《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)探索

劉德穩(wěn),陳 虎,湯羅生

(1.西南林業(yè)大學(xué)交通機(jī)械與土木工程學(xué)院,云南昆明 650224; 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都 610031)

《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)探索

劉德穩(wěn)1,陳 虎2,湯羅生2

(1.西南林業(yè)大學(xué)交通機(jī)械與土木工程學(xué)院,云南昆明 650224; 2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,四川成都 610031)

從目前國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生存在的問題出發(fā),提出鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中的幾條注意事項(xiàng)并結(jié)合教學(xué)體會(huì)提出了教學(xué)建議,希望能夠促進(jìn)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)和掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。

大學(xué)教育; 課程; 力學(xué)基礎(chǔ); 整體思維

《鋼結(jié)構(gòu)》課程是大學(xué)土木工程專業(yè)類的一門重要的專業(yè)課,它包含了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》兩部分。一般本科階段在學(xué)習(xí)完這兩部分之后,還有一個(gè)《鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)》。隨著我國(guó)建筑用鋼量的不斷上升和鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的逐漸凸顯,使得鋼結(jié)構(gòu)被推到一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域,所以學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)、促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)成熟和發(fā)展成了土木工程專業(yè)學(xué)生的一種責(zé)任和使命。但是從目前國(guó)內(nèi)高校土木教學(xué)和學(xué)生反映情況來看,鋼結(jié)構(gòu)屬于有一定的難度,不容易掌握的一門學(xué)科,導(dǎo)致很多學(xué)生由于教材中繁冗的推導(dǎo)公式而對(duì)課程失去了興趣,學(xué)起來也變得索然無味?；诖?本文擬剖析原因并找出對(duì)策,以期加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)識(shí)。本文還給出作者教學(xué)體會(huì)并提出教學(xué)建議,以供交流。筆者認(rèn)為,學(xué)生若想掌握鋼結(jié)構(gòu)這門課程相關(guān)知識(shí),必須具備五個(gè)條件。

1 補(bǔ)好力學(xué)基礎(chǔ),搭建原理知識(shí)體系

在學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)原理的時(shí)候,應(yīng)抓住材料 -連接 -構(gòu)件強(qiáng)度、剛度-構(gòu)件穩(wěn)定(整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定)這條主線。學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的先修課程有材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué),鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度計(jì)算和鋼結(jié)構(gòu)連接等章節(jié)中用到的知識(shí)不是很復(fù)雜,大部分同學(xué)沒有問題,但是鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問題則需要較好的力學(xué)功底,主要是鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定需要一定的穩(wěn)定知識(shí),而穩(wěn)定的基礎(chǔ)知識(shí)出現(xiàn)在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)教材的后半部分(近年來穩(wěn)定部分內(nèi)容有單獨(dú)成為一門學(xué)科的趨勢(shì))。有的學(xué)校由于課時(shí)有限的緣故,講的不多甚至不講就進(jìn)入了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定部分學(xué)習(xí),這樣學(xué)生肯定會(huì)感覺有一定難度,出現(xiàn)這種狀況也就成了理所當(dāng)然的了。所以建議學(xué)生在學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定部分之前先學(xué)習(xí)鞏固穩(wěn)定的基本知識(shí),這樣后續(xù)學(xué)起來就更容易些。

2 建立整體思維,熟悉設(shè)計(jì)流程

在原理部分掌握了各種受力構(gòu)件之后,就進(jìn)入了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的學(xué)習(xí)。這部分內(nèi)容包括:鋼屋架、鋼網(wǎng)架、門式剛架、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋等,不同學(xué)校會(huì)根據(jù)課時(shí)安排有所取舍,這部分的特點(diǎn)是把構(gòu)件組合成整體,需要整體考慮。同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也具有設(shè)計(jì)的一般特點(diǎn),即按照荷載統(tǒng)計(jì)(包括恒載、活載、風(fēng)荷載、地震作用等)—內(nèi)力分析—截面設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行,這也是軟件所遵循的程序。故在這部分學(xué)習(xí)中,建議把鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較,找出異同,綜合學(xué)習(xí)。

3 加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì),提高作圖能力

課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的重要一環(huán),此環(huán)節(jié)若能有所加強(qiáng),將能提高學(xué)生的實(shí)踐能力,有利于畢業(yè)后的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)從內(nèi)容上說可以有多種形式,若時(shí)間多,則可以讓學(xué)生完成門式剛架或者多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計(jì)或網(wǎng)架的設(shè)計(jì);若時(shí)間短,則可以讓學(xué)生完成鋼屋架的設(shè)計(jì)。不同學(xué)校會(huì)根據(jù)理論教學(xué)的情況進(jìn)行不同安排。從設(shè)計(jì)手段上說,可以讓學(xué)生手工作圖,也可以讓學(xué)生用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),但從目前社會(huì)的需求來說,建議讓學(xué)生手算,然后電算校核。這樣手算基本功和軟件的實(shí)踐能力都能夠得到加強(qiáng)。比如做鋼屋架的設(shè)計(jì),可以讓學(xué)生手算內(nèi)力及選取截面并進(jìn)行校核并進(jìn)行焊縫的鏈接計(jì)算,同時(shí)用PKPM軟件中STS進(jìn)行電算設(shè)計(jì)、出圖,相互比較,必有收獲。

4 增加實(shí)地參觀機(jī)會(huì),理論聯(lián)系實(shí)際

在鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中,學(xué)生存在的一個(gè)巨大障礙就是沒有親身體會(huì)感,老師所教的構(gòu)件完全存在于想象之中,這給學(xué)習(xí)帶來極大不利,同時(shí)也削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以筆者建議有條件的學(xué)校盡量聯(lián)系一些校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地供學(xué)生參觀學(xué)習(xí),沒有條件的學(xué)校盡量爭(zhēng)取多找些模型或者圖片以給予學(xué)生直觀的學(xué)習(xí)方式。比如可以帶學(xué)生去鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)參觀鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)流水過程,也可以帶學(xué)生就近參觀一些具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)工程,觀察鋼結(jié)構(gòu)安裝過程等,以此促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

另外,筆者從教學(xué)體會(huì)出發(fā),針對(duì)教學(xué)中的問題提出以下建議:

(1)鋼結(jié)構(gòu)課時(shí)不宜太少,尤其是原理部分。鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容量并不少于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 但是國(guó)內(nèi)高校對(duì)于鋼筋混凝土的課時(shí)量一般是比較充足的,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的課時(shí)量則偏少。有了一定的充足教學(xué)課時(shí),才能保證鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)體系的完善和學(xué)生知識(shí)的搭建。

(2)應(yīng)適當(dāng)增加穩(wěn)定基礎(chǔ)知識(shí)的補(bǔ)充和鞏固。

(3)適當(dāng)把理論教學(xué)與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范相結(jié)合,讓學(xué)生知識(shí)更全面。

(4)可以在土木工程類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中多增加鋼結(jié)構(gòu)選題,從建筑圖到施工圖,從手算到電算,讓學(xué)生建立完整的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系。

學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)需要一定的時(shí)間和知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累。以上是筆者的一點(diǎn)總結(jié),希望能對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的過程和教師的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)起到一定的借鑒作用。

[1] 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007

[2] 夏志斌.鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004

[3] 戴國(guó)欣.鋼結(jié)構(gòu)[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2007

[4] 邱鶴年.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)禁忌與實(shí)例[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009

[5] 周俐俐.鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指南[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006

G423.1

A

2009-12-23

劉德穩(wěn)(1983～),男,工學(xué)碩士,講師,研究方向:結(jié)構(gòu)隔震與消能減振。