钢结构的课程设计（精选5篇）

以下是勤劳的小编给大家分享的钢结构的课程设计（精选5篇），仅供借鉴。

钢结构课程设计总结 篇一

【关键词】“钢结构”课程设计；项目式；教学改革

引言：

据分析数据显示，目前钢结构课程教材的内容主要以传统钢结构建筑设计为主，但随着建筑技术的不断创新和发展，传统的钢结构建筑设计理念和技术已经跟不上当代的钢结构建筑发展的步伐。并且很多高校教师在钢结构课程教学中采用的教学方式多是教材内容结合课后习题，这种教学方式不利于学生掌握钢结构的理论知识和设计技术。

1.“钢结构”课程的教学内容

钢结构课程的教学目标是让学生加深对各种钢结构建筑结构和体系的熟悉程度，并了解其中的受力分析原理，掌握钢结构建筑的设计技巧和设计方式，同时还要能够分析其中的结构问题并规划合理的解决方案；让学生初步掌握钢结构建筑的设计过程和设计数据的计算方式，并了解该行业的建筑需求和相关规定；培养学生对钢结构建筑设计软件的应用能力，并了解当代建筑行业中钢结构建筑的发展趋势；让学生在今后的工作岗位中能够应用所学的专业知识来解决钢结构建筑工程中存在的问题。钢结构课程是土木工程专业学习中的基础科目，该课程涉及到了多方面的专业知识，如轻钢式钢架结构、重型钢结构、多层钢结构、大跨度钢架结构等。钢结构建筑设计过程中涉及到的专业知识也有很多，设计人员在设计过程中需要考虑的因素是多方面的，既要结合力学理论的推导，又要考虑建筑的审美需求，还要满足大量的结构功能需求。由此可见钢结构课程教学内容的复杂性[1]。

2.项目式“钢结构”课程设计教学改革的方式

2.1应用多媒体教学和传统教学相结合的方式

多媒体教学方式是现代教学模式中的代表，多媒体这种现代教学方式是利用现代科技来实现教学内容的收集、教授、储存、扩展、应用的，教师在教学过程中应用多媒体教学能够更好的传达教学信息，进而完成教学任务。但在钢结构课程教学中，教师还需要根据教学内容来选择教学方式。例如，教师在讲解钢结构建筑的发展历史时，运用多媒体教学方式能够让学生迅速的接触到大量信息，通过图片和影像资料的展示方式让学生在最短时间内了解钢结构建筑的发展过程；在讲解桁架设计知识和构件分析时，运用多媒体教学方式可以让原本抽象复杂的设计理论变得形象化和具体化，在教学过程中教师可以添加工程图片，用动画演示实际的设计过程和施工过程；在讲解力学分析知识时应用板书教学方式能够让学生跟随教师的教学思想，逐步了解力学分析的原理和过程，让学生能够循序渐进的看到钢结构建筑的受力情况，加深对钢结构建筑受力分析的理解程度[2]。

2.2在教学课程中引入工程案例

工程案例是钢结构课程教学中的最佳教学素材，将工程案例引入教学课程中在丰富教学素材的同时，还能够将理论知识与实际应用结合起来，实现提高学生应用能力的教学目标。并且将多样化的具有建筑美感的工程展示给学生，能够吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和设计欲望，进而在钢结构课程学习中投入更多的时间和精力，进一步掌握其中的设计内涵。例如，钢结构建筑中涉及到的受力体系有多种形式，教师在讲解每一种受力体系前可以先找出该受力体系下的典型工程，并以此为教学基础分析出其中的力学模型，整理出该受力体系工程中各个构件的受力理论和破坏机理，并在此基础上引出其中的名词概念和应用原理。另外所选用的工程案例要与时俱进，比方说鸟巢、世博会会馆、水立方等著名的钢结构建筑。

总结：

总体而言，钢结构课程设计教学改革的主要方向是将理论知识与实际工程相结合，让学生加深对钢结构设计知识和设计原理的理解程度，让实践教学更具有针对性，提高学生对钢结构设计理论的应用能力，满足现代建筑行业对设计人才的需求，让高校学生在进入工作岗位后能够更加迅速地得到工作企业的认可。

参考文献：

[1]余卫华，王正中，蔡坤。钢结构课程设计教学改革与实践[J].高等建筑教育，2015,01:69-71.

[2]李昆。基于实践能力培养的“钢结构设计”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2013,16:122-123.

钢结构课程设计 篇二

关键词：钢结构；实践教学；课程设计；质量监控体系

中图分类号：G6420；TU391 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05010303

作为钢结构课程实践教学的重要环节，钢结构课程设计是土木工程专业本科生的一门必修课，是根据土木工程专业教学计划要求，在教师指导下进行的阶段性专业技术训练，是对前期所学习理论教学效果的一次检验。它要求学生应具有较系统的前期课程基础知识，如高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、建筑材料、钢结构原理、钢结构设计及建筑制图等，其主要任务是帮助学生深化课堂所学的设计理论和知识，培养学生理论联系实际，运用科学的研究方法分析和解决实际问题的能力，锻炼制图能力，了解现行设计规范、标准及使用方法

，使学生掌握钢结构的设计方法，并能根据其设计结果绘制施工图。

一、构建课程设计质量监控体系的必要性

随着中国钢产量的不断提高，用钢量已不再是制约钢结构发展的主要因素，建筑钢结构由于其材料性能优良，制作安装工业化程度高以及结构形式新颖灵巧，受到了越来越广泛的应用。随之而来，钢结构人才短缺日渐凸显，企业急需大批钢结构设计和施工的专门人才。

钢结构课程设计是对学生的一次较为全面的设计训练，是钢结构原理和钢结构设计课程后一个重要的综合性实践教学环节，也是培养学生钢结构设计能力的基础性教学环节。它是课程基本概念、基本理论等内容的延伸，也是对所学知识的一次综合运用，将为毕业设计以及工作以后的钢结构工程设计奠定坚实的基础。

但是，长期以来大部分高校形成了重理论、轻实践的教学模式，各高校实践教学的质量监控相对薄弱。就学生而言，受传统教学模式的影响，普遍重视基本理论的学习，忽视实践教学环节在教学活动中的重要地位。一方面大学生习惯于传统的“教师讲，学生听”的教学模式，而对于以学生为主的课程设计环节，自主学习的积极性不高，主动性不强，探索钻研和创新实践能力不足；另一方面，大学生迫于就业压力，学习动机功利化，热衷于考取各种资格证，从而忽视了对专业课的学习，特别是相对自由的设计环节，如果缺乏规范的实践教学规章制度或者监控体系，设计时间、设计进度和设计质量难以保证。因此，如何构建切实可行的课程设计质量监控体系，充分调动学生的积极性和主动性，保证课程设计质量并且督促学生按时独立认真完成课程设计，是一项紧迫而必要的工作，也是钢结构实践教学改革需要不断研究和探讨的课题。

二、课程设计质量监控体系的构建

笔者根据多年的教学经验，并结合山东科技大学钢结构省级精品课程建设工作，在钢结构课程设计质量监控方面进行了一系列改革实践，并取得了较理想的效果。

（一）设计题目多样化

在2006级以前，学校钢结课程设计通常做法是进行钢屋架设计，设计题目单一。随着计算机的普及，课程设计绘图也由原来的手工绘图变成了计算机CAD绘图，这就不可避免地导致前一届学生存储的设计资料流入到下一届学生的手中，出现跨级抄袭或者拷贝的现象。为此，课题组集中编写了三个题目的课程设计任务书，包括钢屋架设计、工作平台设计、门式刚架设计。自2006级以来，三套课程设计任务书轮流使用，并根据设计过程跟踪指导情况适时对设计内容进行添加或者修改，有效避免了跨年级拷贝现象。

（二）设计方案多样化

对于同一个课程设计题目，在编写任务书时，在教学要求完全一致的基础上，给出多组设计条件和设计参数供选择，尽量做到不同的学生完成不同的设计方案。以钢屋架设计为例，通过给出厂房的跨度、屋面情况、积灰荷载、屋架坡度及钢号等多组参数组合，保证每个学生选用不同的方案，具体安排见表1。

下达设计任务书的同时，下发课程设计指导书，详细说明要完成的具体内容，设计图纸的要求以及设计计算书的内容。另外，为了便于指导教师跟踪指导和检查，设计指导书中还要给出设计内容的时间安排。钢屋架设计时间具体安排见表2。

课程设计集中在两周内完成，由于课程设计是在课程结束若干天以后的期末进行，学生表现比较松散，指导教师要随时检查学生整体的进展情况及每个人的完成情况[2]。指导教师要对学生进行过程跟踪指导，并分三次进行集中检查和指导答疑。第一次安排在内力计算及内力组合完成以后，主要检查结构的布置是否合理，荷载及内力的计算是否正确。第二次安排在构件和节点设计完成以后，主要检查构件设计是否合理，验算过程是否完整，计算是否正确，节点设计是否合理。第三次安排在屋架施工图绘制完成以后，主要检查图面布局是否合理，尺寸标注是否正确，是否达到施工图要求等[3]。

通过过程跟踪管理和指导，可以更好地了解学生对知识的掌握程度，以及独立完成课程设计的能力和质量，并以此作为平时成绩考核的依据。

（四）完善考核办法

传统的钢结构课程设计考核主要以设计成绩为主，适当考虑20%的平时成绩。设计成绩主要考虑设计图纸的质量和设计计算书的内容。平时成绩以考勤为主。这种考核方式往往无法兼顾到公平和合理性，不能完全体现学生的主动性和独立工作的能力，也就无法充分调动学生的积极性。为此，我们改革了课程设计的考核方式，将原来以设计成果为主的考核方式变成多方面多指标的考核方式，主要从平时成绩、设计计算书、施工图纸和课程设计答辩四个方面综合考核，对应到具体每一方面，给出相应的量化评价指标，见表3[4]。通过实施这种多方面多指标的量化成绩评定的教学改革实践，学生的主动性有明显提高。

（20%）考勤情况，学习态度是否积极，进度是否达到要求，解决问题的综合能力

设计计算书

（30%）概念是否清晰，计算是否正确，内容是否完整，层次是否分明，条理是否清晰，文字表达是否流畅

施工图纸

（30%）图幅是否饱满，制图是否规范，布局是否合理，图纸内容是否完整，尺寸标注是否正确

课程设计答辩（20%）自我介绍情况，个人应变能力，回答问题是否完整准确

自2006级实施改革实践以来，特别是2009、2010、2011三级，完全按照上述课程设计质量监控体系进行。实践证明：设计质量较以前有很大提高，

设计计算更条理、更完整；从成绩来看，2009级优良率42%，2010级优良率52%，2011级优良率47%，较过去的25%～35%有明显提高；此外，学生也普遍认同该质量监控体系和课程设计实训系统，普遍认为为以后的毕业设计和入职打下了良好的基础。

三、结语

钢结构课程设计是土木工程专业本科生实践教学的重要环节，构建钢结构课程设计质量监控体系，提高钢结构课程设计质量对于培养优秀的钢结构设计和施工人才具有重要的意义。经过近几年的课程设计教学改革的实践，我们体会到在下达任务时，设计题目和设计方案要尽量多样化，从根本上杜绝学生之间的抄袭现象，锻炼学生的独立工作能力。此外，还要加强实践环节的过程管理和指导，进一步完善考核办法，充分发挥学生的积极主动性，保证设计质量的真实、有效。参考文献：

[1] 孙德发，李刚，刘俊英。关于提高钢结构课程设计教学质量的教改实践[J].嘉兴学院学报，2008（5）：139-141.

[2] 郭吉坦。如何提高钢结构课程设计质量的实践探讨[J].高等建筑教育，2002（1）：39-40.

[3] 赵根田。钢结构课程设计[M].北京：机械工业出版社，2009.181.

钢结构课程设计 篇三

关键词：水工钢结构；教学改革；课程设计

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）12-0007-03

由于钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短等众多优点[1]，广泛应用于大跨度空间结构（体育场、展览馆、候机楼等大型公共建筑）、塔桅结构、大跨径桥梁结构、工业厂房、水工钢闸门和海洋平台等。近年来，由于市场需求大，中国钢铁产量得到大幅提高（如图1所示），连续数年位居世界首位，给钢结构的应用与发展提供了广阔的空间。特别是许多新型结构形式的出现（如弦支穹顶、索穹顶、整体张拉结构、树状柱弧形钢闸门等）、高强材料的生产及新的加工工艺与先进的施工安装技术的发展，使得钢结构的应用范围愈加广泛。同时对当代大学生在专业素养、应用能力、适应能力、创新能力等方面提出了更高的要求[2]。

图1 1949-2013年中国钢产量趋势线

水工钢结构的主要任务是掌握常用结构钢的工作性能、钢结构的连接设计、钢结构各类构件的基本设计原理以及结合水利工程专业的要求理解平面钢闸门的设计原理与方法，使学生对于常见的水工钢结构具有初步的设计能力，为从事水利水电工程专业的工作及科学研究打下必要的基础。

水工钢结构作为水利水电工程专业主要的专业课程之一，因历史原因，一直未得到重视，造成钢结构人才相对短缺。目前钢结构课时少，且知识点多、公式多，学生普遍反映难度较大[3]。学生对于单个构件（如梁、柱等）的设计原理理解较为透彻，但对钢结构的整体设计及其受力性能分析却不知如何着手，所学理论知识不知如何应用于实际工程当中，使得所学知识难以致用。为此，深感高校的“水工钢结构”教学已不能适应目前的钢结构发展形势，钢结构设计方面的人才培养已不能满足社会需要，笔者从多年来“水工钢结构”课程的教学与工程实践角度出发，提出了几点教学体会与改革设想。

一、“水工钢结构”课程教学现状

（一）课时少，知识点多

近年来国内很多高校普遍推行的通识教育（General Education）源于古希腊的自由教育，又称“一般教育”。通识教育虽由来已久，至20世纪末形成了一股声浪巨大的教育思潮。加强通识教育的目的是为专业人才的成长提供更丰厚的土壤，要求大学生不仅要具有扎实的专业知识背景，同时也要具有厚基础、宽口径的知识结构，在学习和工作中不断地扩展知识领域，成为适应现代社会高速发展的复合型人才。

针对此，不少大学纷纷推出本科生教学改革方案和各种通识教育课程，把专业教育的时间推后到高年级和研究生阶段，使得很多专业课的课时得到不同程度的压缩，这样一来就会在一定程度上影响本科生专业素质的培养[4]。“水工钢结构”课程亦不例外，国内高校水利水电工程专业的课时普遍偏低（见表1），且学生普遍认为水工钢结构难度大，知识点多，公式多，难于记忆，知识难于消化。这两方面的矛盾给水工钢结构的教学与学习带来了新的挑战。

表1 国内部分院校“水工钢结构”开设课时

在教学中，教师要注重钢结构基本概念、 原理、方法及适用条件的阐述，简化烦琐公式的推演（如梁的整体稳定、梁的局部稳定等内容），注重与相关课程（如材料力学、结构力学、水工建筑物等）联系和区别的介绍，避免与相关课程的重复，适当兼顾知识的系统性。在讲课中，除了要求熟记的重要公式外，重点要求学生理解公式的工程背景及其中每个参数的物理含义，能够熟练地对公式和相关资料加以查找及应用。在期末考核时，考卷后可附上所用到的较复杂的计算公式及所需资料（如梁的整体稳定系数、验算刚度所需用到的挠度计算公式等），供学生考试时查用。

钢结构的连接是“水工钢结构”课程教学的重点及难点，该章构造要求、公式多。授课教师应阐明螺栓的布置与排列（含螺栓间的容许间距）应满足受力要求、构造要求和施工要求，抓住从连接破坏形式到计算公式的推导这条主线展开。例如，对于普通螺栓抗剪的设计，应首先着眼于普通螺栓受剪破坏的五种可能破坏形式，即栓杆被剪断、孔壁挤压破坏、钢板被拉断、端部钢板被剪断和栓杆受弯破坏，其中前三种破坏通过计算防止，后两种通过构造要求防止，即端距≥2d0（d0为螺栓孔直径）和板叠厚度≤5d（d为螺栓直径），这样讲思路清晰，概念清楚，便于学生理解后续计算公式。

（二）实践学时不足

结合我国高等院校扩招后学生的实际情况，以及对学生的培养目标从精英教育转向大众教育的具体要求，如何在总学时压缩的情况下，既为学生打好坚实的专业知识基础，又为学生毕业后的工作做必要的专业技能培养，“水工钢结构课程设计”是一个很好的途径。课程设计不仅要求学生深刻地理解、掌握、巩固所学钢闸门的基础理论知识，并且要求学生对所学的知识能融会贯通，使学生得到工程设计能力的初步培养和训练，为后续毕业设计及毕业后能快速适应工作打下良好的基础。因此，如何合理有效地安排课程设计显得至关重要。

“水工钢结构课程设计”是“水工钢结构”教学中一个重要的环节。目前，西北农林科技大学水利水电工程专业在“水工钢结构”课程结束后，安排为期一周的课程设计，要求学生上交一份计算书及一张平面钢闸门的结构施工总图（A1纸）。课程设计的目的是运用钢结构的连接计算方法和钢梁等基本构件的设计方法，结合水利水电工程专业的特点，紧密联系工程实际，进行平面钢闸门的设计与计算，巩固相关理论教学效果，加强实践能力训练，系统全面地了解钢结构的整体设计思路、方法和步骤以及运用《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）[5]、行业标准《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-2013）[6]和《大型低合金钢铸件》（JBT 6402-2006）等规范标准的能力，进行编写设计计算书、手工绘图等方面的训练。

在一周的课程设计中，时间短、任务重，学生普遍反映平面钢闸门结构施工总图的绘制比较吃力，因为绘制过程中需要有良好的空间想象能力，而且大多数学生尚未在现场接触过平面钢闸门。这就要求在课程设计前，安排学生进行平面钢闸门实际工程的参观、认识与学习，从而让学生充分理解主梁、次梁、横向连接系、纵向连接系、主轮、侧轮、反轮等细部构造，并了解其连接方式、支撑体系的特点。在课堂教学中，授课教师还可通过幻灯片介绍国内外一些典型的水工钢闸门工程实例，以增进学生对构造连接方面的直观认识。在教学实习过程中，使学生对平面钢闸门的构件类型、截面形式等进一步熟悉，有机会还可让学生在工程现场绘制各类构件的节点及截面详图，大大有助于进一步提高学生的兴趣，提高教学效果。

（三）教材与参考书较少

教材是供教学用的资料，是一门课程的核心教学材料，参考书是教材必要的辅助材料。目前，土木工程钢结构的教材与参考书琳琅满目，国内高校广泛使用的教材有：刘声扬主编、武汉理工大学出版社于2010出版的《钢结构――原理与设计》，戴国欣主编、武汉理工大学出版社于2012出版的《钢结构》（第四版）[7]，优秀的参考书如姚谏、夏志斌编写的《钢结构――原理与设计》等[8]，以上教材与参考书注重理论与实践相结合，在保持经典理论基础上，突出工程应用能力的培养，条理清晰，深入浅出。经过几版修订，其中错误之处非常少，且紧密结合最新《钢结构设计规范》（GB50017-2003）编写，在国内各高校中使用甚广。

相比之下，“水工钢结构”教材及参考资料相对较少，这些教材及参考资料对国内水工钢结构事业的发展起到了巨大的推动作用，对大学生的培养起到了积极作用。目前国内使用的“水工钢结构”教材普遍依据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）和《钢结构设计规范》（GB50017―2003）编写，个别参数的取值甚至取自《水利水电工程钢闸门设计规范》（SDJ13-78）和《钢结构设计规范》（GBJ17-88），且个别教材的内容存在不少错误之处，影响了教材质量，影响了学生的学习兴趣、热情与积极性。水工钢结构的参考资料目前较少，且大多资料出版于上世纪八九十年代，知识的更新相对比较滞后。

目前，《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74-2013）已于2013年11月26日正式实施，这就要求“水工钢结构”教材及参考书籍的编写与再版依据最新规范，再版时对于教材中的错误之处应予以勘误与修订。

二、“水工钢结构”课程教学改革的设想

（一）适当增加授课学时

“水工钢结构”课堂教学是学生获取知识的重要途径，现今课时少，而教学内容多，这就要求教师要精选授课内容，抓住钢结构设计主线，凝练知识点。但若学生课后学习主动性不足，不利用课余时间拓展相关知识点，学生的专业知识的广度与深度势必受到不同程度的影响。对于水工钢结构课程来说，32课时完成效果不佳，造成学生对该门课的印象不深，客观上形成了钢结构不重要的观念，这与目前钢结构的蓬勃发展与市场需求相背离。目前，国内外许多实际工程采用了各种高效钢材，各类新型结构形式亦相继出现，如弦支穹顶、索穹顶、张拉整体、树状柱钢闸门等，在教学内容不断更新的情况下，要求授课教师不断丰富相关知识、拓展知识面，抓住钢结构发展的方向和趋势。教师可利用2个学时的时间介绍主要新型结构形式的受力特点与适用范围，开阔学生的眼界，启发学生的思维，培养学生的学习兴趣。稳定是钢结构设计的重点，在课时少的局面下，稳定部分的内容无法深入展开，造成学生在该方面专业知识的不足。为此，应增加“水工钢结构”课时，进一步提高学生专业知识的广度与深度。

（二）注重多种教学方法与手段的结合运用

板书是传统教学中一个重要的环节，在钢结构构件和结构的受力分析、公式的推导上有不可替代的优势。但鉴于目前水工钢结构课时偏少，大量的公式推导、绘图势必影响课程的整体教学进度，导致教学信息量的下降。随着高效钢材、新型结构大量涌现，其中有些结构形式很难看到实物，通过内容丰富的多媒体课件，可将这些实际工程图片通过屏幕投影活生生地呈现给学生，带给学生形象、直观的感觉和视觉上的刺激，增加学生对这些结构形式的感性认识、提高学生的学习兴趣。多媒体教学还可节约教学学时、增加知识量。教学过程中要引导学生从被动地接受知识转化为主动自觉地求知，努力培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。教师可通过实际工程实例，提出所需解决的问题，引发学生的讨论，使学生既能在主动思考中学到专业知识，又能对实际工程问题有初步的了解与判断。

（三）完善课程设计

水工钢结构课程设计是结合水工钢结构学习而配置的综合性课题，通过训练，使学生能够把所学钢结构的设计方法进行综合运用，提高工程实践能力。目前，水工钢结构课程设计仍局限于平面钢闸门，且平面钢闸门的结构分析仍采用手算的平面体系设计法，尽管该法具有简单易行的特点，但对于大型平面钢闸门而言，该法不精确，偏于保守。这与现实情况已不相适应，题目形式、类型亟须改革。目前，弧形钢闸门在水工结构中应用极为广泛，课程设计可增加弧形钢闸门的结构设计；为了提升学生的专业技能，可增加水工钢结构的空间结构有限元分析与计算，让学生尽早地接触ANSYS、ADINA、ABAQUS等有限元软件，为毕业后的工作及读研深造打下良好的基础。

（四）全面推广计算机的应用

随着计算机的应用与发展，水工结构的设计在各设计院已全面应用计算机进行设计、绘制施工图。作为水利水电工程专业的学生，必须具备一定的力学分析软件的操作能力，并可利用大二学过的VB、C++或Matlab软件编制小型计算程序，以解决实际工程问题。例如，在平面钢闸门的设计当中，面板与主梁的连接计算需要经过若干次试算，手算耗时费力，如果将该计算过程进行编程计算，将会大大地减少手算工作量，且可进一步巩固、提高学生的编程能力。在平面钢闸门的力学计算当中，可要求学生分别应用平面体系设计法和三维有限元计算法分别对闸门进行计算与分析，对比二者计算结果，使学生能更深入理解两种算法的区别与联系；要求学生能熟练使用AUTOCAD软件绘制结构施工图，不仅能节省时间、巩固学生的CAD绘图能力，而且能为毕业设计的快速开展及毕业后尽快投入工作打下坚实的基础。

中国的钢结构事业正处于蓬勃发展阶段，由于自身众多优点，钢结构广泛应用于大跨度空间结构、钢桥、钢厂房、钢闸门和塔桅结构等。但常年以来缺乏相关技术人才，急需大批具备钢结构设计与施工能力的技术人员，因而“水工钢结构”的教学效果显得尤为重要。笔者结合几年来水工钢结构的教学与工程实践，提出了课程教学中存在的问题及解决办法，并对新形势下水工钢结构课程教学提出几点改革设想，希望对水工钢结构及其课程设计的教学有所裨益。

参考文献：

[1]刘声扬，王汝恒。钢结构――原理与设计[M].武汉：武汉

理工大学出版社，2010.

[2]陈俊岭，焦烽。“钢结构课程设计”教学方法探讨[M].

高等建筑教育，2012，（5）.

[3]姚惠芹，彭朝福。“水工钢结构”课程教学探讨[J].中国

电力教育，2011，（4）.

[4]侯天顺，杨秀娟，张宽地。土力学课堂教学若干问题的反

思[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2012，（9）.

[5]中华人民共和国建设部。GB50017-2003钢结构设计规

范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[6]中华人民共和国水利部。SL74-2013水利水电工程钢闸

门设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

[7]戴国欣。钢结构：第4版[M].武汉：武汉理工大学出版

社，2012.

[8]姚谏，夏志斌。钢结构――原理与设计：第2版[M].北

钢结构的课程设计 篇四

关键词：钢结构 仿真 实践教学

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0157-01

1 钢结构及课程的发展要求

钢结构工程建设领域的应用日益广泛，新形势下，钢结构学科处于不断发展与更新中，其应用领域已从传统的工业建筑向民用建筑拓展，同时各类新型钢结构体系不断出现，使得这门课程在土木工程专业中的重要性不断加强，对现阶段钢结构课程教学及学生培养提出了更高要求，尤其对学生在钢结构领域应具备的知识和能力提出更高要求，学生不仅理论知识扎实，还需具备一定的实践和创新素质。为适应这一趁势，必须对教学内容不断更新、扩展，教学方法、手段、模式也需不断革新，应用多媒体、虚拟仿真等现代技术手段，提升教学效果和质量，培养具备较强创新能力的应用型人才。

2 钢结构实践教学现状及存在问题

钢结构课程是土木工程专业的主干课程，也是最重要的专业课之一，实践教学在钢结构教学中非常重要，它是培养大学生动手和创新能力的关键，其作用及功能是理论教学所不能替代的。目前开设土木工程专业的高校都针对钢结构实践教学进行不断的探索，并在教学实践中积累了丰富经验。总体上，在教学中依然较多的偏重理论讲授，对实践教学不够重视，主要体现以下几个方面。

2.1 实践教学环节内容设置不全面

部分高校钢结构实践性教学环节仅有课程设计一项内容，也仅仅局限于课本上讲过的结构类型，学生没有实物的直观认识。早期的钢结构教学还有安排学生到钢厂和加工车间参观的内容，但现在多数高校已忽视这方面的做法。此外，从毕业设计来看，很少学生进行钢结构设计的选题。

2.2 实习、实验机会偏少

多数学校对待学生的实习还缺乏有针对性的研究，钢结构课程实习、实验的教学内容、方法和达到效果参差不齐。有的学校，实习主要以参观混凝土结构和砌体结构等为主，很少到实际的钢结构工程或仅参观已经建成的钢结构类建筑，因而难以对其有深入的理解和认识。对于钢结构课程内的实验，多数高校没有专门实验室或欠缺相应的实验条件，难以满足钢结构实践教学需要，更谈不上实践教学效果的保证和提升。

2.3 与现代工程设计手段有脱节

钢结构课程分为原理与设计两大部分，学生在课堂上使用的教材主要偏重原理的教学。学生踏入社会从事设计还是需要具备实际的工程设计能力，尤其是一些设计软件的使用。目前各高校自主开发的多媒体仿真教学设计软件水平不一，自主设计开发的极少，势必造成实践教学互动性、启发性欠缺，仿真实践环节薄弱。

3 仿真模拟实践教学平台建设

在钢结构教学中，加强仿真模拟实践教学，是实施钢结构教学改革的一个非常重要的环节。学校近年来在这方面开展了有益的探索。通过更加直观的仿真模拟方法向学生介绍并配合动手实践，增强课程感性认识，从而加深了学生对钢结构应用知识的掌握和能力的提高。

3.1 优化仿真模拟实践教学的内容

钢结构仿真实践教学内容较多，针对课程的特点，逐渐凝炼并精简内容，形成一套适合本校学生情况的仿真模拟实践教学内容，尽量达到简单易行、特色突出。重点在钢结构焊接、高强螺栓连接、钢梁、实腹式钢柱、格构式钢柱、单层工业厂房、轻钢结构这几方面的仿真实践内容上进行了研究，编写相关的仿真模拟实践指导性文件，明确了各项仿真教学的关键做法、动手环节的规程。

3.2 加强钢结构教学模型库的建设

实物、实体模型库在钢结构仿真实践教学中的作用日益显现，实物直观，学生体会深入。学校先后购入各种钢结构仿真模型达百余件，包括：各式各样焊缝连接、各种普通及高强螺栓连接、各种钢梁、钢柱模型以及大型工业厂房缩尺模型，形成了较为完善的钢结构实体仿真模型库，任课教师可在实验室教学，同时也方便将各类模型带入课堂，从学生对这种教学方式的认可程度表明学生实践效果极佳。同时，在校园有限的空间，也进行了建造缩尺比例的实体模型的实践，国内部分高校也有相关实践，如：南京工业大学等学校的汇集钢结构连接、稳定、桁架等单元的校园实体钢结构模型等。

3.3 加强模拟设计软件的建设及应用

为强化与现代工程设计的有效衔接，学校在仿真模拟环节加强了市场现行的PKPM、3D3S等软件的实践设置，学生可直接进入实验室应用这些软件完成设计作业，包括：课程设计和毕业设计，同时学生对设计软件的学习和应用逐步和教师科研紧密结合，工程应用价值极高。同时引入目前市场较为先进的BIM软件，加强对学生工程能力的培训。学校专门设立钢结构BIM实验中心，吸收学生参与教师的程序开发工作，同时能够结合真实设计任务完成BIM仿真设计工作，积极组织能力较强的学生借助这一仿真实践平台参加了BIM工程师证书的学习和认证。

3.4 建立实际工程的现场参观实习基地

加深直观印象，对改善教学效果会起到重要促进作用。学校加强钢结构实习基地的建设，从周边区域遴选出几个有代表性的钢结构设计、施工企业，并建立了长期的合作框架，这为学生在真实环境下的生产实训提供了强有力的支持。

3.5 搭建学生科技创新能力训练平台

学生的科技创新活动也纳入保证和考核实践教学环节质量的重要一步。学生可利用实验室提供的材料，组装设计各类简单钢结构模型、桁架模型，培养和训练了学生的工程设计能力，同时培养了学生创新能力，组织参加大学生钢结构设计、结构创新大赛等赛事，形成了常态化指导，收到了很好的效果，对学生就业也是很好的促进。

4 结语

应用型人才培养是高等学校课程建设和改革的一个重要目标。在具备理论知识的基础上更应加强实践能力的培养。在钢结构课程教学中，对学生动手实践能力的培养是可以是多方面、多渠道的，对其研究任重道远，基于不同的教学内容和学生层次，研究出合理科学的、富有特色的仿真实践教学方法是今后高校钢结构课程研究很有价值的一个领域，必将会推进钢结构实践教学水平的进一步提升。

参考文献

钢结构课程设计总结 篇五

随着钢桥应用的推广，钢桥课程教学越来越受到重视，钢桥课程设计是课程重要的实践教学环节。由于目前钢桥课程设计参考较少，为了配合新版教材和规范的教学和应用，对钢桥课程设计教学进行了设计和实践。实践过程充分考虑学生专业背景和知识结构，结合钢桥课程的特点，既考虑课程的共性，也兼顾学生个体的差异性。方案的设置和难点问题的解决，充分锻炼了学生解决问题的能力。文章总结了实践过程中的问题，提出了改进措施。

【关键词】

土木工程；课程设计；方案设置；改进措施

0引言

近年来，国内外大跨度桥梁大多以钢桥为主，中小跨进桥梁的钢桥应用也在逐步推广。随着钢桥应用推广和实际工程增多，钢桥的知识教育受重视程度也逐渐增高。《钢桥》是桥梁工程专业学生从事桥梁设计施工必须掌握的课程，是一门要求学生理论知识与认识实践相结合的桥梁工程类专业课。《钢桥》课程近几年在各大高校教学中越来越受到重视，经历了无专门课程到设置为选修课的过程。近几年，越来越多的高校已将《钢桥》课程设置为专业必修课，并设置了《钢桥课程设计》的实践环节。课程设计是将课程理论转化为课程实践的“桥梁"，同时也是实践教学和大学本科教学中的一个重要环节［1，2］。由于《钢桥》课程正处于起步阶段，目前，《钢桥》课程设计参考资料较少。河海大学《钢桥》课程已经开设多年(包括选修课阶段)。在选修课阶段，由于课时较少，学习要求较低，应用目前已有的相关教材基本能满足教学需求。但自2012版教学大纲将其调整为必修课后，目前教材的适应性存在一些问题。而新钢桥规范的颁布，也必须对原有钢桥教材内容进行变更。为了适应当前的教学需要，河海大学桥梁工程研究所编写了《钢桥》教材［3］。为了配合新教材的教学，设置了课程设计实践环节。由于《钢桥》课程设计教学经验缺乏，在参考了相关资料的基础上，进行了该课程的课程设计实践，并基于实施情况，进行了一些反思，提出了改进思路。

1钢桥课程设计方案设置

1．1设计思路

在开展《钢桥》课程设计之前，对《钢桥》课程设计资料进行调研，发现《钢桥》课程设计主要以钢桁架铁路桥为主，个别采用钢箱梁的课程设计也是采用计算软件进行分析，对于尚未学习有限元软件的本科生来说较为困难。基于以上情况，尝试采用土木工程类基本软件可计算的连续梁钢箱梁桥的《钢桥》课程设计。课程设计采用三跨连续钢箱梁桥，重点设计为桥面系部分。由于课时限制，不关注基础与桥墩的计算，内容由其他课程设计进行。钢箱梁设定为单箱钢箱梁，内容主要包括基本设计资料与截面拟定、主梁的内力计算、结构刚度验算、结构应力计算、桥面系计算、次要构件计算以及设计图和材料表绘制。计算内容与桥梁工程课程设计和钢结构课程设计存在交叉，并紧密衔接钢桥知识点。主要内容为桥面系的计算，重点突出钢桥相关计算，包括加劲肋的验算、横隔板的验算、刚度与应力验算。与最新出台的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64－2015)相结合，强化设计过程中的规范应用。

1．2设计方案

课程设计时长为8天，要求学生在较短的时间内完成从查阅相关资料、基本资料设计、界面拟定到应力、刚度等验算内容，时间较为紧迫。对此，我们对《钢桥》课程设计方案进行了如下安排。因本次课程设计对象为本科生，学生所掌握的求解方法与应用软件较少。遇到的较大的问题有超静定结构的求解、加劲肋的验算与桥面系的内力计算三个方面。

1．3问题解决方案

1．3．1超静定结构求解

因采用三跨连续梁，故需要进行超静定计算。虽然学生在《桥梁工程》课程设计中有进行内力计算，但是大多数《桥梁工程》课程设计均采用简支梁桥，内力计算时为静定结构，学生手算即可。但是对于连续梁桥超静定结构，虽可采用结构力学方法进行计算，但是计算内容过多且难度很大。因此，在此次课程设计中采用了一种可计算超静定结构的力学软件进行计算。学生只需将尺寸、荷载等数据输入进软件中，并且确认最不利荷载布置方法即可进行超静定计算。既完成了对连续梁超静定结构的内力计算，又让学生巩固了结构力学中影响线的概念。

1．3．2加劲肋验算

加劲肋是钢箱梁桥的一大特征，所以《钢桥》课程设计中必然涉及到加劲肋的验算。《公路钢桥设计规范》5．1．6中对加劲肋的验算方法进行了详细的说明。但是，对于对钢结构桥梁构造了解较少的本科生来说，对加劲肋进行验算时，大部分学生在设计中都难以做到综合考虑和“瞻前顾后"，经常出现设计参数前后矛盾的现象［4］，导致学生将大量的时间浪费在调整尺寸构造上。所以，在进行加劲肋的计算前，笔者将几座类似桥型的构造 www.haozuowen.net 参数发给学生，让学生对加劲肋的构造参数有一个基本的认知，并提供参考。

1．3．3桥面系的内力计算

本次课程设计最大的难点在于桥面系的内力计算。正交异性钢桥面板刚度在互相垂直的二个方向上有所不同［3］，造成构造上的各向异性因为“加劲肋"钢箱梁这一特殊构造的存在，使得桥面系的计算变得极其复杂。对于正交异性钢桥面板的求解通常使用计算机软件进行求解，采用了很多新的数值法，对于尚未学习有限元软件分析的本科生验算是比较困难的。目前桥面系的计算方法主要有两种，分别是P．E(Pelikan-Esslinger)法与格子梁体系法。对于本科生来说，P．E法求解正交异性钢桥面板较难理解且利用较多的高等数学的知识，当荷载分布较复杂时难度过大。格子梁法通常采用有效分布宽度的方法计算［5］，仍需配合有限元软件进行计算。笔者基于以上情况，提出了一种针对闭口加劲肋的简化箱梁方法，计算分为三个步骤。第一步：简化为连续梁的荷载的计算。取两个横隔板间的加劲肋进行考虑，将桥面板进行简化，将闭口加劲肋与桥面板焊接部位简化成为一个刚性支座，在横隔板处简化为固定支座。当纵向加劲肋布置的间距较小时，简化后的连续梁刚性支座过多，作用在其上的弯矩和剪力都很小，所以当纵向加劲肋的间距较小时可不进行纵向加劲肋的验算，只需要考虑横向加劲肋的验算。第二步：将闭口加劲肋简化为箱梁。闭口加劲肋的形状与斜腹板箱梁的形状基本一致，故可以将闭口加劲肋看作是一个小的斜腹板钢箱梁，但是箱梁存在剪力滞效应，所以闭口加劲肋的翼缘需要根据《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64－2015)进行计算得到翼缘有效宽度。第三步：荷载组合与修正计算。根据前两步骤的计算可以得到荷载与闭口加劲肋的界面特性。但是针对闭口加劲肋的简化箱梁方法存在一定误差，且需要考虑到汽车荷载的冲击作用，故需要将荷载进行组合和修正。通过该方法，学生利用现有知识即可求解桥面系，加深了对剪力滞效应的理解，并熟悉了新版的《公路钢结构桥梁设计规范》(JTGD64－2015)。

1．4效果评价机制

为了培养学生的独立思考能力，避免学生在设计过程中出现抄袭现象，在课程设计中可采用分组设计和一人一题的方法［6］。本次课程设计分为综合设计计算书与答辩两个方面对学生课程设计效果进行考察。其中计算设计书要求学生制定详细的方案，大到桥梁整体布局，小到加劲肋的设计、变截面的尺寸变化。要求学生能完成设计图纸的绘制与材料表的计算。但是，仅仅依靠设计书对学生课程设计进行评价比较片面，学生可能存在懂得算法却不懂得原理的现象，因此要真实客观地反映学生的学习成果，就要综合考虑各个影响课程设计效果的环节，比如可以借鉴毕业设计考核方式，增设学生的课堂答辩［6］，并要求学生对本次课程设计的方案进行评价与建议。

2实践问题总结

2．1实施效果

课程设计结束后，学生对此次课程设计进行了评价。对于现在少有的钢箱梁连续梁桥课程设计，网上资料少、计算难度大都是这次课程设计的问题。为了解决超静定问题与钢箱梁的截面特性问题同学们搜集了许多资料，试用了许多软件最终确定计算方法，锻炼了学生主动学习探索的思维与创新能力。在课程设计答辩中，加入了许多钢箱梁特性的问题，体现了本次课设的特色，例如剪力滞效应、桥面系简化算法的思路等。通过答辩发现学生们对剪力滞效应的概念十分清晰，达到了利用所学知识解决问题的效果。本次课程设计囊括了桥梁工程、钢结构、结构力学的知识。整个课程设计以桥梁工程知识为主线，主梁内力计算需要结构力学知识、加劲肋与顶板的焊缝验算也需要掌握钢结构的内容，本次课程设计达到了将知识进行整合利用的效果。课程结束后，学生评价良好，依托《钢桥》及其课程设计教学，笔者获得土木与交通学院第四届“我最喜爱的任课教师"第三名。

2．2存在的问题

(1)本次课程设计虽然每位同学的工况及参数都有所不同，但是计算过程方法相同，计算内容相似，计算结果相差不大，对于不同工况的部分学生为了计算方便采用相同的截面形式，存在雷同现象。绘制图纸时发现学生将已有做好的图纸进行修改，并没有从始至终地绘制一幅完整的设计图纸，没有达到让学生亲力亲为地设计一座桥梁的效果。(2)本次课程设计为了适应本科生所学知识采用了较多的简化算法，计算结果误差可能较大。大多采用简单易行、功能单一的软件计算，缺乏使用新技术新软件的的意识。(3)课程设计的探索过程主要由班里成绩较好的学生进行，待其确定计算方法后其余学生再开始计算，缺少了让每一同学探索、创新的过程。应加强不同层次需求和不同基础的学生全面锻炼的训练［7］。

2．3改进方案

(1)在设计中安排多种工况。例如要求钢箱梁分为直腹板与斜腹板，对设计车道有所区分等。让每个学生既要独立思考，又可以和同学进行交流合作。(2)将迈达斯等计算软件课程提至钢桥课程设计之前，让学生既能够准确计算又能够熟悉计算软件的使用方法，为以后的设计工作奠定基础。(3)改进反馈答辩机制，答辩时要考察学生理解整个课程设计的设计思路，将学生共同的学习成果全部吸收，增强对知识的理解与认知。(4)定期检查学生对资料文献的阅读情况，结合设计题目进行分析，选择与题目相适应的内容运用到设计中，培养学生“查－阅－析－用"的自主学习模式［4］。

3结语

本次《钢桥》课程设计不同于现有《钢桥》课程设计模板，提出了更适合于学习公路桥梁和知识储备量较少的本科生。让学生从提出方案到设计计算，全面体验设计一座桥梁的过程，为以后步入工作岗位奠定基础。在课程设计过程中，要求学生查阅文献、提出计算方法并进行验算，真正做到回归工程本质，平衡工程教育课程中“理论"与“实践"内容，构建集知识、技能和态度“三位一体"的课程目标，优化了课程结构，以应对知识经济对我国工程人才培养质量的挑战。

作者：傅中秋 吉伯海 姚悦 单位：河海大学

［参考文献］

［1］汤智林，韩龙君．课程设计教学环节的有效控制［J］．廊坊师范学院学报(自然科学版)，2008，8(3):28－30．

［2］刘敦文，杨光．安全工程专业实验课研究性教学与创新型人才培养［J］．中国安全科学学报，2010，20(5):157－161．

［3］吉伯海，傅中秋．钢桥［M］．北京：人民交通出版社，2016．

［4］吴仁伦，杨胜利．《矿山压力与岩层控制》课程设计教学改革与实践［J］．教育教学论坛，2016，(6):139－140．

［5］小西一郎．钢桥［M］．北京：中国铁道出版社，1980．

［6］余卫华，王正中，蔡坤．钢结构课程设计教学改革与实践［J］．高等建筑教育，2015，24(1):69－71．