xué)內(nèi)容包括建模（前處理），即材料參數(shù)輸入、結(jié)構(gòu)離散化、邊界條件與荷載布置等；對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，即按照現(xiàn)行的規(guī)范，對(duì)各種荷載進(jìn)行組合并進(jìn)行分析；結(jié)果（后處理），即導(dǎo)出設(shè)計(jì)成果、出圖等操作。分析能力提高訓(xùn)練的教學(xué)目的是使學(xué)生的實(shí)踐能力由基本操作技能向?qū)嶋H應(yīng)用能力提高，其教學(xué)內(nèi)容是指MIDAS/Civil在進(jìn)行配筋計(jì)算與驗(yàn)算后，可以得到結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移圖形與表格，并且根據(jù)各種驗(yàn)算結(jié)果判斷是否通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范。由于軟件的全部計(jì)算過(guò)程是隱蔽、看不到的，只有讓學(xué)生通過(guò)查看結(jié)果圖形和文本文件，學(xué)會(huì)分析判斷各工況下的荷載傳遞情況、荷載圖、彎矩包絡(luò)圖、剪力包絡(luò)圖等是否正確，結(jié)構(gòu)鋼筋布置是否合理，計(jì)算結(jié)果（水平側(cè)移、裂縫、撓度等）是否符合規(guī)范、規(guī)程要求等。對(duì)可能存在的不合理的設(shè)計(jì)結(jié)果，通過(guò)對(duì)所建模型進(jìn)行修改，結(jié)構(gòu)概念、結(jié)構(gòu)分析能力得到提高，對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、橋梁工程以及規(guī)范的理解能力大幅度增強(qiáng)。教師S課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度，可選在課程設(shè)計(jì)前提前組織學(xué)生傳授、現(xiàn)場(chǎng)演示上述軟件的功能、應(yīng)用及基本建模、分析及后處理過(guò)程，并且輔助已經(jīng)建好橋梁模型使學(xué)生有更加深刻的體會(huì)。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的受力與施工過(guò)程息息相關(guān)，這就要求學(xué)生不僅會(huì)正確使用軟件，還要求學(xué)生采用結(jié)合所學(xué)的力學(xué)知識(shí)對(duì)所算橋梁結(jié)構(gòu)的受力性能、施工過(guò)程進(jìn)行檢驗(yàn)，要求學(xué)生對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的定性分析應(yīng)十分熟悉，必要時(shí)還應(yīng)與簡(jiǎn)化的橋梁模型的手算結(jié)果相符合，以此驗(yàn)證軟件計(jì)算結(jié)果的正確性，為將來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工均打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.通過(guò)MIDAS的引入加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念的教學(xué)。在我們的實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生往往會(huì)按照流程建立橋梁的模型，并且進(jìn)行分析計(jì)算，但是對(duì)于計(jì)算的結(jié)果往往無(wú)法進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)，甚至找不出程序報(bào)錯(cuò)的原因。其主要原因來(lái)源于學(xué)生的基本理論不清楚，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、規(guī)范的理解程度不夠。畢竟有限元軟件僅僅是一個(gè)工具，“人必須成為工具的主人，而不能被工具所代替”，因?yàn)槊恳淮螌?duì)于模型的修改和調(diào)試都建立在對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的宏觀概念上，所以學(xué)生在對(duì)橋梁模型的不停修改與調(diào)試中，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、橋梁工程、現(xiàn)行規(guī)范以及所學(xué)的各種力學(xué)等課程的理解不斷加深，也更加有利于教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，幫助學(xué)生建立大結(jié)構(gòu)的概念。
4.應(yīng)用實(shí)例。橋梁工程課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)計(jì)算包括T梁截面尺寸的擬定、荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算與效應(yīng)組合、預(yù)應(yīng)力鋼束的配置、截面驗(yàn)算等。MIDAS提供視圖、結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)/單元、特性、邊界、荷載、分析、結(jié)果、PSC、pushover、設(shè)計(jì)、查詢、工具等十三項(xiàng)一級(jí)目錄。每個(gè)一級(jí)目錄下均提供若干二級(jí)目錄，MIDAS通過(guò)提供三維視圖使得設(shè)計(jì)更為直觀。如橋梁工程教學(xué)中對(duì)于截面尺寸的擬定給出的是一個(gè)范圍，如T梁指出高跨比為1/14―1/25，肋寬為0.18―0.20m，從受力與施工角度出發(fā)，在支點(diǎn)處往往采用較大的截面尺寸，跨中采用馬蹄形較小的截面尺寸，對(duì)于這些構(gòu)造缺乏直觀的現(xiàn)實(shí)。MIDAS通過(guò)材料和截面、節(jié)點(diǎn)單元輸入進(jìn)行截面擬定，相對(duì)于教材二維圖形，其可以產(chǎn)生三維構(gòu)圖，從而表現(xiàn)更加直觀。學(xué)生更加容易理解也便于細(xì)部尺寸的修改。尺寸擬定完成以后，確定邊界條件，再按照課程設(shè)計(jì)要求進(jìn)行車道和人群荷載布設(shè)，程序進(jìn)行荷載效應(yīng)計(jì)算與組合，PSC設(shè)計(jì)，完成預(yù)應(yīng)力鋼束的初步估計(jì)。學(xué)生可以通過(guò)查看各種效應(yīng)組合下的內(nèi)力圖形，與手算結(jié)果比較，判斷模型建立是否正確。這不僅提高了學(xué)生對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)課程的理解，更為今后施工、設(shè)計(jì)中的定性判斷提供了基礎(chǔ)。根據(jù)程序提供的預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量以及結(jié)構(gòu)的彎矩圖，學(xué)生可以直觀地進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的布置，并對(duì)鋼束的位置可以進(jìn)行任意修改，直至結(jié)構(gòu)通過(guò)程序驗(yàn)算。程序的驗(yàn)算是否可以通過(guò)施工階段正截面法向應(yīng)力驗(yàn)算、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力驗(yàn)算、使用階段正截面抗裂驗(yàn)算等。MIDAS程序設(shè)定一旦設(shè)計(jì)不能滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求，則驗(yàn)算報(bào)錯(cuò)，這就需要學(xué)生對(duì)模型進(jìn)行修改，或者調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼束的數(shù)量、位置，或者調(diào)整截面的尺寸，這能進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)流程、預(yù)應(yīng)力鋼束的布設(shè)以及作用等教學(xué)重點(diǎn)的理解，使得理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)一步融合。
三、Y語(yǔ)
近幾年，將MIDAS/Civil有限元分析軟件引入混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐表明，通過(guò)提前布置課程設(shè)計(jì)題目，帶領(lǐng)學(xué)生熟悉并且應(yīng)用有限元軟件，對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計(jì)理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生的設(shè)計(jì)積極性有著積極的作用，并且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各種錯(cuò)綜復(fù)雜因素的綜合分析能力以及對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、加大實(shí)踐教育起到了很大的幫助作用。
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Application of Software MIDAS in Teaching of Bridge Engineering Course Design
YANG Ri-hua，WANG Xin-zhong，HUANG Guo-ping
（School of Civil Engineering，Hunan City University，Yiyang，Hunan 413000，China）
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；藝術(shù)設(shè)計(jì)；協(xié)調(diào)性
0.前言
優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)化程度越高，建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互配合更為重要。一個(gè)好的建筑設(shè)計(jì)，必須有一個(gè)好的結(jié)構(gòu)體系才能實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，關(guān)系到建筑物是否適用、經(jīng)濟(jì)、美觀。特別在高烈度地震區(qū)，建筑設(shè)計(jì)必須在滿足結(jié)構(gòu)抗震要求的前提下，才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設(shè)計(jì)出既要滿足建筑美觀，造型優(yōu)美，又要使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理的建筑物是每個(gè)建筑師與結(jié)構(gòu)師都必須十分注意的問(wèn)題。
工程建設(shè)中，無(wú)論工業(yè)建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來(lái)可分為兩類：一類是將優(yōu)美的建筑造型，完善的使用功能，先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系和工業(yè)化制造與施工工藝有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出技術(shù)先進(jìn)、新穎、經(jīng)濟(jì)適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術(shù)效果為主，創(chuàng)造出奇特怪誕的建筑造型，結(jié)構(gòu)方案從屬于不合理的建筑設(shè)計(jì)，放棄了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。一般提倡和實(shí)施的是第一類建筑。
1.從兩個(gè)設(shè)計(jì)例子來(lái)看建筑和結(jié)構(gòu)的配合問(wèn)題
例1：某加工廠廠房設(shè)計(jì)。加工廠設(shè)備較大，車間要求寬敞、凈空要高，不設(shè)隔墻，防火要求較高。前幾年設(shè)計(jì)均采用排架結(jié)構(gòu)，墻體為240磚墻，屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結(jié)構(gòu)，建成后能滿足廠方的使用要求，但設(shè)計(jì)不足之處是自重大、不經(jīng)濟(jì)、施工周期長(zhǎng)，并且跨度受限制。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的原則，近幾年所設(shè)計(jì)的棉花加工廠，均采用門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)，標(biāo)高1m 以下為磚砌體，以上墻體為壓型彩鋼板，屋蓋相同。該設(shè)計(jì)既能滿足使用要求，同時(shí)也克服了上述結(jié)構(gòu)形式的不足。
對(duì)于像加工廠這一類的建筑，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足生產(chǎn)工藝的要求，在功能布局上應(yīng)該考慮生產(chǎn)活動(dòng)和運(yùn)輸活動(dòng)的方便及使生產(chǎn)取得的高效率，為工廠創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，這是設(shè)計(jì)原則；建筑的藝術(shù)效果，則相對(duì)來(lái)說(shuō)處于比較次要的地位。所以，在均能滿足要求的前提下，經(jīng)濟(jì)、施工方便、施工周期短則成為首選方案，而對(duì)于民用建筑里的公共建筑，如下面所談到的幼兒園之類的建筑，則與此不同，這類建筑的藝術(shù)效果就顯得重要的多。
例2：某幼兒園的設(shè)計(jì)則從另一個(gè)側(cè)面表現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的緊密配合。該建筑的設(shè)計(jì)以正南為主要朝向，總體布局合理，設(shè)計(jì)時(shí)滿足了兒童安全防護(hù)、游戲運(yùn)動(dòng)、獲取知識(shí)等要求。還考慮了幼兒建筑要活潑、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑風(fēng)格，選擇生動(dòng)、鮮明有益于兒童身心健康的造型、材料和色彩。因此，該建筑的平面活潑多變，有伸有縮，立面高低錯(cuò)落，房屋各部分體形不一樣。這樣的建筑造型給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些困難。但此時(shí)，建筑的藝術(shù)效果及便用功能是很重要的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就要想辦法配合建筑設(shè)計(jì)，理解建筑設(shè)計(jì)的意圖，相互配合解決問(wèn)題。
該幼兒園層數(shù)不高（三層）但房屋高低錯(cuò)落，剛度、高度、重量相差懸殊，在地反力的作用下，由于自振頻率不同，各部分的連接處會(huì)引起相互擠壓，造成震害。因而采用了防震縫，伸縮縫二縫合一將建筑層數(shù)不同，結(jié)構(gòu)形式不同，體型復(fù)雜的平面分成簡(jiǎn)單體型和獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。在縫的兩側(cè)各設(shè)置墻體或框架。即雙墻、雙柱、雙梁，其次用圈梁、構(gòu)造柱及現(xiàn)澆樓、屋面板來(lái)加強(qiáng)房屋的整體性，使凸出部分與整體變形盡可能相互協(xié)調(diào)。該幼兒園地質(zhì)情況較差，地基做開挖換上回填處理，保證地基承載力，控制基礎(chǔ)沉降。又例如，該建筑有許多懸挑、懸掛結(jié)構(gòu)，還有幼兒園入口處的重疊鋼筋混凝土門式剛架，輕巧別致的鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)車，城堡式鋼筋混凝土錐形屋頂及蘑菇形屋頂：這些奇特的建筑造型是為滿足幼兒建筑需要而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)受力是合理可行的，經(jīng)濟(jì)上也是可以承受的。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)認(rèn)真地受力分析，選擇相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施及概念設(shè)計(jì)來(lái)滿足建筑的需要，施工單位也改進(jìn)施工工藝配合設(shè)計(jì)施工。通過(guò)建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互間的密切配合，建成后的幼兒園造型優(yōu)美、新穎、奇特，不僅增添了幼兒建筑的情趣與生機(jī)，還展現(xiàn)了建筑新材料、新技術(shù)的運(yùn)用，使整個(gè)建筑具有高度的時(shí)代氣息。
通過(guò)兩個(gè)工程實(shí)例說(shuō)明，一個(gè)好的建筑是建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互密切配合的結(jié)果。但要分清具體配合的側(cè)重點(diǎn)，有時(shí)是藝術(shù)、美觀要求是重要的，有時(shí)又是使用功能、生產(chǎn)工藝是重要的。總之，建筑師的設(shè)計(jì)可以將優(yōu)美的建筑造型，完善的使用功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合，而不能簡(jiǎn)單地追求奇特。因此建筑設(shè)計(jì)不能離開具體的設(shè)計(jì)對(duì)象。
在當(dāng)今世界上，從技術(shù)的觀點(diǎn)看，幾乎任何結(jié)構(gòu)都是可以建造出來(lái)的，但從結(jié)構(gòu)效益角度看，重要的問(wèn)題是“應(yīng)不應(yīng)該這樣造？”而不是“可不可能這樣造？”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)都要講求經(jīng)濟(jì)效益。只有正確符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才能具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的實(shí)踐性，單純追求藝術(shù)表現(xiàn)而忽視結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)出來(lái)的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身所具有的造型特點(diǎn)，去塑造出新穎而富有個(gè)性的建筑藝術(shù)造型，這樣設(shè)計(jì)的建筑才能是一個(gè)非常成功的建筑作品。以建筑構(gòu)思和結(jié)構(gòu)構(gòu)思的有機(jī)融合去實(shí)踐建筑個(gè)性的藝術(shù)表現(xiàn)，即便是從建筑藝術(shù)的角度來(lái)看，作為一個(gè)建筑師也應(yīng)了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念、原理，提高自己運(yùn)用結(jié)構(gòu)的素養(yǎng)和技巧。同樣，結(jié)構(gòu)工程師也必須理解建筑設(shè)計(jì)的意圖，打破一些舊的框框束縛，學(xué)習(xí)一些建筑藝術(shù)，提高藝術(shù)修養(yǎng)，敢于創(chuàng)新，用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理完善建筑設(shè)計(jì)，使建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互密切配合，設(shè)計(jì)出高水平的建筑工程。
建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的兩個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)建筑物的外觀效果、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。而二者之間又存在著相互協(xié)調(diào)、互相制約的關(guān)系。在建筑設(shè)計(jì)中，少數(shù)建筑師總是把結(jié)構(gòu)放在從屬地位，并要求結(jié)構(gòu)必須服從建筑，一切以建筑為先導(dǎo)，這一觀念分割了科學(xué)的完整性，忽略了基本的力學(xué)規(guī)律，片面地追求建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質(zhì)量帶來(lái)了質(zhì)量隱患和不安全因素。
然而，許多建筑設(shè)計(jì)師，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的美觀、新穎、標(biāo)新立異，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)作的最大自由度，然而這樣的建筑設(shè)計(jì)將會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風(fēng)力、地震力、扭矩力等。如果建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和豎向設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，不依據(jù)基本的結(jié)構(gòu)技術(shù)原理和有關(guān)結(jié)構(gòu)的受力特征，不征詢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的意見，往往會(huì)使結(jié)構(gòu)工程師不能有效地選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定等問(wèn)題。比如將建筑物截面設(shè)計(jì)成為三角形，其抗彎矩力和抗側(cè)能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。
再者，有一些建筑師缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的基本常識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往忽視力學(xué)的基本規(guī)律。如：在需抗震設(shè)防的地區(qū)，高層電梯設(shè)置在大樓的某一側(cè)，沒有和整個(gè)建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結(jié)構(gòu)偏正，這樣就會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生破壞。
1．1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理在第5學(xué)期開設(shè)，包括鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、鋼結(jié)構(gòu)連接、受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)、組合變形構(gòu)件的設(shè)計(jì)、無(wú)蓋和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理以材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，從力學(xué)模型的簡(jiǎn)化，計(jì)算理論的應(yīng)用，計(jì)算公式的推導(dǎo)都是相同或相似的。
1．2鋼筋混凝土基本原理
鋼筋混凝土基本原理在第5學(xué)期開設(shè)，內(nèi)容包括軸心受壓構(gòu)件計(jì)算、受彎構(gòu)件計(jì)算、受扭構(gòu)件計(jì)算、偏心構(gòu)件計(jì)算、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件計(jì)算等。混凝土梁、板、柱構(gòu)件的受力模型基本屬于彎曲和壓縮，在截面積設(shè)計(jì)、配筋計(jì)算時(shí)所用的理論方法基本和材料力學(xué)相似。
1．3基礎(chǔ)工程
該課程在第6學(xué)期開設(shè)，包括天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、樁基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、軟弱地基處理、特殊土地基等。不管是獨(dú)立基礎(chǔ)還是筏板基礎(chǔ)，其基底均受土壓力，力學(xué)模型根據(jù)土力學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化，但最基礎(chǔ)的計(jì)算依據(jù)還是靜力學(xué)和材料力學(xué)的外力內(nèi)力理論。樁基涉及到摩擦力和壓力相關(guān)理論。
1．4結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
建筑抗震設(shè)計(jì)是第6學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)課，內(nèi)容包括地震作用下結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算、結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析、各種類型房屋抗震設(shè)計(jì)等。結(jié)構(gòu)力學(xué)是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，材料力學(xué)的強(qiáng)度條件是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)。
2知識(shí)體系的建立
由以上分析可知，理論力學(xué)的靜力學(xué)、摩擦，材料力學(xué)及結(jié)構(gòu)力學(xué)這三大力學(xué)是后續(xù)大部分課程的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)，但由于課程開設(shè)時(shí)間不在同一時(shí)間，相隔較長(zhǎng)，且現(xiàn)在相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)缺乏鉆研和獨(dú)立思考精神，沒有真正掌握有關(guān)理論，在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)早就將有關(guān)力學(xué)方法理論忘記，這直接導(dǎo)致專業(yè)課學(xué)習(xí)比較困難。如果能建立起一個(gè)相關(guān)課程的知識(shí)體系，在前期力學(xué)課程的學(xué)習(xí)中穿插講解后續(xù)課程的部分內(nèi)容，使學(xué)生有目的的學(xué)習(xí)，提前介入專業(yè)課，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和課群建設(shè)是有很大幫助的。
2．1知識(shí)體系建立的必要條件
首先需要固定教材，規(guī)范教學(xué)內(nèi)容。知識(shí)體系的建立關(guān)鍵在于知識(shí)的延續(xù)性，前后呼應(yīng)是特點(diǎn)。固定了教材就可以充分滿足延續(xù)性，規(guī)范了教學(xué)內(nèi)容，可以減少教學(xué)內(nèi)容的隨意性，還可以避免重復(fù)講授。其次是穩(wěn)定授課教師。各課程的講授是由不同教師承擔(dān)的，教師是知識(shí)體系建立之后的實(shí)施者和檢驗(yàn)者，知識(shí)體系的延續(xù)性需要教師的延續(xù)性，穩(wěn)定的教師是知識(shí)體系延續(xù)性的重要保障。第三，需建立各任課教師的備課制度，將知識(shí)體系的概念和設(shè)想介紹給相關(guān)教師，使教師的授課過(guò)程主動(dòng)在知識(shí)體系的框架內(nèi)進(jìn)行。
2．2將后續(xù)課程部分關(guān)聯(lián)內(nèi)容提前介入教學(xué)
靜力學(xué)是理論力學(xué)中最初學(xué)到的內(nèi)容，所以將后續(xù)的材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等求解支座約束反力的例子放到靜力學(xué)中去講解是很好的選擇。材料力學(xué)主要求解構(gòu)件的內(nèi)力，特別有必要講解桁架內(nèi)力計(jì)算、剛架內(nèi)力計(jì)算和彎曲梁內(nèi)力計(jì)算，疊加原理也需要重點(diǎn)介紹，這些都是結(jié)構(gòu)力學(xué)所學(xué)內(nèi)容的最基本的知識(shí)點(diǎn)。下面通過(guò)幾個(gè)例題用來(lái)說(shuō)明如何將后續(xù)課程部分關(guān)聯(lián)內(nèi)容提前介入教學(xué)。
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；可持續(xù)發(fā)展；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：TU317；G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）02-0072-04
高校肩負(fù)著培養(yǎng)高層次人才的重任，高校所培養(yǎng)的人才將直接或間接地影響社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，全國(guó)高校都在致力于探索如何培養(yǎng)新世紀(jì)的合格人才，即滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的人才。這種人才的培養(yǎng)，要求高校在教學(xué)過(guò)程中轉(zhuǎn)變教育觀念，積極大膽地進(jìn)行教學(xué)改革，樹立面向社會(huì)、面向世界、面向未來(lái)、可持續(xù)發(fā)展的教育觀。因此，在教學(xué)過(guò)程中就要更加突出對(duì)人的全面發(fā)展的整體要求，這無(wú)疑對(duì)高校教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)的核心課程之一，是一門與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的專業(yè)技術(shù)課程，其工程實(shí)踐性和綜合性都很強(qiáng)。土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及技術(shù)管理等工作。因此，做好該課程的教學(xué)工作，讓學(xué)生掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的分析理論與設(shè)計(jì)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后所從事的工作，具有十分重要的意義。
一、教學(xué)內(nèi)容存在的問(wèn)題
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容繁多、覆蓋面廣，涉及很多抽象的理論、公式，以及復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題，而教學(xué)計(jì)劃僅40學(xué)時(shí)，內(nèi)容多與課時(shí)少的矛盾十分突出。因此，在教學(xué)過(guò)程中教學(xué)內(nèi)容的選擇尤為重要。
（一）根據(jù)不同生源的學(xué)生，選擇不同的教學(xué)內(nèi)容
學(xué)校高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程授課對(duì)象有土木工程專業(yè)統(tǒng)招本科和專升本學(xué)生，以及建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生，基礎(chǔ)差異較大。特別是專升本學(xué)生，部分學(xué)生的專科專業(yè)學(xué)的不是土木工程專業(yè)，在學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)較為吃力。而建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生，力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，大綱不要求掌握復(fù)雜的理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，側(cè)重于常見結(jié)構(gòu)體系的選型、結(jié)構(gòu)布置原則等基本概念、基本原理的掌握。因此，必須根據(jù)生源不同，選擇不同的授課內(nèi)容和授課方法。
（二）精選授課內(nèi)容，避免重復(fù)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在修完混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、基礎(chǔ)工程和建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等課程之后開設(shè)的，與它們有緊密的聯(lián)系。因此，在教學(xué)過(guò)程中會(huì)碰到較多的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，例如：地震作用計(jì)算和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等教學(xué)內(nèi)容與建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程中的相關(guān)內(nèi)容重復(fù)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)工程課程中的部分內(nèi)容重復(fù)，等等。這就需要教師做好已有知識(shí)和新內(nèi)容之間的區(qū)分和銜接，避免與前述課程內(nèi)容重復(fù)，在課堂講解中做到重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點(diǎn)，提高教學(xué)效率。
二、教學(xué)方法改革實(shí)踐
（一）多媒體教學(xué)與板書結(jié)合
針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，采用現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合的授課方法。通過(guò)投影設(shè)備，將文字、圖片、動(dòng)畫、錄像等教學(xué)信息直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，不僅節(jié)約了板書過(guò)程所占用的時(shí)間，豐富了課堂內(nèi)容，而且生動(dòng)、形象地介紹國(guó)內(nèi)外高層建筑最新發(fā)展的情況能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。為保證學(xué)生的聽課質(zhì)量，在講解該課程核心內(nèi)容框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用板書進(jìn)行全過(guò)程公式推導(dǎo)，輔助算例講解，使學(xué)生印象深刻，易于掌握。
（二）工程案例教學(xué)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須遵循《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[1]，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍反映規(guī)范中的內(nèi)容晦澀難懂，難以聯(lián)系具體工程實(shí)體，缺乏整體觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還只是停留在利用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)難以形成系統(tǒng)的思路。對(duì)此，在教學(xué)中可以結(jié)合具體工程實(shí)例詳細(xì)講解。如在框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)章節(jié)中，直接講解規(guī)范給定的公式未免空洞；然而，若選定某高層框架―剪力墻結(jié)構(gòu)具體實(shí)例，從柱網(wǎng)布置、剪力墻數(shù)量估算及類型判斷，縱、橫向墻體單元?jiǎng)澐郑?jì)算簡(jiǎn)圖，確定總框架、總剪力墻、連梁剛度計(jì)算直至內(nèi)力、位移計(jì)算，結(jié)合規(guī)范中的條文，依次理解運(yùn)用，分清不同抗震設(shè)防條件下內(nèi)力組合的要點(diǎn)，采用相應(yīng)情況下的地震調(diào)整系數(shù)。通過(guò)實(shí)例講解，學(xué)生即可初步具備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體思路和工程概念，同時(shí)也理解了規(guī)范條文。工程案例教學(xué)把抽象的規(guī)范條文運(yùn)用于具體工程，可以最大限度地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率[2]。
（三）手算與電算結(jié)合
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于計(jì)算工作量巨大，完全采用手算是非常困難的，但學(xué)生必須掌握基本的計(jì)算原理，會(huì)運(yùn)用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法計(jì)算簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)筑起基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)利用工程上常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件PKPM 、SATWE、TAT、TBSA或SAP，結(jié)合具體的工程實(shí)例進(jìn)行上機(jī)計(jì)算演示，詳細(xì)講解計(jì)算參數(shù)取值方法、計(jì)算結(jié)果分析方法、施工圖繪制方法等，讓學(xué)生熟悉程序的操作要點(diǎn)。這樣不僅讓學(xué)生掌握了相關(guān)的計(jì)算原理，而且熟悉了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的操作要領(lǐng)，還為學(xué)生就業(yè)增加了砝碼。
（四）理論與實(shí)踐結(jié)合
缺乏工程實(shí)踐和對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí)是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題。課外組織學(xué)生參觀高層建筑工地，現(xiàn)場(chǎng)講解分析高層建筑不同抗側(cè)力體系的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍，變形縫布置的要求及連接部位的構(gòu)造要求等。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)提出要求，讓學(xué)生針對(duì)某些具體問(wèn)題進(jìn)行深化學(xué)習(xí)，如剪力墻受力破壞特征、如何控制其高寬比保證承載力要求等。另外，引導(dǎo)、鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容，積極參與學(xué)校組織的旨在培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的“大學(xué)生科學(xué)研究訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）”，升華課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)這一系列的實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生真正領(lǐng)悟到實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要性，為今后的畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至今后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（五）增加概念設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容
所謂概念設(shè)計(jì)，指通過(guò)無(wú)數(shù)的事故分析、震害分析，以及設(shè)計(jì)與使用分析，歸納、總結(jié)基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員運(yùn)用所掌握的知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)，在一些難以做出精確分析的問(wèn)題中，從宏觀上決定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題的方法。
概念設(shè)計(jì)是目前土木工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中越來(lái)越受重視的一種思想。結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)正確處理構(gòu)件與構(gòu)件、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，這就是概念設(shè)計(jì)的基本思路。概念設(shè)計(jì)是一種定性的設(shè)計(jì)，無(wú)需精確的數(shù)值計(jì)算。概念設(shè)計(jì)并非完全是工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的累積，而是結(jié)構(gòu)工程師基本結(jié)構(gòu)理念的集中體現(xiàn)[3]。
在現(xiàn)有的高層建筑結(jié)構(gòu)教材中[4-6]，概念設(shè)計(jì)多認(rèn)為是僅限于高層建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置原則這兩個(gè)章節(jié)；實(shí)際上，概念設(shè)計(jì)貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程。為此，教師在授課時(shí)，可參照有關(guān)概念設(shè)計(jì)方面的書籍和文獻(xiàn)。
（六）改革考試形式
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程通常安排在第7學(xué)期，學(xué)生面臨著考研或者就業(yè)壓力，平時(shí)出勤率較低。傳統(tǒng)的閉卷考試多是填空題、名詞解釋、簡(jiǎn)答題等需要記憶的題目，學(xué)生大多考前臨時(shí)突擊應(yīng)付考試，即使平常不怎么聽課仍然能考個(gè)好成績(jī)。這樣，就使考試這種檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段失去了意義。所以，考試形式改革勢(shì)在必行。
借鑒國(guó)家執(zhí)業(yè)資格考試方法，采用“閉卷與開卷相結(jié)合”的方法進(jìn)行考核。考試成績(jī)由兩部分組成：平時(shí)成績(jī)占20%，包括出勤、課堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等；卷面成績(jī)占80%，采用閉卷與開卷結(jié)合的考試形式。其中，閉卷部分以基本理論和概念設(shè)計(jì)內(nèi)容為主，約占50%，主要考核學(xué)生對(duì)基本理論的掌握程度；開卷部分以基本的內(nèi)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求為主，約占50%，主要考查結(jié)構(gòu)計(jì)算能力，題目具有較強(qiáng)的綜合性。由于改革了考試形式，這樣既能約束學(xué)生，保證出勤率，又能測(cè)試出學(xué)生的真實(shí)水平，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和主動(dòng)性。
能力和素質(zhì)的培養(yǎng)不能僅靠教學(xué)改革，這是所有教育工作者、教育管理者和各級(jí)教育行政部門都必須深思的一個(gè)問(wèn)題[7]。
三、實(shí)踐效果檢驗(yàn)
通過(guò)一系列的改革實(shí)踐，已初見成效。分析2003―2008級(jí)學(xué)生考試試卷，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、分析后發(fā)現(xiàn)學(xué)生平均成績(jī)基本呈下降趨勢(shì)，試卷難度值、區(qū)分度及信度均逐年有所提高。
（一）平均分
平均分可以反映試卷試題難度的整體水平。由圖1可以看到，自從2008年開始探索教學(xué)改革，由于改變教學(xué)方法和考核形式，加大能力的培養(yǎng)和測(cè)試，一改往年單一的死記硬背的考核形式，考試題目靈活多樣，平均分逐年降低。
（二）難度
難度（P）是指試題的難易程度，除了與考生自身水平，試題本身的難易程度有關(guān)外，還與考生的心理素質(zhì)、答題技巧等因素有關(guān)[8]。試卷難度以0.2～0.5為宜，P>0.5為難題，P
（三）區(qū)分度
區(qū)分度（D）是反映試題效用高低的參數(shù)，是評(píng)價(jià)試卷質(zhì)量、篩選試題的主要指標(biāo)與依據(jù)[9]，它能反映出不同層次學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，即
學(xué)生成績(jī)優(yōu)劣的層次[10]。總的說(shuō)來(lái)，試題太難或太易，其區(qū)分度都低，中等難度的試題區(qū)分度最強(qiáng)[11]。
通過(guò)計(jì)算各年試卷每道題的區(qū)分度，折算成試卷的區(qū)分度。從圖3可以看出，試卷的區(qū)分度在2008年以前多在0.25以下，區(qū)分度較差，說(shuō)明試題質(zhì)量一般；經(jīng)改進(jìn)后，試卷質(zhì)量有所提高。
（四）信度
信度（B）是指試卷的穩(wěn)定性和可靠性程度，是衡量試卷質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。信度取值范圍為0～1，其值越大，信度越高。一般認(rèn)為大于0.9可靠性較好。通過(guò)信度系數(shù)計(jì)算，如圖4所示，試卷信度明顯提高，能較好地反映了學(xué)生的真實(shí)水平。
四、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革實(shí)踐，從課程教學(xué)內(nèi)容到課程教學(xué)的方式方法，進(jìn)行了一些改革嘗試，取得了一些有益的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)實(shí)現(xiàn)由單純傳授知識(shí)向傳授知識(shí)、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法和培養(yǎng)能力的轉(zhuǎn)變以及從教師為中心向?qū)W生為中心的轉(zhuǎn)變起到了一定的促進(jìn)作用；將能力培養(yǎng)具體化，并落實(shí)到課程教學(xué)的具體過(guò)程之中，使學(xué)生的綜合能力顯著提高。
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Teaching reform of high-rise building structure design course based on sustainable development
NIU Haicheng， XU Haibin
（School of Civil Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， P. R. China）
