工程结构设计原理篇1
关键词钢结构设计原理桥梁与渡河工程教学改革
中图分类号：G424文献标识码：aDoi：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048
随着钢桥和组合结构桥梁建设的不断增加，设计和施工单位急需大批熟练掌握桥梁钢结构设计和施工知识的专业人才。由于过去桥梁与渡河工程专业的本科阶段钢结构教学内容及教材侧重点与工业民用建筑专业无异，刚毕业的桥梁与渡河工程专业的大学生很难适应桥梁钢结构方面的工作，导致桥梁钢结构专业人才短缺、质量不高。一方面，钢桥和组合结构桥梁有着巨大的发展潜力和市场需求，另一方面，桥梁与渡河工程专业钢结构人才短缺，二者的矛盾造成了该领域就业空间广阔，并且在今后一个相当长的时期内该空间还将不断扩展。①为了满足社会对钢桥和组合结构桥梁人才的需求，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程在教学内容、教学方法及考核方式方面也在不断进行改革。
1教学内容
1.1教材
目前，国内已有的《钢结构设计原理》教材，大多基于《钢结构设计规范》（GB50017-2003）②编写，适合工业民用建筑专业的本科生进行学习。涉及公路桥涵、铁路桥梁的钢结构设计规范的《钢结构设计原理》教材极少，以至于桥梁与渡河工程专业的学生学习此类③④教材后，无法直接应用于钢桥和组合结构桥梁的钢结构构造与结构设计中。针对上述问题，我校桥梁与渡河工程专业“钢结构设计原理”课程，选用东南大学叶见曙教授编写的“结构设计原理”⑤第三版第四篇――钢结构。该书结合我国公路桥涵钢结构及木结构设计规范、钢-混凝土组合桥梁设计规范进行编写，较好地解决了教材脱离规范的问题。此外，结合钢桥、组合结构桥梁参考书籍，在授课过程中紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解，使学生工作后，能够做到学以致用，更快适应工作。
1.2侧重点
桥梁与渡河工程专业学生在进行“钢结构设计原理”课程的学习之前，材料力学、结构力学、建筑材料等专业基础课都已经进行了系统的学习。在“钢结构设计原理”课程的教学过程中，涉及到这部分的内容适当从简讲授，而增加更多针对桥梁钢结构的内容。例如在材料性能方面，将讲解的重点放在桥梁钢结构用钢材、高强钢绞线、桥梁钢结构用新材料如耐候钢、耐高温钢材等材料的性能方面，让学生了解现有桥梁用钢的现状及未来的发展趋势；结合这些材料在实际工程中的应用图片，提高学生的学习兴趣；在桥梁钢结构应用中，适当介绍索设计的内容，例如钢梁桥中的体外预应力索、斜拉桥中的拉索、悬索桥中的缆索等，以有助于学生学习后续的钢桥和组合结构桥梁课程，列出主要的参考文献，供学生在课余时间有选择地学习；桥梁钢结构尤其是铁路桥，由于受到动荷载的影响，钢结构焊接的疲劳问题不容忽视，在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程中必须补充疲劳设计的相应内容。为拓展学生的就业面，在课程讲授过程中适当增加工业民用建筑用钢结构设计原理的知识，对其所用规范进行介绍，拓宽学生的知识面。
2教学方法
桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程教学，应该既注重基本知识的传授，同时不断启发学生，调动他们学习的积极性和主观能动性，逐步培养出发现问题、思考问题、分析问题、最终解决问题的能力。通过对这种学习方法的传授，使学生既能掌握书本知识，又能不断创新进取，极大提高学生的学习积极性。
2.1理论教学
针对学生对图片或视频信息的兴趣浓厚，对单纯的数字或者文字兴味索然的现实情况，对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式播放给学生，让学生以娱乐的方式掌握知识。例如，钢结构的连接和破坏问题，每一项钢结构的破坏或失稳现象都通过图片展现，引导学生思考这些现象背后的机理问题，诱发学生的兴趣，从而引出该节课程教授的重点，改善课堂教学的效果；同时，图片或视频的应用，还能加深学生对基本知识与基本原理的感性认识。
但对于计算原理和公式，一定要用板书演示其推导过程，让学生的思路紧随教师的演示，充分利用课堂时间，消化计算原理，提高教学效率。在计算理论讲解完成后，结合工程应用，介绍实际桥梁钢结构的细部处理及节点构造措施，让学生做到理论与实际相结合，掌握工程中处理具体问题的方法。
采用习题课、讨论课的方式，对学生作业过程中存在的问题进行深入剖析，点评解题过程中的易错点和答题错误的原因。在讲解和讨论的过程中，帮助学生理清解题思路，规范解题步骤，总结解题技巧，提高答题的正确率，同时培养学生严谨、认真、细致的工作作风。
2.2现场教学
在桥梁与渡河工程专业的钢结构设计原理课程讲授过程中，多媒体、板书等多种手段是课堂教学的主要方法，但对于钢结构设计原理课程来说，仅有课堂教学是远远不够的。因为尽管有多媒体作为教学工具，但毕竟还是图片或短暂影片，学生难以形成一个完整的钢结构的概念，对钢结构的感性认识依旧不够具体深刻。在钢结构设计原理课程的理论教学学习期间或结束后，充分利用学校周围已建或在建钢桥与组合结构桥梁，进行现场参观、学习，便于理论知识与实际应用“接轨”，有选择性地带学生深入施工现场，进行教学实践很有必要。在进入现场之前，负责钢结构设计原理课程的教师，需要事先向学生讲解工地现场实践中所涉及的系统知识。安排好班级分组与带队教师，特别强调实习过程中的安全问题与组织纪律问题。在施工现场，让学生进一步认识真实的螺栓、焊缝、纵向和横向的加劲肋，辨别现实构件中的受拉构件、受压构件、受弯构件或压弯构件、拉弯构件，观察构件的现场连接拼装。请施工单位负责人讲解施工现场钢结构的基本概况，采用的施工方法，施工组织设计，施工质量控制要点，安全保障措施，施工过程中遇到的各种困难，出现的问题及解决的方案等。现场教学过程中，提醒学生注意观察，认真聆听讲解，将书本上的图纸和现场的实体结构充分比对，加深对书本知识的理解。同时，结合工程技术人员的讲解，学习工程中处理具体问题的方法，真正达到现场教学的目的。
2.3实践教学
实践教学分为实验教学和课程设计两部分。学生在钢结构设计原理课程学习过程中，如果对某个问题有进一步研究的兴趣，可以通过参与大学生创新实验项目，提出自己的研究课题。设计实验方案，动手制作钢结构实验模型，通过实验结果验证自己的想法或发现自己提出的方案的不足，激发学生的创新热情，培养学生的动手能力，同时也可为今后的学习和工作提供宝贵的经验。课程设计，有助于帮助学生系统地应用理论课程学习到的知识，做到学以致用。但以往的课程设计都是在理论课讲授完毕后进行，设计效果不佳。为了改善课程设计效果，打破理论教学与课程设计的严格界限，将理论教学与课程设计同步进行。⑥在钢结构设计原理课程开始上课之时，就给定课程设计题目，随着授课进度的深入，让学生以长期大作业的方式分步骤完成。这样，在理论授课过程中，学生随时可以针对课程设计的内容进行提问，并能得到及时解答，课程设计周学生只需整理计算书、绘制图纸。这样，学生有充足的时间掌握钢结构设计原理的各项设计环节内容，遇到问题能够及时得到解决。
3考核方式
在对钢结构设计原理课程的教学成果进行考核时，如果仅仅通过期中、期末的考试结果来评价学生的学习情况，显然将会是不全面的，也是不准确的。在钢结构设计原理的教学过程中，采用多种考核形式，例如随堂测验，课堂提问，组织学生进行小组讨论或者针对钢结构设计中存在的某一问题，让学生提交研究报告等方式进行考核。对学生的日常测验，也可以采用口试和笔试相结合的形式，或者把一次测验拆分为多次小的测验，这将有助于更加全面地评价学生的学习情况，降低一次考试所带来的偶然性。传统的考试方法大多偏重对知识的记忆，形式单一，难以客观、全面地评价教学效果，也难以调动学生自主学习的积极性。桥梁与渡河工程的钢结构设计原理课程考试，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均给出，避免学生死记硬背。此外，可考虑“半开卷”考试，允许学生将自己认为重要的内容事先书写在一张a4纸上，考试时允许查看，考后随试卷上交。这样，学生对自己认为的重点进行总结，通过总结内容的实用性，可反映学生对课程重点的把控。
4结语
针对桥梁与渡河工程专业学生钢结构设计原理课程学习中存在的问题，从教学内容、教学方法和考核方式三个方面，提出了一系列的改革措施。
（1）选用《结构设计原理》教材，并结合钢桥和组合结构桥梁相关参考书籍，已学过的内容适当从简讲授，紧紧围绕桥梁专业用钢结构构件的设计原理进行讲解。（2）对抽象的理论问题，用动画或搜集实际工程中的图片，以幻灯片或视频形式进行播放；但对于计算原理和公式，一定用板书演示推导过程；采用习题课、讨论课的方式，点评解题过程中的易错点，总结解题技巧。（3）在理论课学习期间，充分利用学校周围已建或在建钢与组合结构桥梁，进行现场参观、学习。（4）理论教学与课程设计同步进行，进行大学生创新实验。（5）考核中，借鉴国家一级注册结构工程师的考试模式，给出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考虑“半开卷”考试。
注释
①苏庆田，吴冲.钢与组合结构桥梁课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.
②钢结构设计规范[S].GB50017-2003.
③陈绍蕃.钢结构[m].北京：中国建筑出版社，2003.
④彭伟.钢结构设计原理[m].成都：西南交通大学出版社，2004.
工程结构设计原理篇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：
[1]张哲.钢结构教学改革创新尝试[J].高等建筑教育，2010，19（5）：66-69.
[2]万红霞.钢结构教学改革的现状与对策[J].理工高教研究，2006，25（5）：113-114.
[3]陈兰.钢结构课程设计的改革尝试[J].华南师范大学学报（自然科学版）高校土木工程专业教学研究（增刊），2004：45-48.
[4]王晓菡.钢结构课程的教学方法分析与探讨[J].高等建筑教育，2009，18（3）：118-119.
工程结构设计原理篇3
关键词：建筑工程结构设计基本原则设计方案
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
建筑结构的设计方案是一项建筑工程施工中的基础和保障，建筑的施工方案，包括建筑材料的选择、施工工艺的应用、施工质量的控制等等，都要根据建筑结构的设计方案来确定。由此可见，建筑结构设计是关系着建筑工程质量的重要因素，而建筑工程的质量又是保证用户人身安全的关键。对于建筑质量问题来说，规范结构设计的原则，做好设计方案的选择才是关键，这直接关系着施工的质量和最终的建筑安全。但是在具体的设计中，设计方案的选择受到很多原因的影响，从而最终造成设计方案不能实现，不但造成了各种资源的浪费，也影响了建筑事业的发展，所以可见规范建筑结构设计的原则，选择合适的设计方案是很重要的，本文就是针对这些问题，针对结构设计中的具体设计方案的选择进行分析和研究，提出了相关的问题，希望找到合理的解决办法，更好的保证建筑事业的不断发展。
一、建筑结构设计基本原则
由于建筑结构设计需要将建筑工程中的方方面面都考虑到，是一项庞大复杂而又系统有序的工作，必须遵循一定的基本原则，以保证结构设计方案的合理性。建筑结构设计的根本目的在于确保建筑物在施工建设的过程中，在满足人们生活需要的同时，达到安全、稳定的效果。由此就需要设计人员在建筑结构设计中，遵循以下基本原则：
1.抓大放小原则。抓大放小原则是指在建筑结构的设计中，要分清建筑中不同结构的主次关系，重点确保主要建筑构件的结构设计要合理稳固，但这并不是说要忽视次要建筑构件的设计优良性，而是指当建筑物突然发生某种危险时，要保证主要建筑构件能够发挥职能，即使次要建筑结构被毁坏，也不至于使整座建筑倒塌或使建筑核心受到严重损害。虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分；面对突如其来的破坏力量，要想最大限度的发挥建筑结构的协调、抵抗能力，就必须在原有的基础上保住建筑物的核心部分，用局部的牺牲来保存整体的实力；且在使用的过程中，切不可平均用力，在建筑结构中，设计人员应以减少建筑损失为主，尽可能的做到抓大放小。
2.刚柔相济原则。刚柔相济原则是建筑结构设计中的一项重要原则，这是因为建筑物必须同时具有一定的刚性和柔性这两大特性才能保证建筑物的安全正常使用。建筑物的刚性是指建筑结构设计要考虑到建筑物本身以及其内部所要承受的各方面力的荷载作用，只有具备一定的刚性才能支撑整个建筑的正常使用。设计人员在建筑结构设计的过程中，刚柔相济是最科学、最合理的设计体系。建筑结构太刚则缺乏一定的变形能力，在面对强大的破坏力时，所要承受的力也会很大，容易造成大面积坍塌或全部破坏。而建筑结构设计的太柔虽然能够消除一定的破坏力，由于建筑缺乏一定的强度容易变形过大，很容易造成整个建筑物全体倾覆。由此就需要计人员在建筑结构设计的过程中，能够准备把握工程的设计力度，确保建筑结构设计的合理性。
3.多道防线原则。多道设防原则主要是为了提高建筑物在遭遇危险或灾害时的自身抵抗能力而设定的。近年来，常有建筑物因结构设计不合理，在遭受一些外界灾害时，表现出很弱的稳定性，甚至会导致建筑物坍塌的现象。这就是在对建筑结构进行设计时没能遵循多道设防的原则。在进行建筑的结构设计的时候，设计的人员必须要做好相应的安全防治的体系，保证一旦有灾害发生，每个环节都可以做出相应的反应，从而做好整体的抵御，把灾害造成的损坏减到最低。建筑设计中不能把所有的希望都寄托在某一个单件上，假设违反这样的原则是危险的，这就需要在具体的建筑设计中设计人员以安全负责为基准，以建筑的整体结构为基本，把每一个环节的作用都利用好，做好多到的防线，从而在保证建筑的安全的时候，也可以使建筑在面临灾害的时候能够变成一个整体，建立一道保护的屏障。
4.打通关节原则。在传统的建筑结构设计中，常常会在一些结构组合部位留下节点，大大降低了建筑的整体性，也使得建筑物的使用寿命因节点的破坏而大打折扣。为此，在建筑结构设计中要采用合理的措施方法，在保证建筑物整体稳定和平衡性的前提下，运用打通关节的原则，将建筑结构中的节点都设法消除掉，以最大程度的降低节点对建筑物整体结构的影响。建筑设计中的每一个环节都有可能会对整个建筑的性能产生影响，以过往的灾害分析来看，很多建筑事故发生的时候，多数工程是由节点开始破坏的，要想避免这种事故的发生，最为理想的结构体系是将建筑物设计为一个没有节点的整体。这样的结构体系能够最大限度的消减任何外力。在打通关节的过程中，既需要考虑工程的整体平衡状况，又要避免工程出现不合理的几种，由此可见，要想大通关节，就必须使建筑物长期处于原始的静止状态。
5.以人为本原则。建筑设计以及建筑施工的最终目的是为人类服务，为此建筑物必须要能满足人们的各项需求方能实现其最终价值，这就要求在对建筑结构进行设计时，要依照以人为本的原则进行方案设计。
6.绿色环保原则。这项原则是在全球生态环境急剧恶化的情况下成为现代建筑结构设计中需要注重的基本原则。如今我国的城市现代化不断发展，城镇人口日益增加，建筑面积的扩大致使绿化面积逐年减少，生态环境遭到很大破坏，严重威胁着人们的健康。
二、建筑结构的合理设计方案
建筑结构设计的合理与否直接关系着建筑最终的施工的顺利与否，更加的与整个建筑的质量有着重要的关系，所以，结构设计的合理性对工程设计有着关键性的影响，下面就是针对结构设计的合理方案进行分析，主要包括以下几个方面：
1.结构计算应注意的问题。在结构计算的过程中，首先，在底框砌体结构验算的过程中，底部剪力法仪适用于刚度比较均匀的多层结构。对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响。底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法，因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采用双保险的方法。在刚度比较均匀的多层结构中，通常采用底部剪力法进行底层框架结构的验算；在具有薄弱层的底层框架混合结构中，要把塑性变形集中的影响考虑到底框与砌体的验算中。
其次，连续板计算时，要采用双向板查表，重视材料泊松比带来的影响，不能简单地使用单向板计算法，否则，由于受跨中弯矩未调整的影响，最终的计算值将偏小。严禁荷载计算错误。在对建筑物的荷载承受力进行计算时，不能单单只注重建筑物自身的荷载以及预期中建筑内部所承受的荷载，还需要考虑到建筑物的最终用途，建筑物所在环境以及其整体结构形式。避免荷载计算错误。在整个建筑荷载计算的过程中，设计人员应结合着建筑工程的实际用途及整体结构，科学的计算出建筑的荷载范围。在确保建筑结构稳定性的同时，还能避免后天人为的破坏。由此可见，在整个建筑结构设计中，结构计算不仅关系着建筑工程的稳定性与安全性，同时还关系着工程今后的投入使用。
2.构造应注意的问题。首先，在构建配置上，设计人员应将整个建筑的钢筋配率范围确定，尤其针对一些抗震设计中能够延长建筑稳定性的结构，以便在发生地震时，将人员伤亡降到最低。在抗震设计中，要注意构件的配筋率，必须保证在地震发生时，建筑结构的延性，以及最小配筋率的要求。在进行结构设计时，最好采用纵墙和横墙共同承担压力的结构，建筑结构要尽可能地使用规则结构，设置防震缝，以此来增加建筑物的抗震能力。
其次，在钢筋安装上，要确保钢筋安装到制定位置，且在安装前钢筋的质量得到有效保障。钢筋各个部位的锚固、延伸长度和搭接长度都必须符合规范，材料也必须严格按照强度的要求进行选用。
再次，在从根本上避免温度应力引起的墙体开裂，需要建筑结构设计人员在整个建筑结构设计中，将通风暖热措施融入到建筑结构设计中。墙体开裂是建筑屋面常见的现象，为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，建筑结构在设计时就必须采取有效的通风融热措施。
最后，按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯通，上至女儿墙压顶，下至浅于500毫米基础圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合要求。
三、建筑结构设计方案的主要方法
1.屋面结构图的设计方法。如果建筑的屋面是坡面式的，可以采用梁板式和折板式两种结构处理方式。其中，梁板式可以用在建筑平面不整齐，板的跨度比较大的建筑结构中。而且，一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通，这样可以抵抗拉力。
2.结构平面图的设计方法。如果建筑地域的防震烈度为六度区的时候，按照我国的防震设计要求，可以不必采用截面抗震验算，但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑，软件建模可以省略，在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题，就可以直接设计。如果条件和时间允许，要做建模也无可厚非，因为它可以利用建模来荷载导算。但是，如果建筑的地域防震烈度为七级时，就必须采用建模来进行计算。
3.大样详图的设计方法。建筑详图如果没有发生错误，在这基础上可以进行绘制大样详图，还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变，考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。
四、建筑结构设计抗震应注意的问题
在整个建筑设计中，其设计理念是否符合相关规定，不仅关系着建筑物的整体使用，同时还关系着人们的生命安全。在整个建筑结构设计中，根据我国最新抗震要求与规定，在抗震等级较高的地区，住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早参与建筑结构的概念设计。
在一般多层砌体住宅结构设计中，设计人员应优先考虑横墙或纵横墙的承重能力，横纵墙在分布上，应遵循便宜、对称的原则，且设计的过程中，上下层之间的横纵墙应保持一致。在楼梯间的设置上，应尽量避开房屋的尽端与转角处，且尽量不谁用无锚固的钢筋栓。与一般住宅不同的是，多层住宅物理在钢筋上还是抗震能力上，都要比一般住宅强的多；因而设计人员在多层住宅设计的过程中，首先，应结合着多层住宅的使用性能，在抗震墙与框架设计的过程中，打破传统的单向布置，改用双向布置，以便增强各自的抗震能力。其次，在
确保抗震墙及框剪体系独立抗震性能的同时，设计人员还需要结合着工程楼层之间的连接度，确保工程的整体性。最后，在结构布置的过程中，尽量使用规则结构，而对于一些结构复杂的工程，可以设置防震缝，以此来减轻地震造成的威胁。
五、结语
总之，作为建筑工程专业技术设计人员需要充分的意识到设计方案和设计原则的重要性，不断的了解设计的知识，做好自身的能力的提升，从而不断的创新，选择合适的设计方案，为建筑事业更好的发展做出贡献，以便保证建筑满足人们日常需要的同时更能保证人们的安全。同时，要充分认识建筑结构设计在建筑工程建设中是一项非常重要的工作内容，是关系着建筑施工质量的关键因素，对于建筑物的使用性能和使用寿命的影响都有着不可忽视的重要作用。因此，在对建筑结构进行方案设计时，一定要以结构设计的基本原则为指导，采用科学合理的方法进行设计，在此过程中，要求设计人员一定要具备扎实全面的建筑专业知识，严谨负责的工作态度以及灵活创新的头脑，保证建筑结构的合理性、科学性、可行性与经济性。
参考文献
1.魏然.建筑结构设计基本原则及合理设计方案[J].民营科技.2011
2.黄增旋.浅析建筑结构设计中应注意的问题[J].黑龙江科技信息，2007
工程结构设计原理篇4
关键词：建筑结构；设计思路；概念
在建筑工程项目的施工中，建筑结构设计是十分关键的环节，其设计水平直接影响到整个建筑工程项目实施的质量，从分析工程建筑的结构设计充分说明了它的重要性，因此我们必须从本质上对工程建筑结构设计质量有所提高，通过多种方式达到建筑结构设计的效果，其中概念设计尤为突出，在建筑设计中，采用概念设计，充分发挥概念设计的最大价值，促使工程建筑结构设计水平的提升。
一概念设计应用在建筑结构设计中的重要性分析
第一，就不利地段，结构工程师需要提出相关的避开要求，在不能避开的时候，就需要采取相关的措施，充分考虑到地震因场地条件间接引起结构破坏的原因，比如说：地基土不均匀的沉陷，地震引起的地表错动、地裂等，即选择出对建筑抗震有利的场地，避免对建筑抗震不利的地段进行施工建设。第二，采用了哪一种的结构材料，什么样的结构体系，经过了对经济条件综合比较分析，力求结构延性较好、强度、重力比值较大，均质性较好，正交各向同性等，降低房屋重心，充分发挥了结构强度特点，提出结构两个主轴方向动力特点相近的抗震概念。第三，对于不规则的建筑结构进行设计时，应该对其水平地震作用进行计算，并且调整内力，对于薄弱部位，需要采用有效抗震构造的措施，借鉴国外先进的施工规范，实现对我们设计的优化，即在建筑平立面布置应该符合概念设计要求，避免采取不规则的方案。
二建筑结构设计中概念设计应用原则
1优化选型原则
优化选型原则主要是对建筑结构进行优化，首先，在进行结构体系优化设计的时候，应着重掌握建筑结构的基本特点，按照周边的地理环境、使用状况等，确定出优化方案的措施，对各情况进行假设、猜测等，以便进行建筑结构的构建，按照几何结构，实现对建筑主体结构体系的完善。第二，优化结构布置的时候，在确保建筑工程使用需求、意向过程中，实现建筑楼层盖水平、柱墙竖向支撑系统、基础系统等进行优化。
2空间作用原则
在建筑结构的优化设计阶段，应用概念设计需要充分体现出建筑物是以空间结构呈现出来的，以保障建筑结构空间设计合理性，促使建筑结构设计在建筑设计的过程中更加的科学合理。
3结构延性设计的原则
在一般情况下，由延性系数表示充分体现出结构的延性，主要是体现在结构极限变形、屈服变形之间的比值，若是比值较大，其自身的结构延性也就更好。反之，其结构延性也就更差，若是整体建筑结构的构建有着良好的延性，其建筑结构的自身就有着良好的延性。
4等强度与耗能设计原则
因为生态环境破坏，自然灾害也逐渐的变多。所以，在建筑工程结构设计过程中，着重抗震结构设计，确保建筑物的坚固，还需对其强度、耗能等进行设计，避免个别因素所引起的水平承重结构破坏，直接影响整个建筑抗震指标，给建筑施工、后期等埋下了安全隐患。因此，在建筑工程结构设计阶段，任何细节都是不容小觑的，对于薄弱环节需要加强分析，尽可能的考虑周全，除此之外，注重耗能设计的同时，注意耗能构件设计，以达到了工程项目相关标准。
三建筑结构设计中概念设计应用
所谓的概念设计就是从个体到整体，从整体到个体的一种设计理念，建筑结构设计必须要落实到每一个环节上的设计，不过在实际建设中全面实行概念设计也是存在一定难度的。在现阶段，建筑结构设计中概念设计的应用主要有以下几种。
1概念设计在方案选择中的应用
完整的建筑结构设计主要是由很多因素所构建而成的，其主要包含了对建筑场地结构、地理环境因素等，由此保证了设计的方案的合理性。然而在实际的建筑设计中，在基础设计方案选择的时候，应充分结合当地的地质因素、施工条件、场地结构类型以及外加因素等，选择出最合适的基础设计方案。例如：在房屋地基设计的时候，应按照建筑实际的环境进行设计，相关设计人员需要在施工现场收集需要的资料数据等，确保了最终设计方案的可行性和真实性。只有掌握了全面的信息，设计方案进而实现经济性、合理性。
2概念设计在分析计算中的应用
在如今这个信息科技发展较快的时代，计算机技术已经在各个行业中的广泛的应用，当然工程建筑业是一样。根据当代建筑行业发展情况进行分析，计算机技术就在一定程度上增加行业工作的效率，减少施工人员的工作强度，而计算机的运行应根据相关程序编策实施，程序本身也会由于平凡的使用出现故障，因此要不断完善程序，使其能更完善的在检出工程结构设计中发挥其最大价值，避免不必要的问题出现。例如：结构计算软件计算简图的选用不妥当，结构安全事故的随时引发。因此，在分析计算中，可引入其概念设计，经过计算机软件广泛的使用，设计师能结合有关概念设计知识和实际情况在计算机中绘制建筑结构设计图，从而分析计算机做出的结果，从而确保建筑结构设计方案的合理性。
3概念设计在抗震设计工作中的应用
一栋良好的建筑物不仅需要一个较好的结构设计做支撑，还需要做好建筑基础工作，确保承载地基的坚固性和稳定性及后续建设顺利开展。其中抗震因素也是在结构设计时必须考虑到的，在建筑场地的选择时，尽可能的选择在抗震指数较高的地基，如若抗震系数较低就会给后期施工及竣工后的使用埋下安全隐患。不过在土地资源稀少的环境下，很难找出抗震系数较高的建筑场地，所以，我们应该着重于建筑基础结构、主体结构方面的设计。通常来说，设计师从地震荷载、钢筋根数及结构框架等方面加强建筑的抗震系数。在实际建筑抗震结构的概念设计中，通过对建筑工程平面与结构体系的结合，全面分析建筑主体的结构体系和及基础结构体系的构建原理，对整个建筑物的平面、框架的调整，能增强整体结构的稳定性，提高结构的抗震系数，在一定程度上节俭了工程成本。
四结束语
总之，在我国科学技术不断的发展下，计算机应用程序也得到了广泛的应用，为建筑结构设计带来了较大的便利，极大地提升建筑结构工程施工设计质量，在一定程度上造成设计人员更加的依赖计算机，更加的懒惰，人为建筑结构的设计十分简单，只是按照图纸、规范性标准进行执行就可以。往往在实践中，个别设计人员还是没有深刻意识结构整体的稳定性和合理性的重要性，因此，我们必须着重注意概念设计的应用，从整体上推动工程建筑结构设计水平的上升阶段，使我们建筑行业能够快速稳步发展。
作者:施红飞李建飞单位:1.浙江华越设计股份有限公司2.浙江省地下建筑设计研究院
参考文献：
工程结构设计原理篇5
关键词：道桥专业；项目模块；实践环节；人才培养
中图分类号：G6420文献标志码：a文章编号：10052909（2017）02006204
混凝土结构设计原理课程内容丰富，与实际联系较紧密[1]，在道桥专业中处于十分重要的地位。分析道桥专业课程体系的特点，课程的定位明确：既是导前课程在实际中的应用，又是后续课程的基础，如图1所示。
从图1中不难发现，混凝土结构设计原理作为专业课程体系的“桥梁”，实践性较强，既在综合应用中巩固了基础课程知识，又在循序渐进的学习过程中为后续课程打下了基础。因此，学生对该课程掌握的情况对专业技能的培养影响较大。文章结合混凝土结构设计原理的特点和课程体系中的定位，对该课程的教学做了探索性思考和总结。
一、混凝土结构设计原理课程教学存在的问题
作为道桥专业的学位课程，该课程的要求较高，但学生掌握的情况不够理想。以三峡大学科技学院为例，课程的最终成绩由闭卷考试的卷面成绩（60%）、实验成绩（20%）和平时成绩（20%）综合评定。从2013级道桥本科专业成绩分析结果来看，达到合格标准的只占70%，优良的只占18%，如表2所示。
结合该课程的特点和学生学习的情况，很多专业教师就教学方法和教学手段的改革进行了探索，提供了较多好的方法和建议[2～4]，但仍然存在如下问题。
（一）理论和实践学时不均衡，缺乏实践训练
为强化学生对理论知识点的熟悉程度，混凝土结构设计原理课程的授课往往以理论教学为主，实践环节学时占比较少，部分高校学时分配如表3所示。
（二）教材例}设置过于简化，未结合工程实际
混凝土结构设计原理教材例题的侧重点在于对基本计算理论的巩固，往往在设置时简化了大部分内容，学生在练习的过程中过于依赖例题，缺乏分析思维和解决问题能力的训练。比如矩形截面设计问题，实际工程的设计过程是结构计算简图的抽象结构荷载分析不同荷载的作用效应计算内力最不利的组合截面尺寸的拟定材料的选择设计计算构造性要求变形和裂缝验算结构施工图，而教材由于篇幅的限制和侧重点的不同，将大部分例题的设计过程设定为设计计算构造性要求配筋图，虽然节约了大量教学时间，但不符合工程实际，也渐渐抹杀了学生的创新和分析能力。
（三）课程设计的实践训练过于集中，收效甚微
道桥专业在相应实践教学环节中均会设置混凝土结构设计原理的课程设计，目的是综合训练学生查阅资料、分析问题和设计的初步能力，一般要求学生一周完成设计。课题内容较多，任务量较大，加上同一学期其他专业课程的要求，学生为完成任务要么依赖例题，要么抄袭别人的成果。此外，混凝土结构设计原理的课程设计一般为梁板结构设计，偏向土木工程房建方向，而道桥专业后一学期的桥梁工程课程为混凝土简支梁桥的设计，其大部分内容是重复的，因此，对于道桥专业学生而言，混凝土结构设计原理课程设计的效果不佳。
三、基于项目模块教学方法的探索
专业课程的理论知识是实际工程应用的基础，传统的教学模式使得混凝土结构设计原理课程慢慢地独立于专业课程体系之外，不符合应用技术型人才培养模式的要求，为增强学生的专业综合素质和就业优势，文章以项目模式为基础对该课程的教学做了探索。
（一）项目模块的设定与课程内容的对应
结合道桥专业的需求，将现浇混凝土桥梁工程作为项目模块分解混凝土设计原理课程，设定4个项目模块及10个子模块，与课程内容的对应关系如图1所示。
以项目模块分解课程内容不仅让课程教学更加符合理论应用于实践的宗旨，也让学生在学习过程中逐渐学会了如何解决实际工程中的五大类问题，即材料如何选择？截面如何设计？钢筋用量如何计算？施工图如何绘制？结构质量如何控制？
（二）项目子模块的实践环节
实践教学环节作为理论知识的应用在专业教学中尤为重要，由于条件和学时的限制，传统的混凝土结构设计原理课程实践仅仅是在课程设计中体现，并没有达到综合训练的目的，因此，以项目模块驱动的课程教学在子模块中设定了三大类实践任务和10个训练项目，理论与实践紧密结合，综合训练学生的分析、动手能力，如表4所示。
（三）项目模块教学课程考核方案的思考
考核是学习成果检验的重要环节，也直接引导了学习的目的性。传统的考核方案以闭卷考试为主，使得学生习惯性养成了以应试为目的学习态度，上课敷衍了事，考前死记硬背，逐渐形成了高分低能、无法解决实际问题的怪相。
为培养具有较扎实理论基础和较强实践能力的应用技术型人才，在以项目模块设定的教学模式基础上，对课程的考核方案做了如下思考。
（1）放弃闭卷考试的考查。混凝土结构设计原理课程本身就具有公式多、条件多的特点，记忆大量的公式和公式条件并不是学习该课程的主要目的，学会步骤分析的方法，学会解决不同条件下的实际问题才是学习这门课程的宗旨，显然闭卷考试并不能客观反映学生对课程的掌握程度。
（2）以平时成绩、子模块实践训练项目成绩综合评定。如表5所示考核方案，平时成绩的考核主要训练学生的学习态度，项目设计成绩考核主要强化学生对设计理论和规范的应用，实验成绩考核主要训练学生的动手和分析能力，实训成绩考核主要考查学生对实际工程问题的判断和写作能力。
（3）为增强课程考核要求的约束性，设定学分和学位获得条件，如表6所示。
四、结语
以实际项目模块为基础，将混凝土结构设计原理的理论课程分解到项目模块中，相应的子项目的训练增强了课程实践教学的效果，不仅将理论知识迅速地应用于实践，而且增强了项目所设定的实验的意义，提高了学生学习的兴趣和目的性。
课程的考核方案从学习态度、理论知识掌握程度、资料的搜集及规范的应用、动手能力和实际问题判断能力各个方面综合评价学生的学习情况，在重复训练中提高学生的专业技能，避免了学生以考试为目的，被迫学习的心理，为后续的学习打下坚实的基础，也为同类院校提高专业课程体系的教学质量提供了参考和借鉴。
参考文献：
[1]周孝军，杨虹，等.混凝土结构设计原理课程教学探讨[J].教育教学论坛，2015.10（41）：150-152.
[2]周爱萍，黄东升，等.关于混凝土结构设计原理的教学探讨[J].教育教学论坛，2015.10（43）：166-167.
[3]商怀帅，杨琳，等.工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J].中国冶金教育，2014（5）：34-35.
[4]陈进，谢孝，等.基于执业能力培养的混凝土结构设计原理系列课程改革[J].高等建筑教育，2010，19（1）：51-53.
abstract：Concretestructureprinciplecourseisveryimportantinroadandbridgespecialtycurriculumsystem，simplifiedconditionsofthetraditionalteachingmethodsisnotconducivetothetrainingofcreativethinkingandanalyticalthinking.thispaperexploredthecourseteachingbyprojectmodule，setthelinksofpracticeandtheschemeofcourseexaminationtoimprovestudents，interestinlearningandclosetoactualprojectscenario.itcannotonlytrainthestudents，professionalskills，alsoprovidereferenceforthetrainingofappliedtalents.
工程结构设计原理篇6
【关键词】稳定；刚度；整体思维
1.教学现状
《钢结构设计》是房屋建筑工程领域的一门主要的专业课程，其任务是通过本课程的学习获得必须具备的关于钢结构材料、设什、施工等方面的基本概念、基本理论，并通过一定的实践课程配合，使同学掌握一定的解决钢结构工程实际问题的能力，为今后从事钢结构施工、侧造和一般钢结构的设计、施工和监理等生产实践工作打下坚实的基础。包含了《钢结构设计原理》和《钢结构设计》、《钢结构课程设计》三部分。随着钢结构优点的逐渐凸显，使得我国钢结构设计成为热点学科和结构设计发展趋势，所以学好钢结构设计、促进钢结构设计的发展成为土木工程专业毕业生的责任和使命。但从目前高校土木教学和学生反馈看，《钢结构设计》属于很难掌握的一门学科，很多学生由于教材中抽象的理论、繁冗的推导公式、艰难的计算而对课程失去兴趣导致学习效果很差，且不愿意从事相关工作。基于此，本文剖析其原因并找出对策，以期加强学生对课程的认识。
2.存在问题的分析和解决办法
若想学好《钢结构设计》，必须做到以下几点：
2.1打好力学基础，建立合理知识体系
学习《钢结构原理》的时候，应抓住材料—连接—构件强度、刚度—构件稳定（整体稳定和局部稳定）这条主线。《钢结构设计》的先修课程有《材料力学》、《结构力学》，钢结构强度、刚度计算和钢结构连接等章节中用到的知识并不复杂，但是稳定问题则需要较好的力学功底，而稳定问题的基础知识出现在《材料力学》和《结构力学》教材的后半部分，部分学校由于课时有限讲的不深入甚至不讲就进入了钢结构的稳定部分学习，这样学生肯定会感觉有跳跃性、听不懂就成为必然。所以建议学生在学习钢结构稳定部分之前先学习巩固力学有关稳定部分的基本知识。
2.2建立整体思维，熟悉设计流程
在原理部分掌握了各种受力构件之后，就进入了整体结构的学习，有钢屋架、钢网架、门式刚架、多层钢结构房屋、高层钢结构房屋等，不同高校会依据课时安排有所取舍。这部分的特点是把构件组合成结构整体，需要整体考虑。同时钢结构设计也具有建筑结构设计的一般特点，即按照荷载统计（包括恒载，活载，风荷载，地震力等）—内力组合分析—截面设计的思路进行，这也是软件所遵循的程序。
2.3加强课程设计的学习
课程设计是专业培养方案中的重要一环，此环节若能有所加强，将能达到事半功倍的效果。钢结构的课程设计有多种形式，如门式刚架、多高层钢结构房屋的设计、网架的设计、钢屋架的设计等，不同高校会依据教学的情况进行相应安排。从设计方式上，学生可手工作图，也可计算机辅助设计，但从社会需求来看，建议让学生手算，然后电算校核。例如做钢屋架的设计，可以让学生手算内力及选取截面并进行校核并进行焊缝的连接计算，同时用pKpm软件中StS进行电算设计、出图，相互比较后才会有收获。
2.4增强学生学习兴趣，增加实地参观机会，教学实践相统一
“兴趣是最好的老师”，《钢结构设计》教学中教师要努力提高学生的学习兴趣，提高学生学习的使命感和紧迫感。
在钢结构学习中，学生存在的主要问题是抽象感，所授内容完全存在于在想象之外，这给钢结构学习带来极大不便，同时也降低了学生的学习兴趣。所以建议有条件的学校联系钢结构实习基地供学生参观学习，去钢结构厂参观钢结构生产工艺及生产流程，就近参观一些代表性的钢结构工程，以促进钢结构知识的理解学习。没有条件的就多找些钢结构模型或图片以给予学生直观的理解。
3．教学建议
3.1钢结构宜保证足够学时，尤其是原理部分。钢结构的内容量并不少于钢筋混凝土结构，但是国内高校对于钢筋混凝土的课时量一般是比较充足的，但对钢结构的课时量则偏少。有了一定的充足教学课时，才能保证钢结构课程教学体系的完善和学生知识的搭建。
3.2应适当增加稳定基础知识的补充和巩固。
3.3适当把理论教学与钢结构规范相结合，让学生知识更全面。
3.4可以在土木工程类本科毕业设计中增加钢结构选题，设计从建筑图到施工图，从手算到电算，让学生建立完整的钢结构设计体系。
参考文献
［1］周俐俐.钢结构课程设计指南［m］.北京：中国水利水电出版社,2006
［2］中华人民共和国建设部.钢结构设计规范［m］.北京:中国建筑工业出版社,2007
［3］陈绍蕃.钢结构［m］.北京:中国建筑工业出版社,2007
［4］夏志斌.钢结构原理与设计［m］.北京:中国建筑工业出版社,2004
工程结构设计原理篇7
【关键字】抗震设计；房屋；建筑结构；设计；应用
地震，作为破坏力极强的自然灾害，其突发性及不可预测性十分突出，为保障人们的生命财产安全，需要确保房屋建筑具备良好的抗震能力。在房屋建筑结构设计中，需要充分重视抗震设计，明确抗震设计过程中应遵循的基础性原则，探究建筑结构抗震设计中可以应用的基本方法，确保房屋建筑具备良好的抗震能力，保障建筑功能实现及使用安全。结合某住宅建筑为例，探究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
一、工程概况
某小区住宅二期五栋住宅工程，其建筑总高度为95.20m，地下设计为2层，地上建筑为31层，建筑面积为11261.5o。建筑主体采取框架剪力墙结构。该住宅建筑为丙类建筑，在建筑结构抗震设计中，其抗震设防烈度为7度，地震基本加速度值为0.15g，其结构抗震等级具体如下表所示：
表1：某住宅建筑结构抗震等级参数表
为了确保建筑结构抗的震能力，对其抗震设计原则及方法进行探究。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则
为保障房屋建筑结构抗震设计质量，保证抗震设计方案的可操作性与可行性，要求在抗震设计中遵循以下基础性原则：
（一）确保建筑结构构件其性能符合设计要求
在进行房屋建筑结构设计时，需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时，需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中，可能存在着构件薄弱问题，为此，需要采取措施提高其抗震能力，例如调整地震力系数。
（二）确保建筑结构设置抗震防线数量
抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成，通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接，从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中，其建筑为框剪结构，框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成，由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后，多会伴随发生多次余震，如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线，则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后，还需要承受余震带来的损害，通过损伤积累，最终引起建筑物承载力不足，抗震能力丧失最终倒塌。
（三）确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性
在房屋建筑结构抗震设计中，需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后，剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段，这种处理方式，能够确保有效屈服保持较长阶段，提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强，则会导致其他构件相对薄弱，为此，应科学处理构件强弱关系，保障建筑结构抗震性能。
该住宅建筑在进行抗震设计时，综合考虑住宅建筑区域条件，考虑建筑工程实现，遵循抗震设计基础性原则，保障了住宅建筑抗震设计效果。
三、房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法探究
当前，房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法主要包括概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置等。
（一）概念设计方法
建筑抗震概念设计其基础设计思想与设计原则来源于对地震灾害的认知与建筑工程经验，在其设计思想与原则的指导下，进行房屋建筑总体结构设计，并在此基础上进行细部构造设计。然而地震其突发性十分强，且地震震动存在着随机性，这种实际的存在，导致无法准确预测建筑工程所可能会遭受的破坏力度及相关参数值，为此，在抗震设计过程中，不能单纯依赖于相关计算的结果，还需要综合考虑区域实际，结合抗震设计相关理论知识与工程经验进行综合性设计。
采取概念设计方法进行抗震设计，第一步需要做好建筑选址工作，在确定建筑地址阶段，需要规避抗震危险地段，选择出对于开展抗震具备积极因素的地基与场地。通过调查找出工程施工区域地震活动状况，地质勘察获得工程地质状况，抗震设计人员需要综合考虑多种因素，尽量选择在开阔且地基密实均匀或坚硬的持力层地段。建筑施工应避免在软弱土、液化土、边坡边缘、土层状态不均匀等地段进行施工。第二步，需要确保平面布置的合理性。建筑整体结构设计与建筑布局直接决定了建筑物动力性能。如建筑布局更合理，更简单，其结构设计满足抗震原则，则可以更好保障建筑物具备良好抗震性能。一般在进行房屋建筑平面布置时，多体现出对称性，确保建筑刚度与质量变化具备一定均匀性，避免出现楼层错层等问题。
（二）结构消能减震及隔振设计方法
结构消能减震及隔振设计方法属于一种主动的抗震对策。该方法在房屋建筑体系中设置有隔震层，通过隔震层对地震能量进行阻隔，或在建筑抗测力结构中，设置消能器，通过消能器降低地震能量。这种设计理念，主张通过应用橡胶隔震支座或阻尼器，设置于房屋建筑底部，从而延长构件振动周期，提高阻尼，消减地震能量，保障建筑安全性。、
（三）抗震构造设置
抗震构造措施属于房屋建筑结构设计的重要内容。房屋构造设置是否合理，直接影响着建筑结构抗震性能。不同房屋建筑，其建筑主体结构类型存在着较大差异，其构造措施不同。针对砖混结构工程，应依据楼板标高进行水平圈梁设置，尽量加强内墙与外墙之间的连接，提高房屋建筑整体性。圈梁属于边缘构件，可以有效提升层盖水平刚度，降低不均匀沉降对建筑的影响。
在该住宅建筑结构设计中，采取多种抗震设计方法，综合考虑建筑实际，保证建筑地基稳定性，合理设置建筑布局，应用结构消能减震及隔振设计，降低地震对建筑结构所带来的影响，通过设置抗震构造，如砌体结构圈梁钢梁构造，示意图如下：
图1：砌体结构圈梁钢梁构造参数图
采取综合抗震措施，确保了该住宅建筑抗震设计方案的合理性与可行性，实践证明，其抗震性能良好，有效保障了建筑运行安全性。
四、结语
高层建筑逐渐成为城市建筑的主体，为确保高层建筑应用性能及安全性，需要在建筑结构设计中重视并确保抗震设计的可靠性。本文结合工程实例，对抗震设计中应遵循的基础性原则进行探究，从概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置三个方面分析抗震设计方法，实践证明，采取有效的抗震设计，可以有效保障建筑安全性，有助于实现其综合效益。
参考文献
[1]张志文.房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J].科技资讯，2013，（14）：52.
工程结构设计原理篇8
关键词：混凝土结构设计原理；教学方法；土木工程
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的专业基础课，在专业教学中具有承上启下的作用，先修课程有建筑制图、土木工程材料、理论力学、材料力学、结构力学等，对后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程的学习有重要影响，也是课程设计、毕业设计等实践环节的重要基础。课程内容涉及混凝土结构材料的基本性能，构件承载力计算，构件的裂缝、变形和耐久性以及预应力混凝土构件设计[1]。
混凝土结构设计原理这门课程，具有材料的不确定性、解答的多样性、设计的综合性等特点[2]，课程内容中的实验现象多、假定多、概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多，且逻辑性、系统性差，较为零散[3，4]，但理论性与实践性较强，与先修课程相比差异性大，导致教师教起来不易、学生学起来困难。笔者结合近几年的教学，在以下几个方面进行了一些思考和实践，取得了较好的效果。
一、熟悉材料性能
钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种物理、力学性能很不相同的材料组成，只有熟悉钢筋和混凝土这两种材料的性能，才能较好地理解与解释实验现象。混凝土抗压强度高，抗拉强度低，因此结构构件处于承载力极限状态时，只考虑混凝土抗压，不考虑抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，强度的离散性大，且混凝土的破坏属于脆性破坏，因此在确定其强度设计值时，材料分项系数取值较大。钢筋力学性能较好，抗拉强度高，在结构构件中主要承担拉力；在柱与双筋受弯构件中，也用于受压，其抗压强度与抗拉强度相当，但钢筋用于受压时，容易失稳，因此需要合理配置横向约束，即箍筋。钢筋及混凝土的应力-应变曲线是较为重要的，它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论必不可少的依据。此外，还应熟悉钢筋和混凝土之间粘结力的相关知识，这是钢筋截断、锚固、弯起等构造措施的依据。
二、抓住教学主线
构件承载力计算是这门课程的重点，涉及到拉、压、弯、剪、扭等基本受力形式及其复合受力形式，但钢筋和混凝土均为弹塑性材料，且离散性大，因此无法根据先修力学课程采用纯理论的方法直接建立承载力计算公式。通常是在试验的基础上，引入合理的基本假定，画出应力图形，借助力学知识或回归分析等方法建立承载力计算公式（包括其适用条件），然后用于工程设计，对于计算公式中未考虑的一些不利因素，通过构造措施进行补充。因此，在承载力计算章节中，要牢牢抓住“试验现象分析―引入基本假定―画出应力图形―建立基本公式―进行工程设计”这一主线，其中试验与假定是基础，应力图形是关键，基本公式是结论，工程设计是目的[4]。值得注意的是，工程设计既包含计算，也包含构造措施。
在计算过程中，初学者往往习惯于联立解方程，实际上应用基本公式也是有主线可依的，如单筋矩形截面设计，按的步骤计算，思路清晰，每一步都可以检验适用条件。
三、进行对比分析
大多数教材将构件承载力计算分为多个章节，各章节之间看似没有联系，知识信息处于零散状态，学生学起来比较困难。教师需找出各章节之间的内在联系，对比讲解，便于学生掌握。
受弯构件中，单筋矩形截面较为简单，大多数学生能较好地掌握。与单筋矩形截面相比，双筋矩形截面在受压区配置了受力钢筋，图1（a）为双筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为mu。从受力的角度，可以将受压区的混凝土和钢筋分开，并配置相应的受拉钢筋，如图1（b）、（c）所示，其中图1（b）为单筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为m1，图1（c）为纯钢筋部分，抵抗的极限弯矩为m2，根据叠加原理，有mu=m1+m2。
四、引入案例教学
混凝土结构设计原理是一门实践性较强的课程，引入案例教学，可以增强学生对这门课程的认识和理解。设计案例应符合教学目标的要求、符合工程实际、符合混凝土结构设计的发展趋势[5]，有一定的启发性和适用性。根据学生的实际情况合理设置案例的难度，选择现实生活中关心或常见的问题，可以提高学生的兴趣，使教学效果更好。在实施案例教学前，需要学生准备好相应的理论知识。呈现案例后，应明确要解决的问题。然后，寻找解决问题的方法，这是案例教学的核心部分，教师应当做适当的引导，对于学生提出的解决方案，应进行点评与总结，并对案例进行拓展与深化。案例教学过程中的重点在于学生的思路与讨论的质量，结果可以是多样化的。
五、培养实践能力
混凝土结构设计原理的理论体系不完善，很多公式是由试验结果回归而成，实践性强，问题抽象，理解起来较为困难。培养实践动手能力对于学好这门课程大有裨益，对今后从事相关工作也奠定了良好基础。实践能力可以从以下几个方面着手：①现场观摩，安排学生参观建成或在建的混凝土结构，加强对梁、板、柱等混凝土构件的感性认识；②参与试验，本课程中涉及大量的试验，应尽可能让每位学生参与到试验过程中，若学校不具备这样的试验条件，可以通过观看试验录像，加强对各种构件破坏机理的理解；③编制计算程序，教材中有各种承载力计算的框图，按框图写出程序（采用excel表格也可以），可以加深对本课程的理解，也为毕业设计奠定了一定的基础；④理论联系实际，在学习相关内容后，可以让学生寻找相关破坏的工程实例，并分析其原因，具备这种能力后，毕业后可以较迅速地适应相关的工作。
六、板书与多媒体并重
当前，大多数教师习惯于采用多媒体进行教学，这种教学手段形象、信息量大，可以较好地调动学生学习的兴趣，加深对所学知识的理解。混凝土结构设计原理这门课程，涉及到大量的实验现象，大多数学校不具备开展各类型构件破坏试验的条件，但可以通过图文、录像资料重现试验过程，增加学生的感性认识，将枯燥的内容变得生动起来，再结合老师讲解，就能较好地理解实验过程中所蕴含的力学知识。但对于大量的公式推导，在黑板上一步步演示推导过程，可以加强学生对公式的理解和记忆。总之，在教学过程中，合理的结合板书和多媒体，可以提高学生的学习积极性，提高教学效果。
通过在上述几个方面的努力，这几年的教学效果逐渐提高，在今后的教学中，还需要在创新教育教学方法，培养实践动手能力，增强概念设计意识等方面进行进一步探索，进一步提高教学水平和教学效果。
参考文献：
[1]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理（第4版）[m].北京：高等教育出版社，2012.
[2]关萍.《混凝土结构设计原理》课程建设[J].大连大学学报，2010，（5）：116-118.
[3]李书进，沈少波.混凝土结构课程教学探讨[J].建筑结构，2008，38（9）：204-206.
工程结构设计原理篇9
关键词：结构设计原理；激励机制；土木工程
中图分类号：G642.3文献标识码：a文章编号：1002-4107（2017）02-0035-03
“结构设计原理”课程是大学本科土木工程专业一门重要的专业课，主要介绍RC结构、pC结构、砌体结构、钢结构和组合结构等构件的设计原理、方法及构造等。通过“结构设计原理”课程的学习，既要使学生具备工程结构的基本知识，掌握各种基本构件的受力性能及变形规律，并能根据相关设计规范和资料进行构件的设计，又要为学生进一步学习桥梁工程、建筑结构等后续专业课程打下基础。
可以看出，一方面“结构设计原理”课程是联系结构的力学性能分析与实际结构设计的重要纽带，是相关设计规范的直接体现，学生不论是毕业后从事施工、设计还是监理等工作，“结构设计原理”课程的学习均是保证结构满足设计规范、保障结构安全的重要屏障。
而另一方面，“结构设计原理”课程的教学内容非常丰富，仅在RC结构这一部分就包含11章的内容[1]。而在有限的学时内，使学生基本上掌握各类基本构件设计的基本原理、基本方法和基本过程，使学生知其然并知其所以然，并最终能够从事工程实践，这对“结构设计原理”课程的教师而言确实是巨大的挑战。
一、“结构设计原理”课程教学现状
从教师的角度来看，“结构设计原理”课程一直以来的教学传统是将教学的重心放在专业知识的讲述上，特别注重基本原理、基本方法的讲述和基本知识的传授，强调抽象思维能力和专业能力的训练和强化。而对如何在教学中使学生更深刻地理解计算理论和设计方法，如何在课程教学实践中使课程更生动、更能激发和培养学生的学习兴趣，提高他们解决实际问题的能力等方面重视非常不够[2-3]。
另外，从学生的角度来看，很多学生没有意识到的是，土木工程相关专业课程的学习是严谨、枯燥、艰深而充满压力的，需要不断地积累和融会贯通，需要经过不断地勤学苦练才能从量变达到质变、达到举一反三和灵活应用的程度。
很显然，上述存在的问题就对“结构设计原理”课程的教学提出了更高的要求。为了达到将该课程学通、学透的目的，学生需要将丰富而活泼的个性与“结构设计原理”课程的严谨和理性紧密结合起来。而“结构设计原理”课程的授课教师除了需要尽量删繁就简、化难为易，采用最巧妙的方法、最直观和最感性的手段使学生掌握结构设计原理的基本知识、方法和技巧之外，更重要的是把学生吸引到课堂上来，最大程度培育学生的兴趣。
二、“结构设计原理”课程引入激励机制的意义
激励教学在幼儿教育、在小学课堂教学中的作用已经得到广泛的认可[4]。而在更高层次的大学本科课堂教学中，在土木工程专业课程的教学过程中，关于是否需要激励、需要什么机制的激励、需要何种层次的激励等问题，一直还没有定论。从教育心理学来说，激励是指激发人的动机，使其产生一种内在的动力，朝着教育者所期望的目标努力的过程，也就是通常所说的调动和发挥人的主观能动性的过程[5]。
可以看出，基于激励的基本原理，在严谨而艰深的“结构设计原理”课程教学中引入激励机制，可以从根本上解决学生的学习动力问题，能够让学生在枯燥而充满压力的专业课程学习过程中充满自信。从学生的角度来看，来自教师的激励对其而言可以看作某种形式的成功从而使其可以收获成功的喜悦，通过来自教师不断的激励可以使其不断主动克服学习中的困难，在自信和成功之间架起一座桥梁，使自信和成功之间能够形成螺旋上升的正向循环，这很显然是一个非常值得期待的良性结果。
将激励融于课堂教学，可以使学生在学习的全过程中能够保持良好的精神状态，对知识和未知的渴求及期待保持恒定，使学生非智力因素包括学习的动机、学习的兴趣、学习的情感等，与智力因素很好地结合起来，并最大程度发挥其作用，形成积极向上、积极竞争的课堂氛围，从而提高课堂教学的效率和效果。
三、“结构设计原理”教学激励机制的设计
考]到当代大学生所处的实际情况，一方面他们在初高中阶段的教学中除了考试分数、进入更好的学校等结果性的激励之外，其他类型的激励或者很少，或者很单一，贯穿整个教学过程的激励就更少。另一方面在土木工程专业的课堂教学中，普遍存在的是灌输式的、学生被动接受的教学模式，师生之间的积极互动、相互促进的教学相长还很少，全过程教学激励非常缺乏。
总体上来看，当前土木工程专业本科生在课堂教学中很大程度上处于激励饥渴状态，在艰深而枯燥的“结构设计原理”课程的教学中更是如此，这或多或少对“结构设计原理”课程的教学效果产生了一定程度的不利影响。
（一）设计原则
在“结构设计原理”课程课堂教学的过程中，应当明确的一点是，课堂激励只是一种来自外部的方法或者手段，在学生的客观认识上不能将激励看作课堂教学的根本目的，在授课教师的实际操作中不能将课堂激励看作课堂教学的主要内容。学生和教师都应认识到，课堂激励的最终目的是最大程度地促进学生吸收和掌握课堂教学的内容，在“结构设计原理”课程的课堂上迅速激发学生的学习兴趣、激情和活力，进一步推动学生去主动学习、主动探索。
首先，“结构设计原理”课程的课堂激励应遵循适时的原则，所谓适时包含时间的长度和频度两个方面。一方面，课堂激励所占用的时间不能影响或者干扰正常的教学计划和安排，一次课堂激励的时间长度以5分钟左右为宜，在此时间长度内除了完成课堂激励的实际操作之外，还应抓住时机与学生进行深层次的交流，从根本上解决学生的学习动机问题。另一方面，课堂激励的间隔不能太长也不能太短，太过频繁容易导致学生的激情疲劳，时间间隔太长又容易导致学生的学习激情减退，所以课堂激励的时间应合理掌握。
其次，“结构设计原理”课程的课堂激励应遵循适度的原则。课堂激励与管理激励或者企业激励有很大的不同，必须切合激励对象即土木工程专业本科生的特点，不能造成学生“唯激励是图”的错误观念。另外，当前高校并没有各类课程课堂教学激励的制度设计和经费安排，激励必须在授课教师能够承受的程度范围内开展。
最后，“结构设计原理”课程的课堂激励应遵循精神激励和物质激励相结合的原则。仅有精神激励容易导致学生看不到短期的成功和效果，从而学习兴趣和学习激情慢慢减退；仅有物质激励又容易导致根本激励目标的异化，偏离了课堂教学的本质。
（二）激励机制
通常“结构设计原理”课程按照每周6学时排课，课程总学时为64学时左右，持续时间为11周左右。在实际教学实践过程中，基于后续评价的考虑，课堂激励的频率分别按照1次/周、1次/2周、1次/3周来进行设计。
根据提出的设计原则，在“结构设计原理”课程的教学实践中具体采用的精神激励模式、物质激励模式，分别如表1所示。结合具体授课班级、人数等的具体情况，将所授课的每个班级分成3组，每组人数10人左右，各班每组学生的分配基于该班学生以往所有课程成绩的优劣进行合理搭配，使得以往课程成绩优、良、中、差等每一等级的学生比较均匀地分布于该班的各个组别之中。最终建立的“结构设计原理”课程教学的激励机制矩阵，如表1所示。
四、“结构设计原理”教学激励机制的实施效果分析
在“结构设计原理”课程教学激励实施的过程中，为了获得最好的激励效果，通常该课程刚开始时并不告知学生会采取明确的激励机制，而是在教学过程中潜在地实时开展。直至课程结束对学生进行问卷调查以评价激励的效果时，才明确地告知学生整个教学激励是经过精心设计的。
基于上述激励机制，在“结构设计原理”课程的教学过程中进行实践，并分别从学生和授课教师的角度对激励机制的效果进行评价。
（一）基于学生角度的评价
在“结构设计原理”课程授课结束之后，授课教师才告知学生各种不同的激励模式所对应的不同组别及人员，然后进行问卷调查，基于学生自我认识和自我感觉的角度，请各组别的学生从激发对课程的学习兴趣、对
课程学习的帮助、激发积极竞争的意识、培养自主学习的意识、培养主动探索的能力、总体意义等6个方面，如实真诚地对整个课程的教学激励及相应的激励模式按照百分制进行评分。
首先对所有授课学生的评分进行汇总，从学生自我认知的角度对“结构设计原理”课程教学激励机制的效果进行总体上的评价和衡量，如表2所示。可以看出，在“结构设计原理”课程课堂教学中采用经过精心设计的激励机制，获得了学生的广泛认可和好评，这种精心设计的激励机制在激发学生对课程的学习兴趣、对学生课程学习的帮助、激发积极竞争的意识、培养自主学习的意识、培养主动探索的能力等方面，发挥了非常积极正面的作用，学生评价的优秀率均达到86%以上。除了极少数学生之外，92%的学生将精心设计的激励机制的总体意义评价为优秀。
然后，分各班级各组别对学生的评分进行整理取平均，从学生自我认识和感觉的角度对各种激励模式进行定量评价和比较。以“激发对课程的学习兴趣”和“总体意义”两个方面为例，绘制基于学生角度的激励机制评价图，如图1所示。
可以看出，随着激励频率的降低，学生对语言负激励模式的评分逐渐增大，说明语言负激励的频率越低越容易获得学生的情感认同。而随着激励频率的降低，学生对其他5种激励模式的评分逐渐减小，说明正面激励的最优频率为1次/周。另外，不论激励频率如何设置，学生对6种激励模式的评分总体上按照语言负激励、语言正激励、情感卡片激励、价值1元的小奖品、价值3元的小奖品、价值5元的小奖品的次序递增，说明在学生的情感上对价值5元的小奖品这种激励模式最为认同。
（二）基于授课教师角度的评价
将激励融入“结构设计原理”课程的教学全过程中，短期目的就是希望激发学生的学习动力，期望学生在掌握该课程基本知识的基础上，在课程结束的学期考试中取得好成绩。毫无疑问，教学激励的最终长远目标是期望在学生的心灵播下兴趣和主动学习、自主探索的火
种，并期望最终有一天发展成为创新的成果。
显然，基于长远目标的教学激励效果评价起来还很困难，因此主要从短期角度分别基于到课率、平时作业和学期考试成绩，按照百分制来对激励机制的实际效果进行评价。该课程的期终成绩按照到课率占10%、平时作业占20%、学期考试成绩占70%的权重进行加权平
均，从而从授课教师的角度对激励机制的实际应用效果进行定量评价和比较。以“期终成绩”为例，笔者绘制了基于授课教师角度的实际激励机制应用效果评价图，如图2所示。
可以看出，随着激励频率的降低，语言负激励模式下学生的期终成绩逐渐增大，说明语言负激励的频率越低学生的实际学习效果越好。而随着激励频率的降低，其他5种激励模式下学生的期终成绩逐渐减小，说明正面激励的最优频率为1次/周。另外，不激励频率如何设置，学生在6种激励模式下的期终成绩基本按照语言负激励、语言正激励、情感卡片激励、价值1元的小奖品、价值3元的小奖品、价值5元的小奖品的次序递增，说明在实践应用效果上价值5元的小奖品这种激励模式最好。
五、结语
针对土木工程专业“结构设计原理”课程的具体特点和当前普遍存在的教学误区，基于课堂教学全过程激励的思想，在遵循激励教学基本原理的基础上，从定性和定量相结合的角度，提出“结构设计原理”课程激励机制设计的基本原则、切合实际的激励机制和激励模式。
通过在该课程教学中的实践应用，分别从学生和授课教师的角度对提出的激励机制进行定量评价和比较。
师生双方的评价结果和所提出的激励机制实践应用的效果均表明，在“结构设计原理”课程课堂教学中引入精心设计的激励机制，92%的学生对激励机制总体意义的评价为优秀，最优的激励频率为1次/周，物质激励比精神激励会获得更好的激励效果。
从本质上来讲，教无定式，学无定法，只要教师爱教学、爱学生，学生爱教师、爱学习，只要激励适时、适度，并很好地与学生的特点结合起来，因材施教，师生共同努力，“结构设计原理”课程的教学一定会取得好的教学效果，其他任何课程的教学也应如此。
参考文献：
[1]叶见曙.结构设计原理：第三版[m].北京：人民交通出版社，2014：2-3.
[2]徐华.“钢筋混凝土结构设计原理”课程教学方法研究[J].广西大学学报：自然科学版，2008，（S）.
[3]吴海军，张学富，吴国雄.“混凝土结构设计原理”启发式教学探讨――以预应力概念的教学为例[J].重庆交通大学学报：社会科学版，2013，（3）.
工程结构设计原理篇10
关键词：水工钢筋混凝土结构；精品课程建设；教学方法
作者简介：任宜春（1969-），女，山东掖县人，长沙理工大学土木与建筑学院，副教授。（湖南 长沙 410114）
中图分类号：G642.0 文献标识码：a 文章编号：1007-0079（2014）14-0105-02
“水工钢筋混凝土结构”是长沙理工大学（以下简称“我校”）水利类专业港口航道与海岸工程和水利水电工程专业必修的专业基础课，是一门实践性很强，与现行规范、规程等有关的专业基础课，比较难学。主要讲授：混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件（受弯、受压、受拉、受扭）的破坏特征及设计方法，钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度和构件挠度计算，钢筋混凝土肋形结构及刚架结构设计，预应力混凝土的基本概念。通过课程的学习和课程设计的练习，使学生掌握水工钢筋混凝土基本原理和基本构件的设计计算方法，掌握结构的基本概念，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作奠定坚实的基础。
一、课程教学中存在的问题
“水工钢筋混凝土结构”这门课程内容多且抽象，公式多，难点多，综合性强，前后知识连贯紧密，涉及的数学知识和力学知识广泛，同时又具有很强的实践性。与本课程内容紧密相关的先行课程主要有概率论、建筑材料、材料力学和结构力学，要求学生在学习这门课程的时候具有较扎实的数学和力学基础。我校水利类专业在学习这门课程之前，没有开设“建筑材料”这门课程，因此学生对于混凝土和钢筋这两种材料的物理力学性能没有知识储备，特别是对混凝土这种特殊混合材料没有任何感性和理性的认识，这样就给这门课程的学习带来了困难。我校“水工钢筋混凝土结构”这门课程没有设置对应的实验课，学生对钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏过程没有直观的学习过程，造成对理论分析的理解困难。针对这些问题，采取一定教学方法，激励学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。
二、课程教学方法探索与实践
“水工钢筋混凝土结构”课程教学体系和教学内容的建设在国家人才培养目标调整的大前提下正在不断探索、不断改进过程中。水工钢筋混凝土结构课程在各个教学环节的实施过程中，注重探究性学习、研究性学习，体现以学生为主体、以创新能力和实践能力培养为主旨的教学理念，根据课程的内容，针对学生的特点，选用不同的教学方法。
1.注重相关课程与本课程的关系讲解
在学生没有学习“建筑材料”这门课程的情况下，讲授钢筋和混凝土力学物理性能的时候，利用多媒体播放一些混凝土施工的录像和图片，使得学生对混凝土产生一些直观认识，同时补充混凝土配合比和混凝土凝结硬化过程等方面的介绍，让学生能够更好地理解混凝土徐变和收缩等概念。将教师课堂引导学习和课后学生自主学习相结合，要求学生课后阅读混凝土材料特性和混凝土材料发展的相关文献，如要求学生通过自学了解什么是高性能混凝土并写出读书报告。
水工混凝土结构设计原理的讲解中需要大量用到概率论的原理和方法，在很大程度上，是否掌握概率论原理的这些知识决定了学生能否理解概论极限状态设计法的关键。在讲授混凝土立方体抗压强度时，以一组混凝土试块强度测定值为例讲述数学平均值、标准差、分布频率及界线分数值的划定，引出保证率的基本概念，给同学们复习相关概率论的理论基础，为概率极限状态设计法的讲解打下基础。
本课程与“材料力学”具有较强的相关性，在学习过程中应注意两者的共同点和不同之处。材料力学是研究单一、匀质、连续、弹性材料，侧重于构件的应力分析和变形计算；而本课程是研究钢筋和混凝土两种材料组成的非匀质、非连续的弹塑性材料，不仅研究强度和变形的计算问题，更主要是结构构件的设计，包括方案、截面形式及材料的选择、配筋构造等。材料力学的三大基本公式：平衡条件、变形协调条件和物理条件也适用于钢筋混凝土结构，但由于材料的不同，本课程无法直接使用材料力学公式。在整个教学过程中注意分析本课程与材料力学在解决问题思路上的异同点，让学生从本质上把握钢筋混凝土结构的受力分析的本质特点。
“结构力学”作为研究杆件及结构内力分配及变形计算为主的课程，是本课程研究和讨论问题的基础。钢筋混凝土结构构件设计的基本原则就是要求作用效应的最不利组合的设计值必须小于结构抗力的设计值。结构力学课程是解决作用效应的计算，而本课程是解决结构抗力的计算问题，因此只有将结构力学与本课程内容联合起来才能够解决钢筋混凝土构件的设计问题。
2.强调实验研究在本课程学习中的作用
水工钢筋混凝土结构是实践性较强的课程，许多公式和物理特性都是建立在实验的基础上的。我校这门课程没有开设对应的实验课，只能通过课堂播放混凝土立方体抗压强度实验、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏和斜截面破坏试验录像，加深学生对相关内容的理解与认识。结合试验录像讲解原理，例如在播放受弯构件斜截面破坏试验的同时，将几种破坏的剪跨比、配筋率等和各自的破坏现象在黑板板书对比，使得学生掌握发生斜截面斜拉、剪压、斜压破坏的条件和特征。组织学生观看建筑工地支模、绑扎钢筋和浇注混凝土的录像和照片，增加学生的感性认识。观看试验录像和工程录像，将枯燥的教学内容置于图、文、声的教学氛围中，使教学内容形象化、动态化，有助于学生学习积极性的提高，有效地提高教学质量和效率。
3.理论教学与期末课程设计相结合
“水工钢筋混凝土结构”这门课程在学期末安排了一周的课程设计，课程设计要求学生完成一水电站楼盖设计，通过课程设计实践，使学生进一步巩固所学的内容，培养学生独立分析和解决问题的能力，为今后从事结构设计打下牢固的基础。
在理论教学和课程设计过程中，强调创新性思维能力和工程师基本素质训练。课堂教学以学生为主体，课堂讲授注重师生互动，双向交流，采用案例教学、讨论启发式教学。教师力求在讲课中不断地提出问题、分析问题，构筑师生交流与互动的平台，提供思考与探索的空间，使教学成为启迪学生智慧，开发学生潜能与创新能力的重要途径。在教学过程中，除了在课堂上进行关键性、启发性和兴趣性的提问外，更鼓励学生主动提问，培养学生提问的能力，激发他们的学习兴趣和求知欲。课程设计阶段，鼓励学生采取手算和计算机电算相结合的方式，要求学生用CaD绘图，提高学生的计算机运用能力。编撰了完整的水工钢筋混凝土结构课程设计任务书和指导书，并制作了指导学生CaD绘图的ppt课件。在课程设计的指导过程中，重视以讲课形式的集中指导，同时对学生设计中碰到的疑难问题个别辅导解决。采用以点带面的形式，集中给所有同学讲解一遍一个同学提出的典型问题。分阶段跟踪检查学生的课程设计进度和设计情况，并根据平时完成情况和最后成果给出成绩。大多数同学反映通过期末的课程设计，加深了学生对水工钢筋混凝土结构基本理论、计算方法的理解，提高了综合运用所学课程知识解决实际工程问题的能力。
在教学过程中没有简单地将理论教学和期末课程设计分成两个过程，而是将理论教学与课程设计结合起来，在理论教学时就将课程设计题目布置给学生，使得学生带着任务学习。结合课程设计题目，讲解理论知识，如讲解肋形楼盖布置时，可以结合课程设计题目让同学们思考水电站楼盖结构怎样布置。在期末课程设计时，对于大多数同学没有理解的理论问题，也会采用讲课的形式集中讲解。
4.结合精品课程建设，利用网络教学资源
“水工钢筋混凝土结构”是我校的校级精品课程，通过精品课程的建设，建立了高素质的师资队伍，构建“基本原理――方法――应用”循序渐进、环环相扣的模块化的教学体系，根据学科发展适时更新教学内容，采用多样化的教学方法。制作了内容丰富详细、版面生动美观的多媒体课件，既节省了写板书时间，又使基本构件设计计算、结构体系的设计计算及各种构造要求更加生动直观。将精品课程建设与我校的网络教学结合，完成了教学大纲、授课教案、实践指导、习题练习、参考文献、试验录像和动画演示等网络教学资源，使学生在课堂之外能够借助于网络资源自主学习。学生上课时没有及时做笔记或理解透某些问题，可以在课后登陆校园网通过网络课件进一步学习。将精品课程网站建设成一种评价平台，加强评价体系和学习效果反馈体系的建设。通过课程网站进行课程交流、教师网上答疑，及时搭建起相互沟通的平台，有效促进学生与教师之间的交流，通过教学互助互补，促进教学相长，提高教学质量。
三、结束语
“水工钢筋混凝土结构”是一门理论与实际紧密联系的课程，既有系统的科学理论又具有很强的工程概念。为了使学生真正掌握这门课程的基本原理、基本方法，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作打下坚实的基础，教师必须在课堂理论教学、课程设计以及网络教学等方面，认真探索和实践多样化的教学方法和手段，激发学生的学习兴趣，提高学习效率，增强学生解决实际问题的能力。总之，对于“水工钢筋混凝土结构”课程的教学方法应与时俱进、不断创新，这样才能适应新时代的教学要求。
参考文献：
[1]河海大学,大连理工大学,西安理工大学,等.水工钢筋混凝土结构学[m].第4版.北京:中国水利水电出版社,2009.
[2]吴海军,陆萍.学科交叉在“水工钢筋混凝土结构”教学中的应用[J].中国电力教育,2013,(13):116-117.