首頁 > 優(yōu)秀范文 > 工程結(jié)構(gòu)設計原理
時間：2023-11-21 11:07:52
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗，特別為您篩選了11篇工程結(jié)構(gòu)設計原理范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識！
中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0212-02
《混凝土結(jié)構(gòu)設計原理》是一門理論性與實踐性并重、綜合性強、教學難度較大的課程之一。該課程具有以下特點：（1）前導課程多。學習該課程需要有材料力學、結(jié)構(gòu)力學、建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學等前導課程。（2）經(jīng)驗性理論內(nèi)容占有較大的比例。具體表現(xiàn)為經(jīng)驗公式多、基本假定多、規(guī)范條款變化多、設計方案不唯一。（3）基本概念和構(gòu)造要求多，且在不斷變化。如混凝土保護層厚度的定義、受彎構(gòu)件抗剪承載力的計算、最小配筋率的要求等，作者就學及工作以來都經(jīng)過多次變化。對地質(zhì)工程專業(yè)的本科生來說，往往由于自身缺乏必要的感性認識就更加難于理解。因此，如何在教學中使學生深刻理解最基本的計算理論和設計方法并學以致用，是教學方法的出發(fā)點。
1 課程開設的意義
近年來隨著國家多方向、通用性、復合型人才培養(yǎng)目標的推廣以及就業(yè)市場的需要，越來越多的非土木工程專業(yè)增設了混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程，如地質(zhì)工程、工程力學等土木工程邊緣學科專業(yè)。如對地質(zhì)工程學生來說，畢業(yè)后幾乎不可能直接完成一般工業(yè)與民用建筑的設計，但會在邊坡治理、水利水電、基礎工程等領域從事?lián)跬翂?、壩基、樁基等方面的設計、施工、監(jiān)理等工作，仍然需要一定的混凝土結(jié)構(gòu)設計原理的基礎知識。對非土木工程專業(yè)來說，混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程的教學在介紹基本概念、基本原理的同時更要適應不同專業(yè)應用領域的特殊混凝土結(jié)構(gòu)的設計要求。
2 課程教學中存在的問題
結(jié)合該校地質(zhì)工程專業(yè)，就其教學中存在的問題進行論述。
2.1 前導課程知識儲備不足
對地質(zhì)工程專業(yè)來說，沒有開設建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學等屬于土木工程的專業(yè)基礎課程，導致在正常教學過程中較多專業(yè)基礎知識的講授有一定難度，課程設計繪制的圖紙不規(guī)范。
2.2 教學時間短
課程安排在大四第一學期，32學時外加1周的課程設計。由于臨近畢業(yè)，大部分學生將面臨就業(yè)、考研等現(xiàn)實問題，降低了學生的學習興趣和有效學習時間。
2.3 所授課程深度掌握尺度不一
混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程一般由土木工程專業(yè)教師擔任。往往由于授課教師隊伍的相對不固定以及教師對地質(zhì)工程專業(yè)的掌握不同，因此對所授內(nèi)容的刪減存在很大主觀性，也即簡單地把地質(zhì)工程專業(yè)學生視同土木工程專業(yè)學生，放寬了一定的教學要求而已。
2.4 理論聯(lián)系實際少
地質(zhì)工程專業(yè)學生由于沒有土木工程方面的認識實習，對建筑工地的現(xiàn)場知識也缺乏了解，反映在作業(yè)及課程設計圖紙中的截面設計的配筋往往不符合一般結(jié)構(gòu)設計的常識。
2.5 學生缺乏獨立思考解決問題的能力
理論課程結(jié)束后的課程設計，結(jié)合地質(zhì)工程的專業(yè)背景及今后的就業(yè)需要，設計內(nèi)容是鋼筋混凝土擋土墻?？紤]擋土墻的高度及上部作用荷載的變化，保證學生一人一題，杜絕抄襲。從這幾年的指導情況來看，學生們大都在參考范例上直接修改，很少有人進行必要的思考，更不善于通過查閱規(guī)范、文獻資料來主動解決問題，而是習慣于向老師求助，直接詢問來獲取答案。
3 教學改革建議
針對上述種種問題，結(jié)合其他高校在非土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設計原理教學中積累的成熟經(jīng)驗，提出以下的改革建議。
3.1 了解授課專業(yè)的課程設置及內(nèi)容
授課前要全面了解學生已修的結(jié)構(gòu)方面有關的內(nèi)容，了解學生掌握的內(nèi)容及深度。對地質(zhì)工程專業(yè)的學生來說，由于未修過建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學等前導課程，教學時就必須補充相關知識，從而使學生建立工程結(jié)構(gòu)的基本概念。課堂講授時，在例題講解中多介紹相應的工程背景，便于解決基礎知識不足的問題。
3.2 優(yōu)化教學內(nèi)容
教在教學上往往將地質(zhì)工程專業(yè)學生與土木工程專業(yè)的學生相提并論，但大多數(shù)地質(zhì)工程專業(yè)的學生將來不從事傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的工程設計，因而如何在教學內(nèi)容及深度方面掌握得恰到好處，需要教師對地質(zhì)工程專業(yè)的主要學習內(nèi)容及就業(yè)去向都要比較了解，并由此制定出合適的教學目標，合理規(guī)劃教學內(nèi)容。針對課程理論教學學時少又配有課程設計的特點，對混凝土材料的力學性能、受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件等基礎且必須的知識重點講授，而對受拉、受扭構(gòu)件簡單提及即可，這樣才能保證在有限學時內(nèi)完成基本內(nèi)容的學習。
3.3 豐富教學手段
考慮到地質(zhì)工程專業(yè)課程設置的特點，許多常規(guī)的建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)試驗沒法完成，因此學生們學習時對基本概念掌握不清，可以采用多媒體照片、錄像的形式進行彌補，不但能使學生產(chǎn)生直接的感官效果，同時又能彌補實踐性環(huán)節(jié)缺乏的問題。同時鼓勵學生除課堂學習外，充分利用網(wǎng)絡資源，將課程相關的教學要求、教學教案、課件資源共享，延伸了教學內(nèi)容，豐富了教學形式。另外，在日常教學中注意利用校內(nèi)的在建工地及投入使用的典型建筑結(jié)構(gòu)作為教學背景，有效地理論聯(lián)系實際。為了在教學過程中學生能夠更深切地將所學理論與工程應用相對應，必要時可以安排學生到周邊在建建筑工地進行實地參觀學習，使學生了解建筑材料、設計圖紙、施工過程等內(nèi)容，增加學生們的直觀認識，提高學生們的學習興趣，從而達到豐富教學手段、改善學習效果的目的。
3.4 穩(wěn)定教師隊伍
地質(zhì)工程專業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程的教學任務主要由建筑工程系的教師擔任，雖然其具備了建筑方向扎實的理論及實踐功底，但往往對地質(zhì)工程領域的混凝土結(jié)構(gòu)不甚熟悉，工程背景較為欠缺，打鐵尚需自身硬，因此教師自身需要通過不斷的學習積累地質(zhì)領域的必備知識來豐富教學內(nèi)容、提高教學水平，這也需要相對穩(wěn)定的授課隊伍來保證。
4 結(jié)語
地質(zhì)工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程的教學，不能等同于土木工程專業(yè)教學內(nèi)容的簡單刪減，它需要在不斷的教學過程中逐漸建立科學合理、能用夠用的知識內(nèi)容體系，因而需要在穩(wěn)定授課教師隊伍的基礎上，逐步探索行之有效的教學手段，來提高學生的學習興趣，從而培養(yǎng)學生必要的工程應用能力。
參考文獻
[1] GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[2] 程文玻王鐵成，等.混凝土結(jié)構(gòu)設計原理[M].5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.
[3] O彗星.非土木工程專業(yè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學探討[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報，2005，4（5）：18-19.
[4] 張曉燕，李鳳蘭，曲福來.混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程教學方法探討[J].高等建筑教育，2011，20（1）：79-82.
摘要：課程文化建設是高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才的必然要求。高職教育在課程文化建設的過程中，需要避免簡單地把文化建設理解為文化課程的建設，而是要將知識傳授與觀念、理念、思維的培養(yǎng)協(xié)同起來，推行知識、能力與素質(zhì)三位一體的教學模式。本文基于高職鐵道工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程多年教學實踐與研究，提出了構(gòu)建高職專業(yè)技術課程文化建設的概念、思路與途徑。
關鍵詞 ：鐵道工程專業(yè)；工程結(jié)構(gòu)設計原理；課程文化建設
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）12-0089-04
以應用能力培養(yǎng)為核心目標的高職教育教學改革已取得了很多成果。其中，將知識傳播與能力培養(yǎng)相結(jié)合，知識、能力、素養(yǎng)三位一體的教學目標已經(jīng)形成共識。從培養(yǎng)綜合能力，提高從事職業(yè)活動的認知能力、思維能力、判斷能力、方法能力的角度，把課程知識作為載體，將文化教育滲透其中，形成反映課程知識與能力特征的課程文化，從而使課程教育立體化，可以讓學生不再執(zhí)著于課程知識的“迷宮”。
“工程結(jié)構(gòu)設計原理”課程是鐵道工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎知識課程，以道路橋面類橋涵設計通用規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程為基礎，主要教授鋼筋混凝土、預應力混凝土、圬工結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設計原理，其主要內(nèi)容包括如何合理選擇構(gòu)件截面尺寸及其聯(lián)結(jié)方式，并根據(jù)作用的情況驗算構(gòu)件的承載力、穩(wěn)定性、撓度和裂縫等問題，它為學習鐵道工程、橋梁隧道構(gòu)造物的設計計算與施工技術奠定理論基礎。
當我們從傳授知識的視角，將其視為一門重要的技術基礎課時，我們意識到了這門課程對規(guī)范條文的概念、實質(zhì)的理解與應用能力的重要性。
結(jié)構(gòu)的靜力平衡條件與事物的生存法則
靜力平衡條件是鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設計，無論是單筋矩形截面，或雙筋矩形截面或T形截面，基本計算式從兩個方面得到，一是水平力平衡，二是彎矩平衡。以單筋矩形截面為例：
由水平力平衡，即∑H=0，可得
fcd·bx=fsd·As（1）
由彎矩平衡，即∑M=0，可得
根據(jù)按承載能力的極限狀態(tài)設計的原則得出兩個公式：
公式的適用條件是
X≤ξ0h0（5）
結(jié)構(gòu)計算的目的要求得到As并確定梁體截面尺寸b和h0。從數(shù)學的角度，在給定已知參數(shù)的情況下，用公式（1）、與公式（3）或（4）兩個方程就可以解出包括在內(nèi)的兩個未知數(shù)。
這種結(jié)構(gòu)設計計算的關鍵不在于解方程的技巧，而在于對計算公式適用條件的選擇。需要討論x≤ξbh0的條件是否滿足。一是要考慮平衡建立的基礎條件：承載能力達到極限狀態(tài)下梁在下部截面上發(fā)生了什么？二是要考慮梁的配筋條件設定得是否合理，鋼筋過多還是過少。
從知識的角度，我們引導學生把問題簡單化，即只要會解這個二元二次方程就行了；強調(diào)從思維能力的角度，需要學生考慮一個問題，那就是任何事物處于平衡狀態(tài)都是有條件的。
事物的平衡條件包括兩個方面——主觀條件與客觀條件。在這里客觀條件就是要求梁的極限承載能力發(fā)生時既不能鋼筋太少，也不能鋼筋太多，即公式（5）、（6）給定的條件；主觀條件則是由自己設定的，設計者一開始假設的參數(shù)as（公式中h0=（h-as））是否合理。通過反復的練習，學生主要不是在解題熟練程度上的長進，而是對適用條件的掌握，懂得了自己設定的條件會成為所得結(jié)果的重要影響因素。當跳出這種計算，我們會發(fā)現(xiàn)，世上事物的許多不平衡往往確實存在著客觀條件限制，這是我們很難改變的，但更多情況下是由于我們自身設定的偏差。調(diào)整設定值，問題就能得到圓滿的解決。
結(jié)構(gòu)設計的多方案性與三分法思維
土建結(jié)構(gòu)的設計與施工所面對的工程項目具有四大特性，即作業(yè)條件與環(huán)境的開放性；時間、地點、資源的制約性；項目本身與最終成果的唯一性；進度、成本、質(zhì)量影響因素的不確定性等特征。因此具體到每一個設計結(jié)果，答案不是唯一的。在結(jié)構(gòu)設計原理的設計案例中，有時未知數(shù)條件過多需要假設，有時需要多次修改反復驗算，條件不同答案就不同。對于一個梁的承載能力計算，滿足同樣的荷載要求，梁的截面與配筋方案可以是多樣的，關鍵看設計者在計算過程中將什么視為主要因素。我們在批閱學生完成的設計方案時，對其答案不應該簡單地用“√”或“×”來進行判斷。很多情況下，要從他考慮問題的角度考察其過程是否正確，考慮的因素是否齊全，鼓勵學生從多角度考慮設計問題。
工程結(jié)構(gòu)設計需要多方案比較，這是由工程設計的特性決定的。在結(jié)構(gòu)設計原理學習中，特別鼓勵學生對同一設計案例作出多種方案。在學習過程中逐步培養(yǎng)工程思維能力，即充分論證方案的可行性、可操作性和運籌性；正確處理方案的可靠性與可錯性、容錯性；積極調(diào)動設計者思維的流暢性、變通性和獨特性。
面對一個命題，我們往往容易急于做出判斷，得出結(jié)論：即對于一個問題僅得出“是”或“非”這種兩分法答案。然而，社會是開放的，環(huán)境是開放的，這就要求我們的思維也必須開闊。“斟酌”是一種工作方法，古人說的“三思而后行”就是要求我們做多方案比較，權(quán)衡不同的因素在命題中的影響作用，對于每一個答案不能簡單地用“是”或“非”、“好”或“不好”來做判斷，這就是“三分法”。
三分法是一種思維模式，是一種對事物決策強調(diào)理性思考過程的方法，也是從事工程結(jié)構(gòu)設計的智慧之一。三分法思維能夠有效地避免人們在決策過程中種種偏執(zhí)、武斷、急躁、沖動情緒的影響。對于未來從事結(jié)構(gòu)工程施工與維護的高級專門技術人才來說，善于權(quán)衡利弊，反復論證，培養(yǎng)三分法思維，并能有效地應用于工程專業(yè)的生產(chǎn)實踐中，是一種可貴的職業(yè)素質(zhì)。
受彎構(gòu)件試驗梁的設計與創(chuàng)新思維的實踐性特征
圖1是用于分析鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受力全過程與破壞特征的試驗梁。
從學習知識的角度，介紹這個梁具有純受彎構(gòu)件的特性，且屬于彎矩為恒值就可以了。當我們進一步分析構(gòu)件的彎矩圖與剪力圖特征時，發(fā)現(xiàn)學生對于“為什么是這種梁，而不是其他形式的梁”更有興趣。通常，我們簡單地表述一個受彎構(gòu)件是下頁圖2中a的受力形式，即一個梁體在跨中受到一個集中力。這時的彎矩分布呈現(xiàn)為倒三角形，而剪力分布在整個梁體上，左側(cè)為正，右側(cè)為負。比較下頁圖2中a與b可以發(fā)現(xiàn)，當由一個集中力演變?yōu)閮蓚€集中力時，構(gòu)件的受彎與受剪特性發(fā)生了質(zhì)的變化。這個演變過程叫做“一生二”的過程。
作為試驗梁，測試數(shù)據(jù)的基本要求是符合規(guī)律性，因此試驗條件必須具備良好的重演性，試驗影響因素必須具有確定性或唯一性。顯然，下頁圖2中a構(gòu)件梁體的每個截面彎矩值都不同，每個截面既受彎矩又受剪力，不能滿足試驗研究的基本條件。進而對梁體的特定截面分別進行剪力與彎矩計算發(fā)現(xiàn)，采用b的集中力分布使得在梁體的CD段出現(xiàn)純受彎與彎矩為恒值的特征。由一個集中力到兩個集中力，是集中力的數(shù)量變化，而引起的結(jié)果是受力性質(zhì)的改變。經(jīng)過對知識的深入挖掘，當我們再看試驗梁構(gòu)造時，學生會發(fā)出“這張圖很完美”的感嘆，因為這是一個創(chuàng)造的過程。而實際上，這個過程是完成任何工程技術試驗研究的必由之路。
當我們對一張受力圖感到親切的時候，我們收獲的不再是簡單的知識，而是由知識上升為一種能力，一種摸索工程技術實驗方法的能力，一種解決問題的智慧，一種對事物規(guī)律性探索的愿望。這是“一生二”的過程——由關注一張圖，變成了弄清楚兩張圖。
年輕人對世界是充滿好奇的，這種好奇是創(chuàng)造力的源泉。作為一門專業(yè)基礎課程，把課程中蘊含的創(chuàng)造性思維調(diào)動出來、展示出來，給學生以啟發(fā)和引導，比孤立地開一門課程去教育學生如何創(chuàng)新要真切得多。因此，我們在研究高職教育改革時，要講透“是什么”，因為這是知識層面規(guī)定，也應該根據(jù)內(nèi)容需要講清楚“為什么”，這是涉及能力培養(yǎng)的需要，有時還需要講講“是怎么來的”和解決問題的思維過程，這是涉及素質(zhì)層面的內(nèi)容。把知識能力與素質(zhì)培養(yǎng)結(jié)合在一門課程的教學中，強調(diào)課程的綜合教學，而不是把各門課程孤立開來，僅僅“承包”規(guī)定的知識傳授內(nèi)容，這才是我們教育教學改革的出路，是我們倡導課程文化建立的立意所在。
結(jié)構(gòu)三向受壓特征與人的自我約束與保護
柱是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的受壓構(gòu)件，一般采用普通箍筋形成柱的骨架結(jié)構(gòu)。當柱承受的軸向壓力很大，而其截面尺寸又受到限制不能加大時，無論怎么提高混凝土的強度等級或增加縱向主鋼筋用量都不足以承受這種軸向壓力，此時可以采取螺旋箍筋柱形式以提高柱的承載力。
所謂螺旋箍筋柱，就是用間距比普通鋼筋混凝土柱小得多的閉合鋼筋將柱的核心混凝土圍箍起來猶如形成一個套筒，通過這種作用可以有效地限制核心混凝土的橫向變形，從而提高柱的承載能力。螺旋箍筋是一種構(gòu)造，它形成的柱則是一種與普通混凝土結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)的構(gòu)件。在普通結(jié)構(gòu)中，如果混凝土承受超過自身極限承載能力的作用時，結(jié)構(gòu)就會被破壞；而在螺旋箍筋柱中，軸向壓力增大會伴隨混凝土的變形，但是由于有螺旋箍筋的圍箍作用，使得混凝土不能發(fā)生自由橫向變形，我們把這樣一種受力狀態(tài)叫做“三向受壓”。即當構(gòu)件承受z軸方向的壓力時，如果對構(gòu)件的兩個側(cè)向x、y軸方向施加壓力，則可以提高對z軸方向壓力的承載能力。形象地稱為，如果“有人撐腰”則頂住壓力的能力增強。
這是提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件受壓承載能力的原理。我們不是在課堂把它僅僅停留在技術層面來討論這個問題，而是要進一步追問通過這個案例能夠得到什么樣的人生感悟。
所謂人的進步，指的是能力的提高，通常就要面對新的更大的壓力。從力學的角度，應力與應變、受力與產(chǎn)生變形永遠是相伴而生的。面對過大的工作、學習、生活的壓力，人們產(chǎn)生身體與行為上的變形是自然的，問題在于，你對承受這種壓力是否做好了準備，即面對各種變形提供相應的自我約束與保護。在壓力不大時，這種約束或許并不發(fā)生效用，而一旦壓力很大時，沒有嚴格的自我約束是不可能承受的。有理想、有抱負的人往往是那些懂得自我約束的人，想不受約束而順利承擔重任的“混凝土人”是不存在的。螺旋箍筋的道理還可以啟示我們?nèi)ダ斫庵贫?、法律及社會約束以及如何保障社會秩序的有效運行。
結(jié)構(gòu)耐久性設計方法與解決矛盾的分類法
工程結(jié)構(gòu)設計討論的是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成預定功能的能力，耐久性與結(jié)構(gòu)的安全性、適用性共同組成結(jié)構(gòu)功能的三大指標。
耐久性是指結(jié)構(gòu)對氣候變化、化學侵蝕、物理作用或任何其他破壞過程的抵抗能力。其中的影響因素分別來自對混凝土的損傷（裂縫、破碎、酥裂、磨損、溶蝕等），對鋼筋銹蝕、脆化、疲勞、應力腐蝕以及對鋼筋與混凝土之間黏結(jié)作用的削弱。結(jié)構(gòu)耐久性取決于混凝土材料的自身特征和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境。
在結(jié)構(gòu)設計中，設計規(guī)范提出了按結(jié)構(gòu)使用環(huán)境進行耐久性設計的概念，明確規(guī)定了不同使用環(huán)境下結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求，對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量等做出了限值規(guī)定。環(huán)境條件劃分成四大類別，分別針對：Ⅰ類溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境；Ⅱ類嚴寒地區(qū)的大氣環(huán)境、使用除冰鹽環(huán)境、濱海環(huán)境；Ⅲ類海水環(huán)境；Ⅳ類為受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。同時依據(jù)這種對環(huán)境影響程度的等級分類，分別制定抗凍等級選用標準、混凝土保護層厚度標準等一系列要求。
學習這一條例規(guī)定給予我們的啟示是什么？耐久性設計面對的主要是環(huán)境的影響，作為結(jié)構(gòu)本身是無法改變環(huán)境的，于是要提高耐久性必須使結(jié)構(gòu)適應不同的環(huán)境。怎么適應？
第一位的要求就是面對外部，對環(huán)境分門別類，將大氣環(huán)境、水環(huán)境以及運營條件按影響嚴重程度不同進行等級分類；第二位的要求是面對內(nèi)部，提出適應性要求，在設計措施、施工措施上做出規(guī)定，從而達到內(nèi)部與外部的協(xié)調(diào)一致。
人們對于自身所處的環(huán)境有很多的無能為力，你能夠做的就是善于識別不同的環(huán)境情況，有了明確的認識與界限劃分，才能做到區(qū)別對待。這里教給我們的工作方法是，工作千頭萬緒、錯綜復雜，如果我們一頭扎進去拼命地干，往往事倍功半。于是，首要的工作是進行分類，區(qū)別不同的對象進行排列、組合，形成輕重緩急、主次先后，尤其當這種無序是我們自身所無法控制的情況時，分類法是必要的、有效的。
我們能夠控制與改變的是我們自身，不要指望用自身的固定條件能夠適應各種環(huán)境，“以不變應萬變”，必須善于調(diào)節(jié)自身條件以適應不同的環(huán)境。這里的關注點在于，你用最強勢的條件去應對最一般的環(huán)境條件實際上是不合理的。比如說，采用最大的保護層厚度應對Ⅰ類環(huán)境是不恰當?shù)?。因為厚度本身也有其不利的影響，過厚的保護層容易開裂。人們發(fā)揮自身的能力一定要與所處的環(huán)境相適應，能力不足不能滿足工作需要，能力表現(xiàn)得過高同樣也不一定適應工作需要。
結(jié)論
第一，專業(yè)課程文化的開發(fā)與建設是高職教育走向職業(yè)化、素質(zhì)化培養(yǎng)目標的必然體現(xiàn)。不同的課程具有不同的知識領域特性，與之相適應的則是理念、實踐與方法論特征，倡導課程文化建設，就是要提倡在傳授知識的同時，將知識中蘊含的邏輯、思維等方法傳授給學生。
第二，知識、能力與素養(yǎng)是高職教育的三大目標，相互之間有著內(nèi)在的聯(lián)系。在教學過程中不宜簡單地針對三個目標分別制定措施，而必須將三大目標協(xié)同起來。它們的關系在于，知識是花朵，能力是樹干，而素養(yǎng)是根須。掌握知識是第一層次目標，掌握學習知識的方法，可以適應知識更新的發(fā)展是能力培養(yǎng)，這是第二層次目標；了解知識的產(chǎn)生過程，發(fā)現(xiàn)知識的規(guī)律，可以發(fā)掘、積累、創(chuàng)新知識是素養(yǎng)提升，是第三層次目標。教學的目的就是要讓花朵繁茂，更要讓樹干強壯，根須發(fā)達，使知識之樹常青。
第三，課程文化需要發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘和總結(jié)。知識是表層，蘊藏于知識中的認識過程、思維方式、實踐規(guī)律需要專業(yè)技術人員去細致探究，才能有所心得，有所發(fā)現(xiàn)。因此，課程文化建設是一個鉆研的過程、探索的過程、積累的過程、歸納總結(jié)的過程。
第四，課程文化建設依賴于課程教學團隊的通力合作。任何文化的力量都源于集體。整個課程教學團隊對課程文化建設重要性的共識，對課程知識所蘊含思維、邏輯、規(guī)律的共同探究，是課程文化建設的基礎，也是課程文化建設的保障。
課程文化建設成功的標志，是學生通過課程教學收獲了知識，多年以后雖知識逐漸淡化，而支撐這些知識的思想與方法仍植根在學生的腦海，使學生能夠真正成為“具有特定專門技術知識的智能型人才”。
參考文獻：
[1]吳加澍.對物理教學的哲學思考[J].課程·教學·教法，2005（7）.
[2]孫元桃.結(jié)構(gòu)設計原理（第3版）[M].北京：人民交通出版社，2009.
[3]曾仕強.中國式管理[M].北京：中國社會科學出版社，2005.
多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設計中最重要的一步便是系統(tǒng)劃分，系統(tǒng)劃分的合理與否將會影響到多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平、運行穩(wěn)定性和管理方便性。
就本工程而言，可以有2種不同的系統(tǒng)劃分方案：方案一將每層劃分為一個系統(tǒng)；方案二將東向和西向的房間分別設置系統(tǒng)。2個方案的比較結(jié)果列于表2。表2中制冷劑管等效長度指最遠端室內(nèi)機至室外機間的氣體配管長度與分歧管等效長度（Y型分歧管按0．5m計算）之和（忽略彎頭的等效長度）。方案一的制冷劑管等效長度、內(nèi)外機間高差、室內(nèi)機間高差等參數(shù)明顯優(yōu)于方案二。
《規(guī)程》3．4．2條款指出，當室內(nèi)機組運行工況一致，且負荷變化較為均勻時，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)在40％～80％負荷率（部分負荷）范圍內(nèi)，具有較高的制冷性能系數(shù)。即多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設計時應進行合理的分區(qū)，盡可能保證同一空調(diào)分區(qū)內(nèi)各室內(nèi)負荷變化的均勻一致性，以提高多聯(lián)機系統(tǒng)的運行性能。盡管從表1可以看出東向房間與西向房間的負荷變化規(guī)律有一定差異，理論上方案二更有利于提高多聯(lián)機系統(tǒng)的運行性能，但是從客房的使用角度考慮，各臺室內(nèi)機開關時間的隨機性及參數(shù)設定的差異性導致室內(nèi)機組運行工況并不一致，因此就客房的運行特點而言，方案二比方案一負荷變化均勻的優(yōu)勢并不太明顯。綜合考慮客房經(jīng)營管理的方便性，本工程按方案一進行系統(tǒng)分區(qū)。
設備選型
多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的設備選型需要經(jīng)過試算與校核過程，其具體步驟如下：1）根據(jù)各房間室內(nèi)計算負荷初步確定滿足要求的室內(nèi)機額定制冷量；2）根據(jù)同一系統(tǒng)內(nèi)同時運行的室內(nèi)機制冷量總和選擇相應的室外機額定制冷量（室內(nèi)機確定不同時使用時，系統(tǒng)內(nèi)所有室內(nèi)機與室外機的容量比不宜超過130％）；3）按照設計工況對室外機的制冷能力進行溫度、配管長度和高度差、融霜（制熱工況時）等修正；4）利用室外機修正結(jié)果對室內(nèi)機實際制冷能力采用公式（1）進行校核計算：5）如果由式（1）計算的結(jié)果小于房間的計算負荷，則重復上述2）～4）步重新選擇室外機容量。
若冬季采用多聯(lián)機熱泵系統(tǒng)進行制熱，還需要對其制熱工況進行校核計算（步驟同上）。以某多聯(lián)機品牌的設計選型手冊為依據(jù)，將選型計算結(jié)果列于表3。屋頂冷負荷的存在使頂層的計算負荷加大，因此室內(nèi)機310～316的選型規(guī)格也相應加大。查設計選型手冊，系統(tǒng)1～系統(tǒng)3的溫度修正系數(shù)為1．05（室外空調(diào)計算干球溫度33．2℃，室內(nèi)濕球溫度20℃工況時），配管修正系數(shù)（考慮制冷劑管等效長度和室內(nèi)外機間高度差綜合因素）分別為0．92，0．915和0．90。從計算結(jié)果可以看出，雖然是同樣規(guī)格的室外機，但是隨著配管不利因素影響的加劇，修正后室外機制冷量及制冷性能系數(shù)也明顯減小。實際工程中，設計人員往往忽視了這點，不考慮配管因素的影響而將多套系統(tǒng)的室外機簡化選為同樣規(guī)格的設備，導致系統(tǒng)運行時出現(xiàn)了制冷（熱）不足的現(xiàn)象。
值得一提的是，上述步驟中第2）、4）和5）點與傳統(tǒng)空調(diào)的設計存在較大的差異：傳統(tǒng)設計是按整個建筑（空調(diào)系統(tǒng)服務區(qū)域）逐時負荷的最大值確定冷水主機容量，且不需要對風機盤管進行類似的校核。但是，這一點并沒有引起相關人員的足夠重視，筆者曾在送審過程中遇到審圖人員要求按系統(tǒng)分區(qū)的逐時負荷的最大值選擇室外機的經(jīng)歷，理由是按照《公共建筑節(jié)能設計標準》5．1．1條款：必須進行逐時冷負荷計算以避免由于總負荷偏大導致裝機容量偏大的現(xiàn)象。
《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2008》也提出室外機容量應根據(jù)所服務區(qū)域逐時負荷的最大值進行選擇。顯然，這些觀點都是受傳統(tǒng)空調(diào)設計模式的影響而產(chǎn)生的。事實上，基于制冷劑在壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器四大部件內(nèi)的耦合作用的前提下，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)通過協(xié)同控制電子膨脹閥與壓縮機使進入室內(nèi)機的制冷劑流量不僅要適時地滿足室內(nèi)負荷的需求而且要與循環(huán)總流量相平衡。與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的集中控制技術要困難得多，目前的技術水平還達不到在制冷循環(huán)穩(wěn)態(tài)運行的情況下精準地按需分配制冷劑的程度，因此多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的設備選型需遵循其自身的獨特設計方法。
施工圖深化設計
《規(guī)程》3．1．6條款指出：多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的施工圖設計可分2個階段，且應符合《建筑工程設計文件編制深度規(guī)定》（以下簡稱《規(guī)定》）的要求。
【基金項目】江蘇省自然科學基金（BK20140560），江蘇大學高級人才科研啟動基金（14JDG161，14JDG162）。
【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0125-01
1.引言
隨著全球化、國際化的發(fā)展，中國高等教育英語教學不再是單向輸入，而是逐步轉(zhuǎn)向輸出[1]。近年來江蘇大學招收的留學生來自六大洲89個國家，土木工程與力學學院在專業(yè)課的全英語教學方面進行了一些探索。針對土木工程專業(yè)留學生來自不同國家，而不同國家的混凝土結(jié)構(gòu)設計有著不同的經(jīng)驗，致使混凝土結(jié)構(gòu)的設計方法具有多樣性、所依據(jù)的規(guī)范也存有很大差異的問題，如何調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程的教學目標、教學內(nèi)容和教學方法變得尤為重要，這也是高等教育國際化的必然選擇[2]。在全球經(jīng)濟一體化的今天，混凝土設計的技術標準和規(guī)范已經(jīng)不再是一個單純的技術文件，也是讓畢業(yè)后的留學生融入世界大環(huán)境的重要手段[3]。
2.混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程的特點及留學生全英語教學存在的問題
“混凝土結(jié)構(gòu)設計原理”課程所討論的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計理論和設計方法，是土木工程專業(yè)知識體系的重要組成部分，不僅是一門理論性和實踐性很強的課程，由于與現(xiàn)行工程建設標準密切相關，所以更是一門不斷發(fā)展的課程。所有畢業(yè)生無論將來從事科研、設計、施工還是工程管理類工作，都將與之接觸。因此本課程適用于房屋建筑、交通土建、水利工程、礦井、港口航道及海洋工程等專業(yè)，是土木類專業(yè)的必修課程。
雖然混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)是最為常用的土木結(jié)構(gòu)形式，但混凝土結(jié)構(gòu)設計卻是非常復雜的過程。原因是：一、混凝土材料的復雜性，混凝土是由水泥、砂、石等組成的具有微孔結(jié)構(gòu)的復合材料，在采用混凝土材料進行結(jié)構(gòu)設計時，要考慮強度、收縮、徐變、耐久性等因素，對于鋼筋，要考慮其強度、變形、與混凝土粘結(jié)等因素。二、由于混凝土材料和鋼筋材料的特性不同，在混凝土結(jié)構(gòu)設計中不能直接采用材料力學和固體力學的方法，很多力學模型和公式是根據(jù)試驗建立的。各個國家在混凝土結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展道路上各不相同，有著不同的設計經(jīng)驗，所采用和依據(jù)的規(guī)范也是各不相同。
3.提高留學生混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程教學質(zhì)量的對策
①以實際工程應用為重點：由于國內(nèi)外教材針對的教學要求不同，所以教學側(cè)重點也不同，因此，可以以實際工程應用為重點，對課程中的混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱等結(jié)構(gòu)所涉及的構(gòu)件計算內(nèi)容，進行重新編排，編制合適的留學生全英語教材；
②國內(nèi)規(guī)范與國外多種規(guī)范相結(jié)合：國內(nèi)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2010），美國規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范》（ACI318-05），歐洲規(guī)范2《混凝土結(jié)構(gòu)設計-第1-1部分：總原則和對建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定》（EN1992-1-1：2004）[4]；
③多媒體教學：由于課程涉及的知識面廣，所依據(jù)的規(guī)范多樣，因此，學生在學習過程中極易產(chǎn)生疲勞和厭倦感，學習興趣受到影響。而多媒體可以擴大信息容量，可以圖、文、聲并茂，形象生動，將各種規(guī)范的對比、在工程中的應用的特點快速地表達出來。
④注重留學生以后發(fā)展的需要：一個合格的結(jié)構(gòu)工程師，必須正確理解規(guī)范內(nèi)容，避免盲目照搬條文，所以要求培養(yǎng)留學生理解規(guī)范條文賴以建立的理論依據(jù)和科研成果，也就是規(guī)范編制的背景材料，而這些就要求教師在課程的各個章節(jié)中把培養(yǎng)留學生以后發(fā)展需要所需的內(nèi)容融入進去。
4.結(jié)論
針對《混凝土結(jié)構(gòu)設計原理》留學生全英語授課的現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)狀中的特點，并根據(jù)全英文授課中存在的問題，提出了相應的對策，希望該工作對《混凝土結(jié)構(gòu)設計原理》留學生全英語授課有所幫助和指導。
參考文獻：
[1]劉錫軍，蔣隆敏.混凝土結(jié)構(gòu)設計原理[M].中南大學出版社.2010.第一版.
[2]張永杰，王桂堯，周德泉，陳永貴.工程地質(zhì)課程雙語教學實踐探討[J].高等建筑教育.2014（1），23，94-98.
[3]張云蓮，文獻民.土木工程專業(yè)課程英文教學探討[J].高等建筑教育.2013（4），22，59-62.
[4]貢金鑫，魏巍巍，胡家順.中美歐混凝土結(jié)構(gòu)設計[M].中南建筑工業(yè)出版社.2007.第一版.
中圖分類號：G423.3；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0067-04
土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式很大程度決定了未來土木工程師的能力與素質(zhì)。目前世界上大多數(shù)國家采取“通才”教育，即強調(diào)“土木工程專業(yè)寬口徑”的培養(yǎng)目標，在培養(yǎng)方案和課程設置上注重大土木平臺的構(gòu)建[1-2]。在這樣的背景下，專業(yè)平臺課程的學習對學生知識體系的形成尤為重要。
結(jié)構(gòu)設計原理課程作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎課[3]，對幫助學生構(gòu)建基本結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來，筆者所在的教學團隊針對該課程進行了一系列的實踐探索，先后承擔并完成多項課程建設與改革項目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團隊編著的《結(jié)構(gòu)設計原理》教材[4]獲江蘇省精品教材和重點修訂教材等立項。
筆者基于教學團隊在課堂教學及教材修訂過程中的實踐，對《結(jié)構(gòu)設計原理》精品教材建設進行探討，旨在為土木工程專業(yè)基礎課程教材建設提供參考。
一、現(xiàn)狀分析
結(jié)構(gòu)設計原理是土木工程專業(yè)的基礎核心課程，主要培養(yǎng)學生掌握結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設計計算能力，為結(jié)構(gòu)整體設計奠定基礎。結(jié)構(gòu)設計原理主要講授混凝土結(jié)構(gòu)設計原理和鋼結(jié)構(gòu)設計原理兩部分內(nèi)容，課程具有基礎性強、學時長、知識體系復雜、實踐性強等特點。目前國內(nèi)各高校均將該課程設置在第五學期，但開設方式各有不同，例如：清華大學將課程分為混凝土結(jié)構(gòu)（1）和鋼結(jié)構(gòu)（1）兩門課程，每門分別為3學分，合計96學時；同濟大學分為混凝土結(jié)構(gòu)基本
原理和鋼結(jié)構(gòu)基本原理，分別為4學分和2.5學分，合計111學時；東南大學將兩部分合并為工程結(jié)構(gòu)基本原理，合計5學分80學時；中國礦業(yè)大學將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)合并為結(jié)構(gòu)設計原理課程，共80學時。
教材的編寫和選用與課程設置密切相關，教材的編寫質(zhì)量對課程教學效果的影響也非常明顯[5-6]。目前對于《鋼筋混凝土設計原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》教材的建設，要么完全分離，要么簡單組合，在教材內(nèi)容編排方面對知識體系的完整性和共通性考慮不足。有些教材過于偏重理論分析，與實際工程聯(lián)系不緊密；有些教材僅強調(diào)實例缺乏足夠的理論分析。在“大土木”的背景下，如何將土木工程中基本構(gòu)件的設計原理融合為一整體，實現(xiàn)真正意義上的平臺課的搭建目標，并與后續(xù)專業(yè)課的學習有效搭接，成為精品教材建設需要思考和解決的問題。
二、教材編寫探討
基于上述現(xiàn)狀分析和實踐探索，筆者認為大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設計原理精品課程教材的編寫應重視原理共通與材料差異并存，做到基本原理與工程應用并重，實現(xiàn)課堂學習與課外拓展并舉。
（一） 原理共通與材料差異并存
作為一門介紹專業(yè)基礎的課程，其教材應體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本設計原理的共通性，同時也不應忽略這些基本原理因材料的不同而引起的差異。以圖1（a）所示純彎曲構(gòu)件為例，如果是鋼筋混凝土梁圖1（b），其設計公式來源于試驗現(xiàn)象及理論推導的結(jié)合，講解中通常需要強調(diào)鋼筋與混凝土二者共同受力，給出如圖2所示的截面應力的變化圖，并有一系列基本假定作為前提才能獲得這些基本公式，在授課過程中必須強調(diào)試驗現(xiàn)象并有專門的試驗環(huán)節(jié)針對該內(nèi)容做深化；而鋼梁圖1（c）的設計公式則源于材料力學的理論推導，其截面應力的變化如圖3所示。對比圖2與圖3，可見其差異明顯。
這種差異在軸壓柱、偏壓柱以及構(gòu)件的連接方面也有所體現(xiàn)。如果無視這種差異，強行將兩部分內(nèi)容簡單揉合，必然給學習者特別是初學者帶來很大的困惑，
造成概念混淆、理解混亂。為此，在教材的結(jié)構(gòu)安排上，應將混凝土結(jié)構(gòu)設計原理及鋼結(jié)構(gòu)設計原理分篇編寫，既顯示出兩者之間在原理上的相通性，又體現(xiàn)了不同材料構(gòu)件設計的區(qū)別。這樣有既利于學生理解學習，又方便教師講解。
（二）基本原理與工程應用并重
結(jié)構(gòu)設計原理課程的特點應該是“始于理論，終于應用”，即立足于基礎理論的同時還要強調(diào)基本原理的應用方法，以使學生在掌握基本概念的基礎上，通過實例將原理應用于設計實踐，加深學生理解。
首先應妥善把握理論推導的尺度。對基本理論的涉及深度不宜過深，因為糾纏于基本理論往往會適得其反，造成學生疲于推導、演算，而忽略理論背后的“原理”。另外，理論推導枯燥乏味，勢必增加學生的學習負擔，削弱其學習興趣。教材中的理論應服務于基本原理。例如鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定設計中非常重要的整體穩(wěn)定系數(shù)φ，它綜合體現(xiàn)了初彎曲、初偏心和焊接殘余應力對構(gòu)件臨界應力的影響，其中講到初彎曲對軸心壓桿承載力的影響時，用圖4所示的壓桿進行理論分析，推導出軸心壓力接近臨界壓力時，其跨中撓度趨于無窮大的結(jié)論，表明構(gòu)件失穩(wěn)，就很好地體現(xiàn)了“原理”。
其次，應重點培養(yǎng)學生對基本原理的應用方法。教材中對每個知識點都應該有相應的例題可以參考，同時還應有綜合例題將相關知識點串聯(lián)，使學習者對知識點有系統(tǒng)整體把握。圖5為某鋼結(jié)構(gòu)的主次梁體系，以此為工程背景，可以將其次梁、主梁、柱、支撐等基本構(gòu)件的設計，以及主次梁、主梁與柱的連接設計分散于各個章節(jié)的例題中，既能各自獨立，又能形成整體結(jié)構(gòu)，幫助學生構(gòu)建由點及面的知識體系，應用效果非常好。當然，作為教材，課后還應配合一些習題幫助學生完成課外拓展訓練，使學生能及時將課程學習的內(nèi)容進行具體應用。無論是例題還是習題，都要做到與實際工程緊密聯(lián)系，只有多聯(lián)系實際才能保證“原理”有個堅實的落腳點。
（三） 課堂學習與課外拓展并舉
土木工程學科的一個重要特點就是實踐性很強，任何一個理論都要經(jīng)得住實踐的檢驗，而很多設計理論也都是源于實踐。因此，一方面應強調(diào)設計方法的實踐來源，在教材內(nèi)容編排上可按照試驗研究―理論分析―設計方法―實例分析的順序進行，并適當配合現(xiàn)場試驗、動畫演示以及試驗錄像以加深學習者的印象。另一方面應注意激發(fā)學生自主動手的能力，比如在教材中加入自主設計試驗、模型制作等習題。這對培養(yǎng)學生的結(jié)構(gòu)感覺非常重要，也可以豐富教學內(nèi)容。圖6a為鋼結(jié)構(gòu)連接部分的一道課后綜合作業(yè)題，包含了角焊縫受拉受彎、螺栓拉剪、螺栓拉彎等連接的驗算。學生對該圖的理解有困難，為了解決此問題，首先指導學生繪制了該連接的三維模型（圖6b），通過旋轉(zhuǎn)角度動態(tài)觀察輔助識圖，然后組織學生動手制作縮比模型（圖6c），通過親手操作組裝，學生對鋼結(jié)構(gòu)的傳力路徑、連接方式及構(gòu)造細節(jié)等有了更為深入的理解。這種實踐教學方法操作簡單，很好地實現(xiàn)了課堂學習與課外拓展的有效對接，實施效果良好。
結(jié)構(gòu)設計的流程相對比較程序化，每種構(gòu)件的設計都遵循一定的流程和規(guī)律，即材料參數(shù)確定、截面初選、基本設計公式選用、適用條件校核、復核等。為此，可以在每一章節(jié)設計方法闡述之后，附上對應內(nèi)容的程序化流程圖（圖7），以有利于學生對設計過程的總體把握。同時，該部分內(nèi)容也為學有余力的學生提供了很好的編程鍛煉機會，如圖8即為指導學生參照教材流程編制的VB小程序，界面簡單、功能齊全、效果良好。
由于篇幅有限，這些課外拓展內(nèi)容無法在教材中充分展開，可以將其制作為電子資源庫，采用多媒體教材的形式對紙質(zhì)教材進行適當補充。此外，還可將電子資源整合于精品課程網(wǎng)站，供學生瀏覽學習。
三、結(jié)語
結(jié)構(gòu)設計原理是大土木專業(yè)一門非常重要的專業(yè)核心課程，其內(nèi)容多、公式多、公式適用條件多，具有一定的難度。教材建設作為該課程的重要環(huán)節(jié)，對教學效果的影響較大?；诙嗄甑恼n堂教學和教材建設實踐，筆者對大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設計原理課程精品教材的編寫進行一些探討，以期為土木工程專業(yè)基礎課程教材的建設提供參考。
參考文獻：
[1] 陳以一.國際土木工程界對未來工程師教育的若干關注點[J].高等建筑教育，2006，15（2）：119-121.
[2] 徐禮華，傅旭東，彭華，等.土木工程專業(yè)復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建與實踐[J].高等建筑教育，2016，25（1）：55-60.
[3] 徐明，宗周紅，張蓓，等.工程結(jié)構(gòu)設計原理實驗課程教學改革[J].高等建筑教育，2015，24（5）：111-114.
1引言
經(jīng)濟的前進發(fā)展，促使精神物質(zhì)需求逐步提升，對建筑的標準也超過了實用性和安全性，并對建筑外觀提出全新的標準。為此，設計師將設計是否有利于施工操作、是否屬于提升房屋結(jié)構(gòu)、是否包含美學價值等劃入考量范圍，促使房屋水平有所提高。
2結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的基本原理
結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的基本原理為著手項目結(jié)構(gòu)設計活動時，除應思量建筑安全系數(shù)和實用功能，也應強化美學價值。換而言之，即借助可行、合理的設計，打造完美、理想型設計作品。對于房屋工程而言，結(jié)構(gòu)整體與分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計為結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化最為重要的兩個應用層面，而結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化具體涵蓋圍護結(jié)構(gòu)方案、細部設計與屋蓋系統(tǒng)方案。若要進一步細化，則可劃分為造價分析、選型和受力分析等。在具體的實施過程務必要依據(jù)實際情況來確定，盡可能達到建筑整體價值最高。在舒適安全的基礎上，建筑師應主動順應時代潮流，主動實施結(jié)構(gòu)改進和創(chuàng)新。待設計結(jié)構(gòu)時，應在總體上滿足設計師提出的設計理念，基于這一基礎，保證平面布置對稱與合理，全面縮減剛度中心和質(zhì)量中心的差別；盡可能保證不讓建筑物基于水平壓力出現(xiàn)驟然扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。同時，縱向布置需在迎合功能標準的基礎上，盡可能把縱向承重構(gòu)件展現(xiàn)出上下貫通這一狀態(tài)；為降低設計和結(jié)構(gòu)剖析難度，最好不要應用轉(zhuǎn)換層。
3結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的主要作用
3.1降低建筑成本
將結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計對比發(fā)現(xiàn)，前者不僅在成本方面取得顯著改善，還在質(zhì)量層面獲得顯著效果。對于高樓層和多層樓層，在實際建設過程，其中樓層越高，則層數(shù)也越多，且樓層面積越大所對應的占地面積卻不太大，顯著縮減了工程成本，但所面臨的難度下述較高，除應權(quán)衡樓層距離，也應思量房屋承重。而多樓層用戶無需考量這一問題，占地面積相對偏廣。同時，建筑成本的提升表明建筑面積出現(xiàn)了不必要的浪費。從這兩者進行考量，建筑商一般價位傾向高樓層方案，既節(jié)約成本還提高利益，進而對房屋結(jié)構(gòu)提出了全新的要求。
3.2結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的呈現(xiàn)
著手房屋結(jié)構(gòu)設計活動時，除應思量房屋的主要作用和基本安全，也應保證房屋外觀理想和美觀。在房屋設計優(yōu)化中，最主要的問題便在這里，借助最直觀方案美化房屋，且安全可靠。而這對房屋設計師也提出較高的要求，在確保建筑可靠的基礎上，從視覺上呈現(xiàn)出一種美感，為此，在具體的設計工作中，設計師需積極創(chuàng)新，依托平面設計圖融入一些新穎的想法，讓平面盡可能做到整齊與可靠性，全面縮小質(zhì)量中心和剛度中心之間的差異，以此來讓建筑基于高承壓作用也不會出現(xiàn)扭曲變形，另外在豎向布置中保證承重構(gòu)件可上下貫通，最好不要應用轉(zhuǎn)換層，規(guī)避結(jié)構(gòu)和設計麻煩。
4結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的實際應用
4.1前期準備
4.1.1構(gòu)建安全監(jiān)管體系
當前，建筑項目監(jiān)管即便有所改善，但在建筑項目中所投入的監(jiān)管力度不足，極有可能出現(xiàn)安全事故。其中房建結(jié)構(gòu)設計開展方案施工時需加大在房屋建筑項目中的監(jiān)管力度，保證施工安全和建筑質(zhì)量，規(guī)避重大事故。為此，應強化安全監(jiān)管，提升監(jiān)管力度，合理運用，有針對性勘察，構(gòu)建監(jiān)管范圍寬廣、理想的監(jiān)管，確保結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化可全面發(fā)揮自身的作用，讓結(jié)構(gòu)設計能夠穩(wěn)步進行。
4.1.2強化日常監(jiān)管
專業(yè)水平提升與專業(yè)化強化，讓質(zhì)量安全監(jiān)管除應關注施工現(xiàn)場，也應重視工程整體，其中監(jiān)管程序的完整性影響各每一個環(huán)節(jié)的監(jiān)管工作，可將質(zhì)量安全事故降低到最低程度。強化質(zhì)量監(jiān)管，優(yōu)化施工行為，針對各個環(huán)節(jié)實施嚴密的安全監(jiān)管，參照規(guī)范化程序穩(wěn)步建設，讓建筑工程每一個單位均具備安全意識，肩負質(zhì)量安全責任，認真行事，全面遵守各項法規(guī)，確保結(jié)構(gòu)化設計能夠順利實施；
4.1.3編制適宜的結(jié)構(gòu)設計方案
結(jié)構(gòu)設計方案挑選與房屋建筑工程的開展情況密切相關。設計人員面向房屋建筑開展結(jié)構(gòu)設計活動時，應全面思量結(jié)構(gòu)的科學性與有效性。圍繞房屋建筑進行綜合性調(diào)查，參照建筑物的結(jié)果科學設計，讓結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化能夠最大限度地發(fā)揮自身的效果，最終達到預期效果。
4.2實踐應用
4.2.1與工程成本之間的聯(lián)系
結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化落實可控制房屋建筑自身的過程成本。由于房屋建筑整體面積擴大，對應高度增加，其土地占用面積并不大。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化所用技術全面運用材料性能，有機整合內(nèi)部結(jié)構(gòu)的每一個單元間，除保障適用性與美觀性外，還節(jié)約了施工成本，增強了結(jié)構(gòu)性能；
4.2.2與土地用地之間的聯(lián)系
建筑工程的落實，離不開所占土地面積數(shù)，總建筑面積即各屋建筑面積相加的總和，但樓層層數(shù)增加可能會縮減房屋所占面積，擴大房屋建筑高度和房屋這兩者的間距，為此，土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而遞減，不呈現(xiàn)出反比例關系。但結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化卻能夠依托房屋實際，改善結(jié)構(gòu)設計，有效拓展房屋空間，增加實用性，提升整體協(xié)調(diào)性，迎合結(jié)構(gòu)需求；
4.2.3概念設計輔以細部結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化
把概念設計應用到不存在可靠數(shù)據(jù)的設計活動中，利用數(shù)值充當參考，發(fā)揮輔作用，同時，在設計過程有效應用優(yōu)化技術，強調(diào)細部優(yōu)化和地基設計，改善建筑結(jié)構(gòu)。把概念設計和細部結(jié)構(gòu)設計加以整合，讓房屋結(jié)構(gòu)設計穩(wěn)定、安全和舒適，進而獲取可觀的經(jīng)濟效益。
5結(jié)語
對房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化尤為重要，可大幅縮減房屋工程造價，有效運用施工材料，統(tǒng)一協(xié)調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，全面迎合人們的基本需求，還可提高經(jīng)濟效益。為此，我們應明確結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的基本原理，重視實踐應用，并靈活利用。
作者:殷利 單位:浙江翰城建筑設計有限公司
參考文獻：
[1]韓飛.結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].山東工業(yè)技術,2016,(5):90～90.
一 引言
服裝設計是一門系統(tǒng)工程，從整體上可以分為服裝設計、服裝結(jié)構(gòu)設計、服裝工藝制作三大部分。在其中承擔著承上啟下作用的就是結(jié)構(gòu)設計部分，一方面，它將設計效果圖由三維空間的立體形態(tài)轉(zhuǎn)化為二維空間的平面結(jié)構(gòu)，并進行內(nèi)部設計的結(jié)構(gòu)定位；另一方面，結(jié)構(gòu)圖紙為工藝設計提供規(guī)格齊全的工業(yè)樣板，制定工業(yè)標準及工藝流程圖。因此，結(jié)構(gòu)設計是一項重要的技術工作，它是服裝設計的核心部分，它涵蓋的知識面也極為廣泛。前期理論包括人體工程學、人體測量學、服裝立體裁剪基礎；后續(xù)課程包括服裝工藝制作、服裝造型設計等。在這個極為關鍵的環(huán)節(jié)中，樣板的準確度直接影響著服裝的造型是否符合圖紙要求，因此，我們必須要明白，結(jié)構(gòu)設計并不是簡簡單單的打板，要掌握好結(jié)構(gòu)設計這門課程必須要了解人體結(jié)構(gòu)，掌握打板基本知識，并能延續(xù)到了解流行動態(tài)及造型設計能力，這樣全面的學習才能讓培養(yǎng)的學生適應現(xiàn)在環(huán)境下的服裝企業(yè)。因此，如何在高校結(jié)構(gòu)設計這門課程的教學中既讓學生學到應有的理論知識，又能把知識運用到實際工作中去，真正做到學以致用，是本文將要探討的重點。
二 服裝結(jié)構(gòu)設計教學現(xiàn)狀
服裝結(jié)構(gòu)設計作為服裝設計專業(yè)的核心課程，對于學生專業(yè)技能的培養(yǎng)具有決定性的作用，這些年來盡管已經(jīng)在多方面做了一些探索和嘗試，但還是不完善，仍然會有一些比較突出的問題：
1學生缺乏前導課程的知識量
學習結(jié)構(gòu)設計涉及的知識面是很廣的，不僅需要相關的美術基礎和設計能力，更需要具備一定的邏輯思考能力和想象思維能力，所以學生在學習結(jié)構(gòu)設計課程之前要學習很多的前導課程，最重要的就是要透徹地了解人體工程知識，要想把結(jié)構(gòu)把握準確，就必須對人體的凹凸關系和骨骼關系了解清楚。但是現(xiàn)在很多學校卻沒有強調(diào)這個重要的知識點，只是把人體工程這門課程簡單學習一下，這樣就會讓學生在學習結(jié)構(gòu)設計時不理解結(jié)構(gòu)線的變化關系，給學習帶來困難。
2教學內(nèi)容沒有跟上社會需求
現(xiàn)在很多高校在結(jié)構(gòu)設計教學中仍然使用較早的比例結(jié)構(gòu)胸度法和第六代日本文化式原型，因為市面上仍然大量流通這類的教材，但是實際上第七代文化式原型早就已經(jīng)很成熟了，用起來直觀明了，比起第六代好用很多，而且在數(shù)據(jù)設計方面也更貼近現(xiàn)在東方人的身體數(shù)據(jù)，很明顯這是教學內(nèi)容沒有更新的結(jié)果。另一方面在工業(yè)樣板中設計中很重要的號型標準還有很多高校仍使用Y、A、B、C四種體型作為參考依據(jù)，但是日本早就已經(jīng)用七種體型作為放碼的標準，而數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)設計的靈魂，因此在這方面也應該跟上現(xiàn)在的要求。
3教學方法的靈活性不夠
一面黑板，一支粉筆，一根直尺，就是一門課程，現(xiàn)在仍有很多高校把這種教學作為主要教學形式，但實際上現(xiàn)在有很多種方法可以讓這門課程變得很生動，譬如說運用多媒體教學或者采用實物進行教學，但是不能在課堂中程式化的講制圖，要能夠運用各種現(xiàn)代化的設備加強這門課程的靈活性。
4學生對不同結(jié)構(gòu)方法的理解貫通能力差
服裝結(jié)構(gòu)方法的流派很多，即使在同一所學校，不同的老師也可能教不同的結(jié)構(gòu)方法，這樣就會讓學生在學習過程中產(chǎn)生很多疑問。例如歐式平面結(jié)構(gòu)會更注重立體程度，因為歐洲人的體型要比亞洲人立體，日本原型在結(jié)構(gòu)處理上會平面一些，但是會很注重省道的變化，在原型圖上會有8個省道的位置，這是其它結(jié)構(gòu)圖上所沒有的，各種結(jié)構(gòu)方法的不同會讓學生感到無所適從，因為他們?nèi)狈Σ煌Y(jié)構(gòu)設計方法的理解貫通能力。
三、服裝結(jié)構(gòu)設計課程教學方式探索與改革
高校學生在畢業(yè)后，很多都到了服裝企業(yè)比較集中的東莞、珠海、佛山、深圳等地工作，這些學生在工作后都會有在學校學習過程中制圖方法單一，制圖教學無法與企業(yè)實際操作統(tǒng)一之感，導致自己在學習后仍理解不清晰，應用時只能照搬，對于繁瑣的公式和數(shù)據(jù)理解不了。針對這些問題，高校服裝結(jié)構(gòu)設計教學方式應該有一些改革，要通過一系列的教學方式改革使教學和企業(yè)達到統(tǒng)一，讓學生真正能學以致用。
1服裝結(jié)構(gòu)設計教學強化結(jié)構(gòu)原理，做到以設計為主導思想進行教學
服裝結(jié)構(gòu)設計能力培養(yǎng)的核心在于學生對結(jié)構(gòu)造型變化的理解及平面形態(tài)和立體形態(tài)之間轉(zhuǎn)換的掌控能力。這些能力必須建立在理解的基礎上，因而結(jié)構(gòu)設計教學應該注重原理教學，只有讓學生真正理解線條變化與人體的關系，這樣才能做到是在做結(jié)構(gòu)設計而不是簡單的結(jié)構(gòu)制圖。
在服裝結(jié)構(gòu)設計教學時，應強化重點，可以實施5+1的教學方法，5即是五種結(jié)構(gòu)原理，1就是一種主導思想，服裝結(jié)構(gòu)看起來復雜，但是結(jié)構(gòu)原理的部位就是省道結(jié)構(gòu)、領結(jié)構(gòu)、袖結(jié)構(gòu)、腰結(jié)構(gòu)、襠結(jié)構(gòu)五個結(jié)構(gòu)，其原理、變化、應用以及在男裝、女裝、童裝、特體服裝和上裝、下裝、裙子、褲子等結(jié)構(gòu)都是圍繞這五個結(jié)構(gòu)原理展開變化的，在把握好以設計為主導思想的思路上，分析好各部位結(jié)構(gòu)原理、參考數(shù)據(jù)，這樣才是真正做到靈活運用，而不是簡單的老師講一個款式，學生學一個款式，不懂原理，不會變化，只能生搬硬套，遇到變化就完全不會的情況。
2轉(zhuǎn)變教學觀念，發(fā)揮學生主導作用
現(xiàn)在服裝企業(yè)要求的是復合型人才，也就需要理論修養(yǎng)和專業(yè)技能都具備的人才，面對這種現(xiàn)狀，在教學中就應該注意不要老師一講到底，要改變單一的教學模式，建立完善健全的教學模式，在教學中多與學生互動，盡可能地發(fā)揮學生主導作用，讓學生學會主動學習、而不是被動學習，老師在教學中多運用生動的語言，注意化繁于簡的方法，調(diào)動學生的學習興趣，較系統(tǒng)的掌握專業(yè)知識。
（1）針對教學對象，挖掘?qū)W生自身能力
服裝設計與工程專業(yè)又可以分為服裝設計方向和服裝工程方向，招的學生有文科類、理科類，雖然都在服裝設計這個大范疇類，但因為學生的不同其教學方式也要有所改變。文科類學生款式造型變化把握較好，設計思路廣闊，但是數(shù)學功底會差一點，因此在結(jié)構(gòu)設計教學中應該把重點放在數(shù)據(jù)的理解上，要讓這類學生多理解人體測量學、人體工程學這類理科學科，要讓他們充分理解人體與服裝的立體關系，不要出現(xiàn)唯美的設計圖紙只能看不能做，但又要避免枯燥的教學讓學生失去興趣，因此要盡可能抓住這類學生思路活躍的特點，運用多種教學方法，發(fā)揮學生自己的主導作用，鼓勵學生自己動手做，在成品中找到不足，再予以改正，這樣才能讓學生有著探索和學習的興趣。理科類學生，正好與之相反，他們對于公式、數(shù)據(jù)能夠較好理解，但是靈活變動性要差一點，他們對于款式的變化會顯得遲鈍一些。因此在教學時多注重設計教學，多針對不同的款式進行分析，引導理科類學生多理解款式變化與結(jié)構(gòu)的關系，只要他們能掌握款式造型的結(jié)構(gòu)點，數(shù)據(jù)方面也就不成問題了。
（2）注重與學生交流，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
在教學中教師和學生的交流是必不可少的，如果老師在課堂中完全自主地教學，不與學生進行互動，那必是失敗的。現(xiàn)在的大學生思維非?；钴S，他們在學習中會有很多求異思維，他們會有很多的質(zhì)疑，這時教師應本著和學生溝通的想法，多傾聽學生的心聲，然后逐個解決問題，不能一票否認學生與自己的不同想法，多引導，多做比較，因為結(jié)構(gòu)設計最終都是要出成品的，學生提出的異議也許又是一種創(chuàng)新，這時可用他提出的不同板型做出成品，如果確實漂亮合體，老師應該予以肯定和鼓勵，如果還存在合體程度與美觀程度的不夠，這樣學生也會對老師的表達力，親和力以及專業(yè)實力表示欽佩，在實踐中加強對學生的鍛煉，既不會讓學生這門枯燥的課程失去興趣，又能讓他們學會多種變化，將來適應企業(yè)的需求。
3加強結(jié)構(gòu)設計與平行課程之間的交融
（1）人體工程知識與結(jié)構(gòu)設計教學的交融
服裝是直接覆蓋在人體上的，是否合體是檢驗服裝結(jié)構(gòu)合不合理的最直觀方法，隨著生產(chǎn)技術和設備的進步，人們也越來越多地意識到進行結(jié)構(gòu)設計時應該以人體作為參考依據(jù)，做出的設計不僅要滿足合體的要求，還要滿足消費者審美要求和對材質(zhì)的要求，還必須考慮靜態(tài)和動態(tài)的基本活動量，因此，數(shù)據(jù)設計是最重要的，而數(shù)據(jù)就來源于人體，因此，在結(jié)構(gòu)設計中融人體工程知識就顯得非常重要了。在學習結(jié)構(gòu)設計這門課程前，要好好地把人體工程學掌握透徹，這樣才會在學習結(jié)構(gòu)設計過程中顯得易懂而且輕松。
在女上裝結(jié)構(gòu)設計中，胸部設計量是很重要的一個環(huán)節(jié)，因為胸凸較大，結(jié)構(gòu)上就要很細膩的處理這一環(huán)節(jié)，如圖（一）就是東方女性上半身水平斷面重合圖很多中國傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只是簡單的把胸圍等分四份做平面結(jié)構(gòu)，但是仔細看，人體胸圍實際是六面體，要想很好地把結(jié)構(gòu)關系處理好，就要把胸部做六份設計，這就是我們所說的六分胸圍法，這樣就會比四分胸圍更合體。如（圖二）是第七代日本文化式原型，在結(jié)構(gòu)上就用了最符合人體特征的六分胸圍法，很好地把后胸大于前胸，前胸大于側(cè)胸的比例關系把握準確，最人性化的設計應該在于前片的胸部設計量，這是比例結(jié)構(gòu)法中不可能做到的一次成型，因為有了胸部設計量，在女裝結(jié)構(gòu)變化中就可以自由運用，非常直觀而且不用擔心不合體。而這些是板型師們是在對人體做了最深入的了解后，再經(jīng)過多次修板后得到的結(jié)果，如果脫離了對亞洲女性的深入了解，那么也就做不出如此合理的結(jié)構(gòu)設計來。
（2）立體裁剪與結(jié)構(gòu)設計教學的交融
結(jié)構(gòu)設計需要有很強的動手能力，不僅需要了解人體工程知識，而且要能運用到實際運用中來。很多院校喜歡把立體裁剪和平面結(jié)構(gòu)設計分成兩門獨立的課程，沒有聯(lián)系起來，這樣學生在學維的平面結(jié)構(gòu)時很難作三維想象，所以在結(jié)構(gòu)設計教學中應該把這兩門課程結(jié)合起來，以原型省道轉(zhuǎn)移為例，如果老師在教學時不做立體示范，沒有在三維人體上做出裁片來讓學生了解造型結(jié)構(gòu)特征，而是直接在二維空間內(nèi)進行教學，那么學生是很難理解這其中變化的原理的， 即使學生能對所示范的圖例理解，但也做不到變化運用，這樣就事倍功半了，因此這兩門課程應該結(jié)合進行教學，把人臺放在教室里，在講結(jié)構(gòu)原理或造型之前，先直觀地在三維人臺上示范出來，在學生理解了結(jié)構(gòu)線的變化后，再用二維平面結(jié)構(gòu)做數(shù)據(jù)設計，這樣就能夠讓學生很容易理解了。
如（圖三），是第七代文化式原型省道轉(zhuǎn)移的圖例，在講結(jié)構(gòu)變化之前，嘗試先用立體裁剪導入，直觀再現(xiàn)省道轉(zhuǎn)移的效果，通過立體裁剪讓學生掌握規(guī)律，掌握數(shù)據(jù)，理解結(jié)構(gòu)圖與人體的關系。
（3）工藝課程與結(jié)構(gòu)設計教學的交融
服裝工藝課程一般是作為結(jié)構(gòu)設計的后續(xù)課程，在學習完結(jié)構(gòu)設計課后，在工藝制作中去把服裝做出來，對于在結(jié)構(gòu)中的錯誤就只能夠在工藝課時才能檢查出來，這樣就會讓結(jié)構(gòu)設計課程沒有修板的這個環(huán)節(jié)，學生在課程教學中不能及時檢查出板型的瑕疵，這樣結(jié)構(gòu)設計課程就不夠完整。因而在教學中可以適當?shù)挠靡徊糠终n時來做假縫，當板型做出來后，用簡單的工藝方法把結(jié)構(gòu)線縫合起來用于檢查板型是否合理。當然，這里所說的假縫是簡單的用平縫代替復雜的工藝，主要用于檢查板型，這樣就不會讓結(jié)構(gòu)設計課程中重要的修板環(huán)節(jié)脫節(jié)到工藝課時才做，而工藝課就可以專門學習工藝制作方法，不要再去做板型的修正了。
（4）CAD課程與結(jié)構(gòu)設計教學的交融
在現(xiàn)在很多企業(yè)已經(jīng)用到了CAD制圖，很少有企業(yè)還用原始的手繪，因此用服裝CAD制作圖紙已是學生必須掌握的課程了，但是CAD只是電腦操作步驟，所有的結(jié)構(gòu)知識還是要通過結(jié)構(gòu)設計課程學習。如果條件允許的話，可以在學習完結(jié)構(gòu)設計原理及造型變化后，及時用CAD做板出圖。這樣，圖紙的準確度會比手繪的高一些，在假縫完后做修正也會更準確一些，尤其是工藝樣板放碼和排料，更需要借助CAD來完成，因此可以把CAD與結(jié)構(gòu)設計教學交融進行。
四、小結(jié)
我國高校服裝專業(yè)成立還只有幾十年的歷史，現(xiàn)在正處于迅速發(fā)展和改革之中，高校教師應該在教學中不斷地摸索經(jīng)驗，結(jié)合服裝結(jié)構(gòu)設計這門課程的特點，有目的地求得最好的教學方式，這樣既有利于老師不斷提高教學水平，又能更好地加強教學的互動，讓學生成為課程的主導，激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)出適合社會需要的學生，讓學生真正做到學以致用。
參考文獻
[1]郭冬梅.《服裝結(jié)構(gòu)設計課程教學研究》.教育與職業(yè).2008.7
1.1混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中的抗震設計
為了更好的將混凝土應用到各個行業(yè)中，在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的時候，我們必須要首先準確的了解并且掌握所有混凝土結(jié)構(gòu)設計的原理，而在所有結(jié)構(gòu)設計原理中，抗震設計是極其重要的原理之一。對于抗震設計原理而言，它受地質(zhì)條件影響比較大。眾所周知的是，在建筑工程施工過程中，混凝土柱需要承受的力比較大，尤其是在一些高壓力的情況下，混凝土柱很難具有一定的延展性能，甚至可能會導致混凝土柱出現(xiàn)變形的情況，因此，為了更好的避免這一現(xiàn)象，在進行結(jié)構(gòu)設計的時候，我們必須要嚴格的遵循“強柱弱梁”的設計原則，保證承受壓力的部分具有一定的延展性能。另外，在進行設計的過程中，我們還應該盡可能的通過控制受壓區(qū)的高度，以及梁的上部和下部之間的比例關系，通過改變各種內(nèi)力之間的系數(shù)關系不斷地增加所有混凝土柱承受壓力的性能。
1.2抗裂設計
在將混凝土應用到建筑工程施工的過程中，為了更好的確保建筑物的質(zhì)量，我們必須要確保所有建筑物具有一定的抗裂能力，進而更好的避免建筑物出現(xiàn)裂縫。而導致混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫的主要原因就是結(jié)構(gòu)物本身的耐久性、防水性能降低，因此，進行裂縫控制是將混凝土結(jié)構(gòu)設計更好的應用到建筑工程的有效手段之一。例如，在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的過程中，為了更好的提高所有混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂性能，我們必須要針對不同的結(jié)構(gòu)采取相對應的抗裂對策。如在進行混凝土原材料選擇的時候，我們必須要選擇正規(guī)的廠家進行原材料的購買，在購買的過程中應該由專業(yè)的工作人員選擇高質(zhì)量的混凝土原材料。同時，我們還應該盡可能的選擇水化熱比較低的水泥，控制好水與灰的比例，適當?shù)脑诓牧现刑砑右恍┩饧觿?，這樣可以更好的防止混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。另外，在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的過程中，我們還應該盡可能的加大梁的截面積或者則可以增加板的厚度，進而不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)的強度，只有混凝土結(jié)構(gòu)物的強度提高了，才能更好的確?；炷两Y(jié)構(gòu)物具有足夠的安全性和耐久性。
1.3混凝土結(jié)構(gòu)設計中的平面設計
除了抗震設計和抗裂設計，在將混凝土應用到實際施工過程中，我們還必須要嚴格的遵循平面設計這一原則。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于建筑物結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量水平提出了越來越高的要求，同時對于混凝土結(jié)構(gòu)設計也提出了比較高的要求。如在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的過程中，我們必須要盡可能的確保整個設計平面的規(guī)則、簡單以及對稱，這樣可以更好的提供混凝土結(jié)構(gòu)物的剛度以及承載能力，最終不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂、抗震能力。另外，在進行結(jié)構(gòu)設計的時候，我們還應該確保所有結(jié)構(gòu)的平面、立面以及結(jié)構(gòu)布置具有一定的規(guī)則性，同時還應該具備合理的傳遞力的途徑以及方式，進而使得作用在混凝土上部結(jié)構(gòu)的力都能夠直接的傳遞到目的地，避免了中間的傳遞過程。最后，還應該確?；炷两Y(jié)構(gòu)物具有整體的可靠性以及牢固性，進而更好的避免因為外來力的影響導致建筑出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。確定構(gòu)件與構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，該徹底分離的絕不似分非分，該牢固的絕不似接非接；處理好結(jié)構(gòu)單元與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力之間的關系，盡量設置多道抗震防線，增強結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中所存在的問題
盡管幾年來我國許多企業(yè)在混凝土結(jié)構(gòu)設計方面取得了比較顯著的成就，但是，盡管如此，我國許多企業(yè)在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的過程中仍然存在著一系列的問題。例如，一些企業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)設計管理機制不夠完善，有些設計人員在設計過程中不能嚴格的按照設計標準進行設計。另外，還有一部分設計人員的專業(yè)素養(yǎng)比較低，他們對于混凝土結(jié)構(gòu)設計相關知識的掌握不足。最后，甚至有一些企業(yè)在進行混凝土結(jié)構(gòu)設計的時候不能嚴格的按照客戶的需求進行設計，隨意的改變設計的理念，這對于促進我國混凝土結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展具有極其不利的影響。
3結(jié)束語
總而言之，在當代這樣一個社會，混凝土已經(jīng)被廣泛的應用到了許多行業(yè)中，而為了更好的將混凝土材料應用到實際中，我們必須要不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)設計的水平。而在設計的過程中，我們應該首先發(fā)現(xiàn)我國在混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中所存在的問題，然后盡快的根據(jù)這些問題提出相對應的解決對策。
作者:王炳監(jiān) 單位:鹽城工業(yè)職業(yè)技術學院
參考文獻：
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）42-0051-02
一、引言
近年來，隨著無線移動技術的成熟和移動設備的普及，移動學習（Mobile-learning）在教育領域的應用日趨擴大，成為構(gòu)建學習型社會的重要推動力[1，2]。移動學習是數(shù)字化學習的延伸，它是知識經(jīng)濟社會人們教育需求和職業(yè)發(fā)展需求的反映，是移動通信技術在教育中的具體應用。同時，移動學習也有力地推動了優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，促進了教育公平。
《結(jié)構(gòu)設計原理》課程作為土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎課，對幫助學生構(gòu)建基本的結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來，教學團隊針對該課程進行了一系列的實踐探索，先后承擔并完成多項課程建設與改革項目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團隊編著的《結(jié)構(gòu)設計原理》教材獲江蘇省精品教材和重點修訂教材等立項。
本文基于教學團隊在課堂教學及教材修訂過程中的實踐，對《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》精品教材的建設進行探討，旨在為移動學習環(huán)境下的教材建設提供參考。
二、現(xiàn)狀分析
為了推動高等教育“質(zhì)量工程”戰(zhàn)略的順利實施，我國先后啟動了“國家精品課程建設”項目和“國家精品開放課程”項目[3]。經(jīng)過多年的建設，精品課程取得了明顯的建設成效，但也存在著“重申報輕建設”、“重共享輕應用”、“網(wǎng)絡資源教學有效性缺失”等問題[4]。同時調(diào)查顯示[5]，精品課程的使用頻率偏低，如圖1所示，有23.9%的學生沒用過精品課程資源，每天使用1次或多次的學生僅占5.8%。由此可見，精品課程資源的利用效率還有很大的挖掘空間。
通過分析不難發(fā)現(xiàn)，導致精品課程資源利用效率不高的主要原因之一是實體知識載體與虛擬知識載體間的對接不充分。教材作為主要的實體知識載體，在課程學習和教學過程中發(fā)揮著重要的作用。然而以往的做法往往將紙質(zhì)教材的建設與電子資源的建設獨立進行，特別是教材的編寫難以跳出傳統(tǒng)的思維方式，這樣的教材雖然符合課程中知識的邏輯性，能夠較清晰地反映出學科的知識體系，但卻不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性和方便自主學習。另一方面，很多精品課程都開發(fā)了大量的電子資源，但對資源的梳理程度不夠，如何從紛繁復雜的信息中篩選得到對自己有用的信息成為困擾學習者的一大問題。因此，移動學習對精品教材的建設提出的新的要求，通過教材作為載體對大量的虛擬資源進行梳理是非常必要的。
三、精品教材建設探討
基于上述之現(xiàn)狀及存在問題，筆者認為《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》的教材建設應加強兩個對接，即“對接規(guī)范條文，對接工程實際”，將更有利于發(fā)揮移動學習的優(yōu)勢，進而促進移動學習在結(jié)構(gòu)設計類課程中的應用。
1.教材與規(guī)范條文的對接。標準規(guī)范是廣大工程建設者必須遵守的準則和規(guī)定，其數(shù)量龐大、體系復雜。對工程類專業(yè)而言，專業(yè)課程的教學內(nèi)容必須與本行業(yè)的現(xiàn)行設計標準或規(guī)范密切相關。《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》的內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)梁柱基本構(gòu)件，以及焊縫、螺栓等連接的承載機理和設計理論，主要依據(jù)國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017）編寫。然而，教材的編寫與規(guī)范有顯著的差異：規(guī)范應言簡意賅，強調(diào)對應用的指導和約束;教材則需思路清晰，厘清設計公式的來龍去脈。由于教材篇幅有限，將規(guī)范條文直接加入教材是不現(xiàn)實的，而且會降低教材的可讀性和邏輯性。
為此，可以借助移動設備實現(xiàn)教材知識點與規(guī)范的對接。以鋼梁的整體穩(wěn)定原理和設計為例（圖2），首先將教材知識點進行梳理，將鋼梁的整體穩(wěn)定問題分為“整體失穩(wěn)概念”、“臨界彎矩”、“穩(wěn)定系數(shù)”、“設計公式”和“構(gòu)造措施”等五個部分;然后將《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017）的對應條文進行整理，并制作成電子文檔;最后將該電子文檔轉(zhuǎn)存為移動設備可識別的素材（如二維碼），并將移動設備識別碼嵌入紙質(zhì)教材，學習者通過掃描識別碼即可進行知識點的對接。
2.教材與工程實際的對接。《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》課程與工程實際聯(lián)系較為緊密，因此在教學過程中的案例講解、工程照片展示必不可少。另外，為了將抽象的概念理解清楚，動態(tài)展示也非常必要。然而傳統(tǒng)紙質(zhì)教材通常只能展示數(shù)量有限的二維圖，這就要求學習者有一定的空間想象能力。如果能通過移動設備將部分概念圖以工程照片、動畫演示或視頻材料展示，將很好地改善學習效果。
同樣以鋼梁的整體穩(wěn)定為例，其教材知識點與工程實際的對接如圖2所示。概念和構(gòu)造方面以圖片或動態(tài)演示為主，設計公式則以工程實際案例進行對接，既有利于概念的理解，又將與基本原理與實際應用加以聯(lián)系。
四、結(jié)論
在移動學習的背景下，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的作用不僅不應被忽視，反而應發(fā)揮更大的作用。本文以《鋼結(jié)構(gòu)設計原理》為例，探討了基于移動學習的精品教材建設思路，提出教材“對接規(guī)范條文，對接工程實際”的構(gòu)想，為促進移動學習在結(jié)構(gòu)設計類課程中的應用提供參考。
參考文獻：
[1]朱學偉，楊偉，顧健輝.國內(nèi)外高校移動學習案例分析研究[J].中國教育信息化，2014，（21）：9-11.
[2]孫洪艷.高校校園環(huán)境下移動學習模式探究[J].中國教育技術裝備，2014，（20）：56-57.
[3]陳彭，黃偉進，袁曉斌.國家精品開放課程的移動學習模式研究[J].山東廣播電視大學學報，2014，（3）：4-8.
[4]王佑鎂.高校精品課程網(wǎng)絡資源教學有效性的缺失與對策[J].中國電化教育，2010，（8）：80-81.
[5]王娟，劉名卓，祝智庭.高校精品課程應用調(diào)查及其對精品資源共享課建設的啟示[J].中國電化教育，2013，（12）：40-46.
Discussion of “Fundamentals of Steel Structure Design” Edition Based on Mobile Learning
CHANG Hong-fei1，2，XIA Jun-wu1，2，TIAN Guo-hua2，JIA Fu-ping1，LI Xian1，ZHANG Ying-ying1
中圖分類號：TU74文章標識碼：A
1、設計方法
1.1經(jīng)驗設計
機械的連接結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)等已經(jīng)積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結(jié)構(gòu)設計，這是經(jīng)驗設計中的關鍵。具體的產(chǎn)品設計，例如車床，其結(jié)構(gòu)設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經(jīng)驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經(jīng)驗，可以吸收他人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對他人的相關結(jié)構(gòu)設計的學習將更加方便。經(jīng)驗知識是結(jié)構(gòu)設計的寶貴財富，也是公司的知識資產(chǎn)。通過對國內(nèi)外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結(jié)構(gòu)設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產(chǎn)權(quán)?！肮湃藗飨聛淼膶W問，就是裝在船里的貨物?，F(xiàn)在的新潮流、新趨勢，就是行船的風?！痹趯W習他人的結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。
1.2理論設計
機械結(jié)構(gòu)設計的理論方法，討論的是機械結(jié)構(gòu)設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結(jié)構(gòu)設計、載荷均布性設計和變結(jié)構(gòu)設計。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)可靠性和概率設計等方面的發(fā)展和具體應用，機械結(jié)構(gòu)的理性設計方法也在不斷的推陳出新。
1.3模塊化和組合化設計
一臺機器總體是由提供不同功能的結(jié)構(gòu)單元有機的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復雜的機電系統(tǒng)和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結(jié)構(gòu)設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念；我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經(jīng)取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結(jié)構(gòu)單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。
1.4復合化設計
復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構(gòu)件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結(jié)構(gòu)的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件；一根連桿在組合結(jié)構(gòu)中同時作為兩個或兩個以上機構(gòu)的結(jié)構(gòu)件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產(chǎn)品的成本。
1.5分級結(jié)構(gòu)設計
復雜的制造設備是由分級的機械結(jié)構(gòu)組成，大功能層次的結(jié)構(gòu)是由若干個分功能結(jié)構(gòu)組成。層次化不僅是功能樹結(jié)構(gòu)的要求，而且也是制造工藝對結(jié)構(gòu)設計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復雜機電產(chǎn)品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開。層次化結(jié)構(gòu)設計方法在構(gòu)想分級結(jié)構(gòu)階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結(jié)構(gòu)設計的關鍵點，集中解決結(jié)構(gòu)設計中的難點問題。
1.6載荷均布性設計
由于機械結(jié)構(gòu)設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數(shù)滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。行星齒輪減速器的設計也體現(xiàn)了載荷均布性的設計理念，從機構(gòu)運動學來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結(jié)構(gòu)設計更好。
1.7變結(jié)構(gòu)設計
機械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新常常采用變結(jié)構(gòu)的方法，變結(jié)構(gòu)可以改變機械結(jié)構(gòu)的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)設計變?yōu)檗D(zhuǎn)動導桿結(jié)構(gòu)設計。變結(jié)構(gòu)可以改變實現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結(jié)構(gòu)也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。
1.8模型試驗設計
相似模型試驗設計?；跈C器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結(jié)構(gòu)設計和試驗分析，獲取機械結(jié)構(gòu)的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結(jié)構(gòu)設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優(yōu)化水輪機組的結(jié)構(gòu)設計和工作能力。機械結(jié)構(gòu)的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機械結(jié)構(gòu)設計方法，同時對前人的機械結(jié)構(gòu)設計進行革新。
2、設計原理
機械結(jié)構(gòu)的設計必然要依據(jù)技術科學的原理，例如：理論力學原理、材料力學原理、彈性力學原理、疲勞力學原理、流體力學原理、熱力學原理、摩擦學原理、聲學原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機械結(jié)構(gòu)設計中的應用，以期總結(jié)機械結(jié)構(gòu)設計的常用原理，討論機械結(jié)構(gòu)設計的原理在今后結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計中的可能性。
2.1理論力學原理
理論力學是機構(gòu)設計的基礎理論，對于機器的運動學和動力學分析，得到的結(jié)構(gòu)必然反映到機械結(jié)構(gòu)的設計中來。例如，軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學的設計，其動力學及其穩(wěn)定性的設計，要求修改軸承的設計和軸的剛度設計。
2.2材料力學原理
機械零件的強度和剛度設計是基于材料力學理論的，強度或剛度不足時，就需要修改零件的結(jié)構(gòu)設計。例如，齒輪輪齒接觸強度和齒根彎曲疲勞強度的設計，當齒面接觸強度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當齒根彎曲強度不夠時就要求增大齒輪的模數(shù)。
2.3彈性力學原理
彈性力學分析是零件應力應變計算的基礎，例如滾動軸承中滾子修形的設計，基于彈性力學的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機械零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，常常用到彈性力學理論。
2.4疲勞力學原理
機械零件上的機械載荷在工作過程中常常是變動的，例如汽車中的軸、軸承和齒輪上的載荷都是變化的，這種變化的載荷具有一定的統(tǒng)計特征。變載荷下軸和滾動軸承的疲勞壽命設計等工程內(nèi)容，已經(jīng)發(fā)展成機械零件的概率設計。為了更精確地設計機械零部件，疲勞力學在機械結(jié)構(gòu)設計中會得到越來越多的應用。
2.5流體力學原理
流體傳動和動靜壓軸承等的設計是依據(jù)流體力學原理的，流體力學也是機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基本原理之一。例如靜壓導軌的設計、動壓滑動軸承的設計，要依據(jù)流體的質(zhì)量守恒定律、平衡原理等，優(yōu)化設計的結(jié)果要求修改導軌或軸承的結(jié)構(gòu)型式和尺寸參數(shù)。
2.6熱學原理
熱力學和傳熱學在機械零部件的設計中有很廣泛的應用，導軌的熱精度設計、齒輪和滾動軸承的膠合分析、隔熱結(jié)構(gòu)設計等等。
2.7摩擦學原理
耐磨或加快磨損是摩擦學設計的核心，例如圓錐銷的設計、組合螺母的設計，就是為了補償零件的磨損，使得零件在磨損后仍能實現(xiàn)其設計的功能。磨削和拋光制造工藝是利用零件磨損的加工方法。
2.8聲學原理
在機械系統(tǒng)的噪聲分析和研究中，依據(jù)物理聲學的原理及其分析方法，得到噪聲的頻譜和功率譜等分析結(jié)果，以指導機械結(jié)構(gòu)的設計，例如低噪聲滾動軸承的設計。今后，可以考慮利用機械噪聲來進行產(chǎn)品設計，例如聲爆彈的設計、信號中噪聲信息干擾的設計等。
3、結(jié)語
綜合上述，機械結(jié)構(gòu)的設計涉及的方面比較廣，在設計過程當中需要考慮的地方有很多。需要設計者從實際情況出發(fā)，按照設計的基本準則，采用適用設計要求的一些設計方法。
參考文獻：
20世紀末教育部對土木工程專業(yè)進行了新的劃分,原建筑工程專業(yè)、交通土建專業(yè)、地下工程專業(yè)及礦山建設專業(yè)合并為土木工程專業(yè),其課程體系設置也作了相應調(diào)整,增設了荷載與結(jié)構(gòu)設計方法這門專業(yè)基礎課。但是,幾年來在荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課程的教學過程中,我們發(fā)現(xiàn)該課程的設置存在一些問題,使其教學過程面臨困難。為解決這些問題,我們作了相關的探討和實踐。
一、荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課的內(nèi)容及要求
荷載與結(jié)構(gòu)設計方法屬于專業(yè)基礎課程。教學內(nèi)容主要可分為兩部分[1-2]:第一部分是結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)可能遇到的各種荷載及其相應的計算方法,包括重力引起的豎向荷載計算、側(cè)壓力計算、風荷載計算、地震荷載計算、其他作用計算等。這部分內(nèi)容主要是各種荷載的作用機理和計算公式的推導以及計算作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的荷載效應,要求學生掌握各種荷載的計算方法。第二部分是介紹結(jié)構(gòu)設計方法,包括荷載統(tǒng)計分析、抗力統(tǒng)計分析、結(jié)構(gòu)可靠度分析及概率極限設計方法,要求學生掌握滿足可靠度的結(jié)構(gòu)設計方法。因此,該課程的學習效果對于學生掌握專業(yè)基礎知識,深入學習后繼專業(yè)課程具有重大影響[3]。但是第二部分內(nèi)容不再涉及各類荷載的計算,因此這兩部分內(nèi)容在概念體系上不是充分相關的。
二、荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課面臨的困難
要完成荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課的教學任務,我們先要分析該課程的前修課程有哪些[4]。
重力引起的豎向荷載計算包括結(jié)構(gòu)自重荷載、土的自重荷載、雪荷載、車荷載、樓屋面活荷載及行人荷載。在結(jié)構(gòu)自重荷載、雪荷載、樓屋面活荷載及行人荷載的計算中,往往要將這些荷載計算到不同構(gòu)件層次上。為此,我們需要知道建筑物的構(gòu)造方法、結(jié)構(gòu)體系及力的傳遞路徑,而這些知識有賴于房屋建筑學、各類結(jié)構(gòu)設計與板殼力學的知識。
側(cè)壓力計算包括土的側(cè)壓力、水壓力、波浪荷載、凍脹力等。土的側(cè)壓力是以土的材料性能和強度理論為基礎,我們必須學習土力學和彈性力學才能很好地理解和掌握。水壓力和波浪荷載計算需要以流體力學為基礎。
風荷載計算需要知道空氣流體的特性,以及結(jié)構(gòu)的動力響應特性,需要流體力學和結(jié)構(gòu)動力學的知識支撐。
地震荷載計算較難,涉及到地震基本知識、結(jié)構(gòu)地震設防和結(jié)構(gòu)的動力響應特性等,不先學習結(jié)構(gòu)抗震工程和結(jié)構(gòu)動力學是不可能做到的。
其他作用中的爆炸作用需要空氣動力學課的知識,而本專業(yè)一般不開設該課,因此只能直接介紹爆炸作用的計算公式。預加力涉及到預應力知識,主要在混凝土結(jié)構(gòu)設計原理和施工技術里講解。
荷載的統(tǒng)計分析和結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計分析涉及到概率與統(tǒng)計知識。
綜上所述,荷載與結(jié)構(gòu)設計方法的前修課程有概率與統(tǒng)計、房屋建筑學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、土力學、流體力學、結(jié)構(gòu)抗震工程、結(jié)構(gòu)動力學、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理和施工技術等課程,特別是概率與統(tǒng)計、土力學、結(jié)構(gòu)動力學和建筑抗震工程。沒有這些前修課程的支撐,要學好荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課中的第一部分內(nèi)容猶如空中建樓,是不可能實現(xiàn)的。由于荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課是專業(yè)基礎課,在教學計劃中這些課程不可能全部安排在該課程之前,否則不利于教學活動的組織?；炷两Y(jié)構(gòu)設計原理、結(jié)構(gòu)抗震工程和施工技術等課程一般安排在大學后期學習。
另外,荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課的很多內(nèi)容與其他專業(yè)課程重復,如土的側(cè)壓力與土力學知識重復,地震作用與結(jié)構(gòu)抗震工程內(nèi)容重復,水壓力與流體力學內(nèi)容重復,等等。由于該課程學時有限,內(nèi)容涉及面廣,但又沒有相關課程內(nèi)容講的深入,教師只能點到為止,不能深入其里,學生容易產(chǎn)生混淆和負遷移。我們在課堂教學過程和學生的問卷調(diào)查中均發(fā)現(xiàn),學生在學習第一部分內(nèi)容時新鮮感大打折扣;而第二部分內(nèi)容理論性強,沒有具體結(jié)構(gòu)作為講解載體,學習起來較為枯燥乏味。這就使得教學效果不理想,教學過程面臨困難。
三、問題與對策
荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課對前修課的要求及其與現(xiàn)有教學計劃的矛盾屬于教學計劃層面上的結(jié)構(gòu)性矛盾,其根本解決思路應從結(jié)構(gòu)調(diào)整上入手。我們在教學實踐經(jīng)驗基礎上,對這問題作了探討,認為要解決這個問題,可以取消荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課,把該課程的教學內(nèi)容拆分,再重組到相應的課程上講解。
第一部分內(nèi)容不再強調(diào)荷載的作用機理和計算公式的推導,致力于從應用層面上講解各種荷載的計算。把與土有關的荷載在土力學課上講解,與水有關的荷載在水力學課上講解;地震作用在結(jié)構(gòu)抗震工程上講解;風荷載和爆炸作用可在流體力學課上講解;雪荷載、結(jié)構(gòu)自重荷載和樓屋面荷載相對比較簡單,可以在混凝土結(jié)構(gòu)設計大作業(yè)或課程設計中講解;溫度作用和變形作用可以在結(jié)構(gòu)力學中講解。如此一來,既能使學生學習各種荷載的計算方法,又能解決荷載與結(jié)構(gòu)設計方法課這部分內(nèi)容所面臨的矛盾。
第二部分內(nèi)容是結(jié)構(gòu)設計方法,不再涉及各類荷載的具體計算,混凝土結(jié)構(gòu)設計課程也涉及到結(jié)構(gòu)設計方法。因此可以把兩門課程的這部分內(nèi)容結(jié)合起來,放在混凝土結(jié)構(gòu)設計課程中講解。把結(jié)構(gòu)可靠度設計理論和結(jié)構(gòu)設計方法應用到具體結(jié)構(gòu)的設計上,從應用層面上來講解,直觀形象,學生感覺這部分內(nèi)容學來即用,比單純的理論學習效果要好。
把荷載與結(jié)構(gòu)設計方法教學內(nèi)容拆分重組,既可以保證教學計劃的系統(tǒng)性,又可以避免教學內(nèi)容上的重復?，F(xiàn)在有不少學校在實踐這種方法,如東南大學將荷載與結(jié)構(gòu)設計方法和混凝土結(jié)構(gòu)設計兩門課程結(jié)合起來,統(tǒng)稱為工程結(jié)構(gòu)設計原理。
四、教學方法改革
在課程體系尚未執(zhí)行,不能從教學計劃上作調(diào)整時,為了提高教學效果,權(quán)宜之計是在教學方法方面進行改革。我們發(fā)現(xiàn),在教學中若過于重視荷載的產(chǎn)生機理和計算公式的推導,很容易使學生陷入概念、符號、公式系數(shù)中,產(chǎn)生畏懼感,喪失信心、失去興趣。因此教學方法改革很有必要。
1.創(chuàng)設啟發(fā)式、討論式教學氛圍。
為調(diào)動學生學習的主動性,促使其養(yǎng)成勤于思考的習慣,教師在一開始就要形成問題情景,啟發(fā)學生進行初步探索,激發(fā)學生的探究心理,調(diào)動學習積極性。我們采用課前、課中、課后提問,將問題情景貫穿教學全過程。在講授教學內(nèi)容前提出問題,學生大都能積極思考、預習,因為學生有思考和準備,所以回答問題很踴躍,自然形成了討論式、師生互動的氛圍。而課前提問即是將要進行課堂教學內(nèi)容的關鍵、核心所在,所以教師是在引導學生積極思考、與自己同步思維,在回答問題的過程中使教學層層深入,最終解決問題。提出課后問題以幫助學生進一步理解、吸收所學知識。教師在精心創(chuàng)設的問題情景中,對每個問題都不是單向灌輸,學生在回答問題的過程中也在體會學習的方法、解決問題的方法。
2.以工程實例為載體,授課方法以知識應用型為主。
教師在課程中,應積極引進案例、提出需要完成的任務,在授課中注重教學互動,并利用校內(nèi)實訓場進行現(xiàn)場模擬教學,特別是典型惡性事故的講解、觀察分析身邊工程結(jié)構(gòu)思考開放性問題、錄像、大作業(yè)訓練、課程設計、參觀實習等,在整個教學過程的各個環(huán)節(jié)中多側(cè)面、多角度將理論聯(lián)系實際,幫助學生加深對理論知識的理解,增強工程意識,盡量縮短理論與實踐之間的差距。在可能的環(huán)節(jié)中盡量讓學生動手參與,使他們成為課堂上的主體[5]。這樣的教學方式能夠激發(fā)學生強烈的求知欲望,強化他們的創(chuàng)造性思維能力。
3.提供網(wǎng)絡平臺,為學生課外學習營造良好環(huán)境。
教師可以充分利用現(xiàn)代教學手段與方法,建立荷載與結(jié)構(gòu)設計方法的課程網(wǎng)站,通過網(wǎng)絡平臺承載更多的信息,上傳多媒體課件、工程圖片、作業(yè)習題,對一些難點和重點進行知識延伸和鏈接,解決課程內(nèi)容多、學生感性認識少、平面表達難度大的問題,教學課件與大量工程資料圖片、錄像結(jié)合,利用分析軟件模擬工程結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與動畫演示,等等,加大信息量,可以激發(fā)學生的學習興趣,提高教學效果。
4.建立從“整體到局部”的教學模式。
長期以來荷載與結(jié)構(gòu)設計方法遵循“從局部到整體”的教學模式,即由各種荷載計算到荷載組合,兩部分內(nèi)容相互割裂,缺乏聯(lián)系,任何結(jié)構(gòu)不可能只承受一種荷載,而總是同時有幾種荷載作用在結(jié)構(gòu)上。從單個荷載出發(fā)的教學模式,一開始就缺乏整體感,沒考慮到學生能否自己完成把各種荷載組合成結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),其結(jié)果是學生孤立地學習了一些荷載知識,卻未建立起較清晰的整體結(jié)構(gòu)荷載概念,不清楚基本工程結(jié)構(gòu)在多種荷載作用下的工作性能、受力特點,更不清楚一個工程結(jié)構(gòu)應承受和傳遞哪些荷載,以及為保證傳遞過程的完成而應采取的各種措施。教師在教學過程中,從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)展開教學,易于以工程應用為目的直接面向工程,實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合,將工程實例貫穿教學始終,使學生充分理解其工程背景和目標。由于面對的是整體,考慮問題必須從整體出發(fā),分析解決問題需考慮各種枝節(jié)問題,學生整體思維能力、整體結(jié)構(gòu)概念及工程意識、綜合分析及解決工程問題的能力能得到培養(yǎng),思維品質(zhì)會得到提升。
參考文獻:
[1]柳炳康.荷載與結(jié)構(gòu)設計方法[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003.
[2]白國良,劉明.荷載與結(jié)構(gòu)設計方法[M].北京:高等教育出版社,2003.
