时间：2023-08-03 17:28:08
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程结构设计原理，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
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：A DOI：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.
关键词：结构设计原理；主体性；创新能力；案例教学；专题教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0122-02
近年来，我国土木工程建设进入了高速发展的新时期，工程建设的投资与规模日益扩大，结构新材料和新体系不断涌现并得到广泛应用，工程建设的难度和创新性不断提高。[1]这给土木工程专业学生的专业素质提出了更高的要求，学生在学好传统基础理论知识的同时，还要不断补充新的知识，更重要的是要提高综合分析能力，增强发散性思维素质，具备创新精神。在这一重要的历史时期，如何提高学生分析解决问题的能力以及创新精神，是土木工程专业教学的重要任务。本文结合长沙理工大学结构设计原理课程群的教学实践，以国家级精品课程和国家级精品资源共享课为实践平台，融知识传授、能力培养、素质提高为一体且协调发展的教学体系，对教学过程进行改革，探索以培养学生分析解决问题和创新探索精神的教学新模式。
一、以学生为主体，培养学生的创新精神
高等学校的教育过程是培养大学生完整的主体性高度发展的教育活动。研究表明，大学生主体性的发展，以其生理和心理品质发展的成熟程度，可以分为三个阶段：低年级――“接受性学习”为主阶段；中年级――“接受性学习”向“发展性学习”的转变期；高年级――“发展性学习”为主阶段。对于土木工程专业的学生而言，一般在三年级时安排结构设计原理课程，这时学生已处于高年级阶段。高年级大学生的主体性地位非常突出，其主体性已有相当发展，他们在此阶段的学习主要是以发展性学习为主。发展性学习是突出超越已有知识的学习，其实质就是学生自主性、能动性、积极性、创造性的发挥。[2]
因此，笔者采用“启发引导、自主学习、重点精讲、专题讨论”，以学生为主体的主动型教学模式。具体教学方法是：课前列出教学内容中的要点，提出相应的问题供学生进行预习和思考；学生对教材内容开展自主学习，分析老师所提出的要点，并归纳学习过程中所遇到的问题；课堂教学过程中对学生存在疑问的内容进行精讲，重点吃透科学问题来源、公式原理的推导以及例题的演算；设计探索性专题供学生独立思考、推导，在此基础上安排课堂讨论，并外延至本领域前沿研究成果。主动型教学模式改变了传统教学中单向传授的局面，把教师的讲授和同学的积极思维活动结合起来，加强了教学中的启发性、探索性和研究性。
二、设计探索性专题，加深学生对理论的理解
结构设计原理是土木工程专业的一门重要专业课程，是该专业中工民建、桥梁、道路、岩土及隧道等方向学生将来从事工程设计、施工和管理工作所必须的专业技术基础知识。该 课程的教学内容包括材料性能、设计方法、各类构件的受力性能（弯剪压拉扭）及计算方法和配筋构造等，涉及内容非常广泛。因此，该课程非常适合设计一些探索性的专题，通过这些专题的学习和探讨，不仅能巩固学生理论知识，加深对基本概念、计算方法、推导过程的理解，同时还能帮助学生理解各部分内容的关系，激发学生对书本未涉及知识的探索欲望，培养学生的创新精神。
以受弯构件正截面承载力计算中的压区混凝土等效矩形应力图形为例，[3，4]一般教科书中给出的计算图式如图1所示，以图1（a）所给出的混凝土应力应变曲线为基础，推导出等效矩形应力图形的合力以及作用点位置。而在介绍材料的力学性能时，教材给出了几种不同的混凝土受压应力应变关系曲线，包括图2（a）给出的更符合实际情况的应力应变曲线。因此，在讲授这一部分内容时，可以安排学生尝试采用图2所给出的计算图式开展推导，并比较计算结果与图1的有何不同。可以看出，这样的探索性专题不仅能帮助学生掌握等效矩形应力图形的概念和推导过程，同时还融合了材料力学性能的内容，使学生从孤立的章节学习转换为各部分内容的融合贯通，培养了探索与创新精神。结构设计原理课程内容非常广泛，能够设置探索性专题的内容很多，可根据学生的兴趣和教学计划进行合理安排。
三、结合工程案例，培养学生工程实践能力
案例教学法是根据教学目标的需要，以案例为基本素材，将学生带入特定的事件情景中，进而分析和解决问题，其最根本的内容就是案例的选取和使用，这也是案例教学区别于其他方法的关键。结构设计原理作为土木工程本科教学中重要的专业基础课，案例教学是教学过程中的重要内容。
在结构设计原理教学中运用案例教学法，能更好地调动学生学习的积极性和创造性。教师通过深入挖掘现实工程具体的案例，激发学生的学习积极性，引导他们通过自己的观察、思考、分析、选择、领悟去获取知识，并把所学的知识运用于实践。首先，设置与课程的基本教学内容紧密相关的案例，案例必须符合教学目标的要求，以保证师生间围绕案例所进行的活动是有效的，案例必须符合客观实际，反映实际工程常规做法，能揭示有关混凝土结构设计的原理，[5]结构设计原理案例教学中案例的选择与设置应遵循真实性、典型性、规范性、启发性和实用性的原则。
其次，教师应在平时的教学、科研以及工程实践过程中注重收集各种国内外土木工程方面的技术资料，紧跟本学科前沿知识，掌握本专业范围的许多新理论、新成果和设计、施工的新方法、新工艺，在课堂教学中可以将新颖的科学研究问题与基本教学内容相联系，激发学生的兴趣，引入到课程的教学中，启发学生思考。在案例教学的过程中，教师应引导学生运用相关的知识，大胆进行思考和积极参加小组的讨论。尤其是最大限度地发挥小组讨论的作用，因为它并不是简单地再现个人的准备过程，而是通过成员积极的参与，将学习提升到一个更高的水平，并使学生学会相互间的协作与交流。
四、加强课程设计过程的指导与管理
课程设计是对课程的一次重新学习，是结构设计原理课程教学的重要环节，是将学习内容有机联系起来的纽带，通过课程设计，可以提高学生处理实际问题的能力。同时，课程设计是土木工程专业毕业设计的先导，好的课程设计可以有效地提高毕业设计的质量。笔者认为应将实际工程面对的具体问题加以简化，从中取出部分内容作为课程设计的内容，这样可以充分激发学生的兴趣，保证课程设计的质量，使学生通过设计对课程的内容有一个全面的了解，更好地提高教学质量。
对于土木工程专业的桥梁方向，目前，结构设计原理的课程设计主要是“钢筋混凝土简支T梁主梁设计”。笔者所在教学团队发现存在如下问题：设计题目比较单一，不够灵活，学生的选择性较小；课程设计中，部分学生只是简单地照搬设计样板，或抄袭其他同学的设计，不能深刻理解设计原理；施工图绘制的深度不够，图面质量较差。针对这些问题，笔者对课程设计教学的命题、教学进行了改进。
首先，对结构设计原理课程设计命题进行改进。结构设计原理课程设计的命题一直比较单一，而实际上结构设计原理课程所包含的内容很多，如受弯构件、受扭构件、受压构件、预应力混凝土结构以及圬工结构等。同时，随着科学技术水平的发展，各种新结构、新材料不断涌现，为了适应时代对土木工程专业人才的需求，也需要与时俱进，使课程设计的命题多样化、工程化和时代化。
其次，对学生阐述课程设计题目的目的、意义和内容，深入剖析命题的内涵，使学生有一个良好的开端，避免一开始就产生畏难情绪，尽快进入设计工作状态。课程设计一般持续1周至2周的时间，在这一过程中，应进一步加强对学生的管理和指导，对于计算书的撰写，应要求规范统一，使之养成严谨的工程素养。另一方面，应鼓励并要求学生使用AUTOCAD等软件绘制相应的图纸，为毕业设计和以后的工程设计与施工工作打好基础。
五、结语
结构设计原理课程是理论性高、实践性强的专业课程，教学过程中应加强理论与实际的联系，使学生掌握结构设计原理的设计方法和原理，培养学生的工程结构意识，提高学生的综合素质和创新能力，为专业素质的养成打下坚实的基础。
参考文献：
[1]袁建波，郑健龙.普通本科院校应用型人才创新能力培养研究[J].高等工程教育研究，2008，（2）：137-140.
[2]胡弼成.高等教育学[M].湖南：湖南人民出版社，2010.
[3]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2008.
[4]张建仁，刘小燕. 结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，
关键词：家电；结构设计；设计理念
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
前言
随着我国经济的不断发展，我国家电产业也随之发展迅速，这对于一个国家的经济发展和居民生活都具有重要意义。而家电结构设计是一个需要多专业共同参与、合作完成的过程，相对于其他设计要更为复杂。家电结构设计的核心在于创新，设计中也存在许多不确定的因素，所以需要设计者集思广益对家电结构设计进行创新。
1、家电结构设计内容及其特点
1.1家电结构设计的内容
家电结构设计的内容很多，在这里主要叙述家电结构设计的几大重要内容。第一，组装结构设计。随着社会的发展，人们对家电设计又有了一个新的追求，那就是家电设计要追求一种组装简单和零部件简单的目标，家电结构设计就是为了解决组装简单和零部件简单这一问题而存在的，家电结构设计能够使家电产品变得更加的便利和简单，在家电结构设计中，组装结构设计是主要内容之一；第二，家电参数设计。家电产品是一种使用频率比较高的产品，家电结构设计师在进行家电产品的设计时，要注意家电产品的很多参数，比如说家电的受热参数、家电的动态参数和家电的受损参数等等一些参数。家电的受热参数、家电的动态参数和家电的受损参数在很大程度上影响了家电产品的使用寿命，作为一位家电产品设计师，首要的任务就是要做好延长家电产品使用寿命的工作，而除了家电产品的后期维护之外，家电结构设计则是唯一能够延长家电产品使用寿命的途径，我们要高度重视家电参数设计；第三，连接件的设计。任何的设计都有一种特有的连接件，这在我们的家具产品设计别明显，家具产品如果没有连接件的设计，那么这件家具产品则无法投入到正常的使用之中，家电产品设计更要注重这一点，因为家电产品是一种高频使用的产品，家具产品的使用频率相比于家电产品的使用频率要低得多，所以家电产品的连接件必须能够使家电产品很结实，而且要比较简单，家电产品结构设计的连接件设计是家电产品结构设计中的重中之重，不仅仅是家电产品结构设计的重点，而且是决定一件家电产品好坏的主要决定因素，作为家电产品的设计师，要高度重视家电产品结构设计的连接件设计。
1.2家电结构设计的特点
第一，家电结构设计的严谨性。一般情况下，家电产品的大小比起一般的家具产品和建筑产品都不是很大，对于比较大的家具产品和建筑产品都不允许有半点误差，更何况是比较小的家电产品，家电产品的结构设计如果出现了很小的误差，就会在很大程度上影响家电产品的功能和使用，更严重的是，家电产品的结构设计如果出现了很小的误差也会导致家电产品最后无法实现的后果，作为一位家电产品结构设计的设计师来说，要高度重视这个问题，要谨遵家电产品结构设计的严谨性；第二，家电结构设计的功能性。家电结构设计具有双重功能，家电结构设计的第一大功能在于实现自己的连接功能，也就是作为一个连接的身份出现在整个的家电产品中，这个功能是家电结构设计的根本功能。家电结构设计的第二大功能在于实现自己的装饰功能，在具体的家电产品设计中，每一个家电产品结构设计师都要考虑到家电结构设计的双重功能，家电结构设计的第二大功能是实现自己的装饰功能，这在整个的家电产品的外形上来说非常的重要，直接影响家电产品的外形，最终也会成为家电产品的销售量的影响因素之一。
2、家电结构设计原理
2.1家电结构设计应当遵循设计简便的原理
任何的设计都应该遵循设计简便的设计原理，而家电产品的结构设计也不例外，也要遵循设计简便的设计原理，这一点非常的重要。家电结构设计只有设计出比较简便的产品，它才会受到广大消费者的关注和欢迎，但在近些年来，很多家电产品的结构设计师并没有注重这一点，都忽视了家电结构设计应当遵循设计简便的原理这一问题，这在一定程度上也反映了很多家电产品的结构设计师的素质比较低下这一问题。而在家电产品的结构设计领域也存在着这样的问题，很多家电产品的结构设计师进行的家电产品的结构设计太过于追求设计简便，而忽视了家电产品的结构设计具体功能的实现，他们误解了家电产品的结构设计的简便性，他们简单地把家电产品的结构设计的简便性理解成家电产品的结构设计的简单，这一问题直接造成的后果就是家电产品的结构设计的任务没有很好的完成，也就是没有实现家电产品的结构设计的根本目的，没有达到家电产品的结构设计的功能要求。
2.2家电结构设计应当符合人机工程学
众所周知，任何的设计都必须要符合人机工程学，因为设计本身就是为人类服务的，因此，设计必须要达到人的要求以及适应人的基本使用条件，也就是我们所说的“以人为本”。人机工程学就是我们在进行具体的家电结构设计时必须要以人的尺寸去进行设计，因为我们设计出来的家电产品要供人们使用，所以我们必须做到这一点，这一点在家电产品的结构设计中不是很明显，而在我们的家具产品设计中显得十分的重要，如果我们设计一个椅子，而这个椅子不能和我们的基本人体尺寸相符合以及无法符合我们的正常使用习惯，那么这样的一个椅子就不能满足人的要求，它就没有存在的价值，在具体的销售中，它也是卖不出去的。而作为在人机工程学方面要求较低的家电产品的结构设计中，我们也要充分认识到家电结构设计应当符合人机工程学这一原理。
3、家电结构设计规范
3.1家电结构设计的装饰线的规范
每一个家电产品的体积和外观是不一样的，在家电结构设计的装饰线的设计上也是不一样的，而作为家电结构设计的装饰线的普遍的规范，我们在进行家电结构设计的装饰线的设计时要注重和家电产品的体积和外观相结合，只有和家电产品的体积和外观相结合，才能够设计出比较合理和美观的装饰线。作为家电产品的结构设计师，我们要高度重视这一点。
3.2家电结构设计的按钮的规范
每一个家电产品的功能都是不一样的，在具体的家电结构设计的按钮设计中，我们要考虑到这一家电产品的功能和家电产品的外观要求，我们在进行家电结构设计的按钮的设计时，我们要谨遵家电结构设计的按钮的规范，也就是要使家电结构设计的按钮设计既美观又具有很强大的功能性。作为家电产品的结构设计师，我们要高度重视家电结构设计的按钮的规范。
4、结语
家电产品的结构设计中许多设计元素的应用不是停留在元素的形似，而是要追求家电产品的结构设计的功能的实现，家电产品的结构设计并不是各个设计元素的简单堆砌，而是通过对家电产品的结构设计的充分认识，来打造富有强大功能和造型的家电产品。家电产品的结构设计师应当以简练的设计手法，设计出符合人机工程学的家电产品，这些产品不仅有强大的功能，而且要具备比较简便的特点。我们在进行家电产品的结构设计时一定要注意笔者以上提到的几点具体规范和要求。
参考文献：
[l]张小勇. 面向电子产品结构设计的知识库系统研究与开发. 电子科技大学,2012,(05).
关键词：旅馆设计 浙江大学开题报告范文 杭州论文 开题报告
一、课题的来源、目的意义(包括应用前景)、国内外现状及水平
1) 课题的来源
根据指导老师布置的《浙江大学毕业设计(论文)任务书》。此次毕业设计来源于工程实际：南方某市沿街道地段新建一旅馆;地基面积80m×60m=4800m2。
2) 目的意义
目的：此次毕业设计资料来源于工程实际：南方某市沿街道地段新建一旅馆，通过毕业设计全面掌握建筑结构设计、结构设计图、建筑施工图及施工图概预算的原理，编制施工组织是设计和概预算;
意义：1、巩固本人三年来在校期间所学的基本理论和专业知识;巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力;以及锻炼自己画图、识图能力;
2、解决土木建筑工程设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力，达到初步了解与掌握一个建筑方案设计和结构工程的实际工作内容和设计工作的方法与步骤;
3、充分理解和正确掌握多层房屋结构的受力特点和内力分析计算方法，熟悉建筑及结构设计方面相应的规范和规程,以及掌握方案设计和结构设计软件中天正及cad的性能及其操作使用方法。
4、通过毕业设计全面掌握建筑设计的基本原理，绘制建筑结构施工图.全面掌握建筑中旅馆设计的基本原理、功能组合,完成一栋建筑的结构设计,绘制建筑结构图和建筑施工图,并进行相应的机构布置.。
3)国内外现状及水平
国内：基础国内一般采用人工挖孔桩基础：人力消耗较大，比较落后;在机械挖孔方面技术比较先进，但是推广面较窄;主体结构施工方面，大多是采用钢筋砼，在帮扎施工上，手工施工较多;砼浇筑技术在国际上比较先进的，商品砼浇筑方便、简洁;砌体结构施工与国际接轨，采用人工砌筑;但是在脚手架的安装方面采用折叠式里脚手架，安全稳定，转运灵活方便;防水工程普遍采用改性沥青防水卷材柔性防水。
国外：德国建设矿井井筒采用7层防水工艺，即混凝土、砌块、沥青石渣、不锈钢板、沥青石渣、砌块、混凝土。造价是中国自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在渗水环境中锚喷，采用放水支护法，用钢丝和橡胶制成半圆型胶管，用粘结剂粘在渗淋水处，51lunwen.com/tuijiankaiti/ 排至基础面盲沟，在管外锚喷，把管埋在喷层之内，喷层是外混凝土内部流水的现状。日本多采用改性水玻璃——水泥浆等，有计划的设计压力、输浆量、封水效果等。俄罗斯采用粘土浆，无约束注浆法施工，即不设计压力、输入量，只是把设备安好，一直注，什么时候压不进浆则停工，无帷幕防区，工期长，治水率低。
二、课题研究的主要内容、基本要求、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施
主要内容：建筑方案设计、建筑技术设计、建筑结构设计、施工组织设计
基本要求：每人独立完成毕业设计全部任务，要求每人完成一套建筑结构设计施工图和相关的建筑说明及结构计算书，编制施工组织设计，严禁抄袭。
①建筑结构施工图要求：图幅采用2号图纸，比例：1：100(节点详图，构件配筋图除外)
②建筑结构施工图表达方式：采用cad绘制，打印成图.
③图纸装订：按设计说明，建筑施工图，结构施工顺序装订.
④设计资料装订：建筑设计说明，机构计算书，施工组织设计文件一并严格规范要求成册.
⑤图纸的内容标注必须规范符合制图标准.
方
法： 1、采用砖混结构。
2、从设计的功能上根据现代旅馆的设计要求，根据现代人的生活物质条件的提高，设计多种多样住宿环境，以满足不同人的住宿要求。
准备采取的措施：通过课题研究，收集必要的原始数据和勘测设计资料，综合考虑总体规划、基地环境、功能要求、建筑经济以及建筑艺术等多方面的问题，进行设计并绘制成图纸。
四、总的工作任务，进度安排以及预期结果
1)工作任务
独立完成该旅馆的建筑结构设计，为保证设计的准确性，方便与下步工作的顺利进行，在实际工作过程中进行检查，并在每项进度安排中进行对该项的总体检查，达到预期结果。
2)进度安排
2007年3月12日-2007年3月19日 完成开题报告,建筑方案设计
2007年3月20日--2007年4月4日 建筑技术设计
2007年4月5日--2007年5月5日
建筑结构设计
2007年5月6日--2007年5月22日 施工组织设计
2007年5月23日—2007年5月底 毕业设计资料整理归档，准备毕业答辩资料
3)预期结果
1)全面掌握建筑结构设计的基本原理。
2)掌握普通旅馆的结构设计与施工设计。
3)绘制施工平面图。
土木工程专业是实践应用比较强的专业。为体现国民经济和社会发展对土木工程专业人才的现实和长远需求，必须要学以致用。独立院校作为应用型本科院校，结合土木工程专业培养目标，以CDIO能力培养为理念的《土木工程专业应用型卓越工程师培养计划》及宽口径土木工程专业培养方案，以注重提高学生综合素质和创新能力，注重加强学生专业基础知识和优化基本理论知识结构，向培养土木工程师从事设计、施工与管理等应用方向拓展。混凝土结构设计原理课程体系庞杂，需要加强其与材料力学、建筑材料等基础课的联系，综合知识结构，理清课程的脉络精髓，使学生更透彻地理解混凝土构件受力机理，并对构件整个受力过程有更全面了解，让主要知识点的掌握有如一气呵成之感。结合本课程的特点，理清“实验———基本假定———应力简图———基本公式———适用条件———应用”这一思路。对于各类受力构件，首先根据大量实验资料分析实验结果，阐明基本假定，据此推出核心应力简图，再结合力学知识，基本公式及适用条件则随之导出，计算步骤也顺应确定。实现帮助学生理清学习思路，有计划有步骤的主动学习本课程的目的。
二、合理统筹教学内容，编制工程师计划的培养体系
（一）加强对设计规范的学习
混凝土结构设计原理课程主要涉及的规范是《混凝土结构设计规范》和《砌体结构设计规范》。每一次新规范的颁布[2]，都迫切要求有关的工程技术人员、教师和学生学习掌握新规范。作为教师，尤其要尽可能地将新规范融入到混凝土结构设计原理课程教学实践中，加强学生对规范条文的学习和理解，特别是修订部分的内容，增加了[3]结构整体性和防连续倒塌设计、结构耐久性设计、裂缝宽度验算调整、高强度材料的推广等，最好能让学生理解其修订内容的科研或工程背景，以便学生更好地掌握。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010———2010）和《砌体结构设计规范》（GB50003———2011）的颁布及教学思路，对每一章给出教学要求，分为基本概念、计算能力和构造要求三方面，并分三个档次：对概念，分为“深刻理解”、“理解”和“了解”；对计算能力，分为“熟练掌握”、“掌握”和“会做”；对构造，分为“熟悉”、“领会”和“识记”。全面修改和补充计算例题等。并在内容上涉及不少注册执业资格相关规范条文和算例，为培养学生毕业后获得注册执业资格做准备。
（二）优化课程内容，处理好重点和难点的关系
在与基础课程联系的基础上，结合教学大纲合理安排并优化教学内容，在此基础上重视对本课程重点与难点的处理。教师首先要明白学生在学习这些知识前需要的先导知识（包括先修基础课程）。其次结合独立学院培养应用型人才和学生力学等基础相对较差的情况，要清楚学生学习的重点和难点，然后认真备课，针对具体模块内容，精心设计问题，有目的的引领学生梳理学习思路、帮助学生渐渐主动融入课程内容角色；让学生掌握重点，理解难点。混凝土结构设计原理课程涉及许多构造措施，如混凝土的最小保护层厚度，钢筋的锚固长度、搭接长度，钢筋间的净距或间距，受力钢筋的最小配筋率等。这部分内容规定性的东西多，内容比较零散，在讲授时应进行适当归纳与分类，尽量使其条理化和简单化，并介入实体模型，便于学生理解和记忆。
（三）制订本课程基于CDIO工程教育模式的培养体系
本课程基于CDIO工程教育模式的培养体系，需在土木工程专业的工程师培养体系的基础上制订。以土木工程专业的教学规范为依据，保留专业基本的理论教学和实践教学，结合行业不同单位的工作性质和学生兴趣及未来计划的发展去向增加与工程师培养相适应的理论教学和实践教学。统筹我院土木工程专业开设课程实际，针对设计院就业方向，还可增设施工图预算、混凝土结构工业厂房设计、砌体结构设计等实践环节，由校内教师和校外工程师综合指导。针对施工企业就业方向，还可增设工程预决算实践环节，由校内教师和校外工程师综合指导。针对咨询公司就业方向，增设工程项目现场实习，包括工程招投标流程、招投标文件编制、监理规划大纲编制等，由校内教师和校外工程师综合指导。
三、构建实践教学新模式
（一）引入工程案例教学法，营造课堂工程氛围
为达到教学目的，实现教学内容，运用教学手段而进行，引进新的教学方法势在必行。本课程采用案例分析法，以教师指导下的分组讨论方式进行。教师根据课堂教学要求、内容关联性及学生兴趣选择案例，说明理论在实际中的具体运用。结合案例提供的信息，运用混凝土结构设计原理知识进行针对性地分析和论证。学生在辩论中学习，充当主角。案例教学是理解和深化理论知识的有效途径。通过教师的引导和启发，提供和评估备选方案，培养学生运用混凝土结构设计原理的知识和方法，模拟解决实际问题实现知识由抽象到具体的飞跃。
（二）将实体模型引入教学实践
为增强学生对土木工程结构的空间想象力，在原有的结构与材料实验室建立比较系统的土木工程专业系列课程，如混凝土结构设计原理、钢结构、房屋建筑学、土木工程材料、土木工程施工等课程教学实体模型。针对本专业开设方向和课程要求，需配置包括混凝土结构和道路与桥梁工程结构在内的结构教学模型。其中混凝土结构有梁（含简支梁、连续梁、悬臂梁、矩形梁、T形梁）、楼（板）盖、柱、工业厂房等模型。将实体模型引入课程教学实践，模拟“施工现场”，将“工程搬进课堂”，增强学生的感性认识，提高学生对土木工程体系概念的整体思维能力和空间想象力，从而大大提高课堂教学效率和效果，同时为后续的试验研究，制作混凝土结构构件模型做准备。
（三）组织施工现场参观，加强感性认识
结合本学院合作办学方的优势，提供与宝坻区产学研合作项目，开辟“专业实践教学基地”。如在现浇混凝土结构施工现场，学生能较深刻地了解主、次梁的立体交叉关系和钢筋布置应注意的问题，及钢筋的锚固、搭接、弯起等构造要求；学习预应力混凝土知识时，可组织学生参观预应力张拉工艺及过程，了解预应力筋的种类、锚具等，以增强学生的感性认识。通过这一系列实践教学，使学生深刻理解课堂教学的内容。除此之外，基于CDIO工程教育模式的培养体系中的工程实例讲座，与理论课程和施工现场参观等穿行。通过课堂视频和实体模型及工程案例教学、安排工程实例讲座、到施工现场参观实习等，让学生亲身接触实际工程，进一步增强感官认识，并逐步过渡到理性认识，大大提高学生分析问题、解决问题的能力。
（四）加强试验研究，制作混凝土结构构件模型
钢筋混凝土结构材料性能的不确定性、离散性，使钢筋混凝土结构基本理论须由钢筋和混凝土材料性能以及结构构件的受力性能的试验研究来验证。利用结构与材料实验室，通过试验观识结构构件从开始加荷到破坏的过程，构件内部应力、应变的变化，裂缝的发生、发展以及裂缝的分布等特征，分析构件的受力状态，以及钢筋和混凝土在受荷过程中所表现出来的特性。教师通过启发、引导学生从现象出发，主动思考找出事物本质，训练学生分析问题和解决问题的能力。利用结构与材料实验室，可模拟现场施工，实现仿真教学，制作混凝土结构构件模型。结合混凝土结构设计原理先修课程如土木工程材料、土木工程施工等，从水泥、石子、砂子、钢筋等原材料选取到配筋计算、水灰比计算、钢筋的绑扎、支模、混凝土浇筑及养护、试块制作等，模拟施工的全过程，预制钢筋混凝土梁，对其强度进行测试，并引导学生对试验结果进行分析，鼓励自主实验。可大大提高学生的学习积极性。
四、结束语
关键词：建筑结构, 概念设计, 安全性
Abstract: In view of the current structure design rules of the phenomenon, advocated by the conceptual design ideas to promote the structural engineer's creative, and promote the development of the structure design. The so-called concept design generally refers to not through numerical calculation, especially in some difficult to make precise mechanics analysis or in the provisions of the code of hard problems, from the point of view of the whole building structure to determine the overall layout and the macroscopic control of seismic detail measures. : but architecture design cannot be separated from the safety of the fundamental, construction engineering quality directly related to people's life and property security, building quality mainly by the design quality and construction quality two aspects to measure.
Key Words: building structure, concept design, safety
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
前言
优秀的工程设计是建筑设计和结构设计的有机结合。随着科学技术的发展,专业化程度越高,建筑设计与结构设计相互配合更为重要。一个好的建筑设计,必须有一个好的结构体系才能实现,结构设计的好坏,关系到建筑物是否适用、经济、美观。特别在高烈度地震区,建筑设计必须在满足结构抗震要求的前提下,才能谈得上建筑物的造型美观、功能完善等等。因此要设计出既要满足建筑美观,造型优美,又要使结构安全、经济、合理的建筑物是每个建筑师与结构师都必须十分注意的问题。
工程建设中,无论工业建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起来可分为两类:一类是将优美的建筑造型,完善的使用功能,先进的结构体系和工业化制造与施工工艺有机地结合起来,创造出技术先进、新颖、经济适用的建筑物。另一类则是以追求某些新奇的艺术效果为主,创造出奇特怪诞的建筑造型,结构方案从属于不合理的建筑设计,放弃了结构设计的合理性和经济性。一般提倡和实施的是第一类建筑。
1 概念设计的重要性
概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的细化，大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长 ，导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。
在当今世界上,从技术的观点看,几乎任何结构都是可以建造出来的,但从结构效益角度看,重要的问题是“应不应该这样造?”而不是“可不可能这样造?”结构设计与建筑设计都要讲求经济效益。只有正确符合结构逻辑的建筑才能具有真实的表现力和实际的实践性,单纯追求艺术表现而忽视结构原理,设计出来的只能是雕塑作品或是虚假的造型而已。如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点,去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型,这样设计的建筑才能是一个非常成功的建筑作品。以建筑构思和结构构思的有机融合去实践建筑个性的艺术表现,即便是从建筑艺术的角度来看,作为一个建筑师也应了解结构设计的概念、原理,提高自己运用结构的素养和技巧。同样,结构工程师也必须理解建筑设计的意图,打破一些旧的框框束缚,学习一些建筑艺术,提高艺术修养,敢于创新,用结构设计的原理完善建筑设计,使建筑设计与结构设计相互密切配合,设计出高水平的建筑工程。
建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节,对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系。在建筑设计中,少数建筑师总是把结构放在从属地位,并要求结构必须服从建筑,一切以建筑为先导,这一观念分割了科学的完整性,忽略了基本的力学规律,片面地追求建筑技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求,这样往往给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。
2 建筑结构设计的基本内容
2.1结构设计的程序
建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。每一部分的设计都应围绕设计的四个基本要求:即功能要求、美观要求、经济要求和环保要求。
建筑结构是一个建筑物发挥其使用功能的基础,结构设计是建筑物设计的一个重要组成部分,主要包括以下四个过程:方案设计结构分析构件设计绘施工图。
2.2建筑物结构设计的要求
为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,在设计中,必须遵循以下要求:(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。对应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。
3 建筑结构设计的原则
适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的,适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标,是结构设计的最佳体现。
结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计,但又“反制”于建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求;建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。结构设计决定建筑设计能否实现,从这个意义上讲,结构设计显得更为重要,虽然一栋标志性建筑物建成后,人们只知道建筑师的名字,但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。
4 建筑结构的任务
我认为，结构设计的任务始终是：按照建筑的功能与美学需求确定安全、合理的结构体系；进而依据建筑结构可靠度设计有关标准所确定的原则对结构作用效应与结构抗力进行符合结构实际工作条件（性能）的分析；最终应做到在规定的结构设计使用年限内，在现行规范规定的各种荷载作用下，所设计的结构是安全可靠、经济合理、技术先进的。
作为一名结构工程师，我们还应该清醒地认识到，结构科学和材料科学的发展远没有达到可以令建筑师们的“浪漫思维”无约无束的境地。在实际结构的建造过程中影响结构安全的因素众多，一方面，建筑结构理论归根结底是一门实验科学，理论与实际的偏差不可避免，另一方面，建造技术的发展水平和区域差异以及施工质量控制等等方面的诸多因素，都会给实际建造完成的建筑结构安全性能带来某种程度的不确定性。
关键词：建筑；结构设计；离差最大化；优选；方案；影响因素；分析
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
在建筑结构设计中，进行设计方案的优选是建筑结构设计中的重要内容，对于建筑工程施工造价控制以及建筑施工质量保障有着积极的作用和意义。通常情况下，进行建筑结构设计方案优选的目的，是为了通过竞争或者是通过技术、经济等指标的评价方法，最终选择出建筑结构设计中技术先进、结构功能完善、经济成本合理并且安全可靠的建筑结构设计方案，以提高建筑工程施工建设的综合效益，促进建筑工程施工建设的发展与进步。文章通过对于价值工程优选设计方案方法中存在的问题进行分析，从离差最大化设计方案优选评价原理与模型的建立、具体计算评价等方面，结合建筑结构设计方案的影响因素，进行基于离差最大化的建筑结构设计方案优选分析与探讨。
1、价值工程建筑结构设计方案优选评价局限性分析
价值工程设计方优选方法，主要就是通过运用价值工程优化设计方案的方法，通过对于设计方案进行技术、经济等指标属性的评价，实现经济与技术统一的工程前期的造价控制实现。在我国，价值工程设计方案优选方法还是具有一定的应用范围，通常情况下，在进行工程设计方案的优选实现过程中，就是通过设计招投标或者是设计方案优选、限额设计等方式，通过使用价值工程优化设计方案，在对于设计方案进行技术和经济上的评价后，实现工程设计方案在技术与经济的统一，并对于工程前期的造价成本进行控制。
总之，价值工程设计方案优选方法是一种通过应用集体智慧结晶成果和有组织的活动，以设计方案中的设计产品的功能的分析评价为主，是产品设计方案保持在以及较低的成本费用满足安全可靠的产品必要功能的设计实现。因此，根据价值工程设计方案优选方法的具体方法步骤可知，应用价值工程设计方案优选方法进行建筑结构等设计方案的优选评价中，主要就是对于建筑结构设计方案中的建筑结构设计功能以及设计成本之间的相互关系进行研究，并且根据这种相互关系的研究结果，来进行设计方案的评价优选。
结合价值工程设计方案优选评价方法的具体优选评价方式与原理，在实际应用中，该方法主要具有以下的局限性与应用问题。首先，价值工程优选方法在进行设计方案中指标权重系数的确定中，具有较大的主观性；其次，价值工程优选方法的设计方案评价标准不够完善；最后，价值工程优选方法在进行设计方案中成本系数指标因素的确定中，只是在方案之间进行对比确定，准确性与合理性不足。
2、基于离差最大化的建筑结构设计方案优选
离差最大化进行建筑结构设计方案的优选评价，能够根据不同类型的指标属性，比如效益型或者是成本型、区间型等，通过对于这些指标偏离程度的计算，并根部不同属性指标偏离程度的衡量标准不同规律，对于设计方案进行优选评价实现。应用离差最大化进行设计方案的优选评价，其优选评价实质就是通过设计方案中主要评价指标的对比，应用最大离差实现设计方案的优选评价，它对于价值工程优选方法中，功能系数与成本系数相比的设计方案优选评价局限和不足有很好的弥补改善。
2.1 基于离差最大化的设计方案模型建立
根据上述离差最大化设计方案的优选评价原理方式，应用离差最大化进行设计方案的优选评价实现中，首先需要进行评价矩阵的建立。
假设集合D为要进行优选评价的设计方案集合，而D1、D2、D3……Dn为不同的设计方案，对于这些设计方案进行设立的评价指标结合为G，而G1、G2、G3……Gn为不同的评价指标因素。如果存在Di的指标因素Gj属性值为Yij，那么，就可以用下式（1）所示矩阵，进行设计方案D所对应的的评价指标因素集合D的属性矩阵表示。
（1）
通常情况下，在进行设计方案优选评价中评价矩阵建立时，对于评价矩阵中的评价指标因素多进行效益型以及成本型、固定型三个属性类型的划分，其中效益型的评价指标因素中，指标属性值通常越大越好；而成本型的指标属性中，指标的属性值则是越小越好；固定型指标属性类型中，其属性值既不能太大，也不能太小，通常以稳定在某个固定值范围标准为最佳。
通常情况下，离差最大化设计方案优选评价时，由于不同属性类型的评价指标之间存在有不同的衡量评价标准和衡量评价单位等，因此，为了避免这种不同衡量标准评价过程中不能统一衡量问题，进行优选评价设计方案的选择前，应做好相关的规范化处理。如下公式（2）中的a、b和c所示，分别为效益型、成本型和固定型三种不同属性类型指标的规范化处理表示公式。
（a）
（b）（2）
（c）
将不同属性类型的设计方案评价指标在经过上示公式的规范化计算处理后，就可以得到一个决策矩阵，在决策矩阵关系中，设计方案评价指标的属性值，则是越大越好。
2.2 指标权重系数的确定
结合上述优选评价设计方案模型的建立情况，假设每个设计方案的评价指标权向量为W，则W满足下列关系公式（3）所示计算关系。
（3）
并且对于第i中设计方案的综合评价值，可以通过下列计算公式（4）进行计算得出。
（4）
需要注意的是，应用离差最大化进行设计方案的优选评价过程中，结合实际优选评价应用情况，为了方便进行设计方案的优选评价实现，通常hia需要对于离差最大化优选评价计算结果，采用熵值法进行修正处理。
假设设计方案Di的评价指标Gj和其他设计方案之间的离差值，可以用下列公式（5）进行表示，那么对于设计方案中的评价指标Gj来讲，所有设计方案和其它方案之间的总离差值，就可以用下列公式（6）进行计算表示。
（5）
（6）
通过上述计算公式就可以实现对于设计方案中总离差的最大化情况进行计算求得，从而实现对于设计方案的优选评价，但是，为了避免设计方案评价指标权重确定中的主观性与随意性对于优选评价结果的影响，就可以对于上述计算公式，进行熵值法修正，得到如下（7）所示权重最优解计算公式，并以此进行设计方案的优选评价。
（7）
3、结束语
总之，基于离差最大化的建筑结构设计方案优选评价方法，是一种相对比较合理，并且适应性较强的设计方案优选方法，进行该方法理论基础下的建筑结构设计方案优选分析，有利于提高建筑结构设计方案评价水平。
参考文献
[1]项勇，李海凌，卢永琴.设计方案优选中的离差最大化及熵值法[J].西华大学学报.2006（1）.
[2]容芷君，陶芳，陈奎生，应保胜.基于偏好的产品设计方案决策模型[J].武汉科技大学学报.2012（3）.
[3]陈自力，李尊卫.离差最大化法在商业银行内部控制评价中的应用[J].重庆大学学报.2005（10）.
[4]曲在滨，李全龙，徐晓飞.战场目标打击顺序的多属性决策方法[J].计算机工程与设计.2007（13）.
关键词:建筑结构设计;艺术设计;协调性
1 前言
优秀的工程设计是建筑设计和结构设计的有机结合。随着科学技术的发展，专业化程度越高，建筑设计与结构设计相互配合更为重要。一个好的建筑设计，必须有一个好的结构体系才能实现，结构设计的好坏，关系到建筑物是否适用、经济、美观。特别在高烈度地震区，建筑设计必须在满足结构抗震要求的前提下，才能谈得上建筑物的造型美观、功能完善等等。因此要设计出既要满足建筑美观，造型优美，又要使结构安全、经济、合理的建筑物是每个建筑师与结构师都必须十分注意的问题。
工程建设中，无论工业建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起来可分为两类:一类是将优美的建筑造型，完善的使用功能，先进的结构体系和工业化制造与施工工艺有机地结合起来，创造出技术先进、新颖、经济适用的建筑物。另一类则是以追求某些新奇的艺术效果为主，创造出奇特怪诞的建筑造型，结构方案从属于不合理的建筑设计，放弃了结构设计的合理性和经济性。一般提倡和实施的是第一类建筑。
2 从两个设计例子来看建筑和结构的配合问题
例1:某加工厂厂房设计。加工厂设备较大，车间要求宽敞、净空要高，不设隔墙，防火要求较高。前几年设计均采用排架结构，墙体为240砖墙，屋盖为薄腹梁钢筋混凝土大板结构，建成后能满足厂方的使用要求，但设计不足之处是自重大、不经济、施工周期长，并且跨度受限制。根据结构设计必须考虑经济合理、施工方便的原则，近几年所设计的棉花加工厂，均采用门式刚架轻型房屋钢结构，标高1m 以下为砖砌体，以上墙体为压型彩钢板，屋盖相同。该设计既能满足使用要求，同时也克服了上述结构形式的不足。
对于像加工厂这一类的建筑，设计时必须满足生产工艺的要求，在功能布局上应该考虑生产活动和运输活动的方便及使生产取得的高效率，为工厂创造良好的工作环境，这是设计原则;建筑的艺术效果，则相对来说处于比较次要的地位。所以，在均能满足要求的前提下，经济、施工方便、施工周期短则成为首选方案，而对于民用建筑里的公共建筑，如下面所谈到的幼儿园之类的建筑，则与此不同，这类建筑的艺术效果就显得重要的多。
例2:某幼儿园的设计则从另一个侧面表现了建筑设计与结构设计的紧密配合。该建筑的设计以正南为主要朝向，总体布局合理，设计时满足了儿童安全防护、游戏运动、获取知识等要求。还考虑了幼儿建筑要活泼、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑风格，选择生动、鲜明有益于儿童身心健康的造型、材料和色彩。因此，该建筑的平面活泼多变，有伸有缩，立面高低错落，房屋各部分体形不一样。这样的建筑造型给结构设计带来了一些困难。但此时，建筑的艺术效果及便用功能是很重要的，结构设计就要想办法配合建筑设计，理解建筑设计的意图，相互配合解决问题。
例如:幼儿园层数不高(三层)但房屋高低错落，刚度、高度、重量相差悬殊，在地反力的作用下，由于自振频率不同，各部分的连接处会引起相互挤压，造成震害。因而采用了防震缝，伸缩缝二缝合一将建筑层数不同，结构形式不同，体型复杂的平面分成简单体型和独立的结构单元。在缝的两侧各设置墙体或框架。即双墙、双柱、双梁，其次用圈梁、构造柱及现浇楼、屋面板来加强房屋的整体性，使凸出部分与整体变形尽可能相互协调。该幼儿园地质情况较差，地基做开挖换上回填处理，保证地基承载力，控制基础沉降。又例如，该建筑有许多悬挑、悬挂结构，还有幼儿园入口处的重叠钢筋混凝土门式刚架，轻巧别致的钢结构屋顶风车，城堡式钢筋混凝土锥形屋顶及蘑菇形屋顶:这些奇特的建筑造型是为满足幼儿建筑需要而设计的，结构受力是合理可行的，经济上也是可以承受的。因此，结构设计通过认真地受力分析，选择相应的抗震构造措施及概念设计来满足建筑的需要，施工单位也改进施工工艺配合设计施工。通过建筑设计与结构设计相互间的密切配合，建成后的幼儿园造型优美、新颖、奇特，不仅增添了幼儿建筑的情趣与生机，还展现了建筑新材料、新技术的运用，使整个建筑具有高度的时代气息。
通过两个工程实例说明，一个好的建筑是建筑与结构设计相互密切配合的结果。但要分清具体配合的侧重点，有时是艺术、美观要求是重要的，有时又是使用功能、生产工艺是重要的。总之，建筑师的设计可以将优美的建筑造型，完善的使用功能与结构设计有机地结合，而不能简单地追求奇特。因此建筑设计不能离开具体的设计对象。
在当今世界上，从技术的观点看，几乎任何结构都是可以建造出来的，但从结构效益角度看，重要的问题是“应不应该这样造?”而不是“可不可能这样造?”结构设计与建筑设计都要讲求经济效益。只有正确符合结构逻辑的建筑才能具有真实的表现力和实际的实践性，单纯追求艺术表现而忽视结构原理，设计出来的只能是雕塑作品或是虚假的造型而已。如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点，去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型，这样设计的建筑才能是一个非常成功的建筑作品。以建筑构思和结构构思的有机融合去实践建筑个性的艺术表现，即便是从建筑艺术的角度来看，作为一个建筑师也应了解结构设计的概念、原理，提高自己运用结构的素养和技巧。同样，结构工程师也必须理解建筑设计的意图，打破一些旧的框框束缚，学习一些建筑艺术，提高艺术修养，敢于创新，用结构设计的原理完善建筑设计，使建筑设计与结构设计相互密切配合，设计出高水平的建筑工程。
建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系。在建筑设计中，少数建筑师总是把结构放在从属地位，并要求结构必须服从建筑，一切以建筑为先导，这一观念分割了科学的完整性，忽略了基本的力学规律，片面地追求建筑技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求，这样往往给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。
任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计技术水平又制约着建筑设计层次。因此，在做建筑设计的过程中，建筑师应具备有一定的结构方面基础，能与结构设计适当结合，相互调协，使二者相统一，才能创作出真正优秀的建筑设计作品。
然而，许多建筑设计师，强调创作的美观、新颖、标新立异，强调创作的最大自由度，然而这样的建筑设计将会给结构设计带来很大的困难，作为建筑物本身必须承受起巨大的自重荷载和活载、水平风力、地震力、扭矩力等。如果建筑设计人员在进行平面设计和竖向设计构思时，不依据基本的结构技术原理和有关结构的受力特征，不征询结构设计师的意见，往往会使结构工程师不能有效地选择合理的结构体系，进行结构设计导致结构的不稳定等问题。比如将建筑物截面设计成为三角形，其抗弯矩力和抗侧能力比圆形截面、矩形、多边形截面要小得多。
再者，有一些建筑师缺乏对结构力学方面的基本常识，在设计过程中，往往忽视力学的基本规律。如:在需抗震设防的地区，高层电梯设置在大楼的某一侧，没有和整个建筑物的刚度中心重合。由于电梯筒的刚度很大，这样则使得刚度中心与荷载中心不能尽可能接近，即造成结构偏正，这样就会产生扭转，产生破坏。
关键词：土木工程；桥梁工程；课程设计；MIDAS
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0193-02
“桥梁工程”课程设计既是土木工程交通土建专业教学的一门主要课程，也是一门实践性极强的工程学科，其目的是培养学生综合运用桥梁工程课程所学知识以及有关先修课程的基本知识进行桥梁结构设计的能力。以梁式桥课程设计为例，要求学生掌握梁式桥计算的全过程，其不仅加强了桥梁工程课程教学中的构造设计、计算方法的学习效果，而且也是对于结构设计原理、结构力学等专业基础课的一次实际应用，同时也毕业设计的基础。
一、现有桥梁工程课程设计教学中存在的主要问题
1.现有的课程设计方法与工程实践脱节。在现代桥梁结构设计中，大型的有限元分析软件逐步取代了手工计算和设计。常用的桥梁有限元软件有ANSYS、MSC、MIDAS等一系列软件，这些软件以其强大的数值、分析运算功能、生动形象的图像处理能力，代替了传统方式下用笔和纸进行的设计操作。现有的设计课程中用笔、纸完成桥梁工程课程设计的传统教学方式与时代脱节，大量应用电算技术成为一种时尚。有限元软件应用的辅助教学方式既为设计类课程教学带来了新的气象，同时也对教学工作产生了巨大冲击，其对于桥梁工程课程设计辅助教学的重要性越发突出。
2.对于设计成果是否符合要求缺乏判断。现有的课程设计仅仅采用手算模式，一旦设计成果不满足规范要求，学生往往仅改结果，对于过程并不加以修正，而MIDAS这一类设计软件均引入了我国现行的设计规范，对于设计成果是否符合规范要求是一个刚性的判断标准，一旦设计成果不符合要求，必须全过程修正方可通过计算。
二、MIDAS软件引入桥梁工程课程设计的优势与实践
1.MIDAS软件引入桥梁工程课程设计的优势。为了解决桥梁工程课程设计中所暴露的问题，在课程设计中引入MIDAS作为设计工具，同时采用手算对承载能力进行复核，让学生通过做课程设计，了解实际工程结构设计的基本程序和掌握结构设计的方法，并且通过设计结构的优化，真正达到基本训练的目的，为毕业设计打下坚实的基础。
2.MIDAS软件在桥梁工程课程设计中的实践。MIDAS系列结构设计软件为通用的空间有限元分析软件，要用到结构力学、结构设计原理、桥梁工程等大量理论知识。特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。根据桥梁工程课程设计的任务要求，教学内容选定MIDAS系列结构设计软件中最基本的杆系程序MIDAS/Civil。基本操作过程训练的教学目的是让学生了解MIDAS/Civil系列结构设计软件的基本组成与设计流程，熟悉各级菜单命令。其教学内容包括建模（前处理），即材料参数输入、结构离散化、边界条件与荷载布置等；对结构进行分析计算，即按照现行的规范，对各种荷载进行组合并进行分析；结果（后处理），即导出设计成果、出图等操作。分析能力提高训练的教学目的是使学生的实践能力由基本操作技能向实际应用能力提高，其教学内容是指MIDAS/Civil在进行配筋计算与验算后，可以得到结构的内力、位移图形与表格，并且根据各种验算结果判断是否通过设计规范。由于软件的全部计算过程是隐蔽、看不到的，只有让学生通过查看结果图形和文本文件，学会分析判断各工况下的荷载传递情况、荷载图、弯矩包络图、剪力包络图等是否正确，结构钢筋布置是否合理，计算结果（水平侧移、裂缝、挠度等）是否符合规范、规程要求等。对可能存在的不合理的设计结果，通过对所建模型进行修改，结构概念、结构分析能力得到提高，对于结构力学、结构设计原理、桥梁工程以及规范的理解能力大幅度增强。教师S课程设计的进度，可选在课程设计前提前组织学生传授、现场演示上述软件的功能、应用及基本建模、分析及后处理过程，并且辅助已经建好桥梁模型使学生有更加深刻的体会。对于超静定结构，结构的受力与施工过程息息相关，这就要求学生不仅会正确使用软件，还要求学生采用结合所学的力学知识对所算桥梁结构的受力性能、施工过程进行检验，要求学生对于桥梁结构的定性分析应十分熟悉，必要时还应与简化的桥梁模型的手算结果相符合，以此验证软件计算结果的正确性，为将来的结构设计、施工均打下坚实的基础。
3.通过MIDAS的引入加强桥梁结构设计概念的教学。在我们的实践中，发现学生往往会按照流程建立桥梁的模型，并且进行分析计算，但是对于计算的结果往往无法进行正确的评价，甚至找不出程序报错的原因。其主要原因来源于学生的基本理论不清楚，对于桥梁结构的特点、规范的理解程度不够。毕竟有限元软件仅仅是一个工具，“人必须成为工具的主人，而不能被工具所代替”，因为每一次对于模型的修改和调试都建立在对于桥梁结构的宏观概念上，所以学生在对桥梁模型的不停修改与调试中，对于结构设计原理、桥梁工程、现行规范以及所学的各种力学等课程的理解不断加深，也更加有利于教学与实践相结合，帮助学生建立大结构的概念。
4.应用实例。桥梁工程课程设计主要内容为30m预应力混凝土T梁结构设计。该设计计算包括T梁截面尺寸的拟定、荷载作用下结构内力的计算与效应组合、预应力钢束的配置、截面验算等。MIDAS提供视图、结构、节点/单元、特性、边界、荷载、分析、结果、PSC、pushover、设计、查询、工具等十三项一级目录。每个一级目录下均提供若干二级目录，MIDAS通过提供三维视图使得设计更为直观。如桥梁工程教学中对于截面尺寸的拟定给出的是一个范围，如T梁指出高跨比为1/14―1/25，肋宽为0.18―0.20m，从受力与施工角度出发，在支点处往往采用较大的截面尺寸，跨中采用马蹄形较小的截面尺寸，对于这些构造缺乏直观的现实。MIDAS通过材料和截面、节点单元输入进行截面拟定，相对于教材二维图形，其可以产生三维构图，从而表现更加直观。学生更加容易理解也便于细部尺寸的修改。尺寸拟定完成以后，确定边界条件，再按照课程设计要求进行车道和人群荷载布设，程序进行荷载效应计算与组合，PSC设计，完成预应力钢束的初步估计。学生可以通过查看各种效应组合下的内力图形，与手算结果比较，判断模型建立是否正确。这不仅提高了学生对于结构力学等基础课程的理解，更为今后施工、设计中的定性判断提供了基础。根据程序提供的预应力钢束数量以及结构的弯矩图，学生可以直观地进行预应力钢束的布置，并对钢束的位置可以进行任意修改，直至结构通过程序验算。程序的验算是否可以通过施工阶段正截面法向应力验算、受拉区钢筋的拉应力验算、使用阶段正截面抗裂验算等。MIDAS程序设定一旦设计不能满足现有规范的要求，则验算报错，这就需要学生对模型进行修改，或者调整预应力钢束的数量、位置，或者调整截面的尺寸，这能进一步加强学生设计流程、预应力钢束的布设以及作用等教学重点的理解，使得理论教学与实践教学进一步融合。
三、Y语
近几年，将MIDAS/Civil有限元分析软件引入混凝土结构课程设计的教学实践表明，通过提前布置课程设计题目，带领学生熟悉并且应用有限元软件，对于加强学生的设计理念，调动学生的设计积极性有着积极的作用，并且对于培养学生对各种错综复杂因素的综合分析能力以及对学生毕业设计、加大实践教育起到了很大的帮助作用。
参考文献：
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Application of Software MIDAS in Teaching of Bridge Engineering Course Design
YANG Ri-hua，WANG Xin-zhong，HUANG Guo-ping
（School of Civil Engineering，Hunan City University，Yiyang，Hunan 413000，China）
【关键词】建筑结构设计；艺术设计；协调性
0.前言
优秀的工程设计是建筑设计和结构设计的有机结合。随着科学技术的发展，专业化程度越高，建筑设计与结构设计相互配合更为重要。一个好的建筑设计，必须有一个好的结构体系才能实现，结构设计的好坏，关系到建筑物是否适用、经济、美观。特别在高烈度地震区，建筑设计必须在满足结构抗震要求的前提下，才能谈得上建筑物的造型美观、功能完善等等。因此要设计出既要满足建筑美观，造型优美，又要使结构安全、经济、合理的建筑物是每个建筑师与结构师都必须十分注意的问题。
工程建设中，无论工业建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起来可分为两类：一类是将优美的建筑造型，完善的使用功能，先进的结构体系和工业化制造与施工工艺有机地结合起来，创造出技术先进、新颖、经济适用的建筑物。另一类则是以追求某些新奇的艺术效果为主，创造出奇特怪诞的建筑造型，结构方案从属于不合理的建筑设计，放弃了结构设计的合理性和经济性。一般提倡和实施的是第一类建筑。
1.从两个设计例子来看建筑和结构的配合问题
例1：某加工厂厂房设计。加工厂设备较大，车间要求宽敞、净空要高，不设隔墙，防火要求较高。前几年设计均采用排架结构，墙体为240砖墙，屋盖为薄腹梁钢筋混凝土大板结构，建成后能满足厂方的使用要求，但设计不足之处是自重大、不经济、施工周期长，并且跨度受限制。根据结构设计必须考虑经济合理、施工方便的原则，近几年所设计的棉花加工厂，均采用门式刚架轻型房屋钢结构，标高1m 以下为砖砌体，以上墙体为压型彩钢板，屋盖相同。该设计既能满足使用要求，同时也克服了上述结构形式的不足。
对于像加工厂这一类的建筑，设计时必须满足生产工艺的要求，在功能布局上应该考虑生产活动和运输活动的方便及使生产取得的高效率，为工厂创造良好的工作环境，这是设计原则；建筑的艺术效果，则相对来说处于比较次要的地位。所以，在均能满足要求的前提下，经济、施工方便、施工周期短则成为首选方案，而对于民用建筑里的公共建筑，如下面所谈到的幼儿园之类的建筑，则与此不同，这类建筑的艺术效果就显得重要的多。
例2：某幼儿园的设计则从另一个侧面表现了建筑设计与结构设计的紧密配合。该建筑的设计以正南为主要朝向，总体布局合理，设计时满足了儿童安全防护、游戏运动、获取知识等要求。还考虑了幼儿建筑要活泼、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑风格，选择生动、鲜明有益于儿童身心健康的造型、材料和色彩。因此，该建筑的平面活泼多变，有伸有缩，立面高低错落，房屋各部分体形不一样。这样的建筑造型给结构设计带来了一些困难。但此时，建筑的艺术效果及便用功能是很重要的，结构设计就要想办法配合建筑设计，理解建筑设计的意图，相互配合解决问题。
该幼儿园层数不高（三层）但房屋高低错落，刚度、高度、重量相差悬殊，在地反力的作用下，由于自振频率不同，各部分的连接处会引起相互挤压，造成震害。因而采用了防震缝，伸缩缝二缝合一将建筑层数不同，结构形式不同，体型复杂的平面分成简单体型和独立的结构单元。在缝的两侧各设置墙体或框架。即双墙、双柱、双梁，其次用圈梁、构造柱及现浇楼、屋面板来加强房屋的整体性，使凸出部分与整体变形尽可能相互协调。该幼儿园地质情况较差，地基做开挖换上回填处理，保证地基承载力，控制基础沉降。又例如，该建筑有许多悬挑、悬挂结构，还有幼儿园入口处的重叠钢筋混凝土门式刚架，轻巧别致的钢结构屋顶风车，城堡式钢筋混凝土锥形屋顶及蘑菇形屋顶：这些奇特的建筑造型是为满足幼儿建筑需要而设计的，结构受力是合理可行的，经济上也是可以承受的。因此，结构设计通过认真地受力分析，选择相应的抗震构造措施及概念设计来满足建筑的需要，施工单位也改进施工工艺配合设计施工。通过建筑设计与结构设计相互间的密切配合，建成后的幼儿园造型优美、新颖、奇特，不仅增添了幼儿建筑的情趣与生机，还展现了建筑新材料、新技术的运用，使整个建筑具有高度的时代气息。
通过两个工程实例说明，一个好的建筑是建筑与结构设计相互密切配合的结果。但要分清具体配合的侧重点，有时是艺术、美观要求是重要的，有时又是使用功能、生产工艺是重要的。总之，建筑师的设计可以将优美的建筑造型，完善的使用功能与结构设计有机地结合，而不能简单地追求奇特。因此建筑设计不能离开具体的设计对象。
在当今世界上，从技术的观点看，几乎任何结构都是可以建造出来的，但从结构效益角度看，重要的问题是“应不应该这样造？”而不是“可不可能这样造？”结构设计与建筑设计都要讲求经济效益。只有正确符合结构逻辑的建筑才能具有真实的表现力和实际的实践性，单纯追求艺术表现而忽视结构原理，设计出来的只能是雕塑作品或是虚假的造型而已。如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点，去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型，这样设计的建筑才能是一个非常成功的建筑作品。以建筑构思和结构构思的有机融合去实践建筑个性的艺术表现，即便是从建筑艺术的角度来看，作为一个建筑师也应了解结构设计的概念、原理，提高自己运用结构的素养和技巧。同样，结构工程师也必须理解建筑设计的意图，打破一些旧的框框束缚，学习一些建筑艺术，提高艺术修养，敢于创新，用结构设计的原理完善建筑设计，使建筑设计与结构设计相互密切配合，设计出高水平的建筑工程。
建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系。在建筑设计中，少数建筑师总是把结构放在从属地位，并要求结构必须服从建筑，一切以建筑为先导，这一观念分割了科学的完整性，忽略了基本的力学规律，片面地追求建筑技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求，这样往往给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。
然而，许多建筑设计师，强调创作的美观、新颖、标新立异，强调创作的最大自由度，然而这样的建筑设计将会给结构设计带来很大的困难，作为建筑物本身必须承受起巨大的自重荷载和活载、水平风力、地震力、扭矩力等。如果建筑设计人员在进行平面设计和竖向设计构思时，不依据基本的结构技术原理和有关结构的受力特征，不征询结构设计师的意见，往往会使结构工程师不能有效地选择合理的结构体系，进行结构设计导致结构的不稳定等问题。比如将建筑物截面设计成为三角形，其抗弯矩力和抗侧能力比圆形截面、矩形、多边形截面要小得多。
再者，有一些建筑师缺乏对结构力学方面的基本常识，在设计过程中，往往忽视力学的基本规律。如：在需抗震设防的地区，高层电梯设置在大楼的某一侧，没有和整个建筑物的刚度中心重合。由于电梯筒的刚度很大，这样则使得刚度中心与荷载中心不能尽可能接近，即造成结构偏正，这样就会产生扭转，产生破坏。
1．1钢结构设计原理
钢结构设计原理在第5学期开设，包括钢结构设计的基本内容、钢结构连接、受弯构件的设计、组合变形构件的设计、无盖和网架结构设计等。钢结构设计基本原理以材料力学和结构力学为理论基础，从力学模型的简化，计算理论的应用，计算公式的推导都是相同或相似的。
1．2钢筋混凝土基本原理
钢筋混凝土基本原理在第5学期开设，内容包括轴心受压构件计算、受弯构件计算、受扭构件计算、偏心构件计算、预应力构件计算等。混凝土梁、板、柱构件的受力模型基本属于弯曲和压缩，在截面积设计、配筋计算时所用的理论方法基本和材料力学相似。
1．3基础工程
该课程在第6学期开设，包括天然地基上浅基础的设计、桩基础与深基础的设计、软弱地基处理、特殊土地基等。不管是独立基础还是筏板基础，其基底均受土压力，力学模型根据土力学知识进行简化，但最基础的计算依据还是静力学和材料力学的外力内力理论。桩基涉及到摩擦力和压力相关理论。
1．4结构抗震设计
建筑抗震设计是第6学期开设的一门专业课，内容包括地震作用下结构抗震验算、结构非弹性地震反应分析、各种类型房屋抗震设计等。结构力学是结构抗震设计的理论基础，材料力学的强度条件是结构抗震设计的依据。
2知识体系的建立
由以上分析可知，理论力学的静力学、摩擦，材料力学及结构力学这三大力学是后续大部分课程的理论基础和设计依据，但由于课程开设时间不在同一时间，相隔较长，且现在相当一部分学生学习力学缺乏钻研和独立思考精神，没有真正掌握有关理论，在学习专业课程时早就将有关力学方法理论忘记，这直接导致专业课学习比较困难。如果能建立起一个相关课程的知识体系，在前期力学课程的学习中穿插讲解后续课程的部分内容，使学生有目的的学习，提前介入专业课，这对学生学习和课群建设是有很大帮助的。
2．1知识体系建立的必要条件
首先需要固定教材，规范教学内容。知识体系的建立关键在于知识的延续性，前后呼应是特点。固定了教材就可以充分满足延续性，规范了教学内容，可以减少教学内容的随意性，还可以避免重复讲授。其次是稳定授课教师。各课程的讲授是由不同教师承担的，教师是知识体系建立之后的实施者和检验者，知识体系的延续性需要教师的延续性，稳定的教师是知识体系延续性的重要保障。第三，需建立各任课教师的备课制度，将知识体系的概念和设想介绍给相关教师，使教师的授课过程主动在知识体系的框架内进行。
2．2将后续课程部分关联内容提前介入教学
静力学是理论力学中最初学到的内容，所以将后续的材料力学、结构力学等求解支座约束反力的例子放到静力学中去讲解是很好的选择。材料力学主要求解构件的内力，特别有必要讲解桁架内力计算、刚架内力计算和弯曲梁内力计算，叠加原理也需要重点介绍，这些都是结构力学所学内容的最基本的知识点。下面通过几个例题用来说明如何将后续课程部分关联内容提前介入教学。
3结语
关键词：高层建筑结构设计；可持续发展；教学改革
中图分类号：TU317；G642 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0072-04
高校肩负着培养高层次人才的重任，高校所培养的人才将直接或间接地影响社会的可持续发展。近年来，全国高校都在致力于探索如何培养新世纪的合格人才，即满足社会可持续发展的人才。这种人才的培养，要求高校在教学过程中转变教育观念，积极大胆地进行教学改革，树立面向社会、面向世界、面向未来、可持续发展的教育观。因此，在教学过程中就要更加突出对人的全面发展的整体要求，这无疑对高校教师提出了严峻的挑战。
高层建筑结构设计是土木工程专业的核心课程之一，是一门与工程实际紧密联系的专业技术课程，其工程实践性和综合性都很强。土木工程专业学生毕业后大多从事高层建筑结构设计、施工及技术管理等工作。因此，做好该课程的教学工作，让学生掌握高层建筑结构的分析理论与设计方法，对学生进行毕业设计和毕业后所从事的工作，具有十分重要的意义。
一、教学内容存在的问题
高层建筑结构设计课程内容繁多、覆盖面广，涉及很多抽象的理论、公式，以及复杂的实际工程问题，而教学计划仅40学时，内容多与课时少的矛盾十分突出。因此，在教学过程中教学内容的选择尤为重要。
（一）根据不同生源的学生，选择不同的教学内容
学校高层建筑结构设计课程授课对象有土木工程专业统招本科和专升本学生，以及建筑学专业学生，基础差异较大。特别是专升本学生，部分学生的专科专业学的不是土木工程专业，在学习专业课时较为吃力。而建筑学专业学生，力学基础薄弱，大纲不要求掌握复杂的理论分析和结构设计过程，侧重于常见结构体系的选型、结构布置原则等基本概念、基本原理的掌握。因此，必须根据生源不同，选择不同的授课内容和授课方法。
（二）精选授课内容，避免重复
高层建筑结构设计是在修完混凝土结构与砌体结构、土力学与地基基础、基础工程和建筑结构抗震设计等课程之后开设的，与它们有紧密的联系。因此，在教学过程中会碰到较多的内容重复现象，例如：地震作用计算和框架结构设计等教学内容与建筑结构抗震设计课程中的相关内容重复；基础设计和基础工程课程中的部分内容重复，等等。这就需要教师做好已有知识和新内容之间的区分和衔接，避免与前述课程内容重复，在课堂讲解中做到重复的内容讲差别，相似的内容讲典型，突出重点，提高教学效率。
二、教学方法改革实践
（一）多媒体教学与板书结合
针对高层建筑结构设计课程的特点，采用现代化教学手段与传统教学手段相结合的授课方法。通过投影设备，将文字、图片、动画、录像等教学信息直观地呈现给学生，不仅节约了板书过程所占用的时间，丰富了课堂内容，而且生动、形象地介绍国内外高层建筑最新发展的情况能激发学生浓厚的学习兴趣，提高教学效果。为保证学生的听课质量，在讲解该课程核心内容框架结构设计时，采用板书进行全过程公式推导，辅助算例讲解，使学生印象深刻，易于掌握。
（二）工程案例教学
高层建筑结构设计必须遵循《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]，学生在学习过程中普遍反映规范中的内容晦涩难懂，难以联系具体工程实体，缺乏整体观，结构设计还只是停留在利用混凝土结构设计理论对单个构件进行设计，对结构的整体设计难以形成系统的思路。对此，在教学中可以结合具体工程实例详细讲解。如在框架―剪力墙结构设计章节中，直接讲解规范给定的公式未免空洞；然而，若选定某高层框架―剪力墙结构具体实例，从柱网布置、剪力墙数量估算及类型判断，纵、横向墙体单元划分，计算简图，确定总框架、总剪力墙、连梁刚度计算直至内力、位移计算，结合规范中的条文，依次理解运用，分清不同抗震设防条件下内力组合的要点，采用相应情况下的地震调整系数。通过实例讲解，学生即可初步具备结构设计整体思路和工程概念，同时也理解了规范条文。工程案例教学把抽象的规范条文运用于具体工程，可以最大限度地减轻学生的认知负荷，提高学习效率[2]。
（三）手算与电算结合
在高层建筑结构设计中，由于计算工作量巨大，完全采用手算是非常困难的，但学生必须掌握基本的计算原理，会运用简化的计算方法计算简单的结构，从而构筑起基本的结构设计流程。在此基础上，教师应利用工程上常用的结构计算软件PKPM 、SATWE、TAT、TBSA或SAP，结合具体的工程实例进行上机计算演示，详细讲解计算参数取值方法、计算结果分析方法、施工图绘制方法等，让学生熟悉程序的操作要点。这样不仅让学生掌握了相关的计算原理，而且熟悉了结构设计软件的操作要领，还为学生就业增加了砝码。
（四）理论与实践结合
缺乏工程实践和对工程的感性认识是学生在学习过程中普遍存在的问题。课外组织学生参观高层建筑工地，现场讲解分析高层建筑不同抗侧力体系的特点、应用范围，变形缝布置的要求及连接部位的构造要求等。同时，对学生的课外学习提出要求，让学生针对某些具体问题进行深化学习，如剪力墙受力破坏特征、如何控制其高宽比保证承载力要求等。另外，引导、鼓励学生结合课程内容，积极参与学校组织的旨在培养大学生科研创新能力的“大学生科学研究训练计划（SRTP）”，升华课堂教学内容，提高学生独立思考、解决问题的能力。通过这一系列的实践教学，使学生真正领悟到实践与理论相结合的重要性，为今后的毕业实习、毕业设计乃至今后走上工作岗位打下坚实的基础。
（五）增加概念设计的教学内容
所谓概念设计，指通过无数的事故分析、震害分析，以及设计与使用分析，归纳、总结基本设计原则和设计思想，它是结构设计人员运用所掌握的知识和工程经验，在一些难以做出精确分析的问题中，从宏观上决定结构设计中的基本问题的方法。
概念设计是目前土木工程设计领域中越来越受重视的一种思想。结构工程师的主要任务是在特定的建筑空间中用整体的概念来正确处理构件与构件、构件与结构、结构与结构的关系，这就是概念设计的基本思路。概念设计是一种定性的设计，无需精确的数值计算。概念设计并非完全是工程设计经验的累积，而是结构工程师基本结构理念的集中体现[3]。
在现有的高层建筑结构教材中[4-6]，概念设计多认为是仅限于高层建筑结构体系与结构布置原则这两个章节；实际上，概念设计贯穿于结构设计的全过程。为此，教师在授课时，可参照有关概念设计方面的书籍和文献。
（六）改革考试形式
高层建筑结构设计课程通常安排在第7学期，学生面临着考研或者就业压力，平时出勤率较低。传统的闭卷考试多是填空题、名词解释、简答题等需要记忆的题目，学生大多考前临时突击应付考试，即使平常不怎么听课仍然能考个好成绩。这样，就使考试这种检验学生学习效果的手段失去了意义。所以，考试形式改革势在必行。
借鉴国家执业资格考试方法，采用“闭卷与开卷相结合”的方法进行考核。考试成绩由两部分组成：平时成绩占20%，包括出勤、课堂测验、作业等；卷面成绩占80%，采用闭卷与开卷结合的考试形式。其中，闭卷部分以基本理论和概念设计内容为主，约占50%，主要考核学生对基本理论的掌握程度；开卷部分以基本的内力计算和结构构造要求为主，约占50%，主要考查结构计算能力，题目具有较强的综合性。由于改革了考试形式，这样既能约束学生，保证出勤率，又能测试出学生的真实水平，从而提高学生学习的自主性和主动性。
能力和素质的培养不能仅靠教学改革，这是所有教育工作者、教育管理者和各级教育行政部门都必须深思的一个问题[7]。
三、实践效果检验
通过一系列的改革实践，已初见成效。分析2003―2008级学生考试试卷，经过统计、计算、分析后发现学生平均成绩基本呈下降趋势，试卷难度值、区分度及信度均逐年有所提高。
（一）平均分
平均分可以反映试卷试题难度的整体水平。由图1可以看到，自从2008年开始探索教学改革，由于改变教学方法和考核形式，加大能力的培养和测试，一改往年单一的死记硬背的考核形式，考试题目灵活多样，平均分逐年降低。
（二）难度
难度（P）是指试题的难易程度，除了与考生自身水平，试题本身的难易程度有关外，还与考生的心理素质、答题技巧等因素有关[8]。试卷难度以0.2～0.5为宜，P>0.5为难题，P
（三）区分度
区分度（D）是反映试题效用高低的参数，是评价试卷质量、筛选试题的主要指标与依据[9]，它能反映出不同层次学生对知识的掌握程度，即
学生成绩优劣的层次[10]。总的说来，试题太难或太易，其区分度都低，中等难度的试题区分度最强[11]。
通过计算各年试卷每道题的区分度，折算成试卷的区分度。从图3可以看出，试卷的区分度在2008年以前多在0.25以下，区分度较差，说明试题质量一般；经改进后，试卷质量有所提高。
（四）信度
信度（B）是指试卷的稳定性和可靠性程度，是衡量试卷质量的一项重要指标。信度取值范围为0～1，其值越大，信度越高。一般认为大于0.9可靠性较好。通过信度系数计算，如图4所示，试卷信度明显提高，能较好地反映了学生的真实水平。
四、结语
通过高层建筑结构设计课程教学改革实践，从课程教学内容到课程教学的方式方法，进行了一些改革尝试，取得了一些有益的经验。对实现由单纯传授知识向传授知识、指导学习方法和培养能力的转变以及从教师为中心向学生为中心的转变起到了一定的促进作用；将能力培养具体化，并落实到课程教学的具体过程之中，使学生的综合能力显著提高。
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Teaching reform of high-rise building structure design course based on sustainable development
NIU Haicheng， XU Haibin
（School of Civil Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， P. R. China）
