淺談如何學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)基本原理*

李雪平 余思平

(廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院，廣東 廣州 510540)

一、引言

作為土木工程專業(yè)學(xué)生必修的一門非常重要的專業(yè)課，課程的主要特點(diǎn)是與相關(guān)課程聯(lián)系緊密，專業(yè)性、綜合性強(qiáng)，理論與實(shí)踐并重。由于學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)還較少，需要學(xué)的東西很多很瑣碎，所以學(xué)生們?cè)趯W(xué)的時(shí)候，往往會(huì)覺(jué)得比較吃力，找不到方向感。本文主要通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本原理知識(shí)點(diǎn)的梳理、總結(jié)，讓學(xué)生們能抓住重點(diǎn)、抓住主線，學(xué)起來(lái)更容易。

二、抓重點(diǎn)、抓主線、抓關(guān)鍵詞

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》這門課所對(duì)應(yīng)的教材主要是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2003)編寫，按照大綱要求，課程基本內(nèi)容主要包括緒論、鋼結(jié)構(gòu)的材料、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、偏心構(gòu)件以及桁架七個(gè)部分。旨在讓學(xué)生全面掌握鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件和連接的基礎(chǔ)知識(shí)、理解鋼結(jié)構(gòu)分析的基本原理以及一些基本桿件的設(shè)計(jì)。

內(nèi)容雖然比較多，但也不難發(fā)現(xiàn)這門課無(wú)非就是圍繞著軸心受力、受彎、偏心受力這幾種構(gòu)件這根主線所展開(kāi)的各種驗(yàn)算和設(shè)計(jì)(這一點(diǎn)與大家之前學(xué)的混凝土結(jié)構(gòu)基本原理是相通的)，而我們知道，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于安全，而確保安全的核心則在于強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性這三方面的校核。另外、鋼結(jié)構(gòu)是屬于裝配式的結(jié)構(gòu)體系，固然存在著構(gòu)件之間的連接。所以，學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)，在于抓住九字關(guān)鍵詞，即連接、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，其重點(diǎn)和主線也在于此。這就要求我們必須清楚上述三種構(gòu)件在不同荷載作用下的各種驗(yàn)算公式的推導(dǎo)。通過(guò)前期材料力學(xué)的學(xué)習(xí)，以強(qiáng)度驗(yàn)算為例，我們不難發(fā)現(xiàn)幾種構(gòu)件之間存在著本質(zhì)聯(lián)系，即公式中的分子都是代表內(nèi)力如N、V、M等，分母都是與其截面幾何特性相關(guān)的參數(shù)如A、W、I、S、t等，只要解決了公式中的分子和分母，就可以將不同荷載作用下所對(duì)應(yīng)的各種強(qiáng)度計(jì)算出來(lái)，然后進(jìn)行驗(yàn)算，這同時(shí)也說(shuō)明了力學(xué)是我們學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)的基石，所以也建議大家在學(xué)鋼結(jié)構(gòu)之前，把相關(guān)課程對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)提前做好復(fù)習(xí)，這樣后期學(xué)起來(lái)也更得心應(yīng)手。剛度驗(yàn)算這塊相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，很容易掌握，但前提也是要知道典型荷載作用下?lián)隙茸冃蔚挠?jì)算公式。穩(wěn)定性的驗(yàn)算包含整體驗(yàn)算和局部驗(yàn)算兩部分，整體驗(yàn)算與強(qiáng)度驗(yàn)算公式很相近，只是多了一個(gè)穩(wěn)定系數(shù)，所以把握好穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算即可，而局部驗(yàn)算則主要是控制局部尺寸比，再加上一些防止局部失穩(wěn)的構(gòu)造措施。在這些學(xué)習(xí)的內(nèi)容中，受彎構(gòu)件的三方面驗(yàn)算是重點(diǎn)，涉及到的情況比較多；在軸心構(gòu)件中，格構(gòu)式柱子是難點(diǎn)，尤其是其平面內(nèi)和平面外的穩(wěn)定驗(yàn)算；偏心受力構(gòu)件由于情況比較復(fù)雜，要求不高，所以只要能找準(zhǔn)公式對(duì)應(yīng)不同情況即可。因此，大家在學(xué)習(xí)的時(shí)候，可以針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)部分，合理分配好時(shí)間，各個(gè)攻破。

鋼結(jié)構(gòu)的連接主要是介紹焊縫和螺栓兩種連接方式。包括各種荷載作用下的相關(guān)強(qiáng)度計(jì)算方法和構(gòu)造，重點(diǎn)在于螺栓的學(xué)習(xí)。因?yàn)槁菟ㄓ衅胀菟ê透邚?qiáng)螺栓兩種，而高強(qiáng)螺栓又有摩擦型和承壓型之分，這就使得我們?cè)诜治鰰r(shí)公式出現(xiàn)多樣化，但不管這么說(shuō)，核心都在于強(qiáng)度驗(yàn)算，除此之外就是螺栓的排列構(gòu)造。這就需要大家擁有足夠的耐心和細(xì)心，區(qū)分好不同情況對(duì)應(yīng)的不同公式。

關(guān)于不同桿件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，其實(shí)就是解決桿件截面的各種尺寸，而與截面幾何特性有關(guān)的信息則存在于強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算的公式里，所以設(shè)計(jì)截面尺寸其實(shí)就是把這些公式反著用再加上一些經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)造即可，因此，原理類的知識(shí)點(diǎn)很重要。

三、結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)基本原理的核心在于各種驗(yàn)算，因此涉及到的公式特別多，不同情況下有不同特點(diǎn)。要學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)，需要重視平時(shí)的積累，不能抱著臨時(shí)抱佛腳的心態(tài)，平時(shí)還得“多燒香”。另外，多做題對(duì)理解鋼結(jié)構(gòu)基本原理中的各種概念、理論有很大幫助。只是受課時(shí)限制，不可能在課堂上過(guò)多的講解例題，而且課堂上講的知識(shí)點(diǎn)也不可能直接在課堂上一一吸收和消化，這就需要學(xué)生們課后做好復(fù)習(xí)和總結(jié)工作，多思考、多討論、多提問(wèn)、并且獨(dú)立完成作業(yè)。課前預(yù)習(xí)也能讓學(xué)習(xí)效果事半功倍，針對(duì)性理解。因?yàn)榻處熞话阍谥v解PPT時(shí)，里面的內(nèi)容可能與教材上知識(shí)點(diǎn)的編排順序不一致，如果沒(méi)有提前做好預(yù)習(xí)，思維很容易產(chǎn)生“跳躍”，摸不著頭腦。所以，課前預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)永遠(yuǎn)是萬(wàn)年不變的好的學(xué)習(xí)模式。

作為土木工程專業(yè)的一門重要的核心課，與其它課程也有著很緊密的聯(lián)系，例如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)等，尤其是力學(xué)，要想學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)，力學(xué)是基礎(chǔ)和墊腳石，所以基本功很重要。最后，學(xué)習(xí)要培養(yǎng)好自己的興趣，不能只抱著考試及格的心態(tài)來(lái)學(xué)習(xí)，不管學(xué)哪一門課都一樣，有興趣才能愿意去學(xué)，并且學(xué)好。