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【摘要】钢结构课程教学体系形成比较早，部分教学内容和教学方法与实际工程应用现状存在差距，对部分钢结构原理教学和钢结构设计学习内容、学习方法进行了相应的调整，得到了较好的效果。
【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學时，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礎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.
[5]邓夕胜. 钢结构教学改革探讨[ J ]. 高教论坛， 2008， 10（5）： 167-169.
[6]赵红华. 思维导图在钢结构教学过程中的应用[ J ]. 现代教育技术， 2010， 20（2）： 74-76.
【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學时，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礎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.
[5]邓夕胜. 钢结构教学改革探讨[ J ]. 高教论坛， 2008， 10（5）： 167-169.
[6]赵红华. 思维导图在钢结构教学过程中的应用[ J ]. 现代教育技术， 2010， 20（2）： 74-76.