建筑工程管理专业学生从事结构工程毕业设计的实践
2012-03-29王风霞李红英朱乃姝赵之彬
王风霞,李红英,朱乃姝,赵之彬,周 藩
(1解放军理工大学 国防工程学院,江苏 南京 210007;2南京军区第一工程维护团,江苏 南京 210000)
目前,有很多学生学习了四年的建筑工程管理专业,但是毕业后并不希望从事所学专业,在毕业设计前提出做结构工程的毕业设计要求。在这种情况下,考虑到学生的实际要求,学校选派了具有一定设计经验的教师为学习较好的学员作为毕业设计指导教师,开始了跨专业的毕业设计探索。
一、学生从事毕业设计时面临的困难
1.专业课开设不足
专业课或者干脆不开,或者学时很少。由于建筑工程管理专业课程设置偏重管理,对结构设计的理论学时非常少,比如,结构动力学不学,建筑抗震、钢结构、砌体结构不开,这就严重地影响了学生的结构思路。
2.基本的力学结构概念不明
由于课程学时较少,学生花在结构课上的时间较少,许多结构的概念不清晰,譬如,结构的抗力和内力的区别,荷载作用平面内与平面外的区别,结构受弯与受扭的区别。诸如此类的概念问题会影响到学生毕业设计进程。
3.结构的荷载传递体系不明确
荷载是如何传递的,许多学生不够明确。竖向荷载如何由板传给次梁,再由次梁传给主梁,再由主梁传给柱,再由柱传给基础,传来的荷载又是多少;地震作用和风又是如何作用在框架柱上从而带动梁受弯剪的,以上问题学生没有搞得很懂。
4.结构设计软件不会用、规范不熟悉
PKPM软件课程没有开设,学生只能自学,学习不够系统,不够全面,不能掌握其真谛,往往丢了西瓜捡了芝麻,本末倒置。PKPM软件的学习是个渐进的过程,学生要不断摸索,积累经验。
结构设计所依据的是各类结构设计规范(如《混凝土结构设计规范》和《钢结构设计规范》等)、规程(如《高层混凝土结构技术规程》和《混凝土异形柱结构技术规程》等),这些规范和规程是国家的建筑技术政策在土木工程结构设计中的具体表现,它们具有法律强制力,各个建筑设计单位必须严格照此执行。学生在课程学习时,很少用到规范,所以对规范比较陌生,要借毕业设计的机会熟悉规范,并尽量做到灵活运用。
5.结构设计无从下手
虽然通过了四年的本科学习,做过课程设计,也参加了相应的工地实习,但是这些都偏重理论,与实际结合甚少,这使得学生的专业知识结构远没有系统化,甚至许多同学到毕业设计前都不知道结构设计到底是什么意思,毕业设计该进行哪些工作,设计的基本步骤又是什么,应该进行哪些计算等。
二、指导教师在学生毕业设计时的指导
1.列出专业课书籍
由于本届学员的毕业设计为框架结构教学楼设计,结构抗震是至关重要的内容。因此,在毕业设计开始之前,就安排学生对照08版的国家标准《建筑结构抗震规范》自学《结构抗震》课程。同时,对于多高层建筑学校也没有开设,就让学生对照的行业标准《高层混凝土结构技术规程》自学《高层混凝土结构》课程。
通过对照规范的学习方法,以及及时向指导教师的请教,学生很快学会了如何进行地震作用效应的计算和结构抗震验算的方法,以及框架结构设计的思路程序等。
实践证明,上述方法是尽快补足学生知识盲区的有效方法。
2.加强力学结构概念阐述
力学与结构的概念早在大学二年级学习《材料力学》时就开始了,那时由于考试的压力,没有时间仔细咀嚼力学概念诸如受弯、受扭的区别,刚度与变形的关系等等。而结构的概念在《结构力学》的学习过程中并没有很好的渗透,因为教结构力学的教师是力学出身的不是土木出身的。《钢筋混凝土》的学习主要侧重结构构件——梁板柱的受力,对整体结构缺乏分析,这就要求必需学习高层混凝土结构,来加强理解。
实践证明,通过对学生必要的引导,学生很快的搞清了力学与结构的概念。这着实令人欣慰。
3.加强结构的荷载传递体系
荷载按照作用方向分成竖向荷载、水平荷载。竖向荷载指楼面、屋面恒载,楼面、屋面活载,雪荷载等。水平荷载指地震作用、风荷载等。对于竖向荷载,先由板传给次梁,再由次梁传给主梁,再由主梁传给柱,再由柱传给基础;至于传来的荷载的大小,取决于受荷面积,有时还要考虑活荷载的折减问题。对于水平荷载,地震作用、风荷载,是先水平作用在墙柱上,产生水平位移,带动梁板一起水平运动。
4.加强结构设计软件训练、熟悉规范
中国建筑科学研究院结构所编制的PKPM系列软件是适应我国经济技术发展的结构设计系列软件,其互动性好,非常便于学生自学使用。在毕业设计开始之初,先演示PKPM软件的使用方法、程序及过程,之后指导学生进行模拟建模训练。经过多次训练,已经能够灵活运用该软件——试算、验证等。
要灵活运用结构设计规范、规程,在框架结构设计使用到的规范主要有:《建筑结构可靠度设计统一标准》、《建筑制图统一标准》、《建筑抗震设计规范》、《钢结构设计规范》、《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》、《混凝土结构设计规范》、《高层混凝土结构技术规程》、《建筑地基基础设计规范》等,以及其他的国家和地方标准图集等。
5.加强结构设计步骤思想
在拿到建筑图以后,首先要定采用何种结构方案,这里采用框架结构。之后,根据已经计算好的荷载,定柱网尺寸、估算柱梁截面,确定混凝土强度等级。用软件试算看截面选择是否经济安全,否则调整截面尺寸。待到截面尺寸合理以后,就可以出配筋图了。
在利用软件设计的同时,也要进行手算。在实践中,要其学生手算一榀框架,包括恒载、活载、风载、地震作用等产生的弯矩、剪力、轴力等标准值的计算,以及上述效应的最不利组合,从而计算典型梁柱的配筋并进行正常使用状态下的相应的验算,如裂缝宽度和挠度等。通常,正确的手算结果和软件计算结果相去甚微。这样做,一方面是可以加深学生对结构设计的理解,又可以增强手算的能力。这对学生的执业生涯,大有裨益。
三、结 语
按照人才培养方案,毕业设计是一门必修课程,而且是一门实践性非常强的综合训练课程,是学生走向工作岗位前的最后一次设计演习。通过毕业设计学生不但可以学会如何综合应用大学本科阶段所学的相关专业知识,而且可以为未来的结构设计工作做好准备。这需要师生共同努力才能圆满完成。同时,我们也欢迎建筑工程管理专业的学生从事结构工程毕业设计,由于不是本专业,学生从事毕业设计时还确实存在一些困难。对此,指导教师针对以上困难,采取了相应的措施,取得了较为满意的成果。目前,笔者指导了两名毕业设计学生,看到他们每天的成长进步,感到十分欣慰。当然,如何更好的让建筑工程管理专业的学生能够圆满的从事结构工程毕业设计,还需要在毕业设计实践中不断探索。
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