《钢结构》课程教学探索

刘德稳,陈 虎,汤罗生

(1.西南林业大学交通机械与土木工程学院,云南昆明 650224; 2.西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031)

《钢结构》课程教学探索

刘德稳1,陈 虎2,汤罗生2

(1.西南林业大学交通机械与土木工程学院,云南昆明 650224; 2.西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031)

从目前国内钢结构教学现状和学生存在的问题出发,提出钢结构学习中的几条注意事项并结合教学体会提出了教学建议,希望能够促进学生更好的学习钢结构知识和掌握钢结构设计的能力。

大学教育; 课程; 力学基础; 整体思维

《钢结构》课程是大学土木工程专业类的一门重要的专业课,它包含了《钢结构设计原理》和《钢结构设计》两部分。一般本科阶段在学习完这两部分之后,还有一个《钢结构课程设计》。随着我国建筑用钢量的不断上升和钢结构优点的逐渐凸显,使得钢结构被推到一个热点领域,所以学好钢结构、促进钢结构成熟和发展成了土木工程专业学生的一种责任和使命。但是从目前国内高校土木教学和学生反映情况来看,钢结构属于有一定的难度,不容易掌握的一门学科,导致很多学生由于教材中繁冗的推导公式而对课程失去了兴趣,学起来也变得索然无味。基于此,本文拟剖析原因并找出对策,以期加强学生对课程的认识。本文还给出作者教学体会并提出教学建议,以供交流。笔者认为,学生若想掌握钢结构这门课程相关知识,必须具备五个条件。

1 补好力学基础,搭建原理知识体系

在学习钢结构原理的时候,应抓住材料 -连接 -构件强度、刚度-构件稳定(整体稳定和局部稳定)这条主线。学习钢结构的先修课程有材料力学和结构力学,钢结构强度、刚度计算和钢结构连接等章节中用到的知识不是很复杂,大部分同学没有问题,但是钢结构的稳定问题则需要较好的力学功底,主要是钢结构稳定需要一定的稳定知识,而稳定的基础知识出现在材料力学和结构力学教材的后半部分(近年来稳定部分内容有单独成为一门学科的趋势)。有的学校由于课时有限的缘故,讲的不多甚至不讲就进入了钢结构的稳定部分学习,这样学生肯定会感觉有一定难度,出现这种状况也就成了理所当然的了。所以建议学生在学习钢结构稳定部分之前先学习巩固稳定的基本知识,这样后续学起来就更容易些。

2 建立整体思维,熟悉设计流程

在原理部分掌握了各种受力构件之后,就进入了钢结构设计部分的学习。这部分内容包括:钢屋架、钢网架、门式刚架、多层钢结构房屋、高层钢结构房屋等,不同学校会根据课时安排有所取舍,这部分的特点是把构件组合成整体,需要整体考虑。同时钢结构设计也具有设计的一般特点,即按照荷载统计(包括恒载、活载、风荷载、地震作用等)—内力分析—截面设计的思路进行,这也是软件所遵循的程序。故在这部分学习中,建议把钢结构设计与混凝土结构设计相比较,找出异同,综合学习。

3 加强钢结构课程设计,提高作图能力

课程设计是土木工程专业培养方案中的重要一环,此环节若能有所加强,将能提高学生的实践能力,有利于毕业后的发展。钢结构的课程设计从内容上说可以有多种形式,若时间多,则可以让学生完成门式刚架或者多高层钢结构房屋的设计或网架的设计;若时间短,则可以让学生完成钢屋架的设计。不同学校会根据理论教学的情况进行不同安排。从设计手段上说,可以让学生手工作图,也可以让学生用计算机辅助设计,但从目前社会的需求来说,建议让学生手算,然后电算校核。这样手算基本功和软件的实践能力都能够得到加强。比如做钢屋架的设计,可以让学生手算内力及选取截面并进行校核并进行焊缝的链接计算,同时用PKPM软件中STS进行电算设计、出图,相互比较,必有收获。

4 增加实地参观机会,理论联系实际

在钢结构学习中,学生存在的一个巨大障碍就是没有亲身体会感,老师所教的构件完全存在于想象之中,这给学习带来极大不利,同时也削弱了学生的学习兴趣。所以笔者建议有条件的学校尽量联系一些校内外实习基地供学生参观学习,没有条件的学校尽量争取多找些模型或者图片以给予学生直观的学习方式。比如可以带学生去钢结构生产企业参观钢结构生产工艺及生产流水过程,也可以带学生就近参观一些具有代表性的钢结构工程,观察钢结构安装过程等,以此促进钢结构知识的学习。

另外,笔者从教学体会出发,针对教学中的问题提出以下建议:

(1)钢结构课时不宜太少,尤其是原理部分。钢结构的教学内容量并不少于钢筋混凝土结构, 但是国内高校对于钢筋混凝土的课时量一般是比较充足的,对钢结构的课时量则偏少。有了一定的充足教学课时,才能保证钢结构课程教学体系的完善和学生知识的搭建。

(2)应适当增加稳定基础知识的补充和巩固。

(3)适当把理论教学与钢结构规范相结合,让学生知识更全面。

(4)可以在土木工程类本科毕业设计中多增加钢结构选题,从建筑图到施工图,从手算到电算,让学生建立完整的钢结构设计体系。

学好钢结构需要一定的时间和知识、经验的积累。以上是笔者的一点总结,希望能对学生学习钢结构的过程和教师的钢结构教学起到一定的借鉴作用。

[1] 陈绍蕃.钢结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2007

[2] 夏志斌.钢结构原理与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2004

[3] 戴国欣.钢结构[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007

[4] 邱鹤年.钢结构设计禁忌与实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2009

[5] 周俐俐.钢结构课程设计指南[M].北京:中国水利水电出版社,2006

G423.1

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2009-12-23

刘德稳(1983～),男,工学硕士,讲师,研究方向:结构隔震与消能减振。