《鋼結構》課程教學探索

劉德穩,陳 虎,湯羅生

(1.西南林業大學交通機械與土木工程學院,云南昆明 650224; 2.西南交通大學土木工程學院,四川成都 610031)

《鋼結構》課程教學探索

劉德穩1,陳 虎2,湯羅生2

(1.西南林業大學交通機械與土木工程學院,云南昆明 650224; 2.西南交通大學土木工程學院,四川成都 610031)

從目前國內鋼結構教學現狀和學生存在的問題出發,提出鋼結構學習中的幾條注意事項并結合教學體會提出了教學建議,希望能夠促進學生更好的學習鋼結構知識和掌握鋼結構設計的能力。

大學教育; 課程; 力學基礎; 整體思維

《鋼結構》課程是大學土木工程專業類的一門重要的專業課,它包含了《鋼結構設計原理》和《鋼結構設計》兩部分。一般本科階段在學習完這兩部分之后,還有一個《鋼結構課程設計》。隨著我國建筑用鋼量的不斷上升和鋼結構優點的逐漸凸顯,使得鋼結構被推到一個熱點領域,所以學好鋼結構、促進鋼結構成熟和發展成了土木工程專業學生的一種責任和使命。但是從目前國內高校土木教學和學生反映情況來看,鋼結構屬于有一定的難度,不容易掌握的一門學科,導致很多學生由于教材中繁冗的推導公式而對課程失去了興趣,學起來也變得索然無味。基于此,本文擬剖析原因并找出對策,以期加強學生對課程的認識。本文還給出作者教學體會并提出教學建議,以供交流。筆者認為,學生若想掌握鋼結構這門課程相關知識,必須具備五個條件。

1 補好力學基礎,搭建原理知識體系

在學習鋼結構原理的時候,應抓住材料 -連接 -構件強度、剛度-構件穩定(整體穩定和局部穩定)這條主線。學習鋼結構的先修課程有材料力學和結構力學,鋼結構強度、剛度計算和鋼結構連接等章節中用到的知識不是很復雜,大部分同學沒有問題,但是鋼結構的穩定問題則需要較好的力學功底,主要是鋼結構穩定需要一定的穩定知識,而穩定的基礎知識出現在材料力學和結構力學教材的后半部分(近年來穩定部分內容有單獨成為一門學科的趨勢)。有的學校由于課時有限的緣故,講的不多甚至不講就進入了鋼結構的穩定部分學習,這樣學生肯定會感覺有一定難度,出現這種狀況也就成了理所當然的了。所以建議學生在學習鋼結構穩定部分之前先學習鞏固穩定的基本知識,這樣后續學起來就更容易些。

2 建立整體思維,熟悉設計流程

在原理部分掌握了各種受力構件之后,就進入了鋼結構設計部分的學習。這部分內容包括:鋼屋架、鋼網架、門式剛架、多層鋼結構房屋、高層鋼結構房屋等,不同學校會根據課時安排有所取舍,這部分的特點是把構件組合成整體,需要整體考慮。同時鋼結構設計也具有設計的一般特點,即按照荷載統計(包括恒載、活載、風荷載、地震作用等)—內力分析—截面設計的思路進行,這也是軟件所遵循的程序。故在這部分學習中,建議把鋼結構設計與混凝土結構設計相比較,找出異同,綜合學習。

3 加強鋼結構課程設計,提高作圖能力

課程設計是土木工程專業培養方案中的重要一環,此環節若能有所加強,將能提高學生的實踐能力,有利于畢業后的發展。鋼結構的課程設計從內容上說可以有多種形式,若時間多,則可以讓學生完成門式剛架或者多高層鋼結構房屋的設計或網架的設計;若時間短,則可以讓學生完成鋼屋架的設計。不同學校會根據理論教學的情況進行不同安排。從設計手段上說,可以讓學生手工作圖,也可以讓學生用計算機輔助設計,但從目前社會的需求來說,建議讓學生手算,然后電算校核。這樣手算基本功和軟件的實踐能力都能夠得到加強。比如做鋼屋架的設計,可以讓學生手算內力及選取截面并進行校核并進行焊縫的鏈接計算,同時用PKPM軟件中STS進行電算設計、出圖,相互比較,必有收獲。

4 增加實地參觀機會,理論聯系實際

在鋼結構學習中,學生存在的一個巨大障礙就是沒有親身體會感,老師所教的構件完全存在于想象之中,這給學習帶來極大不利,同時也削弱了學生的學習興趣。所以筆者建議有條件的學校盡量聯系一些校內外實習基地供學生參觀學習,沒有條件的學校盡量爭取多找些模型或者圖片以給予學生直觀的學習方式。比如可以帶學生去鋼結構生產企業參觀鋼結構生產工藝及生產流水過程,也可以帶學生就近參觀一些具有代表性的鋼結構工程,觀察鋼結構安裝過程等,以此促進鋼結構知識的學習。

另外,筆者從教學體會出發,針對教學中的問題提出以下建議:

(1)鋼結構課時不宜太少,尤其是原理部分。鋼結構的教學內容量并不少于鋼筋混凝土結構, 但是國內高校對于鋼筋混凝土的課時量一般是比較充足的,對鋼結構的課時量則偏少。有了一定的充足教學課時,才能保證鋼結構課程教學體系的完善和學生知識的搭建。

(2)應適當增加穩定基礎知識的補充和鞏固。

(3)適當把理論教學與鋼結構規范相結合,讓學生知識更全面。

(4)可以在土木工程類本科畢業設計中多增加鋼結構選題,從建筑圖到施工圖,從手算到電算,讓學生建立完整的鋼結構設計體系。

學好鋼結構需要一定的時間和知識、經驗的積累。以上是筆者的一點總結,希望能對學生學習鋼結構的過程和教師的鋼結構教學起到一定的借鑒作用。

[1] 陳紹蕃.鋼結構[M].北京:中國建筑工業出版社,2007

[2] 夏志斌.鋼結構原理與設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2004

[3] 戴國欣.鋼結構[M].武漢:武漢理工大學出版社,2007

[4] 邱鶴年.鋼結構設計禁忌與實例[M].北京:中國建筑工業出版社,2009

[5] 周俐俐.鋼結構課程設計指南[M].北京:中國水利水電出版社,2006

G423.1

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2009-12-23

劉德穩(1983～),男,工學碩士,講師,研究方向:結構隔震與消能減振。