钢结构课程设计总结范文1
关键词：钢结构；课程设计；翻转课堂；大众化教育；教学改革
中图分类号：G642.3；TU391 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2016）05-0062-05
一、传统钢结构课程教学方法及课程设计方案存在的缺点
钢结构课程是土木工程专业的一门重要专业技术课。在发达国家，钢结构早在20世纪30年代就有了较广泛的应用，而在我国，直到改革开放以后，特别是加入WTO以后，钢结构的研究和应用才有了较大的发展。进入21世纪后，我国的建筑行业及交通运输等行业都得到了显著发展，高层和超高层建筑、重型工业厂房、大跨度桥梁等如雨后春笋般出现。不仅如此，轻型钢结构房屋也得到了迅速的发展，钢结构住宅得到了人们的关注和一定程度的发展[1]。但与钢结构行业的迅速发展不相协调的现象是：高校毕业生特别是普通二本院校土木工程专业的学生，毕业后不能适应工作的需要。因为钢结构课程（也包括其他结构课程）一直以来采用的是传统的教学方法，即按照钢结构课程的内容体系，把钢结构的材料、连接和基本构件等内容讲完后，布置一个钢屋架的课程设计。这样的教学方法，存在如下缺点：
第一，学生学习的各单元知识是相对独立的，各单元的例题和习题也相互独立，其中的数据是编排例题和习题时“编”出来的，学生不知道这些数据是随意给出，还是来源于工程实例，也不清楚例题、习题中的计算方法与实际工程设计是否一致。因而学习目标不明确，不知道学习后能解决什么实际问题。同时，由于钢结构课程与力学课程联系紧密，计算麻烦，工程实例又少，学生普遍认为钢结构课程难学，缺乏学习积极性，有些学生甚至采取了放弃的态度。
第二，各单元练习中的荷载和内力，与课程设计中的荷载和内力等数据是没有联系的，各单元练习题中的设计计算与课程设计中的设计计算无关联，学生不能正确掌握计算方法，对构造措施的理解也不到位，因而不能用所学的知识来有效地解决实际工程问题。
第三，由于门式钢架轻型钢结构房屋有许多优点，在单层工业厂房及物流仓储中得到了广泛应用，而钢屋架的结构体系目前应用很少，布置钢屋架的课程设计已不能适应实际工程的需要。
所以，传统的课程设计方案不能对学生进行有效的训练，学生毕业后不能适应专业技术工作的需要。
二、单元练习与课程设计一体化的概念
如前所述，在钢结构课程传统的教学内容及教学方法中，存在三方面的缺点，不利于教学质量的提高和学生将来的发展，因此有必要对教学内容和教学方法进行改革。为了使学生在学习时，对课程内容有一个整体的认识和把握，明确各章节知识能解决的实际问题，并使各单元的练习既相互联系，又有连续性，需要找到一个合适的载体，兼顾以上内容，并能实现以上目的。教学实践表明，单元练习与课程设计一体化，可以很好地解决上述问题。所谓单元练习与课程设计一体化，就是通过选择合适的课程设计方案，并将其设计计算内容分解为几个部分，使不同部分与课程不同单元的内容相对应，每一单元的练习对应解决课程设计中一部分的设计内容。当课程内容的学习完成时，课程设计也完成了。
三、单元练习与课程设计一体化的实施方案
（一）课程设计方案的选择
要实现单元练习与课程设计的一体化，课程设计方案要满足以下要求：首先，选择的课程设计方案，既结合工程实际，又能让学生进行手算。其次，能将课程设计内容分解为几个部分，且每一部分的设计计算内容能与钢结构课程的内容体系相一致。第三，学生在学完钢结构的材料和连接内容后，能进行课程设计。第四，学生在学习轴心受力构件、受弯构件的内容时，其单元练习题就是课程设计中的柱、梁的设计。第五，学生在学习柱脚、柱头的相关内容时，能以课程设计中的相关内容进行设计计算。第六，能将不同阶段的设计计算结果汇总，形成完整的设计计算书。第七，能依据各部分的设计结果，绘制施工图，完成课程设计。
虽然门式钢架轻型钢结构房屋目前在单层工业厂房，以及物流仓储中得到了广泛的应用，但由于其采用的是变截面梁、柱的结构体系，不能满足学生手算的要求，所以不适于课程设计。而钢制的工作平台是工矿企业常用的一种结构形式，如钢结构制造厂中的构件制作平台，选矿企业的矿石破碎操作平台，大型机械制造厂中的零件加工、制作平台，混凝土搅拌站中的搅拌系统的工作平台等。从广义上讲，石油钻井平台也是一种工作平台，只是它的工况更复杂，要求更高，功能更齐全，非一般工作平台能比。
工作平台一般采用等截面的梁、柱形式，只要选择合适的布置和连接方案，则可以满足单元练习与课程设计一体化的要求。基于此，选择一工作平台的设计作为课程设计内容，包括结构选型、结构布置、荷载组合和内力计算、柱子设计、次梁设计、主梁设计，以及主次梁的连接设计、柱脚设计和柱头设计、施工图绘制等内容。
（二）质量保证措施
（1）制定详尽的课程设计任务书，使学生明确任务、目的和要求。
（2）选择方案中的多个技术参数，使其能组合成多个不同的具体方案，并制定题目分配表，使不同学生的设计参数不相同，即采用“一生一题”的题目分配方案，杜绝抄袭现象的发生[1-2]。
（3）对每一部分都给出设计示例（选择题目分配表中学生未用题目的数据进行设计计算），把实际工程中可能出现的不同情况、不同方案的优缺点给学生讲清楚，以便学生在进行具体设计时，明白自己所选方案的可行性。
（4）针对不同部分的设计计算内容，设计出解决这一类问题用的规范化计算表格，学生可以对照示例，按计算表格中的内容进行设计计算，并要求在规定的时间段内完成[1-2]。
（5）利用Excel的计算和逻辑判断功能，编制针对不同阶段设计计算内容的计算程序。在该程序中输入已知数据就能计算出每一步的计算结果，并进行正误判断。利用该程序对“一生一题”的设计计算结果进行批改[1-2]。
（6）对每一阶段的设计结果及时进行批改，并将不同阶段的成绩，分别按一定的比例计入钢结构课程的期末总成绩和课程设计的总成绩中。对不按题目分配表选择相应参数，和不按时完成分步设计任务的学生，不记录成绩。
（7）加强过程管理与指导，只有在前一阶段的设计正确后，才能进行下一阶段的设计。
（三）实施步骤
（1）在学生学习完钢结构的材料和连接内容后，即布置课程设计任务，并按照结构设计的一般步骤进行结构选型和结构布置。为了让学生既能进行手算，又能得到较全面的锻炼，
将其分解为几个部分，并与钢结构课程单元练习的内容联系，课程设计的梁柱布置、支撑布置分别如图1和图2所示。主、次梁之间，以及梁、柱之间采用铰接连接，柱与基础之间采用刚接连接。一榀框架的计算简图如图3所示。该部分内容主要通过分析、讲解，告诉学生课程设计所用方案，以及实际工程中可采用的方案。为了充分锻炼学生的独立思考能力、分析和解决问题的能力，
选择多个技术参数，形成“一生一题”的方案，杜绝抄袭现象，并制定题目分配表（如表1所示），每个学生都必须按自己的学号选择设计条件，进行相应的设计计算。由表1看出，这些参数可组合出243种不同的方案，满足“一生一题”的方案要求。
（2）完成结构选型与布置后，进行荷载组合和内力计算。
（3）在学习完轴心受力构件的内容后，要求学生根据各自求得的内力，结合单元练习和设计示例进行框架柱的设计，完成型钢截面和组合截面两种形式，进而确定优选方案。
（4）在学习完受弯构件的内容后，要求学生进行次梁的设计（采用型钢截面），进而完成主梁的设计，以及次梁与主梁的连接设计。
（5）在学习完拉弯、压弯构件的内容后，要求学生进行柱脚的设计、主梁与柱的连接设计。
（6）在各部分设计结果均正确的前提下，首先给学生讲解钢结构施工图的特点，然后要求学生根据各自的设计结果完成施工图的绘制（包括设计说明和材料表）。
（7）学生将各部分的设计结果汇总成完整的计算书，与施工图一起形成完整的课程设计资料。
（8）教师根据学生在各阶段的设计计算成绩和施工图成绩，评定学生的课程设计成绩。
（四）课程设计中未覆盖课程内容的改革
如前所述，为了实现单元练习与课程设计的一体化，并采用“一生一题”的课程设计方案，本课程设计采用的是梁、柱铰接连接方案，也没有考虑柱子受的水平力，因此课程设计中的柱子是轴心受压柱。本课程设计方案未包含拉弯、压弯构件一章中的基本内容。为了利用课程设计中的数据进行该部分内容的教学，教师在课程教学中可以结合设计数据，并考虑柱外有围护结构和风荷载作用，作为设计示例，计算出柱子的内力（轴力N和弯矩M），然后按压弯构件进行设计计算，并将设计结果与未考虑风荷载时的设计结果进行比较。如此，既实现了单元练习与课程设计的一体化，又使学生获得了完整的知识体系和较全面的锻炼。另外，对于课程设计中未涉及的训练内容，可以结合例题、习题进行讲解和练习，以保证练习内容的完整性。
四、改革经验和效果
本教学改革是在笔者进行的相关教学改革的基础上进行的，有相关的前期研究成果和较成熟的研究思路和方法，因此，其方案、思路和方法是合理的，过程也比较顺利。本教学改革采用的是“一生一题”的方案，每个学生、每个阶段的设计计算结果都不相同，所以教师的批改工作量还是比较大的。在实践中，笔者通过设计规范化的设计计算表格和Excel编制计算程序顺利地解决了这一问题。
通过在2012级土木工程专业两个班179人中的实践，取得了如下的经验：（1）单元练习与课程设计一体化，使学生对课程内容有了总体的把握和认识，理解了各章节内容的相互联系及其所能解决的实际问题。（2）通过规范化训练，培养了学生的规范意识。（3）结合实际工程的课程设计方案，使学生明白了所学知识的用处，从而学习目标明确，激发了学习积极性。（4）分阶段进行，分阶段评定成绩，并计入期末总成绩的实施方法，保证了各阶段设计结果的正确性，促使学生养成认真负责和科学严谨的习惯。在实践中，笔者将次梁、主梁，以及柱子的设计成绩按30%的比例计入钢结构课程的期末总成绩。将荷载组合和内力计算、主次梁的连接设计、柱头设计，以及柱脚设计成绩按50%的比例计入钢结构课程设计总成绩，计算书和施工图成绩也占50%。（5）采用一体化的方案后，将课程设计分散在整个学期进行，保证了设计时间，促进了设计质量的提高，并且也不再需要额外的课程设计时间。（6）经过多阶段、连续、规范的训练后，绝大多数学生不仅掌握了结构设计的内容和步骤，而且还培养了他们的规范意识、工程意识和责任意识。（7）课程设计的优秀率达到38%，在课程的期末考试中，学生的考试成绩优良率也明显提高。
五、结语
在大众化教育背景下，更多人有机会走进了大学校园，但是总有一些学生不能正确认识学习的目的和意义，还有些学生甚至把大学校园作为休闲娱乐和谈情说爱的场所[1]。因此，加强思想教育，进行正确引导，更新教学观念，实行教学改革，才能有效提高教育教学质量，培养能适应工作需要，具有发展潜力的人才。
“一体化”的教学理念在一些课程改革中已有实践，也获得了很好的效果[3-5]。但笔者所进行的是另一种“一体化”的改革，即以课程设计为载体，将单元练习与课程设计一体化。采用这样的改革有如下的优点：第一，学生在学习不同单元的内容时，带着如何解决课程设计的问题学习，因而具有翻转课堂的特点，同时也符合建构主义学习理论的经验性和情境性特点[6-7]。第二，采用“一生一题”的方案，有效避免了抄袭现象的发生。抄袭问题，目前在高校已经不是个别现象了[8]。“一生一题”也有效地锻炼了学生的独立思考能力。第三，把单元练习的成绩，分阶段计入课程总成绩的方法，锻炼了学生的责任意识和科学精神。第四，连续多次规范化的设计计算训练，培养了学生的规范意识和工程意识。第五，采用分阶段进行、加强过程管理的方式进行课程设计，保证了课程设计的时间和质量。
实践表明，单元练习与课程设计一体化改革可有效提高教育教学质量，增强毕业生对工作适应性，不仅对钢结构课程适用，对其他课程也普遍适用。
参考文献：
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钢结构课程设计总结范文2
【关键词】钢结构 教学内容 教学方法 应用现状
【中图分类号】TU3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）10-0002-02
钢结构课程是土木工程学科领域仅次于混凝土结构的重要的核心课程，是高等学校土木工程专业重要的一门专业技术课[1]。目前，在建筑结构体系当中钢结构所占有的比重越来越大，特别是在高层、超高层建筑以及大跨空间结构建筑中。钢结构学科因此而处于不断的发展与更新之中，钢结构的应用领域从传统的工业建筑向民用建筑拓展，同时各种新型的钢结构体系在不断地涌现，例如大跨空间结构（悬索结构、索膜结构、张拉结构等）、轻钢结构等[2]。钢结构课程教学体系形成比较早，目前的钢结构教学体系与实际工程中的应用现状存在差距。
1.钢结构教学内容与实际应用现状
1.1钢结构教学内容
钢结构教学内容分两大部分：钢结构原理和钢结构设计，其中钢结构原理教学量占的比重大，约75%左右，剩余的25%左右教学量为钢结构设计部分。钢结构原理主要内容为：钢结构材料、钢结构连接、受弯构件、轴心受压构件、压弯和拉弯构件等，就是钢结构基本组成构件连接和单个杆件计算原理。钢结构设计主要内容为：单层厂房屋盖设计，轻钢结构门式刚架设计、轻钢结构网架设计初步原理等。教学过程中根据教学进程和计划安排，实践性环节教学（课程设计）安排在单层厂房屋盖设计结束后（教学计划第10-12周）两周课余时间。其设计内容大部分为三角形或者梯形角钢屋架以及由H型钢主、次梁组成的钢平台设计，通过理论计算后绘制设计图纸。
1.2钢结构实际应用现状
现在钢结构的应用情况发生了非常大的变化。伴随着钢产量高速增长，钢结构在土木建筑领域的应用日益广泛，例如钢结构的厂房、大跨度桥梁、多层及高层、超高层钢结构建筑、电视塔等高耸结构，以及体育馆、影剧院、会展中心等大型公共建筑等[2]。同时钢结构分析理论和应用技术的不断发展，轻钢门式刚架结构替代了原有单层厂房排架结构，并且出现了钢-混凝土组合结构、悬索结构、空间桁架结构、索网结构、膜结构等多种新型钢结构体系。钢结构课程的教学计划形成较早，这些变化和新的结构体系和分析理论，在目前的钢结构教学计划中还没有认真体现。
2.钢结构教学体系存在的问题
2.1钢结构教学计划
钢结构课程教学目的是为社会培养钢结构工程领域应用型高级专业人才，必须密切注视社会需求和相应学科社会发展现状，及时调整和改进教学计划。现有的钢结构教学计划实施比较早，与目前的工程应用现状存在差距，但是钢-混凝土组合结构、悬索结构、空间桁架结构、索网结构、膜结构等多种新型钢结构体系，其分析理论大部分涉及到非线性分析和有限元分析，讲课学时、学生理解能力等方面存在实际问题。适当调整和改进教学划是很有必要的，关键问题在于在现有的培养方案和教学大纲基础上，提出切实可行的符合实际教学状况的具体改进方法。
2.2钢结构原理学习过程
钢结构原理学习过程中，发现和反映问题最多的章节为第二章钢结构的连接。本章节的核心内容是，钢结构构件连接部位的焊缝连接和螺栓连接设计计算原理，焊缝连接主要内容为，钢板之间的相互连接和角钢和钢板之间的焊缝连接为主，没有目前实际工程中应用广泛的空间管结构体系的焊缝连接内容，螺栓连接的主要内容为，钢板之间的螺栓连接和钢结构梁与柱的螺栓连接为主，没有实际工程中已经普遍应用的管结构及素网结构的栓钉连接节点内容。
2.3钢结构设计学习过程
钢结构设计学习过程中，设计计算过程和设计图纸绘制过程最详细的结构体系为，桁架式角钢屋架设计，所占有的学时为约4学时左右，但这一结构体系涉及知识点较少，仅为轴心受力构件和轴心力作用下的角焊缝计算，构件类型少，接点单一，重复计算量大，有一定的局限性[3]。目前，钢结构实际工程中应用最广泛的结构体系为，轻钢结构门式刚架和钢框架结构体系，其次为空间网架结构和空间桁架结构。钢结构课程设计过程中，在节点设计上存在不少问题，单靠教科书上的理论知识和设计实例，很难全面掌握正确的设计知识。特别是在支座节点和杆件相交处的节点设计过程中，同学们缺乏钢结构制作、安装基础知识，对节点的立体构成缺乏概念，参考设计实例照旧绘制，说不出基本原理，考虑不到实际制作、安装过程中将要遇到的问题。并且在钢结构原理学习过程中，所掌握和接触到的节点连接方式非常有限，选用的范围存在局限性。
3.完善和提高方法
3.1钢结构教学计划
钢结构教学计划中，教学总学时是敏感的问题，如何利用有限的教学时间让学生有效地掌握大纲要求的内容，是教师需要解决的一大难题[4]。必须在不增加学识、不违背教学大纲的前提下，对教学内容和教学方法进行适当的调整和改进。通过对整个钢结构教学过程分析认为，为了适应目前钢结构发展和应用趋势，在原有的教学时间中调剂出4-6学时，利用这些时间补充进去新的钢结构体系基础理论和应用基础是可以做到的。在钢结构原理学习过程中调剂2-3学时，钢结构设计学习过程中调剂2-3时较为合理。
3.2钢结构原理学习
已经提到，钢结构连接学习内容中，没有新结构体系节点连接内容，关键问题是怎样从原有教学课时安排中调剂出2-3学时，并且怎样利用这2-3学时，有效的补充适合于本科生阶段掌握的新的结构体系相关内容。详细分析钢结构原理学习内容和学时安排发现，有部分教学内容存在重复，例如钢结构材料绝大部分内容已经在土木工程材料课程中详细讲过，不必要在这里重复讲，还有对个别内容，例如钢粱加劲肋设置和设计计算部分，对本科学习角度所占内容比重太大。所以认为这些方面认真调整，调剂出2-3学时是可以的。按结构体系分析理论和力学分析计算角度来说，新的钢结构体系理论和分析过程，都要通过复杂的非线性分析和有限元分析，本科学习角度掌握和理解存在很大的难度。所以掌握体系分析理论角度去努力是不客观的。但是把分析结果反映到相应节点上以后理解和掌握起来比较容易。因为分析过程再复杂的结构体系，其杆件节点部位连接原理基本都包括在焊缝连接和螺栓连接范畴，基本原理是相同的，所以切入点放在新的节点形式和受力特点（计算结果），补充到原有钢结构原理教学内容中，利用2-3学时掌握其基础理论和原理是切实可行的有效方法。
3.3钢结构设计
钢结构设计是整个钢结构教学过程和专业基础课程的综合过程，首先需要通过基础理论把实际钢结构建筑转换成便于力学分析的计算模型，并且通过荷载计算和荷载组合把实际荷载施加到计算模型上，通过进行力学计算得到的内力，最后进行杆件截面设计和相应节点设计。这一学习过程中，设计计算和施工图绘制最详细的（包括计算实例）结构体系，一直选用了桁架式角钢屋架，而对目前实际钢结构工程中应用最广泛的轻型钢结构门式刚架体系，以设计计算基本原理角度安排在教学过程，没有详细的设计计算实例，认为把桁架式角钢屋架设计计算和设计内容替换为实际应用最广泛的简单的轻型钢结构门式刚架设计计算和施工图纸绘制内容为最适合。钢结构课程设计是钢结构设计学习过程中的非常重要的实践性教学环节，以往情况来看，同学们开始进行课程设计时，对钢结构实际结构体系了解很少，基本接触不到钢结构制作、安装具体过程，所以对课程设计对象没有完整的立体概念。认为课程设计开始时，需要安排2-3学时，模型观摩和制作、安装视频教学，让同学们设计之前了解和掌握钢结构体系的实际基本构成。课程设计选题方面给同学们提供适当的选择空间，避免全靠教科书计算实例和设计实例现象。
4.实际应用效果
根据以上的研究基础，教研组从2009年开始，在不增加教学课时的前提下，对部分的钢结构教学计划和内容进行了适当的调整。钢结构原理学习过程中，调剂出2学时，在钢结构连接教学内容中补充了管桁架结构和索网结构中常用的两个节点计算原理，钢结构设计教学过程中，从参考资料中选择了简单的单层单跨门式刚架，组织进行了详细的教学，包括荷载计算及组合、力学计算、截面设计、施工图绘制等（替代了角钢桁架部分）。课程设计实践教学过程中，开始之前组织安排了当地规模较大的钢结构制作车间参观学习，还安排了模型观摩和安装视频观摩教学。课程设计选题方面为了发挥学生的主动性，提供了3个课程设计方向（钢平台、简单钢框架、简单门式刚架）。
为了了解改进后的实际教学效果，教研组从2011年下半年开始，通过不同渠道对12名毕业生（6名2009年以前毕业生、6名2010年以后毕业生）进行了实际调查，调查了解大学本科土木工程学习过程中掌握的钢结构基础知识在实际工作过程中适应情况。这12名毕业生从事于设计院、施工企业、工程管理部门等不同的领域，在调查过程中发现除了一名2010年毕业生外，其他同学都不同程度的接触到了钢结构实际工程项目（绝大部分为新的结构体系）。调查过程中2009年以前毕业的同学们说出了实话，参加实际工作过程中第一次接触倒钢结构工程时，摸不着头绪好像跟课堂上学的情况完全不同的感觉，虽然有丰富实际工程经验的老工程师热心教会和指导，但心里总是在想大学课堂中学的东西跟实际工程相差太大。但这些毕业生也承认，过了艰苦的一年多的学习和适应过程后发现，在大学学习过程中稍微挤出时间学习和接触实际工程应用和发展情况，不会出现这种非常困难局面。跟2010年以后毕业生的调查过程中发现，第一次接触钢结构实际工程，学习和适应过程有一定难度，但觉得不那么陌生，特别高兴地告诉我们经过调整和补充的钢结构教学内容对他们的影响和感受较深。
5.结束语
从发达国家的建筑发展历程和中国建筑行业发展情况来看，钢结构产业的发展还有较大空间，我们要清楚地认识到钢结构市场人才数量的需求越来越多，对人才质量的要求越来越高[5]。教学改革是永恒的主题，在高等教育大发展的今天，教师应改变传统的教学模式[6]，要继续捉住本领域的发展趋势，及时更新教学内容，积极创新教学方法，使学生能够掌握最新的行业动态，并储备扎实的理论基础，为今后从事钢结构产业的相关工作打好基础。
参考文献：
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钢结构课程设计总结范文3
关键词：钢屋盖;课程设计;整体设计;工程应用
中图分类号：G6420 文献标志码：A 文章编号：
1005-2909(2012)03-0121-04
进入21世纪以来，随着国内钢结构建造事业的迅猛发展和大量钢结构建筑物的快速崛起，钢结构设计类课程在土木工程专业本科教学中的地位日渐凸显。该类课程以提高学生的工程设计素质为重心，依托钢屋架、门式刚架、吊车梁等课程设计，帮助学生形成系统的设计思路，培养学生处理工程问题的能力，架设校园学习与未来应用的桥梁。但钢结构设计计算量大，图纸表达繁琐，学生在设计过程中常出现思路不清晰，与工程实践脱节，细节处理不完善等问题。笔者以钢屋盖设计为例，对设计流程详细梳理，总结了几处常见问题并给出处理方法，以供教学与学习参考。
一、构建整体设计思路
钢屋盖设计是钢结构课程设计中的常用选题。屋盖系统是由若干榀屋架、支撑体系、屋面材料、檩条等组合而成的［1-2］。笔者于教学中发现：学生大多拘泥于钢结构原理中一再强化的“材料—连接及节点—构件”的思路，虽然对经过离散的钢屋架的构件或节点设计非常熟悉，但常常无法将它们拼装成完整的屋盖体系，顺畅地完成整体结构的选型和分析工作，即缺乏整体结构意识。而树立这种意识，做到面对任何工程时都能具备大局观，从结构规划着手，再细化到构件、节点计算和最终图面实现，恰恰是从事设计工作的必备素质。所以，在课程设计指导过程中，帮助学生形成整体设计思路就显得尤为重要。这种思路的形成，依赖于钢结构原理和钢结构设计课程链的有效衔接和相关知识的整合，即通过规范设计流程，将学生对钢结构的认知从“连接方法—构件”
修正为“整体结构—构件—连接及节点” ［3］。钢屋盖的设计流程［4］，即可从搭设大骨架着手，首先确定结构的基本形式，明确荷载与内力，再落实具体的杆件与节点设计，直至勾勒出有骨架、有血肉的丰盈的建筑物，如图1所示。
在实践整体设计的过程中，很多工程、办公软件起到了良好的辅助作用，如STS可以完成屋架的建模、内力求解以及施工图绘制，有限元软件可以模拟屋盖的变形形态， CAD可以直接测量屋架起拱前后杆件长度，EXCEL可以编程解决重复计算问题等。但有些软件从输入参数到获得图纸的过程过于简单化，不利于学生切实理解和掌握结构设计的要核。因此课程设计中还应贯穿以手算—手绘为主，电算—电绘为辅的指导原则，提高学生的钢结构设计实践能力。
二、强化工程实践概念
初次接触钢结构设计的在校生，大多能够参照理论知识完成设计流程，但却无法规避因缺乏工程经验而出现的各类疏漏，造成理论与实际的脱节。根据笔者的教学实践，将屋架设计的常见问题总结如下。
（一）跨中起拱问题
屋架承受荷载后，下弦将因受拉而伸长，跨中节点将下垂若干毫米。如果拼装时不起拱，跨中节点下垂后很不美观，且给人不安全感。故而施工过程中，常将跨度≥24 m、下弦无曲折的梯形屋架给予L/500的跨中起拱［5］（图2）。而该起拱值对屋架杆件长度及内力大小的影响是否考虑，应当向学生推导演绎清楚。以跨度为24 m、屋面坡度为1/12的某梯形屋架为例（图3），起拱方法一般为抬高下弦中点使之成倾斜状，并保持所有竖杆长度不变以保证屋架原有高度。经计算发现，起拱后各杆件交角改变不大，仅屋架斜腹杆长度有明显改变，内力计算结果也只有微小差异。为简化处理，施工详图中屋架的主视图仍可按起拱前形状绘制（即下弦杆轴线仍为水平），仅需在图纸左上角的几何尺寸图中画出起拱高度，并标出起拱后杆件几何长度，从而为施工时下料拼装提供参考。内力计算时，也可取起拱前模型，起拱对计算结果产生的极小误差忽略不计。
（二）杆件交汇问题
在屋架的实际制作过程中，应充分考虑三角形的稳固性，尽力保证弦杆、腹杆轴线汇交于一点，否则会使屋架的上、下弦杆产生偏心弯矩，引起局部杆件变形。理论上各杆轴线应是型钢的重心线，初学者习惯上也会直接根据型钢表中重心距确定杆件定位。但杆件是双角钢时，角钢截面的重心距，即形心与肢背的距离常不是整数。为了工程制作方便，焊接屋架中通常取角钢肢背至轴线的距离为 5 mm的倍数，螺栓连接时则选用角钢的最小线距来汇交。角钢杆件的轴线与重心线虽然没有完全重合，但引起的偏心很小，计算时可忽略不计。
（三）杆件拼接问题
屋架弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种。工厂拼接为型钢长度不够或弦杆截面有改变时在制造厂进行的拼接，拼接位置在节点范围以外，通常设在内力较小的节间。工地拼接用于屋架分为几个运送单元时在工地进行的拼装，拼接位置一般在节点处。课程设计中涉及的多为中小跨度屋架，以跨中工地拼接节点居多。该类节点构造复杂，除要设置节点板、拼接角钢及加劲肋板，还要特别指导学生注意焊缝的处理方法。根据运送单元的划分，节点处的部分构件与节点板在工厂制造时即需焊好，行工厂焊缝，而另一运送单元上的构件必须在工地拼装后才能与节点板焊牢，行工地焊缝，施工图中应以表达。以屋架下弦中央拼接节点为例（图4），工厂制造时节点板和直腹杆属左半榀屋架，其间焊缝为工厂焊缝，节点板与右方杆件均为工地焊缝，拼接角钢为独立零件，与左右两半榀屋架的弦杆都用工地焊缝连接，以避免拼接时角钢穿插困难。为便于工地拼装定位，右方腹杆和拼接角钢水平肢上均应设置安装螺栓，拼接角钢竖直肢因切肢后尺寸较小可不设安装螺栓。运送屋架时，宜利用下弦连接水平支撑的螺栓孔，将拼接角钢临时固定在某一侧弦杆上以免散失。
钢结构课程设计总结范文4
关键词：钢结构；CDIO；教学改革
中图分类号：TU7；G642 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0095-03
钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、节约基础造价、施工周期短、工业化程度高等优势；同时钢结构建筑具有良好的空间感。相对传统的混凝土结构，钢结构有利于节约能源、保护环境。近年来，随着中国经济快速发展和综合实力不断提高，钢材产量逐年递增，这一切都促进了钢结构产业的快速健康发展，钢结构在建筑中的应用越来越广泛。
钢结构产业的发展对工程技术人才的专业知识和能力提出了更高要求。钢结构课程本科教育发展过分强调知识的理论深度和系统性，而忽略了课程理论与实践的联接。在课程教学中，虽然在大纲中已经采取以“知识点”的形式串接各章节，但学生很难将自己所学的理论知识与工程实际相结合，他们的直观判断力和工程经验、工程意识得不到有效训练。
考虑到钢结构的不断发展对本科教学的影响，借鉴CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教学模式，结合笔者的教学经验更新、扩充钢结构课程的教学内容，革新教学目标、内容设置、考核方式等，使钢结构教学真正能适应当前建筑市场的要求。
一、钢结构课程的特点
钢结构课程教学体系一般包括课堂教学、实验、课程设计、毕业设计4个部分。课堂教学主要介绍钢材的力学物理性能、连接的形式和设计方法、各类基本构件的计算方法和构造要求、各类钢结构结构的计算原理和设计方法等；实验教学项目一般为验证型实验，主要是连接设计和性能测试、钢梁受弯实验等；课程设计、毕业设计则是综合利用所学钢结构知识完成某项钢结构工程。课堂教学是教学体系的核心，在教学中课时分配比重最大。钢结构课程内容多、涉及面广，教师在课堂教学中更注重知识点的传授，学生理论基础扎实但实践能力不强。学生学习的重点在于基本概念记忆，设计部分依赖设计流程图机械地求解，只掌握了知识点而没有从全局的角度建立钢结构课程的整体概念，导致在毕业后很难直接从事钢结构方面的工作。
钢结构的理论部分和后续的实践部分紧密联系，不可将其分裂。将理论知识用于后续的实验、课程设计和毕业设计，提高理论联系实践的能力。钢结构课程的学习重点在于钢结构的设计和应用，还应通过实践教学使学生掌握钢结构整个产品周期的每一环节（选材、设计、施工等）：只有这样，才能保证学生规范、正确、有效地进行钢结构设计和应用。而这些正是传统钢结构课程教学很难去解决的，必须予以改革。
二、钢结构工程对教学的要求
（一）工程的核心内容
钢结构课程面对的环境是工程，首先应解决的问题是“什么是工程”问题。著名工程师Theodore Von Kármán曾经说过“科学家发现世界上已经存在的事物，而工程师创造世界上从未存在的事物”，这句话很好地给出了工程技术人员的核心任务是设计并实施尚未存在的方案，及工程实质上是一个创造的过程。
钢结构教学的核心是理解客户和社会需求，合理选用各种钢材、螺栓、设备等，采取正确的科学知识和技术制定准确、合理、安全的设计方案和实施策略。
（二）现代钢结构工程的复杂性需要全面的工程能力
现代钢结构工程发展迅速，当毕业生面对更多不确定、更为复杂的工程问题时，需要工程技术人员解决建模、设计、实施、控制等一系列问题，而传统的课堂教学模式在这种多层次、跨领域以及大规模的工程时所产生的局限性，使教学改革显得异常迫切，必须采用创新性的教学方法。
钢结构工程项目的完成需要团队的力量，团队成员的协作和配合直接影响到项目完成的效果。钢结构工程人员需要和其他工程师和非工程师交流来完成产品、流程的开发和交付，团队协作能力需要在本科教学中有针对性地培养。
（三）新的工程技术为完成工程任务提供了新的手段
计算机在工程领域的普及和完善，从根本上颠覆了传统工程技术的实践和运作手段。目前钢结构工程已经有众多优秀的软件（如3D3S、PKPM、MTS等），这些软件均能自动化生成、验证、优化工程设计方案，而传统钢结构课程不涉及这些内容。理论教学与工程实际存在脱节，学生无法与钢结构工程所需的设计工具和设计理念接轨，不能主动参与构思和实践相关的工程任务。
三、基于CDIO的教学改革方案
面对钢结构课程传统教学的不足和工程对本科教学提出的新要求，基于CDIO工程教学理念，提出了钢结构课程教学改革的思想。CDIO工程教学模式作为国际工程教学改革的最新成果，是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），是以产品从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，培养学生的工程能力、运用知识解决问题能力、终生学习能力和系统掌控能力等。
（一）重新定义课程建设目标
课程建设目标决定着教学过程、教学内容和教学手段，是实现培养目标的关键。在制定钢结构课程建设目标时，主要从三方面考虑：首先，让学生了解钢结构工程的现状和发展趋势，认识现代钢结构工程研究及产业发展的需求和问题，让学生明确学习目标和未来发展对人才需求的特点，提高学生主动学习和主动规划未来职业发展的意识。其次，通过典型钢结构设计、施工案例，让学生建立钢结构的概念框架，掌握钢结构工程的构成和特点，在解决问题的过程中完成对工程的分析和关键参数的设定。最后，通过课程学习和实践理解工程师应具有的基本素质和应掌握的基础知识和技能，学会资料检索、调研、分析和整理；进行工程设计的表达实践，体验解决工程问题的决定过程和分析方法，开展团队合作和交流。
（二）教学过程中突出工程概念和工程意识培养
在明确课程建设目标的基础上，在教学过程中增加教学内容的深度与广度，注重学生工程概念和工程意识的培养，把工程实践内容融入课堂，又注重学科之间的相互渗透。
CDIO工程教学理念强调工程推理和问题的解决，包括问题的识别与形成、建模、近似与定性的分析、解决方案与建议。实际上，钢结构工程技术富有创造性，并非机械地就某一特定条件下求解问题。如钢材强度包括Q235、Q345、Q390，脱氧的不同包括F、b、Z、TZ，等级A、B、C、D、E，是否均可选用呢？在这个问题中，学生首先必须深入理解材料的力学物理性能、钢结构连接方式、结构的受力状态等内容，然后依据具体的工程环境分析并选用合适的材料，达到训练学生的直观判断力和工程经验、工程意识的目的。
在教学过程加大了教学内容的深度和广度。如钢结构教材绪论中，都会介绍“鸟巢”，但“鸟巢”用的钢材是什么样的？由于“鸟巢”完全采用钢桁架编织，外部钢结构总重就达到4.2万t，最大跨度达到343 m，建筑钢材选用了Q460低合金高强度钢，其受力强度达到460 MPa时才会发生塑性变形，强度要比一般钢材大很多。但一般教材中没有关于Q460钢材的信息。在教学中提出3个问题：为什么选用Q460钢材，它具有什么优势，以及什么情况下需要使用Q460钢材。问题提出后，学生很感兴趣，并主动通过网络、图书馆、电子期刊等查阅资料，结合所学的专业知识得到答案。
由于学时的限制和钢结构技术的不断发展，学生在毕业后从事钢结构工程时必然会遇到学校没有教授的内容，通过不断将工程概念和工程意识引入教学过程中，引导学生掌握解决问题的正确方法。
（三）课程设计、毕业设计与课堂教学的有机结合
改变钢结构课程设计、毕业设计环节与课堂教学的脱节现象，从内容、时间安排上予以优化。原有的模式通常是课堂教学结束考核以后，将任务书、指导书发放给学生，集中在一周内完成。从历年的反馈信息来看，学生匆匆完成，甚至参照相关资料机械地替换数据，无法到达预期的目的。
为此，在课堂教学过程中提前布置课程设计任务和毕业设计。以工程项目为背景，以知识点为纽带，将课程设计、毕业设计与课堂教学有机结合，并启发学生思考。这样，学生理解了所学理论知识与工程实践的相互关系，提高学习兴趣，每年毕业设计选择钢结构课题的人数明显增加。
计算机的引入使设计更加简便，在课堂教学中应向学生介绍钢结构常用的设计软件。受学时限制，不在课堂教学中讲解软件的具体操作，而是引导学生意识到软件的掌握对课程设计、毕业设计，以及将来从事钢结构工作都十分重要。在这一过程中，学生能主动学习相关软件，既不占用有限的课堂时间，又能有效地提升学生的工程能力。
（四）建立基于CDIO的课程反馈机制
在传统的试卷、平时作业相结合的成绩评定体系中，建立课程反馈机制，全面反映学生对知识的掌握程度。
将整个教学活动分解为若干小环节，并建立反馈机制，及时监控教学质量和效果。每个反馈周期均设置相应的主题，并根据学生的实际情况制定不同的学习目标。如在钢结构连接部分，基本要求是寻找并拍摄周围钢结构工程中连接，并给出其属于何种连接；较高要求是探索所观察的工程中连接可能存在的不足及其替换方案。将学生反馈的信息建立课程反馈日志。对学生提出的创造性问题，课前利用5 min左右的时间讲解。课程反馈机制不仅使钢结构课程的学习变得生动有趣，提高学生学习兴趣，而且能使教师真正关注学生的学习状态，提高学生学习的主动性。
四、结语
随着科学技术和社会经济对钢结构需要不断的扩大，钢结构课程必须同步改革与发展，才能到达培养符合工程需要的合格人才的目标。实践证明，钢结构课程CDIO教学改已初步显示出了良好的教学效果，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了他们的设计能力和实践能力。
参考文献：
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Teaching reform of steel structure course based on CDIO
YUAN Jifeng
（Taizhou Institution of Science and Technology， Nanjing University of Science and Technology， Taizhou 225300， P. R. China）
钢结构课程设计总结范文5
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
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钢结构课程设计总结范文6
上述众多的研究都提出采用案例教学法有利于提高学生综合应用能力，但在实施过程中面临的问题是：在钢结构设计原理、钢结构设计、课程设计、毕业设计等教学各环节采用的案例零散、相互间无联系，导致各课程各环节各自为政，不利于学生整体设计思维的建立和对所学知识的融会贯通。且大多数教材所提供的工程案例，直接采用结构软件计算结果，计算过程和施工图简略，无法为在课程设计、毕业设计中需进行手工计算的学生提供有效参考，不利于学生对设计理论的理解和应用。本文将对钢结构课程案例设计及以案例为主线的一体化教学进行研究。一、案例设计
（一）案例的设计原则
以案例为主线的一体化教学中，案例是教学目标实现的关键，在进行案例的选择与设计时主要考虑以下几点：
1.以满足教学需要为前提
案例是为教学服务的，它作为整个教学活动的主线，首先要满足教学内容的需要，能基本涵盖教学大纲中的主要理论知识点。其次，要满足教学目标的需要，每个案例要向学生传授哪些理论知识、能解决哪些实际工程问题、能培养学生哪些方面的能力，都需要预先进行设计和考虑[3]。
2.以实用、够用为原则
通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学，学生在课程学习结束后就能进行常规钢结构项目的结构设计。而不同结构体系的设计方法及适用规范都会有所不同，在有限的教学学时内，通常只能对常见结构体系的设计进行讲授。因此在进行案例选择时，应结合钢结构行业发展现状及未来趋势，以实用和够用为原则，选择具有广泛应用性和代表性的案例。
3.以学生应用能力培养为核心
本文所研究的教学改革的最终目标是提高学生对钢结构理论知识的综合应用能力。所选案例首先在内容上应具有完整性和综合性，有利于学生将零散的理论知识系统化，培养学生整体设计思维意识。其次，所选案例在难度上应符合学生的认知能力。学生在开始课程学习之前，对钢结构一无所知。而一个实际工程项目往往较复杂，不仅包含大量的背景信息和前提条件，还涉及多领域、多学科的知识。过于繁杂庞大的项目容易让学生找不到方向和重点，造成较大的学习压力。因此案例的选择与设计应符合学生由易到难、循序渐进的认知过程，可结合理论教学内容对实际工程项目进行适当简化后作为教学案例。
（二）钢结构课程案例设计
以笔者所在学校（应用型本科）为例，钢结构理论课程主要开设钢结构设计原理（32学时）、钢结构设计（32学时），实践环节包括课程设计（1周）和毕业设计。设计原理课程内容重点是构件（轴心受力、受弯、压弯和拉弯）设计、焊缝连接设计和螺栓连接设计；钢结构设计课程内容重点是普通钢屋架单层厂房设计、轻型门式刚架结构设计、多层钢框架结构设计；课程设计要求学生完成一榀钢桁架的设计；毕业设计选题为轻型门式刚架结构或多层钢框架结构。
钢结构课程一体化教学过程中，案例所肩负的任务是要将钢结构所有课程、所有教学环节和绝大部分知识点串连起来，使各课程间相互联系和衔接得更加紧密，使理论教学与实际应用之间过渡得更加自然，从而改变传统教学中各课程各自为政、例题零散相互间无联系、理论环节与实践环节脱节的现状。综合考虑教学内容的适应性、教学实施的可操作性、工程实际应用的广泛性，确定三大案例，如表1所示。表1钢结构课程案例案例名称案例内容案例1：某钢屋架设计（角钢桁架）基本资料；支撑布置；荷载计算；内力计算；杆件设计；节点设计；施工图案例2：某单层仓库设计（门式刚架结构）基本资料；结构布置；围护结构设计；抗风柱设计；支撑设计；檩条设计；墙梁设计；刚架设计；施工图案例3：某多层试验楼设计（多层钢框架）基本资料；结构布置及材料选择；构件截面初选；荷载计算；内力计算；荷载效应组合；构件截面设计；节点连接设计；施工图案例的编写应注意：（1）计算过程要详细。在实际工作中，结构设计计算通常由软件完成。但为加强学生对基本设计理论的理解，课程设计和毕业设计环节中，一般要求学生手算为主、软件计算为辅。案例的计算过程应尽可能的详细，尤其在荷载取值、内力计算、荷载效应组合等方面，这样才能给学生完成课程设计或毕业设计提供有效参考。（2）施工图应达到一定深度。钢结构施工图具有符号多、标注多、节点详图多等特点，与之前学生熟悉的钢筋混凝土结构施工图在表达方式、内容等方面都有很大的不同，因此，与案例配套的施工图应达到一定深度，以便于学生在识读、模仿绘图的过程中掌握钢结构施工图的绘制内容及常规表达方法。
二、以案例为主线的钢结构课程一体化教学研究与实践
（一）一体化教学活动整体设计
赫尔巴特说：“如果缺乏背景经验，任何新的感知根本就没有任何意义可言。”在对以案例为主线的钢结构课程一体化教学活动进行整体设计时，关键在于如何通过案例这条主线，把钢结构课程所有教学环节和主要理论知识点串联起来，以工程案例为载体，通过教师的引导，将学生处于真实问题的情境之中，并带着问题设身处地地思考，寻求问题的解决方法，进行探索式的学习，在获取专业理论知识的同时体验职业思维方法，培养分析、解决问题的能力和对理论知识的综合应用能力。
以钢桁架、门式刚架、多层钢框架三大案例为载体，开展钢结构课程一体化教学的总体思路如图1所示。由于同一案例往往涉及不同章节甚至不同课程的教学内容，在教学过程中，如何帮助学生理清脉络把握主线、实现课程间的融合衔接是关键。同一案例用在不同课程教学中，其侧重点也是不一样的。原理课程关注的是案例中单一构件、节点在内力已知情况下的截面设计和连接设计；设计课程则侧重于通过案例帮助学生完成整体设计思路的构建；在课程设计和毕业设计实践环节，目的是让学生在参考、模仿案例完成任务的过程中，进一步巩固和强化学习效果，实现对前两门课所学理论知识的综合运用。
（二）案例为主线的教学实践
以案例为主线开展理论教学，每一节课都是一个单独的案例教学活动。由于受学时限制，传统案例教学中很重要的课堂讨论等互动环节很难充分的开展。如何通过合理的课堂设计，把握好理论教学与案例分析的节奏，达到理论知识实现应用转化的最终目标就成为关键。基本思路是：基于案例中呈现的问题，以问题解决为指向完成理论教学。主要过程是：（1）问题铺垫：基于案例背景，结合教学内容引导学生分析需解决的问题（做什么）；（2）理论讲解：针对案例需解决的问题进行基本设计理论知识的讲解（怎么做）；（3）实践应用：帮助学生运用所学理论知识解决案例相关问题（怎么用）。
通过案例构建真实的实践氛围进行基本理论的讲授，以案例阐述理论，最大限度地减轻学生的认知负荷，不仅让学生知道“学什么”，更重要的是知道“学了可以做什么，怎么做”，体验到用所学理论知识解决工程实际问题的成就感，减少了单纯学习理论知识的枯燥感和迷茫感。
（三）教学效果反馈与评价
教学评价是检验教学效果的重要方式之一，是教师进行教学反思的依托。学生是教学活动的参与者和受益者，对教学效果的好与坏最有发言权。根据教学改革拟达成的目标，对学院2010级、2011级土木工程专业学生进行不具名问卷调查，结果如图2所示。
图22010级、2011级土木工程专业调查问卷结果实践证明，通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学改革取得良好的教学效果。最大的收获在于，学生在“提出问题”与“寻求解答”的交互中完成了由“被动学习”到“主动学习”的转变，在“案例”与“理论”交叉学习的过程中完成了从基本理论到实际应用的转换。整个教学过程，对于学生而言，不仅仅是单纯理论知识的学习过程，而是一个将零散知识逐渐系统化的过程，更是一个应用能力培养和提升的过程。同时，教师在案例预设、教学实践与反思的过程中也不断成长，实现了教学相长。
