您的位置: 首页 > 新闻动态 > 行业新闻

钢结构工程论文十篇天博体育app下载地址

发布日期:2023-11-12 00:07:40 浏览次数:

  钢材料在潮湿的空气中极易发生腐蚀,而且建筑工程钢结构要承受极大的荷载作用,更加促进了轻钢结构的疲劳,使其强度大大降低,甚至出现脆性断裂。另外,钢材料的耐火性能较差,实验证明钢的受热后强度也会下降很快。在全负荷的情况下,普通建筑用钢受热为300℃后,刚体强度开始急剧下降;钢材料将会失去稳定性的临界温度大约为540℃。所以钢材一旦受热,其诸多力学性能如屈服强度、弹性模量、抗压能力以及荷载能力都会明显降低。当钢材火烧十几分钟后,其力学性能会低于建筑工程结构的承载许用应力,甚至软落下来,就会发生重大的事故,造成惨重损失。因此,在建筑工程中,一定要做好轻钢结构的防腐及防火工作,这样才能确保轻钢结构的设计寿命,保证工程的质量,增加其安全性和耐久性,减少事故的发生。

  对钢材料进行必要的表面处理是非常重要,主要是清除掉钢铁表面的铁锈层与油污等污物,对钢铁表面残留的黑氧化皮尤其要清除干净。因为这些污物可以说是钢铁发生电化学腐蚀的阴极,当钢材处于潮湿环境中,就会发生腐蚀,除去后可减少腐蚀的可能。表面处理质量需确保钢构件表面露出金属光泽,具体参照相应的涂装前钢材表面预处理规范。

  目前,对钢结构防腐的主要手段是在其表面涂刷防腐漆,也称为涂层法。在进行防腐涂料的涂装时,一定要确保涂层厚度均匀且适度、粘结牢固、无脱层、不可空鼓和漏涂。施工具体要求如下。

  能够考虑到轻钢结构的装饰要求、使用年限以及在涂装施工时的具体情况,配套使用底漆、面漆、中漆,发挥其最佳作用。涂层结构就是由这三种防腐漆组合而成的复合涂层。简单来说,底漆在内侧,起到附着与防锈作用;中漆在底漆与面漆之间,增加了漆膜厚度;而面漆在最外侧,主要起防腐蚀与老化作用。合理的涂层结构有利于提高钢材防腐性能,延长轻钢结构的使用寿命。另外,涂刷方式的选择对提高涂装施工进度与质量、节约成本就有重大影响。涂刷方式主要有手工刷涂或滚涂法、空气喷涂法与浸涂法。

  主要是对涂装施工的环境及过程、干漆膜的厚度进行质量控制。涂装施工的环境为5℃~38℃的温度与不大于85%的相对湿度;另外,还要求施工现场不能有太多的粉尘。在涂装前,轻钢结构表面不能有露珠存在;涂装之后,五天内不能淋雨。在刷漆时,必须等第一遍涂料干透后,才能刷下一遍。干漆膜的厚度要使用测厚仪进行检测,一般要求室内为125μm,室外为150μm,偏差为±25μm。

  轻钢结构的防火涂料主要按燃烧性能特点、喷涂对象环境或喷涂厚度的不同分类。在这里,只讨论根据其喷涂厚度不同的分类,具体性能特点如下。

  (1)厚型8~50。缺陷:①厚型防火涂料的涂层厚、有较大的自重、当涂料的黏结力差时极易剥落。另外,在涂装施工时,需要使用金属丝网加固施工,易造成施工成本的增加和施工周期的延长;②涂层的表面也较为粗糙,美观性差;③需养护水泥基涂料。优势:①厚型防火涂料具有较高的耐火极限,实验证明可达3h;②因其主要组分为无机材料,所以具有相对较好的耐久性。而且,无机材料易得、来源广、价格便宜,涂料价格比其他的低;③涂料遇火后,不会放出任何损害人体健康的有毒烟气;④涂料运输方便,为袋装出厂。

  (2)薄型4~7。缺陷:①涂料的耐火极限比厚型涂料的低,最高可达2h;②因其主要组成为有机材料,耐老化和耐久性较差。涂料遇火时,可能会释放出有害烟气,需改进;③涂料大多用于室内钢结构,需向室外的产品研究开发。优势:①薄型防火涂料的涂层薄、自重小、黏结力好、不易剥落、涂装施工较为简单,无需金属丝网加固,干燥较快;②涂层的表面光滑、装饰性好、可调配出多种颜色,;③单位面积消耗涂料的量少,施工成本低;④涂料的抗震性能与抗挠曲性强。(3)超薄型≤3。缺陷:①超薄型防火涂料与薄型涂料具有相同的缺陷;②超薄型防火涂料未能应用于室外钢结构,目前无此类产品。优势:①超薄型防火涂料的涂层更薄,装饰性更好,可调配颜色更丰富;②具备薄型涂料的所有优点。

  在喷涂防火涂料前,必须做好基层处理。在轻钢结构的表面应根据使用要求,做好防锈工作。对大多数建筑工程中轻钢结构而言,需要喷涂不与防火涂料发生化学反应的防锈底漆。另外,如果试验证明选用的防火涂料也具有一定的防锈功能,可不做防锈处理。

  由经过培训且合格的专业施工人员进行防火涂料的涂装施工;还需遵循厂家的说明书进行防火涂料的调配,并及时搅拌使调配好的涂料稠度适中,确保在涂料喷涂后不发生剥落与流淌现象。目前常使用的涂刷方式为喷涂法、手工刷涂法等。

  建筑工程中轻钢结构采用耐火耐候钢,可有效做到防腐与防火。因为耐火耐候钢具有优良的耐大气腐蚀性与防火性。目前在建筑工程中,耐火耐候钢是使用较多的Q235与Q345钢的替代钢种。在力学性能上,它与普通建筑用钢具备相差无几的焊接性能、屈服强度、抗压能力等室温力学性能。在施工时,耐火耐候钢的应用可以避免或减少防腐涂料与防火涂料的涂装,有效地节约成本,也可以减少涂料的环境污染。另外,在轻钢结构中采用耐火耐候钢,可有效减薄钢材厚度,能节约一大部分成本。同时,耐火耐候钢自身还具备永久性和自愈性能,也就是说此类钢材在在使用过程中,无论受到挤压、表面擦撞或火灾,都会保持其耐火耐候性不变,这从根本上做到了建筑工程中轻钢结构的防腐及防火工作。

  与传统土建工程相比,钢结构工程的制作阶段具有工厂化制造、按体系发货、按体系交验的突出特点,与加工承揽合同极为相似,但钢结构构件是定制设计加工,除特定的钢结构工程外无法用于其他工程;钢结构安装阶段具有按体系进行安装、按体系交验的特点,故而钢结构工程天生节点明晰、连续、紧凑。钢结构工程合同约定和其后的履约节点管理密切相关,稍有不慎,即有可能丧失合同的加工节点控制优势,转为处于安装节点工期的劣势,出现合同约定不垫资而事实上垫资完成项目的情况。甚至不仅不盈利,反而因工期、构件返工等问题被扣款。还有的发包方不按时支付或者长期拖欠工程款,个别发包方索性不进行工程验收而直接使用未竣工工程。而根据我国现行法律和建筑法规,即使双方有约定在先,承包方也很难直接申请法院对未验收工程进行拍卖以收回工程款。如果进入诉讼程序,工程评估及诉讼周期往往少则一两年,多则三五年。诉讼结果暂且不说,仅诉讼成本加上应收款的利息,给钢结构企业带来的损失就是巨大的,其中又有业主的刁难、地方保护主义等因素使得诉讼结果往往不尽人意。而承包方在施工过程中,在因发包方不支付工程款而决定停工时,又往往由于自身项目管理的节点失控,一味委曲求全而承诺招标方的苛刻合同条件,事到临头才发现投标文件及合同约定对自己不利,不敢轻易停工,导致损失进一步扩大。在分包钢结构安装工程时,也常会有分包方唆使安装队在工地闹事,迫使钢结构公司在未到节点支付时支付分包款。

  上述问题常常会导致钢结构企业长期负债经营、应收款难以追回、提前不合理支付工程款等,在南方一些钢结构行业发达的地区,已经发生了由于上述问题致使钢结构企业倒闭的情况。

  1、对投标报价不分析,仅仅按图纸进行预算和投标,当工程决算时追加的费用不被发包方认可,导致直接损失。

  2、在合同签订时不认真进行风险预测和对策研究,只相信拉关系和所谓“君子协议”,当风险发生时无法解决。

  3、在工程施工前只有技术交底,没有节点控制交底。导致项目管理人员只知道按图施工,不知道按项目节点控制施工,在工程变更和业主不按时付款时,仍然盲目苦干,对工程问题不能及时补救而造成直接损失。

  5、在项目结束时对合同签订和实施不进行总结,只追求形式上的年签订合同数量和合同标的额,导致企业一再负债经营,最终被呆帐拖死。

  为此,很多钢结构企业都聘请了律师,但是律师传统的合同管理方式,并不适应现代钢结构企业的实际情况:首先,诉讼律师的定势思维,往往表现为动辄以诉讼威胁发包方,并不能迅速解决现实问题,反而使承包方和发包方矛盾激化,难以继续合作。实际上钢结构工程时间短、定制设计的特点,决定了它的风险只能靠工程节点控制化解,不可轻易诉讼,否则直接受损失方还是钢结构企业。其次,钢结构企业的合同管理,应该是法律部、商务部、工程项目管理部、财务部等共同协调完成的综合治理结果,传统上的法律顾问与各部门一般沟通很少,在没有统观全局的状态下,顾问仅对合同做是否形式上合法的审查并不能做到防患于未然。第三,各部门之间对合同履行进程的配合,要求部门人员不但具有本部门专业知识,还需要掌握合同管理和工程管理知识,传统上的法律顾问不能完成对上述部门人员的培训和指导工作。

  同样,土建工程的合同风险管理模式也不适合于钢结构工程。首先,从工期上比较:土建工程一般工期较长,一旦发生问题,承包方可以有相对充裕的时间与业主在工程节点上进行谈判,各部门只要各司其职一般不会出现大的纰漏。而钢结构项目速度快的特点,要求承包方必须将工程节点事先明确,一旦节点出现问题必须在最短的时间内予以解决。在工程中各部门之间也需要密切沟通、迅速发应,如果有个别部门对工程问题视而不见或者在其他部门要求协调时坐视不管,往往会造成灾难性的后果。其次,从损失控制上比较:土建工程双方争执不下时,承包方可以把水泥、沙石、钢筋等拉走用于其他项目,因此前期直接损失较少。钢结构工程由于是定制设计,制造完成的钢构件除在本工程中使用外,一般无法在其他钢结构工程中再次利用,钢结构成品即使从工地拉走了也只能报废。所以应尽量避免与发包方关系破裂,这就需要合同风险管理者具有很高的前瞻意识和风险控制技巧。

  由此可知,要达到钢结构企业合同管理的最佳效果,只有引进同时具备钢结构经验和法律专业的律师,指导监督商务、工程、财务等各部门进行商务谈判、签约、履约、按时收款,才能达到最佳效果,使得合同的三大目标——工期、价格、质量向着最有利于承包方的目标实现,将合同风险控制在合理的范围内。

  早在北京市中喆律师事务所成立之前,现北京市中喆律师事务所主要合伙人律师即担任当时全国最早的钢结构企业——杭萧钢构的法律顾问,自1995年至今,杭萧钢构在成为钢构行业的知名企业过程中,中喆律师事务所律师与杭萧钢构一直保持着密切合作关系。在钢结构企业合同管理实践中,中喆律师逐渐总结出一套行之有效的合同系统管理方法。北京市中喆律师事务所成立以后,钢结构企业顾问律师们逐步将杭萧钢构、山东杭萧经过多年实践检验的的工程合同管理方法加以总结,并随国家法规和钢结构行业的实际情况加以调整,现已经将该套法律解决方案广泛应用于杭萧钢构及其下属的各子公司,取得了很好的效果。

  1、招投标管理投标方向的选择:商务部在律师的指导下,在最有利于己方的市场进行投标,避免由于市场饱和造成的投标恶性压价情况的发生。

  招标方资信情况调查:包括工商调查及担保方面的调查,以保证招标方在今后工程中工程款的及时支付。

  投标风险预测:根据招标文件提供的工程介绍,律师与技术、财务部门一道,通过工程预算进一步核实工程规模、工程量、设计资料情况、合同条件、工程环境等有可能发生的合同风险,并对此作出风险预测和规避风险办法。

  对标书的审核:根据招投标法及有关建筑法律,指出标书中对我方有利和不利的内容,并提出相关建议。

  2、合同签订的风险控制根据建设部标准合同及有关最新法律规定,律师根据企业实际情况制作出一套切实保护企业钢结构工程利益的合同文本,包括钢结构制作合同文本、钢结构制作安装合同文本、高层钢结构制作安装合同、钢结构工程分包合同文本、外协加工定做钢构件合同文本等。

  在建设部建设工程标准合同文本的基础上,在专用条款上设计最大程度保护本企业利益的合同条款,并尽可能对标准合同文本不足的地方与业主签订补充合同。

  在业主要求与其签订业主拟定的合同文本情况下,对业主提供的文本进行审查,找出其中不合理、不公平的条款,与商务部一道与业主方进行谈判,对原合同内容进行调整。

  在合同签订前,与工程部、商务部、综合计部、财务部、总经理实行集体负责制,分别对合同提出具体意见,就不同认识进行磋商和必要调整,并签字确认。

  3、履约风险控制律师对合同工程节点和付款节点进行归纳,找出合同条款中存在履约风险的地方,并提出相关的法律意见。

  在工程施工前技术交底的同时,工程部安排律师对项目经理、商务部负责人、财务部负责人进行合同履行风险交底,并出具书面的节点、风险及防范内容。

  项目经理按照主要工程节点内容,在施工过程中安排有关人员对工程节点资料进行收集,并将复印件及时提供给律师。在发包方不能或拒绝提供的工程节点文件时及时告知律师有关情况,以便律师提供相应工作预案。

  财务部有关工程项目收款负责人,在发包方未及时支付工程款时,向项目经理和律师作出汇报并提供欠款情况简表,以作为工程部和律师发出催款和停工函的依据。

  在发包方拒绝支付工程进度款、拒绝进行决算、拖延验收时间时,以合同约定为依据,以公司名义发出工程联系单、工作函、公司函、律师函,督促对方按合同约定履约。

  根据合同约定,对发包方、监理方提出的工期延误、工程质量等问题进行反索赔,对于业主违约在先或者由于不可抗力所造成的问题主张自己的权利。

  协同商务部、工程部与欠款单位进行谈判,及时令发包方作出抵押、提供担保等。

  在诉讼过程中搜集有利于己方的工程证据和对方违约的证据,以利在调解中取得优势。

  5、企业人员合同素质培训为顾问单位的商务、工程、财务等部门的人员进行合同法方面的培训。并结合钢结构工程的实际情况,就法律条文的具体应用提供指导性意见。

  《钢结构识图与预算》课程主要讲授钢结构基本知识、钢结构加工制作、钢结构安装施工、压型金属板工程和特种钢结构安装、钢结构工程的工程量计算方法等内容。通过本课程的教学,培养学生运用所学知识去进行钢结构施工设计、施工实施,以及具备准确高效的完成钢结构工程量的计算或核算的能力。使学生达到“看得懂图,会计量,懂计价”。[1]

  认知钢结构的专业术语;能说明常用型钢的标注方法、螺栓、孔、电焊铆钉的表示方法;能说明常用焊缝的表示方法,了解钢结构的尺寸标注以及建筑结构的常用代号;能描述钢结构施工图的设计内容;了解钢结构的主要施工工艺流程。

  2.1能识读一般钢结构的图纸(包括钢屋架、钢平台、钢栏杆、钢梁、钢柱、钢框架和钢网架);2.2能根据建筑工程清单计量和定额工程计算规则计算钢结构的工程量;2.3能根据建筑工程最新定额,结合钢结构施工工艺进行钢结构的计价文件的编制;

  3.1养成勤奋、守纪、吃苦耐劳的劳动态度;3.2形成严谨、认线培养良好的口头表达能力、沟通能力和协调能力。

  在课程的实施过程中,按造价员工作过程安排教学内容,开展教学活动。理论教学和实践教学融为一体。增强学生上岗就业的竞争能力。

  课程组通过召开课程建设研讨会、实训任务论证会,到企业走访调研等多种形式开展调研围绕“钢结构工程预算”技能的培养,以工作过程为导向,将课程教学内容按“材料---施工图识读---算量---计价”进行规划、重构和整合。

  开设职业体验训练任务,依托校内实训基地和校外合作企业平台,实现“教、学、做合一”的教学模结构式。

  造价员职业能力需求:能依据施工图纸进行现场踏勘;能根据施工方案编制工程预算;能依据招标文件、合同、结构设计变更、洽商记录、联系单,计算工程量和造价;能熟练计算施工中发生各项费用,并与施工预算进行对比、核算、分析,等。

  施工员职业能力需求:能读懂施工图;能根据工程实际确定施工人员、材料、机械及现场等准备工作;能根据工程及现场特点选择合适的施工方案并进行质量、进度、安全控制;能编制指导实际施工的施工组织计划;能描述各分项、分部工程施工方法及施工工艺,等。

  质检员职业能力需求:能读懂施工图;能对质量要求进行交底;能协助项目部及监理单位对检验批、分项、分部工程进行验收;能对常见质量问题及事故提出处理意见并督促整改,等。

  1.钢结构用钢材、钢结构的连接;2.钢结构施工图的识读3.钢结构构件工程量的计算4.钢结构工程的计价

  先通过图片让学生对钢材、常用构件节点详细构造、厂房模型对钢结构有个感性认识。再以钢结构工程施工图纸为主线、贯穿各章节,将理论与实际紧密联系起来。学生完成整套图纸的识读---算量---计价。

  教学手段和教学方法:理论联系实际,用引导式、启发式、兴趣式的方法激发学生的学习兴趣。主要为:以工程图纸为主线、贯穿各章节,将理论与实际紧密联系起来,以提高教学效率,课后作业练习配合,以提高教学效果,开展课堂讨论。[2]

  教学团队成员的具备较好的教学水平、科研教改经验,曾获区教育技术应用大赛一、二等奖励。任课教师能够独立完成实训指导。实训中心有集各种结构和节点为一体的钢结构教学模型,供学生进行钢结构的认识和施工图的识读与绘制;计算机机房安装有相关计价软件,供学生进行钢结构预算文件的编制。

  1.改革传统的学生评价手段和方法,采用阶段评价、过程性评价与目标评价相结合,理论与实践一体化的评价模式。

  2.关注评价的多元性,结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况,综合评价学生成绩。

  3.应注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核,对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励,全面综合评价学生能力。

  4.本课程的总评成绩=平时成绩+实训成绩+期末考试成绩。其中平时成绩占20%,实训成绩占40%,期末考试成绩占40%。

  开发和利用各种课程资源是课程建设的重要途径。要充分利用多媒体教学、网络技术和各种媒体(报纸、杂志、电视等)获取信息和资料,不断充实、更新课程内容。要创造性地使用教材,融合教材、教案和课件内容,丰富课堂信息量。教师可根据自己的授课习惯,在授课时选择授课顺序。教案的编写应该比《课程标准》的要求更具体,更便于操作。因此,教案的编写是一个再创造的过程,应在课程内容标准、呈现方式、案例选择等方面为实践活动的实施创造条件。多媒体课件直观性强,信息量大,易于学生接受,成为教材的有力补充。此外,本课程还应配置包括常用国家(行业)规范、标准、工具书及各种常用标准图集、技术文件范本等工程技术资料,以及试题库等配套完整的教学资源。

  课堂教学应结合模型、实物等教具,在讲授过程中采用录像播放、图片演示、仿真软件应用、实物讲解、学生动手操作相结合的方法,也可以让学生利用模型材料制作一个钢屋架模型,或者是一些钢结构节点模型,这样既培养学生动手能力,也能让学生对钢结构图纸多一些理解。这些资源有利于创设形象生动的现场工作情景,充分调动学生的学习积极性和参与意识,以增强学生的感性认识,启迪学生的科学思维,扩大学生的知识面。

  课程建设还应积极开发网络教学资源,包括建立课程网络,为学生提供相关的网络课程资料、网上答疑、行业动态等,为学生搭建一个自主性学习和开放性学习的互动平台。

  钢结构建筑具有抗震性能好、可工厂化生产、施工速度快和绿色环保等其他结构形式不可比拟的优越性。随着钢结构形式增多,其越来越受到我国建筑界的重视。钢结构市场的日益增大,急需基础理论扎实、动手能力强、有丰富经验的钢结构设计和施工技术人才。而目前本科教育领域出现的毕业生知识面单一,动手能力弱,欠缺解决实际问题的技能和“实用性”不强等问题。这些高等教育中出现的问题,既不适应当前工程实践复杂化的趋势,也不符合教育领域工程实践教育的发展方向,直接影响了本科教育可持续性发展。[1]如何在教学过程中将实践与理论融为一体,使学校教育和企业工作进行无缝对接,培养适应社会需求的土木工程人才,需高校教师不断探讨和实践。[2-4]

  土木工程专业课程中,钢结构工程由“钢结构设计原理”和“钢结构设计”两门课程进行阐述。“钢结构设计原理”主要讲授受弯构件、受压构件以及连接节点等钢结构的基本理论和设计方法。“钢结构设计”主要讲述在建筑应用中,各种形式钢结构的设计计算、构造以及施工技术,它更加接近实际应用,是一门实践性很强的专业课,因此,对学生实践能力的培养显得尤为重要。

  笔者通过多年的研究和实践,在总结该门课程特点的基础上,通过一定教学方法和手段的应用,并以案例教学法为主线,突出土木工程专业的特点,将实践能力有效贯穿到课堂教学整个过程中,达到学生在校门和工作岗位间的无缝对接。

  “钢结构设计”是土木工程专业本科生的一门专业必修课。课程任务和目的是使学生熟悉各种类型建筑钢结构体系的基本形式和结构布置、结构体系的受力分析以及设计构造要求;了解钢结构的制作、安装、防火及防腐蚀等基本知识;初步掌握建筑钢结构的设计过程和设计计算的主要方法,熟悉相关的规范条文;培养学生做到能够应用钢结构原理和设计的基本知识,分析和解决实际工程中的问题。其课程主要有以下几个特点:

  “钢结构设计”课程包含了现行建筑工程建设中的大多数结构形式,面广量大,包含钢平台设计、门式刚架轻型钢结构、重型工业厂房结构、多层及高层房屋钢结构、大跨度钢结构、以及钢-混凝土组合结构等。在每章里都涉及该种结构的设计理论、构造措施以及相关的规范、规程。因此,该门课程既有一定理论要求、又要熟悉相应规范、构造,既要熟悉“钢结构原理”基本内容,又要熟悉相应力学知识。

  为顺应我国高校教育改革与发展的需要,各学校按照培养“厚基础、宽口径、重实践、显个性、高素质的复合型人才”的总体方案,专业课程都被大量压缩。我校“钢结构设计”课程的课时量为32学时,另有1.5周课程设计。该课程存在着教学内容多而难,但教学时间又少的矛盾,教师们必须更好选择讲述内容,既达到培养钢结构设计专业人才的目的,又不影响学生的学习效果。

  该门课程的目的是培养学生具备钢结构工程的设计、施工能力,让学生掌握钢结构设计的方法和手段,领会结构设计的一般要求,熟悉相应的规范、规程,使学生能根据结构承受的直接和间接作用及所处环境特点,设计出既安全适用、又经济合理的钢结构体系。该课程开设的直接目的,就是使学生在掌握钢结构基本理论的基础上直接面对工程设计和施工,指导学生如何把钢结构在工程中应用。因此,具有很强的工程实践性。

  作为一门结构设计类专业课程,必须与国家现行设计及施工规范、规程密切联系。而学生在学校学习中的大部分时间都花费在理论学习上,在课本上所接触的相关规范知识也比较隐晦,且都是经过编书者精简过的,因此在教学中如何把规范和教学进行统一值得研究。另外,学生还需熟悉部分钢结构专门设计软件。通过该门专业课程的教学,学生能掌握大量的相关专业知识。

  由于目前学生所见到的建筑物中大部分为钢筋混凝土以及砌体结构这些民用建筑,对钢结构建筑很陌生。前期所学的“钢结构设计原理”难度又较大,从而觉得“钢结构设计”这门课程很难,产生了畏惧心理,加之学生没有实际工程经验,在本门课程学习中对工程设计也很陌生。因此,“钢结构设计”课程在教学中和其他课程相比,需要有所突破,除了采用传统的教学手段之外,更需要通过丰富的教学方法来培养学生的实践能力,通过有效的教学方法培养学生的理论分析能力和实际工程设计能力。

  “钢结构设计”的理论部分以内力分析和结构计算为主,传统板书教学中教师的“教”与学生的“学”相同步,引导学生思考,参与具体推导过程,可加深学生对计算过程的理解。多年的教学实践表明,这些传统的教学方法对于理论教学具有较好的教学效果。运用多媒体教学方法具有直观性,并且通过图片、动画和工程录像可以传递大量信息。

  该门课程讲解中,对于结构的布置及构造要求这部分教学内容图量较大,若采用普通板书,既浪费时间也不能讲解透彻。利用多媒体技术,采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料,清晰明了,更加生动有趣,达到非常好的效果,并且节约了大量课时。

  实际工程是工科类课程教学最具有活力的资源,把实际工程引入课堂,实施案例教学,不仅可以丰富教学内容,还可以做到理论联系实际,使书本中枯燥的理论活起来。在讲解每章之前,给每个学生发一份与内容相关的笔者曾经设计过的工程建筑图和工程基本条件。讲完结构体系布置后,学生的作业就是根据建筑图进行结构体系布置,并画出结构布置图。讲完内力计算后,学生根据结构布置图进行内力计算,以此类推。总之,在教学过程中,工程实例贯穿整个理论教学。当整章内容讲完后,学生就完成了一个实际工程的设计过程。这种方法不但使学生熟悉该种结构的整个设计思路,还使章节理论和实践有机结合起来,并且把学生课余时间充分利用,补充教学课时量少的问题。

  虽然在教学中采用了大量图片和录像,使课堂教学生动有趣,但这总是工程的局部和平面影像,不如现场观摩给学生的印象更深刻。虽然钢结构工程比较多,但在日常生活中能进入到现场,接触到实际钢结构工程的不多。为了提高学习效果,应至少每章内容都有一次见习机会,笔者在课后带领学生到自己曾经设计过的现场(也是每章布置给学生的作业)参观,现场讲解这些钢结构建筑的结构布置、细部构造和设计注意事项。通过见习,有效提高学生的感官认识和学习兴趣。

  在目前的建筑行业中,已经广泛运用专业软件进行设计和制图。学生在校园里如果提前接触和了解这类软件的使用方法并初步掌握其技巧,则会在走上工作岗位后能快速与实际对接,可以有效地增强学生的就业竞争力。

  笔者一般安排两次课(4课时)进行软件实践,在钢平台设计和门式刚架设计这两章内容讲解中安排(这两章具有广泛的应用性和代表性)。安排学生到计算机房上机学习钢结构设计的通用软件PKPM,系统地讲述钢结构设计的计算机软件操作方法、注意事项,并在课后给学生机动上机时间,培养学生的设计实践能力。

  由于“钢结构设计”课程涉及的内容很广泛,在编写教科书时,不可能把规范条例全部写入,一般都是根据需要含在教程内容中。但在实际工程中,设计人员看的都是规范条文,因此,课本知识与工程设计存在一定的距离。老师有必要告诉学生,课本上的相关内容,规范中是如何要求的。笔者在该门课程的讲述过程中,涉及规范要求的,一般是以规范条文规定作为引子进行讲解和设计。比如在轻钢门式刚架的设计中,基本都以“门刚设计规程”为大纲,逐条讲解和举例子。

  另外,引入一些典型工程的设计计算书和施工图纸能补充学生课外相关知识和实践深度。

  “钢结构设计”课程内容多,课时少,如何在有限的课时内使学生掌握大量的知识,是讲授该门课程必须要面对的问题。笔者通过课程内容分析,钢平台设计、多层钢结构设计和高层钢结构设计有很多相同处。多高层钢结构设计与学生已经学过的混凝土结构设计和高层结构设计有很多相同处。因此,在讲解中,挑出这些章节的不同出重点讲解,相同处则可减少课时量。另外,对于需做课程设计的部分,可在课程中减少课时,大部分内容在课程设计讲解时重点突出。

  “钢结构设计”是一门工程实践性较强的土木工程专业课。课程教学的关键是如何通过教学手段和教学方法,与工程实践紧密结合,增加教学效果。根据该课程的特点,把工程案例贯穿到整个教学过程中,增加工程现场实践,把相应规范与教学紧密结合,增加相应建筑设计软件的学习,增强学生工程实践能力。通过总结课程内容,精简课时量,学生最大化掌握相应知识。总之,笔者采用的教学方法突出土木工程专业的特点,能够达到学生在校门和工作岗位间进行无缝对接的目的。实践证明,上述教学手段和方法的实施使本课程教学取得良好效果。从用人单位的反馈意见看,本专业毕业生在建筑领域能力较强,得到了社会认可,也得到了有关专家的好评。

  [1]邬峻. 21世纪的高等工程教育:循环创新新模型与21世纪大学建构[J].高等工程教育研究,2002,(5).

  [2]宋高丽.基于应用型人才培养目标的钢结构课程教学初探[J].高等建筑教育,2010,19(3).

  高层钢结构一般是指六层以上,主要采用型钢、钢板连接或焊接成构件,再经连接、焊接而成的结构体系。高层钢结构常用钢框架结构、钢框架——混凝土核心筒结构形式。后者在现代高层、超高层钢结构中应用较为广泛,事实上,它属于钢——混凝土混合的结构。钢筋混凝土在高层建筑中由于自身重量过大,梁柱占用的面积比率也大,因此高层建筑中采用钢筋混凝土结构经常受到很多质疑;同时强度较高的钢材也顺应出现,在高层建筑中采用一部分钢结构或全部运用钢结构的理论设计同步前进。伴随冶炼、制造技术的高速发展,为高层钢结构工程在工程领域的应用带来了新的生机:伴随着高层建筑工程建设的不断增加,继而又推动了高层钢结构设计、施工中的焊接、安装技术的不断提高。下文对高层钢结构施工中焊接技术进行简要总结。

  中国对高层及超高层建筑的体系的划分,在《建筑设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑防火设计规范》无统一的规定,通常情况下认为建筑高度超过24以上为高层建筑,建筑高度超过60米以上为超高层建筑。

  从建筑物结构设计角度上看,根据建筑物使用功能要求、建筑物高度不同、场地抗震设防烈度以满足经济、合理、安全、可靠的设计原则,应选择相适应的结构体系。通常分为:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系六大类。通常高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构外,有时还采用型钢混凝土结构、钢管混凝土结构,全钢结构。

  开工前必须做好高层钢结构体系施工前的图纸会审工作,图纸是工程施工的重要依据,工程开工前工程建设单位应组织设计单位、施工单位、项目监理机构、图纸评审专家小组一起工程图纸,对图纸设计要求不明确的地方进行研究讨论,提出相关问题,由设计单位进行解决。图纸会审通过后,监理公司必须组织所有监理人员对工程相关规范标准、工艺技术,准确掌握设计意图。并组织施工单位现场从事专业技术的人员对图纸进行设计交底,检查出施工图纸中的不合理之处,一定将问题在开工前解决,避免因图纸问题对施工的质量、进度等产生影响。

  对于高层钢结构的施工,塔吊是最具核心的设备,因此塔吊的选择与布置要依据周边建筑物高度、现场条件、钢结构的重量等因素进行综合考虑,必须确保塔吊在施工过程中装拆的安全可靠性。塔吊选择宜优先考虑内爬式塔吊,该类型塔吊不需要对楼层加固,在起重机布设位置上的自由度较大,并且在进行高层建筑钢结构的吊装施工时对塔吊起重能力和幅度要求不苛刻。

  钢结构的最大缺点是导热系数大,耐火性能差。原材料进场前必须严格控制原材料的选购。原材料中钢筋的质量文件应齐全有效、检验结果要符合规范和设计要求。

  多层及高层钢结构的制作和安装应按照施工图进行,并应遵守《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95、《高层建筑钢结构设计与施工规程》JGJ99-98及其他有关规范和规程的规定。制作和安装的施工单位在开工前必须编制施工组织设计和工艺流程,施工过程中必须严格按照规定的要求组织施工。

  多层及高层钢结构制作和安装工作,必须在具有多层及高层钢结构吊装和制作的责任工程师和责任工艺师的指导下进行。对参加制作和安装的人员,必须进行各项专业培训,经培训达到要求者方能进行操作。施工详图编制后,应提交原设计工程师负责审批,或由合同文件中明确规定的监理工程师审批。由于材料代用、工艺或其它原因需修改施工图时,必须向原设计单位申报,经同意并签署文件后,修改图才能生效。构造复杂的构件制作时,应充分考虑各方面因素的影响,必要时要进行工艺性试验。多层及高层钢结构安装前,必须对构件进行详细检查,构件外形尺寸,螺孔位置及直径,连接件位置及角度,焊缝、栓钉、高强度螺栓节点,摩擦面加工质量等均应达到施工图的技术要求。

  多层及高层钢结构安装工程竣工验收应提交下列文件:钢结构施工图,设计更改文件,并在施工图中注明修改部位;钢结构制造合格证;安装用材料的质量证明文件;测量检查记录,焊缝质量检查记录,高强度螺栓安装质量检查记录,栓钉焊质量检查记录;各种试验报告技术资料;隐蔽工程分段验收记录;安装过程中建设单位、设计单位、构件制造厂、钢结构安装单位达成的各种技术文件。

  钢结构住宅是今后发展的一个重要方向,但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分,它不是建筑使用中的主要成分,钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则,然后才是发挥钢结构的优势,单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。如果说钢筋混凝土结构的发展使施工从手工进入了机械化,那么钢结构的应用就将使住宅施工实现现代化,钢结构住宅将成为建筑现代化发展的一个重要标志。“钢结构是环保住宅,钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下,我们相信钢结构体系终将成为住宅结构体系的主流。

  [4]沈祖炎.钢结构基本原理.北京:中国建筑工业出版社,2004.189-191.

  在现代许多钢结构的建筑当中,钢结构稳定性较差的情况非常常见。这不仅给施工的过程带来巨大的风险及安全隐患,而且还可能会出现重大的经济损失以及人员损伤情况。目前建筑领域已经对钢结构稳定性设计给予高度重视,这也是该行业的发展趋势,完善钢结构设计中的稳定性,可以在节约资源的同时保障工程的实施质量。

  目前,在对框架结构进行分析的过程中,常常是直接进行框架柱的稳定算,这时一定要保障框架结构计算所给出的基本假设,然后依据结构简图确定具体的结构尺寸,用相应的计算方式进行稳定计算。若结构简图和计算方法不一样时,要调整计算方式,而不是去修改结构简图。

  在对钢结构进行布置的过程中,一定要确保每个环节的稳定性要求,切勿将眼光仅放在容易出问题的环节。若处理了平面失稳的情况,不可放任不管,要设计有效的支撑构建来进行消除。与此同时,还需要高度重视杆件的稳定与平面横隔设置之间的关系,确保二者均满足稳定性设计的要求。

  在钢结构体系设计之中,存在许多不确定因素。例如,钢构建承载的强度就会对钢结构的稳定性产生严重的影响,主要涵盖了构建材料的截面特点以及应力等多重因素,而且整体结构的支撑力和抗扭力性能也会在一定程度上束缚钢结构的稳定性。然而在建模设计当中所涉及的数学模型、假定以及边界条件等,以现在的技术水平难以实现,使得在最后的设计环节,理论数值和实际承载力之间存在过大的偏差,这类问题都会对钢结构稳定性设计产生一定程度的影响。

  在网壳结构稳定性设计之中,梁―柱单元理论已经逐渐成长为了最核心的设计理念。但不容乐观的是梁―柱理论难以全方位地反映出网壳结构的受力情况,比方说轴力及弯矩这二者之间的耦合效应。梁―柱是在整个钢结构稳定性设计过程中,是最为基本的环节。所以在钢结构稳定性设计的实际操作中,梁和柱的稳定性以及这二者之间的力学效应切不可忽视。

  在钢结构稳定性设计中,预张拉钢结构体系是一个不容忽视的关键点。在长时间以来的工程建设过程之中,预张拉钢结构体系一直存在着这样那样的不足与缺陷,没有科学完整的理论体系来对预张拉结构之中稳定性进行深入探讨。所以,这也就难以保障整个建筑工程的稳定性,这也表示建立一个科学完善的预张拉结构体系已经刻不容缓。

  在钢结构稳定性的设计过程中,存在大跨度的钢结构的整体稳定性与局部稳定性计算欠精准的状况。尽管其稳定性计算模仿了过去的案例来确定整体稳定性及部分稳定性间的安全系数,但是并没有根据具体的工程情况来计算出更加科学的安全系数。所以,难以真实地表达整体稳定性和局部稳定性之间的关系,进而无法保障钢结构设计的稳定性。

  在钢结构稳定性设计过程中,不确定成分所带来的影响是无法规避的,但是可以灵活利用一些技巧来缩小不确定成分的影响力。比方说,可以深入分析钢结构的力学性能。至于变更钢结构计算图形的这种加固方式,就是根据边界条件以及荷载的具体分布情况,通过附加杆件的科学设置以及支撑点对结构施加预应力,有效提升钢结构设计的稳定性。

  梁―柱理论在钢结构稳定性设计中,是最基本也是最为重要的。这就表示,必须对钢结构工程的场地、施工材料以及设计方案等诸多有关事宜进行深入考察,结合梁―柱单元理论,对钢结构设计当中的细部构造、构建之间的稳定性、整体构造以及组成部分之间的稳定性等多重因素进行深入分析,实现提升钢结构设计稳定性的目标。

  对于整个钢结构稳定性的设计过程而言,预张拉结构理论体系是不容忽视的关键所在。在构建了科学完善而且合理有效的预张拉结构体系之后,在此理论体系的协助下,对预张拉结构进行深入研究,所得出来的结果必定是准确科学的,这样也能够从根本上有效提升钢结构的稳定性。

  依据工程的具体状况,深入考察施工现场以及材料,计算出科学可靠的安全系数,减小误差,提升钢结构稳定性设计的准确性。比方说,在结构稳定性设计中,把铰接改成钢接,增加中间支座或者调整连续结构的支座位置。

  中图分类号:TU391;G6420文献标志码:A文章编号:10052909(2012)05005403钢结构原理与设计是土木工程专业的必修专业基础课程,也是一门理论性和实践性很强的应用学科课程[1],其人才培养目标是使学生掌握钢结构的基础知识和基本原理,能够正确应用规范从事钢结构设计,具备分析和解决钢结构实际工程问题的能力[2]。但多年的教学实践发现,由于钢结构原理与设计课程理论公式多、节点构造复杂、工程实践性强,不少学生反映教学内容难以掌握,不能灵活应用。笔者所在团队以后勤工程学院第六轮课程重点建设为契机,对钢结构原理与设计课程进行整体规划、科学设计,改革教学内容,创新教学方法,改善教学条件,加强实践性环节,以提高钢结构原理与设计课程的教学水平。

  课程教学内容的改革是课程建设的核心内容[3],由于原教学内容侧重于钢结构连接和三类基本钢结构构件设计,采用了7个教学章节(绪论、材料、连接、受弯构件、轴心受力构件、偏心受力构件、钢屋架)+1个课程设计(钢屋架设计)的模式,有关钢结构体系概念的教学内容涉及较少,不少学生虽然掌握了具体的设计计算方法,但很难在实践中加以灵活应用。因此,针对钢结构原理与设计课程教学的特点和难点,对教学内容进行整体改革优化,拟制了1(钢结构原理)+1(钢结构体系)+1(实践性环节)的“三个1”模式,以构建新的教学内容体系。

  第一个“1”,即以钢结构原理为课程教学核心,具体涵盖钢结构材料、钢结构连接和三类基本构件设计。创新钢结构连接和三类基本构件的教学手段,利用计算机辅助三维图形技术,建设钢结构节点,构件三维数字模型库,解决因钢结构节点构造复杂抽象而成为制约课程教学质量提高的瓶颈。编写专门的学习辅导,适时适量地补充钢结构领域涉及的新原理、新技术和新方法,充分体现教学内容的适应性和时效性,提高课程核心内容的教学质量。

  第二个“1”,即钢结构体系概念。教学过程中除按课程标准要求完成教学核心内容外,改变原来单一钢结构构件设计的做法,课堂授课讲解注重联系结构整体,将钢结构体系概念贯穿于整个课程教学,例如模型教学、案例教学和实践性教学等。同时,注重与多高层结构与结构抗震、军用大跨度结构后续课程、桥梁工程、军事工程检测与加固,以及工程抢修抢建等的衔接,编写相关自编教材。

  第三个“1”,即课程教学的实践性环节。钢结构原理与设计是一门实践性很强的课程,改革课程设计考核形式,由单一的根据设计成果评价转变为结合设计的答辩。同时,还将原来单一的课程设计实践性教学环节进一步延伸到第二课堂、工程抢修抢建技术和综合演练科目训练等第四学年实践教学活动中,使学生既掌握基本理论知识,又拓宽专业知识面,全面提高学生的工程应用能力。

  教学方法与手段的改革是课程建设的重点。一直以来,钢结构原理与设计课程因教学内容抽象复杂而让历届学生感到枯燥、困难,尤其体现在钢结构节点部分的教学内容上。在现有的钢结构教材中,多采用节点二维CAD图纸、二维图片等进行教学,相当一部分学生依靠自身的空间想象能力,通过读取平面图形难以全面地、准确地理解和掌握节点构造的完整信息。

  首次将计算机辅助三维数字模型运用到钢结构原理与设计课程教学中,利用PKPM软件的STS功能模块建立了三维数字模型库,基本涵盖了常用钢结构节点类型。从教学应用情况看,这一手段使用灵活方便,有助于解决教学过程中仅仅依靠平面设计图来讲解种类繁多、形式复杂的钢结构节点构造的弊端,帮助学生全面理解和掌握节点的构造形式、传力路径和设计计算方法,使教学内容由抽象复杂变得形象具体,教学效果良好,受到学生的广泛欢迎和喜爱,促进了传统教学模式和教师教育理念的改变,提高了教学质量。

  为丰富教学手段,开展特色教学,将钢结构体系概念贯穿教学全过程,配套建设了系统的钢结构体系模型库,包括全钢制作演示实物不同节点钢框架、全钢制作演示拆装式房屋建筑模型、钢板式伸缩缝、单跨单层厂房模型、钢框架建筑结构模型、大跨悬索结构模型以及其它辅助教学模型等。模型教学不但帮助学生形象全面地理解各类钢结构构件的连接以及复杂钢结构体系(如屋架等)之间的联系,而且提高了学生对钢结构体系概念的整体认识,解决了钢结构原理与设计课程的教学难点,突破了节点构造教学的瓶颈。

  针对钢结构原理与设计实践性强的课程特点,将工程项目和科研项目提炼成“教学案例”,重点建设了“江北建新南路钢构人行天桥检测”“秀山钢结构厂房垮塌调查”和“重庆电信通讯铁塔复核”等特点鲜明的案例库,将钢结构构件和结构体系教学与工程应用紧密结合。这些工程实例既强化理论知识与工程实际的联系,又提高学生对钢结构的认知能力,还拓宽了他们的设计计算思路,为培养学生运用专业知识解决实际工程问题的能力起到了深化推动作用。

  教材是理论研究成果的融合和升华,是科学知识的载体,是教师教学和学生学习的基本依据。因此,建立高水平的教材体系是钢结构原理与设计课程建设的重要任务,在充分吸收科研、教改和部队训练综合成果的基础上,根据教学需要,精心选用、编写和制作了各类教材,初步形成了包括基本教材、配套教材、英文版参考教材、电子版教案、电子版设计规范与手册在内的立体化教材体系。

  选择新世纪土木工程系列教材——《钢结构设计原理》(张耀春主编,高等教育出版社)作为教学蓝本,较好地体现了教学目标和课程标准在人才培养方案中的地位和作用,配套编写《钢结构原理与设计学习辅导》和《军用大跨结构》作为课堂教学的补充教材。指定《钢结构设计规范》和《钢结构设计手册》作为课程设计的补充材料,选用英文版参考教材《Steel Buildings Analysis And Design》和《Multistory Buildings in Steel》以扩展学生的知识面和视野。多个电子版教案、设计规范和手册能方便学生浏览和学习相关专业知识。

  良好的教学条件是课程教学顺利实施的必要条件,利用学院搬迁大学城建设之机,新建和完善了建筑结构CAD专修室、战备工程模型及抢修抢建加固技术专修室以及课程资料室。

  建筑结构CAD专修室主要为钢结构原理与设计课程开设专业CAD、课程设计以及毕业设计等实践教学提供保障,同时为架设教学资源、教学案例、工程资源库,搭建虚拟教室、网络课程,开展工程抢修抢建模拟训练等创造条件。

  为进一步适应部队土木工程人才培养的需要,依托学院实验室建设,新建了战备工程模型及抢修抢建加固技术专修室,开展应急工程保障实习科目训练以及综合演练,增强教学实用效果,有利于突出钢结构原理与设计课程的军事特色。

  课程资料室新增规范26本、图集10册、设计手册13本、辅导教材45本,为深入搞好课程教学工作、拓展学生相关知识提供了有力的支撑和保障。

  除了在硬件方面的建设,学校还十分重视网络教学软环境建设。依托学院网络教学应用系统,开设了虚拟教室,建立了素材类型齐全的钢结构教学信息资源库。目前资源库包含多媒体素材、多媒体课件与网络教材三大类,含文本素材500多份、图片1 000多幅、音频文件20余个、视频录像5个、动画文件19个、试卷30套。制作了适合不同层次学生的多媒体课件2套、网络教材1套,自制资源总量达1.5G,形成了以培养学生专业实践能力为重点的钢结构原理与设计网络课程体系。

  一是,钢结构课程设计和毕业设计。学生通过钢屋架设计,综合全面地运用所学钢结构基本知识,按设计任务书要求完成普通钢屋架设计和绘制施工详图,并撰写设计计算书。采用设计答辩的方式,调动和激发学生参与课程设计的积极性,提高学生运用专业知识解决工程设计问题的创新能力。

  二是,第二课堂活动环节。利用暑假认识实习组织学生到工程部队学习,利用毕业实习组织学生到各地工地参观,每年指导学生参加学院“求实杯”课外学术科技作品竞赛,举办了丰富多彩的学术专题和工程案例讲座,通过观看施工视频录像等活动培养学生发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。

  三是,工程案例教学环节。在教学案例建设中注重知识点的结合,采用启发式和参与式教学模式,培养学生的创新思维和运用知识的能力。

  四是,后续课程教学以及综合演练科目训练环节。开展模拟化教学和训练科目教学,提高学生综合运用专业知识解决工程实际问题的能力。上述实践活动贯穿于专业教学的第三、四学年,全面推进了素质教育,培养了学生的创新精神和实践能力。

  [1] 黄玲,谢洪阳.钢结构设计原理课程教学改革探讨 [J].高等建筑教育,2010,19(4):68 -70.

  [2] 付朝江.应用型本科钢结构课程教学实践与改革探讨[J].福建工程学院学报,2008,6 (5):484-486.

  [3] 孙犁.《钢结构》课程教学内容改革刍议 [J].洛阳工学院学报:社会科学版,1999,17(3):85-87.

  【关键词】课程;TeklaStructure与钢结构详图设计;培养目标;培养方法;钢结构检测

  随着社会的发展,社会对技能型人才的需求越来越大,要求越来越高,这就促进了职业教育改革,而课程是职业教育和教学改革的核心,因此如何进行课程建设与改革,体现高等职业技术教育的特色,满足社会对高素质技能型人才的需求,是从事职业技术教育的教师们面临的一个重要课题[1]。随着我国工程建设的高速发展,建设工程规模越来越大、结构越来越复杂,应用于建设工程中的新材料、新工艺、新技术层出不穷,质量检测在工程建设中也越发彰显其重要意义。目前我省检测行业的新情况、新发展对工程质量检测人员的综合素质提出了更新更高的要求。因此,在规范建设工程质量检测行为的同时必须大力提高我省工程质量检测人员的理论与技术水平。而当务之急,既要从规范、实战、可操作的角度出发,又要站在提纲挈领、全面了解的高度,针对不同专业检测内容加强工程质量检测人员上岗前的基本理论知识、实际操作技能的培训和考核工作。为了满足市场上的检测人员空缺,所以在建筑钢结构工程技术专业中开设了钢结构检测这门课程。建筑钢结构工程技术专业是建筑工程系的一个新专业,本专业培养的学生面向建筑钢结构施工和加工企业生产一线的工程师为主要就业岗位,以钢结构详图设计、钢结构检测、钢结构加工厂技术管理、钢结构施工企业的施工员、造价员、质量员、安全员、资料员及钢结构设计等为就业岗位群,德、智、体、美全面发展,掌握本专业必备的基础理论知识,具有本专业相关领域工作的岗位能力和专业技能的高级技术技能型人才。钢结构工程技术专业的就业面向情况如表1所示。把TeklaStructure引入教学的原因主要是:首先,钢结构行业发展过快,人才严重不足,行业只能向电脑寻求帮助,很多企业选择TeklaStructure实际是无奈的选择;其次,国内在产品质量方面要求过低,机械式的电脑程序可以满足低要求的需要;第三,目前TeklaStructure软件的使用人员,业务能力和对软件的熟练程度也参差不齐。因此提高从业人员的业务能力,应掌握结构、建筑、机械、焊接、施工等多个专业的理论,并丰富自己的实践经验,在此基础上,通过实践熟练TeklaStructure软件,只有这样才能更好地发挥软件的优势[2-3]。钢结构检测课程服务于建筑钢结构工程技术专业的高职学生,是高职高专土建类专业(群)重要的实践性、应用性较强的专业理论课,是建筑钢结构工程技术专业核心课程。钢结构检测不仅可以让学生深入实际,认真操作,获取直接知识,巩固所学理论,而且可以培养和锻炼学生的独立分析问题和解决问题的能力。钢结构检测课程依据我国目前钢结构检测标准与规范,并结合实际的钢结构构造发展趋势,重点阐述钢结构检测基本知识、钢结构检测仪器操作方法等内容,让学生能够掌握基本的钢结构检测理论知识和实操能力。通过仪器操作与理论相结合等方法培养学生良好的从事相关工作的职业能力和职业素质,是学生毕业后从事相关领域岗位工作的保证[4-5]。

  通过TeklaStructure与钢结构详图设计课程学习,学生专业能力需要掌握如下:1)掌握钢结构施工图的看图方法和步骤,熟练识读钢结构施工图纸;2)熟练应用TeklaStructures进行钢结构工程模型的建立,掌握软件基本操作;3)通过TeklaStructures提供的报告文档,掌握项目工程材料计划的制作;4)利用TeklaStructures创建图纸功能,掌握钢结构详图的生成,并绘制完整的钢结构详图。通过钢结构检测课程学习,学生专业能力目标如下:使学生达到无损检测中超声检测二级人员的检测水平,部分同学考取超声检测二级人员资格证书(由中国机械工程学会无损检测分会颁发);满足建筑钢结构工程技术专业对“钢结构检测核心能力”培养的目标。

  通过两门课程的学习,让学生掌握TeklaStruc-tures软件基本操作方法,培养学生认真负责的态度,不断拓展和完善学生的详图设计能力和钢结构其他方面的综合能力。在实际工程中能及时发现钢结构原材料、制作过程、安装过程中可能存在或产生的危险缺陷,从根本上保证钢结构稳定安全。

  通过对本课程的学习,培养学生1)较好的职业道德、社会道德。2)较强的学习能力、操作能力、深化设计能力。3)养成严谨的工作态度,有较强的责任心,适应工作岗位要求。4)思想作风;环境保护意识和开拓创新精神。

  上课期间每位学生都有自己的电脑,老师利用实际工程由浅入深逐步讲解。由于学生的基础参差不齐,所以老师讲的速度比较慢,学生课上录用手机拍照录像或者记笔记的方式记录上课需要注意的内容。课上同学们听一节课,自己练习一节课,有问题可以随时问老师,也可以相互讨论。在课后,每个星期安排学生在机房上两天晚自习,可以帮助学生充分掌握已学内容[6]。

  利用多媒体PPT演示建模及钢结构的基础知识,通过网络下载相关影响资料,其中内容主要包括门式刚架结构、钢框架结构、超高层混合结构(包括劲型混凝土异形型钢柱和大直径钢管混凝土柱)等案例项目,案例项目中包含对应案例的结构施工图、Tekla模型及钢结构深化详图。提取案例中的代表性的位置及节点,作为钢结构详图设计模块的素材。学生自行创建所选取位置Tekla模型、进行构件、零件图出图、图面调整,完成后保存,保存后提交作业。

  学生自主预习和复习,每次上课前会随机提问学生并回答上节课的内容,回答情况会计入平时成绩。由于课程中文字性的东西比较多,所以每次上课都会给学生留15分钟背诵本节课重点内容的时间。

  本课程较适宜多媒体教学法。知识单元授课过程中建议教师使用多媒体与黑板板书相结合的方法,学生课堂认识;在技能单元授课过程中建议教师使用多媒体展示,学生动手练习。

  本课程较适宜钢结构检测仪器演示教学法。知识单元授课过程中建议教师使用仪器演示与多媒体、黑板板书相结合的方法,学生课堂认识;在技能单元授课过程中建议教师使用多媒体展示结合模型演示,学生动手操作[7]。

  结合TeklaStructure与钢结构详图设计课程的特点,以案例的形式完成本课程的教学,分上下两学期完成。上学期安排4个案例,从简单的二层框架、无吊车的单跨门刚厂房、多高层框架、到含吊车的门刚厂房,由简到难,在案例中逐步提高学生对软件的操作能力。同时,在案例的学习中,穿插对相关施工图的讲解,同步提高学生的识图、绘图能力。上课内容见表2。钢结构检测上课内容包括了理论课程和实践课程。理论课程内容见表3。实践课程及要求如下:(1)钢结构超声检测作为这门课程的重点,实践中不多于三个人为一组进行实操训练,实践内容包括仪器调试、试件检测以及最后出检测报告。(2)钢结构沉降变形检测、构件涂层厚度检测、构件尺寸检测,一组多人进行分组实践;(3)焊缝表面磁粉检测、高强度螺栓力学性能检测在课堂上由老师演示。

  课程考核按照以下方法进行:(1)考核主体为课堂表现、考勤评价、作业评价相结合;(2)成果形式一般采用平时成绩表、点名表、期末试卷等;(3)采用百分制记录成绩,平时成绩30%,期末成绩70%;(4)考核标准注重学生知识的取得和能力的提高。

  课程考核按照知识单元分别考核,课程考核的成绩则是每个知识单元和技能单元累计之和。每个单元按照过程评价、结果评价(知识、能力、素质)两方面进行考核,综合评价考核可采用试卷、实操、作业、小组互评、教师点评、学生自评,等综合评定。(1)过程评价(30%)过程评价从出勤情况、学习态度、课堂表现和工作成果四方面考评。(2)结果评价(70%)结果评价从知识、能力、素质三方面考评。

  建筑钢结构工程专业培养学生三个核心能力:“钢结构详图设计能力”“钢结构施工技术能力”和“钢结构检测能力”。为了培养“钢结构详图设计能力”和“钢结构检测能力”专业开设了专业的核心课程TeklaStructure与钢结构详图设计及钢结构检测课程。两门课程的教学内容从工程实例入手由浅入深,学生通过一学年的学习,在毕业的时候就可以与企业无缝对接,直接上手工作,学校的就业率必然会有所提高。

  [1]马山玉.钢结构深化设计软件TeklaStructure应用综述[J].山西建筑,2010(2).

  [2]吴绍强,罗天娣.钢结构与TEKLA⑧Structure[J].电子信息,2011(2).

  [3]陈玉骥,张玉红,魏陆顺,彭可可.地方院校结构力学课程建设的探索与实践[J].大学信息,2016(4).

  [4]王建红.高职钢结构制造技术专业人才培养方案研究[J].船舶职业教育,2014(1).

  [5]石中林.钢结构主体结构结构鉴定检测[M].武汉:华中科技大学出版社,2015.

  [6]陈玉骥,张玉红,魏陆顺,彭可可.地方院校结构力学课程建设的探索与实践[J].大学信息,2016(4).

  钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。 以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。

  随着建设规模的不断扩大,科学技术含量高、施工难度大和施工危险性大的钢结构工程相对增多,这无疑对施工过程中施工管理提出了新课题、新挑战。针对这些情况,首先了解施工安全管理中存在的问题,至关重要。

  (1). 施工管理人员和操作工人素质问题。一部分安全管理人员,对规范、标准不熟悉,安全操作规程掌握的少,对安全生产制度只是挂在嘴上、写在纸上,而不落实在行动上。建筑工地从业人员大部分是农民工,安全意识、自我保护意识差,对施工中的基本常识特别是安全技术操作规程知之甚少,纪律松散,违章操作,冒险蛮干,无疑给建筑安全施工埋下重大事故隐患。 

  (2). 安全管理不规范。企业抓安全生产的自觉性、主动性和持久性,还没有充分显现和保持。安全生产制度无法落实,施工管理混乱,一些工地没有安全管理组织机构,工地的现场主管既是施工员,又是技术员,还是安全员,一兼多职。事故隐患消除仍存在随意性、不彻底性,甚至存在重大危险源和不安全状态,安全生产没有切实的保障。

  钢构件进入施工现场后,应检查构件的规格、型号、数量,并对运输过程中产生的变形进行检查与校正,确保构件的质量,同时向监理单位报验。钢构件的加工实行工厂化生产,钢构件进场前,需到加工厂进行主要制造环节的检查,合格后方可进场。构件进场按货单核查编号和数量,并按照图纸进行外观感官、几何尺寸的检查,同时还需进行以下资料的检查:一是钢材材质的复试单(原件);二是钢材的材质证明(复印件须盖生产单位公章,还需说明原件的存放地);三是无损检测报告(原件)。钢构件现场堆放时应垫平稳,避免变形。

  (1). 钢柱检验。钢尺检查柱子总长度;用钢尺检查柱底至牛腿面长度;检查柱底与基础锚栓,牛腿面与吊车梁、柱与屋架、柱与柱间支之间联接孔位置、孔径和孔距;用钢角尺检查柱底平面、柱顶平面、牛腿平面的平整度;拉麻线(或钢丝)检查柱子挠度。

  (2). 刚梁检验。用钢尺检查刚梁跨度;用麻线(或钢丝)检查刚梁平面挠度;检查刚梁与柱子的联接点尺寸。

  (3). 支撑检验。用钢尺检查各类支撑长度和高度;检查各类支撑的孔径和孔距;用麻线检查各类支撑的挠曲值。

  用经纬仪测定跨度及间距轴线是否符合设计要求;用水平仪测检基础平面标高和倾斜度;检查基础锚栓:锚栓埋设位置,锚栓伸出长度及螺纹长度,锚栓垂直度,锚栓丝扣有无损坏。

  (1). 严格审查承包单位的钢结构施工组织设计,实现事前控制和主动控制。对于主要工艺流程、工艺措施、安装方法、安全专项、工艺装备等要逐一详尽审查。施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件,施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此,钢结构安装工程施工组织设计审查要有针对性和重点。

  (2). 刚梁支座预埋锚栓及钢板的埋设精度是钢结构安装准备工作质量控制的重点。单个螺栓及每组螺栓之间的间距、高低的偏差,直接影响钢结构工程的安装质量。在安装前,应根据测量控制网对支座处安装轴线、标高进行复核,用红“”在安装基础面标注好安装定位轴线,然后再进行安装。

  (3).安装阶段的质量控制。根据构件的设计、施工条件、施工期限选配合适的吊运机具及人员;在安装前检查基础、地脚螺栓、柱子质量和尺寸、安装位置;起吊时在钢柱底部垫好木板,防止钢柱在起吊时拖拉影响质量;吊装时选择合适吊点,钢柱至少离地面2m,确定钢柱各部分没有问题后正式吊装;钢柱就位时回钩子缓慢,准确穿引螺栓,牢牢固定钢柱地脚螺栓。钢柱安装质量的矫正采用两台经纬仪从不同的方向进行测控,若两条基线不在同一水平线上,说明柱子没有与地面垂直,需要进行调整。柱顶之间的差距不能超过2mm,同一节高度的柱顶标高差距不能超过5mm。对钢结构的除锈、涂装施工的监管、验收工作需严格进行,严格审查钢结构除锈质量是否符合设计要求;严格检查涂装材料的出厂证明和消防部门的认可证明;监管涂装施工的环境是否无尘、干燥,温度和湿度是否合适;严格检查涂刷的次数和涂层的厚度是否符合设计要求;严格检查除锈和涂装工作的遗漏和损坏,及时予以修补;严格测试涂层的附着力;对钢结构涂装的外形进行严格检查。

  1.脚手架的安全管理。搭设方面:搭设脚手架时需要结合施工方案制定的标准进行,当搭设方案设计好后必须要交给工单位分管负责人审批签字,并提交给项目分管负责人检查验收,当确定方案合格之后才能投入具体操作。

  2.钢结构吊装安全管理。吊装钢结构施工工艺异常复杂,高空作业频繁且危险性系数高,必要时可专设立钢结构吊装施工专项管理小组,钢结构的吊装安全管理重大的危险源是高空作业,高空作业的安全带是确保施工人员在高空作业安全的必要条件。所以所有参加高空作业的施工人员必需佩戴合格的安全带,且严格按要求使用。安全带只是物的一种安全形式还需要结合对人的安全行为以及安全管理并考虑环境的影响因素从而有效的进行钢结构吊装安全的管理。

  加强吊装现场安全管理,在钢结构吊装时,为防止人员、物料和工具坠落或飞出造成安全事故,需铺设安全网。在接柱处要设操作平台,平台周边应有操作人员的护身圈或护栏装置。吊装柱子前要先将登高钢梯固定在钢柱上,六级以上大风和雷雨、大雾天气,应暂停露天起重和高空作业。

  在工程施工中加强安全管理是不可缺少的工作,其每个环节都需要管理人员加以控制,这样可以保证施工过程的顺利进行,消除各种意外事故及不利影响,将事故发生的概率降低到合理水平,保证工程顺利实施。

  安全施工是钢结构施工中的重要环节,高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。为了杜绝安全事故的发生,施工现场成立了安全监督小组,各专业均设立了专职安全员,严格工序安全管理,制定了周密完善的安全生产文明施工管理条例和考核办法,对职工进行定期的安全教育,树立“安全第一”的思想,并采用经济手段,切实加强施工人员的安全意识。

  钢结构的施工过程是一个错综复杂的系统工程,应该充分认识到施工的困难性、复杂性,在施工前必须制定周密、详细的施工组织方案和施工计划,通过周密的计划、系统的安排、灵活的协调,并在施工过程中不断调整和完善施工方案,使其更接近实际需求,以确保施工的顺利、高效进行。

  [1] 张峰 浅谈建筑钢结构的施工管理技术 [期刊论文] 《城市建设》 -2010年17期

  [3] 牛洪涛 建筑钢结构的施工管理技术 [期刊论文] 《科技信息》 -2011年27期

  [4] 王建坤 赵忆寒 钢结构建筑施工管理的技术漫谈 [期刊论文] 《商品与质量建筑与发展》 -2013年3期

  [5] 周训敏浅析钢结构建筑施工管理的技术[期刊论文] 《中华民居》 -2012年4期

  课堂教学是钢结构教学中的一个重要环节,而传统课堂教学主要依靠教师粉笔板书授课,学生带着书本和笔记录教师所授重点;基于钢结构知识点的抽象性,需要学生心中对所涉及内容的空间三维实体图形有比较清晰的概念才行,然而很多情况下教师根本无法用语言将某些实物讲清楚,学生听了半天也不知道教师在讲什么,势必会降低课堂效率和教学质量。

  我校土木工程专业本科人才培养方案中《钢结构》作为工民建和道路桥梁与渡河工程方向的专业必修课放在第四学期开课,48学时,其中实践4学时,配有一个钢结构课程设计。调查其他土建类高校开课情况可知,钢结构课程的总学时也就在50~60学时之间,这样的学时数对于钢结构课程来说远远达不到良好的教学效果。O英伟、刘凌云等认为,目前钢结构课程的开课情况与钢结构的发展趋势相背离,呼吁适当增加钢结构的学时至90以上[1-2]。但是笔者认为,在人才培养方案总学时固定的情况下(大多高校在170~220学分),以16学时为1学分计算为2720~3520学时。稍微分析一下人才培养方案就会发现,公共必修课中《思想品德修养与法律基础》(48学时)、《中国近现代史纲要》(32学时)、《马克思主义基本原理》(48学时)、《思想与中国特色社会主义理论体系概论》(96学时)、《形势与政策》(128学时)、《安全教育》(24学时)、《国防教育》(16学时)、《就业指导》(38学时)等课程均是教育部及教育主管部门定下的,也就是不能动的;再考虑大学英语和体育课程等所占用的学时、学分数后,用于专业教学的课程学时数已经少得可怜了;而且现在提倡应用型人才的培养,要求增加实践学时的比重,这样一来要求增加钢结构教学时数的建议自然也就很难实现了。

  钢结构人才培养严重滞后,专业技术人员缺乏,这已成为目前影响整个钢结构行业健康快速发展的“瓶颈”。[1]笔者2015年8月7日在广西人才网内搜索“钢结构职位”,见表1,可知仅广西地区对钢结构人才的需求还是很大的。

  我校钢结构教材选用武汉理工大学出版社戴国欣主编《钢结构》,该书分为上下篇。上篇“钢结构原理”为土木工程专业的技术基础课,内容包括绪论(特点、概率极限状态设计方法等)、钢结构材料特性、钢结构的连接、钢结构基本构件(轴心拉杆和压杆、受弯构件、拉弯和压弯构件)的工作原理和设计方法;下篇“建筑钢结构设计”为本专业建筑工程方向的专业必修课,也可作为其他专门化方向的选修课,内容包括单层厂房结构、钢结构抗震和抗火设计要点。[3]其中大多高校仅讲解《钢结构原理》部分,至于下篇《建筑钢结构设计》开设的高校寥寥无几。暂且不论开设内容的多少,我们且看在有限的学时内如何有效讲好、讲透这些内容,让学生能够入门,为其后续自学和研究钢结构打下良好的基础。

  “钢结构的连接”部分在《钢结构》课程中占有相当的比重,在实际教学工程中,不论是焊缝连接还是螺栓连接真正涉及到的理论并不多,也不难,但是学生往往反映听不懂,看不懂,更多不能识图。以《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01SG519)一节点为例,第54至56页相关内容,图1。[4]

  当学生一看到图1(a)时,估计大脑会一片空白,他们不知道这张图传递的是什么信息,不知道哪个是梁,哪个是柱子,不知道焊缝符号是什么意思,也不清楚螺栓如何连接,更别提各自的受力计算了。现有教材中,也没有给学生形成空间认识的任何内容。如果此时我们附上图1(b)的三维图形,相信学生自会对照来理解;然后结合图1(c)进行解释,如表示现场安装焊缝等, 箭头线下的小矩形表示垫板,箭头线上的v表示v型坡口对接焊缝。[5]

  在讲到钢结构基本构件(轴心拉杆和压杆、受弯构件、拉弯和压弯构件)的工作原理和设计方法时,笔者认为首要的还是先给学生一个空间的整体认识,让学生知道整体结构,然后再进入到构件的细部,设计和计算过程。这样学生才能读得进去,也能读得出来,避免只见树木不见森林的弊端。此时,建议教师给学生展示柱子两个方向均有梁连接的三维视图,图2。

  接着给学生解释的时候可以设疑,比如有两根实际长度都是6m的柱子,其中一根柱在x轴和y轴有梁连接,而另一根却没有任何连接时,他们的计算长度会相等吗?等于实际长度6m吗?学生这时自然会发现其中的不一样。接着教师可以接着提问,如果连接梁的刚度不一样,刚铰接不一样,计算长度是不是也跟着改变呢?最终教师可以告诉学生,“单层或多层框架等截面柱,在框架平面内的计算长度应等于该层柱的高度乘以计算长度系数μ”[6]。

  在钢结构的教学中,关键是教会学生如何识读钢结构施工图和具备一定的制图能力,而培养学生建筑结构的空间三维观和整体概念的把握就显得尤为重要了。笔者以为,在讲解钢结构计算理论之前,先通过相应三维视图的展示让学生了解钢结构的空间连接和细部构造必将起到事半功倍的效果,对培养真正意义上的应用性人才也是大有益处。

  [1]O英伟.新形势下钢结构行业人才培养研究[J].教育与职业,2011,(24):135-137.

  [2]刘凌云.钢结构课程教学改革初探[J].教育与职业,2007,(29):190-191.

  [4]中国建筑标准设计研究院.多、高层民用建筑钢结构节点构造详图[S].北京:中国计划出版社,2009.