時間：2023-08-03 17:28:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程結構設計原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 鋼結構設計原理 橋梁與渡河工程 教學改革
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048
隨著鋼橋和組合結構橋梁建設的不斷增加，設計和施工單位急需大批熟練掌握橋梁鋼結構設計和施工知識的專業人才。由于過去橋梁與渡河工程專業的本科階段鋼結構教學內容及教材側重點與工業民用建筑專業無異，剛畢業的橋梁與渡河工程專業的大學生很難適應橋梁鋼結構方面的工作，導致橋梁鋼結構專業人才短缺、質量不高。一方面，鋼橋和組合結構橋梁有著巨大的發展潛力和市場需求，另一方面，橋梁與渡河工程專業鋼結構人才短缺，二者的矛盾造成了該領域就業空間廣闊，并且在今后一個相當長的時期內該空間還將不斷擴展。①為了滿足社會對鋼橋和組合結構橋梁人才的需求，我校橋梁與渡河工程專業“鋼結構設計原理”課程在教學內容、教學方法及考核方式方面也在不斷進行改革。
1 教學內容
1.1 教材
目前，國內已有的《鋼結構設計原理》教材，大多基于《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）②編寫，適合工業民用建筑專業的本科生進行學習。涉及公路橋涵、鐵路橋梁的鋼結構設計規范的《鋼結構設計原理》教材極少，以至于橋梁與渡河工程專業的學生學習此類③④教材后，無法直接應用于鋼橋和組合結構橋梁的鋼結構構造與結構設計中。針對上述問題，我校橋梁與渡河工程專業“鋼結構設計原理”課程，選用東南大學葉見曙教授編寫的“結構設計原理”⑤第三版第四篇――鋼結構。該書結合我國公路橋涵鋼結構及木結構設計規范、鋼-混凝土組合橋梁設計規范進行編寫，較好地解決了教材脫離規范的問題。此外，結合鋼橋、組合結構橋梁參考書籍，在授課過程中緊緊圍繞橋梁專業用鋼結構構件的設計原理進行講解，使學生工作后，能夠做到學以致用，更快適應工作。
1.2 側重點
橋梁與渡河工程專業學生在進行“鋼結構設計原理”課程的學習之前，材料力學、結構力學、建筑材料等專業基礎課都已經進行了系統的學習。在“鋼結構設計原理”課程的教學過程中，涉及到這部分的內容適當從簡講授，而增加更多針對橋梁鋼結構的內容。例如在材料性能方面，將講解的重點放在橋梁鋼結構用鋼材、高強鋼絞線、橋梁鋼結構用新材料如耐候鋼、耐高溫鋼材等材料的性能方面，讓學生了解現有橋梁用鋼的現狀及未來的發展趨勢；結合這些材料在實際工程中的應用圖片，提高學生的學習興趣；在橋梁鋼結構應用中，適當介紹索設計的內容，例如鋼梁橋中的體外預應力索、斜拉橋中的拉索、懸索橋中的纜索等，以有助于學生學習后續的鋼橋和組合結構橋梁課程，列出主要的參考文獻，供學生在課余時間有選擇地學習；橋梁鋼結構尤其是鐵路橋，由于受到動荷載的影響，鋼結構焊接的疲勞問題不容忽視，在橋梁與渡河工程專業的鋼結構設計原理課程中必須補充疲勞設計的相應內容。為拓展學生的就業面，在課程講授過程中適當增加工業民用建筑用鋼結構設計原理的知識，對其所用規范進行介紹，拓寬學生的知識面。
2 教學方法
橋梁與渡河工程專業的鋼結構設計原理課程教學，應該既注重基本知識的傳授，同時不斷啟發學生，調動他們學習的積極性和主觀能動性，逐步培養出發現問題、思考問題、分析問題、最終解決問題的能力。通過對這種學習方法的傳授，使學生既能掌握書本知識，又能不斷創新進取，極大提高學生的學習積極性。
2.1 理論教學
針對學生對圖片或視頻信息的興趣濃厚，對單純的數字或者文字興味索然的現實情況，對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式播放給學生，讓學生以娛樂的方式掌握知識。例如，鋼結構的連接和破壞問題，每一項鋼結構的破壞或失穩現象都通過圖片展現，引導學生思考這些現象背后的機理問題，誘發學生的興趣，從而引出該節課程教授的重點，改善課堂教學的效果；同時，圖片或視頻的應用，還能加深學生對基本知識與基本原理的感性認識。
但對于計算原理和公式，一定要用板書演示其推導過程，讓學生的思路緊隨教師的演示，充分利用課堂時間，消化計算原理，提高教學效率。在計算理論講解完成后，結合工程應用，介紹實際橋梁鋼結構的細部處理及節點構造措施，讓學生做到理論與實際相結合，掌握工程中處理具體問題的方法。
采用習題課、討論課的方式，對學生作業過程中存在的問題進行深入剖析，點評解題過程中的易錯點和答題錯誤的原因。在講解和討論的過程中，幫助學生理清解題思路，規范解題步驟，總結解題技巧，提高答題的正確率，同時培養學生嚴謹、認真、細致的工作作風。
2.2 現場教學
在橋梁與渡河工程專業的鋼結構設計原理課程講授過程中，多媒體、板書等多種手段是課堂教學的主要方法，但對于鋼結構設計原理課程來說，僅有課堂教學是遠遠不夠的。因為盡管有多媒體作為教學工具，但畢竟還是圖片或短暫影片，學生難以形成一個完整的鋼結構的概念，對鋼結構的感性認識依舊不夠具體深刻。在鋼結構設計原理課程的理論教學學習期間或結束后，充分利用學校周圍已建或在建鋼橋與組合結構橋梁，進行現場參觀、學習，便于理論知識與實際應用“接軌”，有選擇性地帶學生深入施工現場，進行教學實踐很有必要。在進入現場之前，負責鋼結構設計原理課程的教師，需要事先向學生講解工地現場實踐中所涉及的系統知識。安排好班級分組與帶隊教師，特別強調實習過程中的安全問題與組織紀律問題。在施工現場，讓學生進一步認識真實的螺栓、焊縫、縱向和橫向的加勁肋，辨別現實構件中的受拉構件、受壓構件、受彎構件或壓彎構件、拉彎構件，觀察構件的現場連接拼裝。請施工單位負責人講解施工現場鋼結構的基本概況，采用的施工方法，施工組織設計，施工質量控制要點，安全保障措施，施工過程中遇到的各種困難，出現的問題及解決的方案等。現場教學過程中，提醒學生注意觀察，認真聆聽講解，將書本上的圖紙和現場的實體結構充分比對，加深對書本知識的理解。同時，結合工程技術人員的講解，學習工程中處理具體問題的方法，真正達到現場教學的目的。
2.3 實踐教學
實踐教學分為實驗教學和課程設計兩部分。學生在鋼結構設計原理課程學習過程中，如果對某個問題有進一步研究的興趣，可以通過參與大學生創新實驗項目，提出自己的研究課題。設計實驗方案，動手制作鋼結構實驗模型，通過實驗結果驗證自己的想法或發現自己提出的方案的不足，激發學生的創新熱情，培養學生的動手能力，同時也可為今后的學習和工作提供寶貴的經驗。課程設計，有助于幫助學生系統地應用理論課程學習到的知識，做到學以致用。但以往的課程設計都是在理論課講授完畢后進行，設計效果不佳。為了改善課程設計效果，打破理論教學與課程設計的嚴格界限，將理論教學與課程設計同步進行。⑥在鋼結構設計原理課程開始上課之時，就給定課程設計題目，隨著授課進度的深入，讓學生以長期大作業的方式分步驟完成。這樣，在理論授課過程中，學生隨時可以針對課程設計的內容進行提問，并能得到及時解答，課程設計周學生只需整理計算書、繪制圖紙。這樣，學生有充足的時間掌握鋼結構設計原理的各項設計環節內容，遇到問題能夠及時得到解決。
3 考核方式
在對鋼結構設計原理課程的教學成果進行考核時，如果僅僅通過期中、期末的考試結果來評價學生的學習情況，顯然將會是不全面的，也是不準確的。在鋼結構設計原理的教學過程中，采用多種考核形式，例如隨堂測驗，課堂提問，組織學生進行小組討論或者針對鋼結構設計中存在的某一問題，讓學生提交研究報告等方式進行考核。對學生的日常測驗，也可以采用口試和筆試相結合的形式，或者把一次測驗拆分為多次小的測驗，這將有助于更加全面地評價學生的學習情況，降低一次考試所帶來的偶然性。傳統的考試方法大多偏重對知識的記憶，形式單一，難以客觀、全面地評價教學效果，也難以調動學生自主學習的積極性。橋梁與渡河工程的鋼結構設計原理課程考試，借鑒國家一級注冊結構工程師的考試模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均給出，避免學生死記硬背。此外，可考慮“半開卷”考試，允許學生將自己認為重要的內容事先書寫在一張A4紙上，考試時允許查看，考后隨試卷上交。這樣，學生對自己認為的重點進行總結，通過總結內容的實用性，可反映學生對課程重點的把控。
4 結語
針對橋梁與渡河工程專業學生鋼結構設計原理課程學習中存在的問題，從教學內容、教學方法和考核方式三個方面，提出了一系列的改革措施。
（1）選用《結構設計原理》教材，并結合鋼橋和組合結構橋梁相關參考書籍，已學過的內容適當從簡講授，緊緊圍繞橋梁專業用鋼結構構件的設計原理進行講解。（2）對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式進行播放；但對于計算原理和公式，一定用板書演示推導過程；采用習題課、討論課的方式，點評解題過程中的易錯點，總結解題技巧。（3）在理論課學習期間，充分利用學校周圍已建或在建鋼與組合結構橋梁，進行現場參觀、學習。（4）理論教學與課程設計同步進行，進行大學生創新實驗。（5）考核中，借鑒國家一級注冊結構工程師的考試模式，給出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考慮“半開卷”考試。
注釋
① 蘇慶田，吳沖.鋼與組合結構橋梁課程教學改革探討[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.
② 鋼結構設計規范[S].GB50017-2003.
③ 陳紹蕃.鋼結構[M].北京：中國建筑出版社，2003.
④ 彭偉.鋼結構設計原理[M].成都：西南交通大學出版社，2004.
關鍵詞：結構設計原理；主體性；創新能力；案例教學；專題教學
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0122-02
近年來，我國土木工程建設進入了高速發展的新時期，工程建設的投資與規模日益擴大，結構新材料和新體系不斷涌現并得到廣泛應用，工程建設的難度和創新性不斷提高。[1]這給土木工程專業學生的專業素質提出了更高的要求，學生在學好傳統基礎理論知識的同時，還要不斷補充新的知識，更重要的是要提高綜合分析能力，增強發散性思維素質，具備創新精神。在這一重要的歷史時期，如何提高學生分析解決問題的能力以及創新精神，是土木工程專業教學的重要任務。本文結合長沙理工大學結構設計原理課程群的教學實踐，以國家級精品課程和國家級精品資源共享課為實踐平臺，融知識傳授、能力培養、素質提高為一體且協調發展的教學體系，對教學過程進行改革，探索以培養學生分析解決問題和創新探索精神的教學新模式。
一、以學生為主體，培養學生的創新精神
高等學校的教育過程是培養大學生完整的主體性高度發展的教育活動。研究表明，大學生主體性的發展，以其生理和心理品質發展的成熟程度，可以分為三個階段：低年級――“接受性學習”為主階段；中年級――“接受性學習”向“發展性學習”的轉變期；高年級――“發展性學習”為主階段。對于土木工程專業的學生而言，一般在三年級時安排結構設計原理課程，這時學生已處于高年級階段。高年級大學生的主體性地位非常突出，其主體性已有相當發展，他們在此階段的學習主要是以發展性學習為主。發展性學習是突出超越已有知識的學習，其實質就是學生自主性、能動性、積極性、創造性的發揮。[2]
因此，筆者采用“啟發引導、自主學習、重點精講、專題討論”，以學生為主體的主動型教學模式。具體教學方法是：課前列出教學內容中的要點，提出相應的問題供學生進行預習和思考；學生對教材內容開展自主學習，分析老師所提出的要點，并歸納學習過程中所遇到的問題；課堂教學過程中對學生存在疑問的內容進行精講，重點吃透科學問題來源、公式原理的推導以及例題的演算；設計探索性專題供學生獨立思考、推導，在此基礎上安排課堂討論，并外延至本領域前沿研究成果。主動型教學模式改變了傳統教學中單向傳授的局面，把教師的講授和同學的積極思維活動結合起來，加強了教學中的啟發性、探索性和研究性。
二、設計探索性專題，加深學生對理論的理解
結構設計原理是土木工程專業的一門重要專業課程，是該專業中工民建、橋梁、道路、巖土及隧道等方向學生將來從事工程設計、施工和管理工作所必須的專業技術基礎知識。該 課程的教學內容包括材料性能、設計方法、各類構件的受力性能（彎剪壓拉扭）及計算方法和配筋構造等，涉及內容非常廣泛。因此，該課程非常適合設計一些探索性的專題，通過這些專題的學習和探討，不僅能鞏固學生理論知識，加深對基本概念、計算方法、推導過程的理解，同時還能幫助學生理解各部分內容的關系，激發學生對書本未涉及知識的探索欲望，培養學生的創新精神。
以受彎構件正截面承載力計算中的壓區混凝土等效矩形應力圖形為例，[3，4]一般教科書中給出的計算圖式如圖1所示，以圖1（a）所給出的混凝土應力應變曲線為基礎，推導出等效矩形應力圖形的合力以及作用點位置。而在介紹材料的力學性能時，教材給出了幾種不同的混凝土受壓應力應變關系曲線，包括圖2（a）給出的更符合實際情況的應力應變曲線。因此，在講授這一部分內容時，可以安排學生嘗試采用圖2所給出的計算圖式開展推導，并比較計算結果與圖1的有何不同。可以看出，這樣的探索性專題不僅能幫助學生掌握等效矩形應力圖形的概念和推導過程，同時還融合了材料力學性能的內容，使學生從孤立的章節學習轉換為各部分內容的融合貫通，培養了探索與創新精神。結構設計原理課程內容非常廣泛，能夠設置探索性專題的內容很多，可根據學生的興趣和教學計劃進行合理安排。
三、結合工程案例，培養學生工程實踐能力
案例教學法是根據教學目標的需要，以案例為基本素材，將學生帶入特定的事件情景中，進而分析和解決問題，其最根本的內容就是案例的選取和使用，這也是案例教學區別于其他方法的關鍵。結構設計原理作為土木工程本科教學中重要的專業基礎課，案例教學是教學過程中的重要內容。
在結構設計原理教學中運用案例教學法，能更好地調動學生學習的積極性和創造性。教師通過深入挖掘現實工程具體的案例，激發學生的學習積極性，引導他們通過自己的觀察、思考、分析、選擇、領悟去獲取知識，并把所學的知識運用于實踐。首先，設置與課程的基本教學內容緊密相關的案例，案例必須符合教學目標的要求，以保證師生間圍繞案例所進行的活動是有效的，案例必須符合客觀實際，反映實際工程常規做法，能揭示有關混凝土結構設計的原理，[5]結構設計原理案例教學中案例的選擇與設置應遵循真實性、典型性、規范性、啟發性和實用性的原則。
其次，教師應在平時的教學、科研以及工程實踐過程中注重收集各種國內外土木工程方面的技術資料，緊跟本學科前沿知識，掌握本專業范圍的許多新理論、新成果和設計、施工的新方法、新工藝，在課堂教學中可以將新穎的科學研究問題與基本教學內容相聯系，激發學生的興趣，引入到課程的教學中，啟發學生思考。在案例教學的過程中，教師應引導學生運用相關的知識，大膽進行思考和積極參加小組的討論。尤其是最大限度地發揮小組討論的作用，因為它并不是簡單地再現個人的準備過程，而是通過成員積極的參與，將學習提升到一個更高的水平，并使學生學會相互間的協作與交流。
四、加強課程設計過程的指導與管理
課程設計是對課程的一次重新學習，是結構設計原理課程教學的重要環節，是將學習內容有機聯系起來的紐帶，通過課程設計，可以提高學生處理實際問題的能力。同時，課程設計是土木工程專業畢業設計的先導，好的課程設計可以有效地提高畢業設計的質量。筆者認為應將實際工程面對的具體問題加以簡化，從中取出部分內容作為課程設計的內容，這樣可以充分激發學生的興趣，保證課程設計的質量，使學生通過設計對課程的內容有一個全面的了解，更好地提高教學質量。
對于土木工程專業的橋梁方向，目前，結構設計原理的課程設計主要是“鋼筋混凝土簡支T梁主梁設計”。筆者所在教學團隊發現存在如下問題：設計題目比較單一，不夠靈活，學生的選擇性較小；課程設計中，部分學生只是簡單地照搬設計樣板，或抄襲其他同學的設計，不能深刻理解設計原理；施工圖繪制的深度不夠，圖面質量較差。針對這些問題，筆者對課程設計教學的命題、教學進行了改進。
首先，對結構設計原理課程設計命題進行改進。結構設計原理課程設計的命題一直比較單一，而實際上結構設計原理課程所包含的內容很多，如受彎構件、受扭構件、受壓構件、預應力混凝土結構以及圬工結構等。同時，隨著科學技術水平的發展，各種新結構、新材料不斷涌現，為了適應時代對土木工程專業人才的需求，也需要與時俱進，使課程設計的命題多樣化、工程化和時代化。
其次，對學生闡述課程設計題目的目的、意義和內容，深入剖析命題的內涵，使學生有一個良好的開端，避免一開始就產生畏難情緒，盡快進入設計工作狀態。課程設計一般持續1周至2周的時間，在這一過程中，應進一步加強對學生的管理和指導，對于計算書的撰寫，應要求規范統一，使之養成嚴謹的工程素養。另一方面，應鼓勵并要求學生使用AUTOCAD等軟件繪制相應的圖紙，為畢業設計和以后的工程設計與施工工作打好基礎。
五、結語
結構設計原理課程是理論性高、實踐性強的專業課程，教學過程中應加強理論與實際的聯系，使學生掌握結構設計原理的設計方法和原理，培養學生的工程結構意識，提高學生的綜合素質和創新能力，為專業素質的養成打下堅實的基礎。
參考文獻：
[1]袁建波，鄭健龍.普通本科院校應用型人才創新能力培養研究[J].高等工程教育研究，2008，（2）：137-140.
[2]胡弼成.高等教育學[M].湖南：湖南人民出版社，2010.
[3]葉見曙.結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，2008.
[4]張建仁，劉小燕. 結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，
關鍵詞：家電；結構設計；設計理念
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
前言
隨著我國經濟的不斷發展，我國家電產業也隨之發展迅速，這對于一個國家的經濟發展和居民生活都具有重要意義。而家電結構設計是一個需要多專業共同參與、合作完成的過程，相對于其他設計要更為復雜。家電結構設計的核心在于創新，設計中也存在許多不確定的因素，所以需要設計者集思廣益對家電結構設計進行創新。
1、家電結構設計內容及其特點
1.1家電結構設計的內容
家電結構設計的內容很多，在這里主要敘述家電結構設計的幾大重要內容。第一，組裝結構設計。隨著社會的發展，人們對家電設計又有了一個新的追求，那就是家電設計要追求一種組裝簡單和零部件簡單的目標，家電結構設計就是為了解決組裝簡單和零部件簡單這一問題而存在的，家電結構設計能夠使家電產品變得更加的便利和簡單，在家電結構設計中，組裝結構設計是主要內容之一；第二，家電參數設計。家電產品是一種使用頻率比較高的產品，家電結構設計師在進行家電產品的設計時，要注意家電產品的很多參數，比如說家電的受熱參數、家電的動態參數和家電的受損參數等等一些參數。家電的受熱參數、家電的動態參數和家電的受損參數在很大程度上影響了家電產品的使用壽命，作為一位家電產品設計師，首要的任務就是要做好延長家電產品使用壽命的工作，而除了家電產品的后期維護之外，家電結構設計則是唯一能夠延長家電產品使用壽命的途徑，我們要高度重視家電參數設計；第三，連接件的設計。任何的設計都有一種特有的連接件，這在我們的家具產品設計別明顯，家具產品如果沒有連接件的設計，那么這件家具產品則無法投入到正常的使用之中，家電產品設計更要注重這一點，因為家電產品是一種高頻使用的產品，家具產品的使用頻率相比于家電產品的使用頻率要低得多，所以家電產品的連接件必須能夠使家電產品很結實，而且要比較簡單，家電產品結構設計的連接件設計是家電產品結構設計中的重中之重，不僅僅是家電產品結構設計的重點，而且是決定一件家電產品好壞的主要決定因素，作為家電產品的設計師，要高度重視家電產品結構設計的連接件設計。
1.2家電結構設計的特點
第一，家電結構設計的嚴謹性。一般情況下，家電產品的大小比起一般的家具產品和建筑產品都不是很大，對于比較大的家具產品和建筑產品都不允許有半點誤差，更何況是比較小的家電產品，家電產品的結構設計如果出現了很小的誤差，就會在很大程度上影響家電產品的功能和使用，更嚴重的是，家電產品的結構設計如果出現了很小的誤差也會導致家電產品最后無法實現的后果，作為一位家電產品結構設計的設計師來說，要高度重視這個問題，要謹遵家電產品結構設計的嚴謹性；第二，家電結構設計的功能性。家電結構設計具有雙重功能，家電結構設計的第一大功能在于實現自己的連接功能，也就是作為一個連接的身份出現在整個的家電產品中，這個功能是家電結構設計的根本功能。家電結構設計的第二大功能在于實現自己的裝飾功能，在具體的家電產品設計中，每一個家電產品結構設計師都要考慮到家電結構設計的雙重功能，家電結構設計的第二大功能是實現自己的裝飾功能，這在整個的家電產品的外形上來說非常的重要，直接影響家電產品的外形，最終也會成為家電產品的銷售量的影響因素之一。
2、家電結構設計原理
2.1家電結構設計應當遵循設計簡便的原理
任何的設計都應該遵循設計簡便的設計原理，而家電產品的結構設計也不例外，也要遵循設計簡便的設計原理，這一點非常的重要。家電結構設計只有設計出比較簡便的產品，它才會受到廣大消費者的關注和歡迎，但在近些年來，很多家電產品的結構設計師并沒有注重這一點，都忽視了家電結構設計應當遵循設計簡便的原理這一問題，這在一定程度上也反映了很多家電產品的結構設計師的素質比較低下這一問題。而在家電產品的結構設計領域也存在著這樣的問題，很多家電產品的結構設計師進行的家電產品的結構設計太過于追求設計簡便，而忽視了家電產品的結構設計具體功能的實現，他們誤解了家電產品的結構設計的簡便性，他們簡單地把家電產品的結構設計的簡便性理解成家電產品的結構設計的簡單，這一問題直接造成的后果就是家電產品的結構設計的任務沒有很好的完成，也就是沒有實現家電產品的結構設計的根本目的，沒有達到家電產品的結構設計的功能要求。
2.2家電結構設計應當符合人機工程學
眾所周知，任何的設計都必須要符合人機工程學，因為設計本身就是為人類服務的，因此，設計必須要達到人的要求以及適應人的基本使用條件，也就是我們所說的“以人為本”。人機工程學就是我們在進行具體的家電結構設計時必須要以人的尺寸去進行設計，因為我們設計出來的家電產品要供人們使用，所以我們必須做到這一點，這一點在家電產品的結構設計中不是很明顯，而在我們的家具產品設計中顯得十分的重要，如果我們設計一個椅子，而這個椅子不能和我們的基本人體尺寸相符合以及無法符合我們的正常使用習慣，那么這樣的一個椅子就不能滿足人的要求，它就沒有存在的價值，在具體的銷售中，它也是賣不出去的。而作為在人機工程學方面要求較低的家電產品的結構設計中，我們也要充分認識到家電結構設計應當符合人機工程學這一原理。
3、家電結構設計規范
3.1家電結構設計的裝飾線的規范
每一個家電產品的體積和外觀是不一樣的，在家電結構設計的裝飾線的設計上也是不一樣的，而作為家電結構設計的裝飾線的普遍的規范，我們在進行家電結構設計的裝飾線的設計時要注重和家電產品的體積和外觀相結合，只有和家電產品的體積和外觀相結合，才能夠設計出比較合理和美觀的裝飾線。作為家電產品的結構設計師，我們要高度重視這一點。
3.2家電結構設計的按鈕的規范
每一個家電產品的功能都是不一樣的，在具體的家電結構設計的按鈕設計中，我們要考慮到這一家電產品的功能和家電產品的外觀要求，我們在進行家電結構設計的按鈕的設計時，我們要謹遵家電結構設計的按鈕的規范，也就是要使家電結構設計的按鈕設計既美觀又具有很強大的功能性。作為家電產品的結構設計師，我們要高度重視家電結構設計的按鈕的規范。
4、結語
家電產品的結構設計中許多設計元素的應用不是停留在元素的形似，而是要追求家電產品的結構設計的功能的實現，家電產品的結構設計并不是各個設計元素的簡單堆砌，而是通過對家電產品的結構設計的充分認識，來打造富有強大功能和造型的家電產品。家電產品的結構設計師應當以簡練的設計手法，設計出符合人機工程學的家電產品，這些產品不僅有強大的功能，而且要具備比較簡便的特點。我們在進行家電產品的結構設計時一定要注意筆者以上提到的幾點具體規范和要求。
參考文獻：
[l]張小勇. 面向電子產品結構設計的知識庫系統研究與開發. 電子科技大學,2012,(05).
關鍵詞：旅館設計 浙江大學開題報告范文 杭州論文 開題報告
一、課題的來源、目的意義(包括應用前景)、國內外現狀及水平
1) 課題的來源
根據指導老師布置的《浙江大學畢業設計(論文)任務書》。此次畢業設計來源于工程實際：南方某市沿街道地段新建一旅館;地基面積80m×60m=4800m2。
2) 目的意義
目的：此次畢業設計資料來源于工程實際：南方某市沿街道地段新建一旅館，通過畢業設計全面掌握建筑結構設計、結構設計圖、建筑施工圖及施工圖概預算的原理，編制施工組織是設計和概預算;
意義：1、鞏固本人三年來在校期間所學的基本理論和專業知識;鞏固、深化、拓寬所學過的基礎課程、專業基礎課和專業課知識，提高綜合運用這些知識獨立進行分析和解決實際問題的能力;以及鍛煉自己畫圖、識圖能力;
2、解決土木建筑工程設計中各方面問題所需的綜合能力和創新能力，達到初步了解與掌握一個建筑方案設計和結構工程的實際工作內容和設計工作的方法與步驟;
3、充分理解和正確掌握多層房屋結構的受力特點和內力分析計算方法，熟悉建筑及結構設計方面相應的規范和規程,以及掌握方案設計和結構設計軟件中天正及cad的性能及其操作使用方法。
4、通過畢業設計全面掌握建筑設計的基本原理，繪制建筑結構施工圖.全面掌握建筑中旅館設計的基本原理、功能組合,完成一棟建筑的結構設計,繪制建筑結構圖和建筑施工圖,并進行相應的機構布置.。
3)國內外現狀及水平
國內：基礎國內一般采用人工挖孔樁基礎：人力消耗較大，比較落后;在機械挖孔方面技術比較先進，但是推廣面較窄;主體結構施工方面，大多是采用鋼筋砼，在幫扎施工上，手工施工較多;砼澆筑技術在國際上比較先進的，商品砼澆筑方便、簡潔;砌體結構施工與國際接軌，采用人工砌筑;但是在腳手架的安裝方面采用折疊式里腳手架，安全穩定，轉運靈活方便;防水工程普遍采用改性瀝青防水卷材柔性防水。
國外：德國建設礦井井筒采用7層防水工藝，即混凝土、砌塊、瀝青石渣、不銹鋼板、瀝青石渣、砌塊、混凝土。造價是中國自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在滲水環境中錨噴，采用放水支護法，用鋼絲和橡膠制成半圓型膠管，用粘結劑粘在滲淋水處，51lunwen.com/tuijiankaiti/ 排至基礎面盲溝，在管外錨噴，把管埋在噴層之內，噴層是外混凝土內部流水的現狀。日本多采用改性水玻璃——水泥漿等，有計劃的設計壓力、輸漿量、封水效果等。俄羅斯采用粘土漿，無約束注漿法施工，即不設計壓力、輸入量，只是把設備安好，一直注，什么時候壓不進漿則停工，無帷幕防區，工期長，治水率低。
二、課題研究的主要內容、基本要求、研究方法或工程技術方案和準備采取的措施
主要內容：建筑方案設計、建筑技術設計、建筑結構設計、施工組織設計
基本要求：每人獨立完成畢業設計全部任務，要求每人完成一套建筑結構設計施工圖和相關的建筑說明及結構計算書，編制施工組織設計，嚴禁抄襲。
①建筑結構施工圖要求：圖幅采用2號圖紙，比例：1：100(節點詳圖，構件配筋圖除外)
②建筑結構施工圖表達方式：采用cad繪制，打印成圖.
③圖紙裝訂：按設計說明，建筑施工圖，結構施工順序裝訂.
④設計資料裝訂：建筑設計說明，機構計算書，施工組織設計文件一并嚴格規范要求成冊.
⑤圖紙的內容標注必須規范符合制圖標準.
方
法： 1、采用磚混結構。
2、從設計的功能上根據現代旅館的設計要求，根據現代人的生活物質條件的提高，設計多種多樣住宿環境，以滿足不同人的住宿要求。
準備采取的措施：通過課題研究，收集必要的原始數據和勘測設計資料，綜合考慮總體規劃、基地環境、功能要求、建筑經濟以及建筑藝術等多方面的問題，進行設計并繪制成圖紙。
四、總的工作任務，進度安排以及預期結果
1)工作任務
獨立完成該旅館的建筑結構設計，為保證設計的準確性，方便與下步工作的順利進行，在實際工作過程中進行檢查，并在每項進度安排中進行對該項的總體檢查，達到預期結果。
2)進度安排
2007年3月12日-2007年3月19日 完成開題報告,建筑方案設計
2007年3月20日--2007年4月4日 建筑技術設計
2007年4月5日--2007年5月5日
建筑結構設計
2007年5月6日--2007年5月22日 施工組織設計
2007年5月23日—2007年5月底 畢業設計資料整理歸檔，準備畢業答辯資料
3)預期結果
1)全面掌握建筑結構設計的基本原理。
2)掌握普通旅館的結構設計與施工設計。
3)繪制施工平面圖。
土木工程專業是實踐應用比較強的專業。為體現國民經濟和社會發展對土木工程專業人才的現實和長遠需求，必須要學以致用。獨立院校作為應用型本科院校，結合土木工程專業培養目標，以CDIO能力培養為理念的《土木工程專業應用型卓越工程師培養計劃》及寬口徑土木工程專業培養方案，以注重提高學生綜合素質和創新能力，注重加強學生專業基礎知識和優化基本理論知識結構，向培養土木工程師從事設計、施工與管理等應用方向拓展。混凝土結構設計原理課程體系龐雜，需要加強其與材料力學、建筑材料等基礎課的聯系，綜合知識結構，理清課程的脈絡精髓，使學生更透徹地理解混凝土構件受力機理，并對構件整個受力過程有更全面了解，讓主要知識點的掌握有如一氣呵成之感。結合本課程的特點，理清“實驗———基本假定———應力簡圖———基本公式———適用條件———應用”這一思路。對于各類受力構件，首先根據大量實驗資料分析實驗結果，闡明基本假定，據此推出核心應力簡圖，再結合力學知識，基本公式及適用條件則隨之導出，計算步驟也順應確定。實現幫助學生理清學習思路，有計劃有步驟的主動學習本課程的目的。
二、合理統籌教學內容，編制工程師計劃的培養體系
（一）加強對設計規范的學習
混凝土結構設計原理課程主要涉及的規范是《混凝土結構設計規范》和《砌體結構設計規范》。每一次新規范的頒布[2]，都迫切要求有關的工程技術人員、教師和學生學習掌握新規范。作為教師，尤其要盡可能地將新規范融入到混凝土結構設計原理課程教學實踐中，加強學生對規范條文的學習和理解，特別是修訂部分的內容，增加了[3]結構整體性和防連續倒塌設計、結構耐久性設計、裂縫寬度驗算調整、高強度材料的推廣等，最好能讓學生理解其修訂內容的科研或工程背景，以便學生更好地掌握。根據《混凝土結構設計規范》（GB50010———2010）和《砌體結構設計規范》（GB50003———2011）的頒布及教學思路，對每一章給出教學要求，分為基本概念、計算能力和構造要求三方面，并分三個檔次：對概念，分為“深刻理解”、“理解”和“了解”；對計算能力，分為“熟練掌握”、“掌握”和“會做”；對構造，分為“熟悉”、“領會”和“識記”。全面修改和補充計算例題等。并在內容上涉及不少注冊執業資格相關規范條文和算例，為培養學生畢業后獲得注冊執業資格做準備。
（二）優化課程內容，處理好重點和難點的關系
在與基礎課程聯系的基礎上，結合教學大綱合理安排并優化教學內容，在此基礎上重視對本課程重點與難點的處理。教師首先要明白學生在學習這些知識前需要的先導知識（包括先修基礎課程）。其次結合獨立學院培養應用型人才和學生力學等基礎相對較差的情況，要清楚學生學習的重點和難點，然后認真備課，針對具體模塊內容，精心設計問題，有目的的引領學生梳理學習思路、幫助學生漸漸主動融入課程內容角色；讓學生掌握重點，理解難點。混凝土結構設計原理課程涉及許多構造措施，如混凝土的最小保護層厚度，鋼筋的錨固長度、搭接長度，鋼筋間的凈距或間距，受力鋼筋的最小配筋率等。這部分內容規定性的東西多，內容比較零散，在講授時應進行適當歸納與分類，盡量使其條理化和簡單化，并介入實體模型，便于學生理解和記憶。
（三）制訂本課程基于CDIO工程教育模式的培養體系
本課程基于CDIO工程教育模式的培養體系，需在土木工程專業的工程師培養體系的基礎上制訂。以土木工程專業的教學規范為依據，保留專業基本的理論教學和實踐教學，結合行業不同單位的工作性質和學生興趣及未來計劃的發展去向增加與工程師培養相適應的理論教學和實踐教學。統籌我院土木工程專業開設課程實際，針對設計院就業方向，還可增設施工圖預算、混凝土結構工業廠房設計、砌體結構設計等實踐環節，由校內教師和校外工程師綜合指導。針對施工企業就業方向，還可增設工程預決算實踐環節，由校內教師和校外工程師綜合指導。針對咨詢公司就業方向，增設工程項目現場實習，包括工程招投標流程、招投標文件編制、監理規劃大綱編制等，由校內教師和校外工程師綜合指導。
三、構建實踐教學新模式
（一）引入工程案例教學法，營造課堂工程氛圍
為達到教學目的，實現教學內容，運用教學手段而進行，引進新的教學方法勢在必行。本課程采用案例分析法，以教師指導下的分組討論方式進行。教師根據課堂教學要求、內容關聯性及學生興趣選擇案例，說明理論在實際中的具體運用。結合案例提供的信息，運用混凝土結構設計原理知識進行針對性地分析和論證。學生在辯論中學習，充當主角。案例教學是理解和深化理論知識的有效途徑。通過教師的引導和啟發，提供和評估備選方案，培養學生運用混凝土結構設計原理的知識和方法，模擬解決實際問題實現知識由抽象到具體的飛躍。
（二）將實體模型引入教學實踐
為增強學生對土木工程結構的空間想象力，在原有的結構與材料實驗室建立比較系統的土木工程專業系列課程，如混凝土結構設計原理、鋼結構、房屋建筑學、土木工程材料、土木工程施工等課程教學實體模型。針對本專業開設方向和課程要求，需配置包括混凝土結構和道路與橋梁工程結構在內的結構教學模型。其中混凝土結構有梁（含簡支梁、連續梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁）、樓（板）蓋、柱、工業廠房等模型。將實體模型引入課程教學實踐，模擬“施工現場”，將“工程搬進課堂”，增強學生的感性認識，提高學生對土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力，從而大大提高課堂教學效率和效果，同時為后續的試驗研究，制作混凝土結構構件模型做準備。
（三）組織施工現場參觀，加強感性認識
結合本學院合作辦學方的優勢，提供與寶坻區產學研合作項目，開辟“專業實踐教學基地”。如在現澆混凝土結構施工現場，學生能較深刻地了解主、次梁的立體交叉關系和鋼筋布置應注意的問題，及鋼筋的錨固、搭接、彎起等構造要求；學習預應力混凝土知識時，可組織學生參觀預應力張拉工藝及過程，了解預應力筋的種類、錨具等，以增強學生的感性認識。通過這一系列實踐教學，使學生深刻理解課堂教學的內容。除此之外，基于CDIO工程教育模式的培養體系中的工程實例講座，與理論課程和施工現場參觀等穿行。通過課堂視頻和實體模型及工程案例教學、安排工程實例講座、到施工現場參觀實習等，讓學生親身接觸實際工程，進一步增強感官認識，并逐步過渡到理性認識，大大提高學生分析問題、解決問題的能力。
（四）加強試驗研究，制作混凝土結構構件模型
鋼筋混凝土結構材料性能的不確定性、離散性，使鋼筋混凝土結構基本理論須由鋼筋和混凝土材料性能以及結構構件的受力性能的試驗研究來驗證。利用結構與材料實驗室，通過試驗觀識結構構件從開始加荷到破壞的過程，構件內部應力、應變的變化，裂縫的發生、發展以及裂縫的分布等特征，分析構件的受力狀態，以及鋼筋和混凝土在受荷過程中所表現出來的特性。教師通過啟發、引導學生從現象出發，主動思考找出事物本質，訓練學生分析問題和解決問題的能力。利用結構與材料實驗室，可模擬現場施工，實現仿真教學，制作混凝土結構構件模型。結合混凝土結構設計原理先修課程如土木工程材料、土木工程施工等，從水泥、石子、砂子、鋼筋等原材料選取到配筋計算、水灰比計算、鋼筋的綁扎、支模、混凝土澆筑及養護、試塊制作等，模擬施工的全過程，預制鋼筋混凝土梁，對其強度進行測試，并引導學生對試驗結果進行分析，鼓勵自主實驗。可大大提高學生的學習積極性。
四、結束語
關鍵詞：建筑結構, 概念設計, 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
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：
前言
優秀的工程設計是建筑設計和結構設計的有機結合。隨著科學技術的發展,專業化程度越高,建筑設計與結構設計相互配合更為重要。一個好的建筑設計,必須有一個好的結構體系才能實現,結構設計的好壞,關系到建筑物是否適用、經濟、美觀。特別在高烈度地震區,建筑設計必須在滿足結構抗震要求的前提下,才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設計出既要滿足建筑美觀,造型優美,又要使結構安全、經濟、合理的建筑物是每個建筑師與結構師都必須十分注意的問題。
工程建設中,無論工業建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來可分為兩類:一類是將優美的建筑造型,完善的使用功能,先進的結構體系和工業化制造與施工工藝有機地結合起來,創造出技術先進、新穎、經濟適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術效果為主,創造出奇特怪誕的建筑造型,結構方案從屬于不合理的建筑設計,放棄了結構設計的合理性和經濟性。一般提倡和實施的是第一類建筑。
1 概念設計的重要性
概念設計是展現先進設計思想的關鍵，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。一般認為，概念設計做得好的結構工程師，隨著他的不懈追求，其結構概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富，設計成果也越來越創新、完善。遺憾的是，隨著社會分工的細化，大部分結構工程師只會依賴規范、設計手冊、計算機程序做習慣性傳統設計，缺乏創新，更不愿（不敢）創新，有的甚至拒絕對新技術、新工藝的采納（害怕承擔創新的責任）。大部分工程師在一體化計算機結構程序設計全面應用的今天，對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤而不能及時發現。隨著年齡的增長 ，導致他們在大學學的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設計成果的不斷創新。
在當今世界上,從技術的觀點看,幾乎任何結構都是可以建造出來的,但從結構效益角度看,重要的問題是“應不應該這樣造?”而不是“可不可能這樣造?”結構設計與建筑設計都要講求經濟效益。只有正確符合結構邏輯的建筑才能具有真實的表現力和實際的實踐性,單純追求藝術表現而忽視結構原理,設計出來的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發揮結構本身所具有的造型特點,去塑造出新穎而富有個性的建筑藝術造型,這樣設計的建筑才能是一個非常成功的建筑作品。以建筑構思和結構構思的有機融合去實踐建筑個性的藝術表現,即便是從建筑藝術的角度來看,作為一個建筑師也應了解結構設計的概念、原理,提高自己運用結構的素養和技巧。同樣,結構工程師也必須理解建筑設計的意圖,打破一些舊的框框束縛,學習一些建筑藝術,提高藝術修養,敢于創新,用結構設計的原理完善建筑設計,使建筑設計與結構設計相互密切配合,設計出高水平的建筑工程。
建筑設計與結構設計是整個建筑設計過程中的兩個最重要的環節,對整個建筑物的外觀效果、結構穩定起著至關重要的作用。而二者之間又存在著相互協調、互相制約的關系。在建筑設計中,少數建筑師總是把結構放在從屬地位,并要求結構必須服從建筑,一切以建筑為先導,這一觀念分割了科學的完整性,忽略了基本的力學規律,片面地追求建筑技術與建筑藝術的結合和最大滿足使用功能的要求,這樣往往給某些建筑工程質量帶來了質量隱患和不安全因素。
2 建筑結構設計的基本內容
2.1結構設計的程序
建筑物的設計包括建筑設計、結構設計、給排水設計、暖氣通風設計和電氣設計等。每一部分的設計都應圍繞設計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經濟要求和環保要求。
建筑結構是一個建筑物發揮其使用功能的基礎,結構設計是建筑物設計的一個重要組成部分,主要包括以下四個過程:方案設計結構分析構件設計繪施工圖。
2.2建筑物結構設計的要求
為保證建筑結構的可靠度達到設計要求,在設計中,必須遵循以下要求:(1)計算內容:結構構件應進行承載能力極限狀態的計算和正常使用極限狀態的驗算,如直接承受動力荷載的構件應進行疲勞強度驗算;(2)結構上多種作用效應同時發生時,應通過結構分析分別求出每一種作用下的效應后,考慮其可能的最不利組合;(3)抗震設計:我國的抗震設防烈度為6至9度,建筑結構根據所在地區的烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應不同的抗震等級,有不同的計算和構造要求。
3 建筑結構設計的原則
適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行建筑結構設計的原則。一個優秀的建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的,適用、安全、經濟、美觀、便于施工是結構設計人員最終努力的目標,是結構設計的最佳體現。
結構設計一般在建筑設計之后,“受制”于建筑設計,但又“反制”于建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計,應滿足、實現各種建筑要求;建筑設計不能超出結構設計的能力范圍,不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。結構設計決定建筑設計能否實現,從這個意義上講,結構設計顯得更為重要,雖然一棟標志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個適用、安全、經濟、美觀、便于施工的結構設計也是工程師們的驕傲和成就。
4 建筑結構的任務
我認為，結構設計的任務始終是：按照建筑的功能與美學需求確定安全、合理的結構體系；進而依據建筑結構可靠度設計有關標準所確定的原則對結構作用效應與結構抗力進行符合結構實際工作條件（性能）的分析；最終應做到在規定的結構設計使用年限內，在現行規范規定的各種荷載作用下，所設計的結構是安全可靠、經濟合理、技術先進的。
作為一名結構工程師，我們還應該清醒地認識到，結構科學和材料科學的發展遠沒有達到可以令建筑師們的“浪漫思維”無約無束的境地。在實際結構的建造過程中影響結構安全的因素眾多，一方面，建筑結構理論歸根結底是一門實驗科學，理論與實際的偏差不可避免，另一方面，建造技術的發展水平和區域差異以及施工質量控制等等方面的諸多因素，都會給實際建造完成的建筑結構安全性能帶來某種程度的不確定性。
關鍵詞：建筑；結構設計；離差最大化；優選；方案；影響因素；分析
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
在建筑結構設計中，進行設計方案的優選是建筑結構設計中的重要內容，對于建筑工程施工造價控制以及建筑施工質量保障有著積極的作用和意義。通常情況下，進行建筑結構設計方案優選的目的，是為了通過競爭或者是通過技術、經濟等指標的評價方法，最終選擇出建筑結構設計中技術先進、結構功能完善、經濟成本合理并且安全可靠的建筑結構設計方案，以提高建筑工程施工建設的綜合效益，促進建筑工程施工建設的發展與進步。文章通過對于價值工程優選設計方案方法中存在的問題進行分析，從離差最大化設計方案優選評價原理與模型的建立、具體計算評價等方面，結合建筑結構設計方案的影響因素，進行基于離差最大化的建筑結構設計方案優選分析與探討。
1、價值工程建筑結構設計方案優選評價局限性分析
價值工程設計方優選方法，主要就是通過運用價值工程優化設計方案的方法，通過對于設計方案進行技術、經濟等指標屬性的評價，實現經濟與技術統一的工程前期的造價控制實現。在我國，價值工程設計方案優選方法還是具有一定的應用范圍，通常情況下，在進行工程設計方案的優選實現過程中，就是通過設計招投標或者是設計方案優選、限額設計等方式，通過使用價值工程優化設計方案，在對于設計方案進行技術和經濟上的評價后，實現工程設計方案在技術與經濟的統一，并對于工程前期的造價成本進行控制。
總之，價值工程設計方案優選方法是一種通過應用集體智慧結晶成果和有組織的活動，以設計方案中的設計產品的功能的分析評價為主，是產品設計方案保持在以及較低的成本費用滿足安全可靠的產品必要功能的設計實現。因此，根據價值工程設計方案優選方法的具體方法步驟可知，應用價值工程設計方案優選方法進行建筑結構等設計方案的優選評價中，主要就是對于建筑結構設計方案中的建筑結構設計功能以及設計成本之間的相互關系進行研究，并且根據這種相互關系的研究結果，來進行設計方案的評價優選。
結合價值工程設計方案優選評價方法的具體優選評價方式與原理，在實際應用中，該方法主要具有以下的局限性與應用問題。首先，價值工程優選方法在進行設計方案中指標權重系數的確定中，具有較大的主觀性；其次，價值工程優選方法的設計方案評價標準不夠完善；最后，價值工程優選方法在進行設計方案中成本系數指標因素的確定中，只是在方案之間進行對比確定，準確性與合理性不足。
2、基于離差最大化的建筑結構設計方案優選
離差最大化進行建筑結構設計方案的優選評價，能夠根據不同類型的指標屬性，比如效益型或者是成本型、區間型等，通過對于這些指標偏離程度的計算，并根部不同屬性指標偏離程度的衡量標準不同規律，對于設計方案進行優選評價實現。應用離差最大化進行設計方案的優選評價，其優選評價實質就是通過設計方案中主要評價指標的對比，應用最大離差實現設計方案的優選評價，它對于價值工程優選方法中，功能系數與成本系數相比的設計方案優選評價局限和不足有很好的彌補改善。
2.1 基于離差最大化的設計方案模型建立
根據上述離差最大化設計方案的優選評價原理方式，應用離差最大化進行設計方案的優選評價實現中，首先需要進行評價矩陣的建立。
假設集合D為要進行優選評價的設計方案集合，而D1、D2、D3……Dn為不同的設計方案，對于這些設計方案進行設立的評價指標結合為G，而G1、G2、G3……Gn為不同的評價指標因素。如果存在Di的指標因素Gj屬性值為Yij，那么，就可以用下式（1）所示矩陣，進行設計方案D所對應的的評價指標因素集合D的屬性矩陣表示。
（1）
通常情況下，在進行設計方案優選評價中評價矩陣建立時，對于評價矩陣中的評價指標因素多進行效益型以及成本型、固定型三個屬性類型的劃分，其中效益型的評價指標因素中，指標屬性值通常越大越好；而成本型的指標屬性中，指標的屬性值則是越小越好；固定型指標屬性類型中，其屬性值既不能太大，也不能太小，通常以穩定在某個固定值范圍標準為最佳。
通常情況下，離差最大化設計方案優選評價時，由于不同屬性類型的評價指標之間存在有不同的衡量評價標準和衡量評價單位等，因此，為了避免這種不同衡量標準評價過程中不能統一衡量問題，進行優選評價設計方案的選擇前，應做好相關的規范化處理。如下公式（2）中的a、b和c所示，分別為效益型、成本型和固定型三種不同屬性類型指標的規范化處理表示公式。
（a）
（b）（2）
（c）
將不同屬性類型的設計方案評價指標在經過上示公式的規范化計算處理后，就可以得到一個決策矩陣，在決策矩陣關系中，設計方案評價指標的屬性值，則是越大越好。
2.2 指標權重系數的確定
結合上述優選評價設計方案模型的建立情況，假設每個設計方案的評價指標權向量為W，則W滿足下列關系公式（3）所示計算關系。
（3）
并且對于第i中設計方案的綜合評價值，可以通過下列計算公式（4）進行計算得出。
（4）
需要注意的是，應用離差最大化進行設計方案的優選評價過程中，結合實際優選評價應用情況，為了方便進行設計方案的優選評價實現，通常hia需要對于離差最大化優選評價計算結果，采用熵值法進行修正處理。
假設設計方案Di的評價指標Gj和其他設計方案之間的離差值，可以用下列公式（5）進行表示，那么對于設計方案中的評價指標Gj來講，所有設計方案和其它方案之間的總離差值，就可以用下列公式（6）進行計算表示。
（5）
（6）
通過上述計算公式就可以實現對于設計方案中總離差的最大化情況進行計算求得，從而實現對于設計方案的優選評價，但是，為了避免設計方案評價指標權重確定中的主觀性與隨意性對于優選評價結果的影響，就可以對于上述計算公式，進行熵值法修正，得到如下（7）所示權重最優解計算公式，并以此進行設計方案的優選評價。
（7）
3、結束語
總之，基于離差最大化的建筑結構設計方案優選評價方法，是一種相對比較合理，并且適應性較強的設計方案優選方法，進行該方法理論基礎下的建筑結構設計方案優選分析，有利于提高建筑結構設計方案評價水平。
參考文獻
[1]項勇，李海凌，盧永琴.設計方案優選中的離差最大化及熵值法[J].西華大學學報.2006（1）.
[2]容芷君，陶芳，陳奎生，應保勝.基于偏好的產品設計方案決策模型[J].武漢科技大學學報.2012（3）.
[3]陳自力，李尊衛.離差最大化法在商業銀行內部控制評價中的應用[J].重慶大學學報.2005（10）.
[4]曲在濱，李全龍，徐曉飛.戰場目標打擊順序的多屬性決策方法[J].計算機工程與設計.2007（13）.
關鍵詞:建筑結構設計;藝術設計;協調性
1 前言
優秀的工程設計是建筑設計和結構設計的有機結合。隨著科學技術的發展，專業化程度越高，建筑設計與結構設計相互配合更為重要。一個好的建筑設計，必須有一個好的結構體系才能實現，結構設計的好壞，關系到建筑物是否適用、經濟、美觀。特別在高烈度地震區，建筑設計必須在滿足結構抗震要求的前提下，才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設計出既要滿足建筑美觀，造型優美，又要使結構安全、經濟、合理的建筑物是每個建筑師與結構師都必須十分注意的問題。
工程建設中，無論工業建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來可分為兩類:一類是將優美的建筑造型，完善的使用功能，先進的結構體系和工業化制造與施工工藝有機地結合起來，創造出技術先進、新穎、經濟適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術效果為主，創造出奇特怪誕的建筑造型，結構方案從屬于不合理的建筑設計，放棄了結構設計的合理性和經濟性。一般提倡和實施的是第一類建筑。
2 從兩個設計例子來看建筑和結構的配合問題
例1:某加工廠廠房設計。加工廠設備較大，車間要求寬敞、凈空要高，不設隔墻，防火要求較高。前幾年設計均采用排架結構，墻體為240磚墻，屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結構，建成后能滿足廠方的使用要求，但設計不足之處是自重大、不經濟、施工周期長，并且跨度受限制。根據結構設計必須考慮經濟合理、施工方便的原則，近幾年所設計的棉花加工廠，均采用門式剛架輕型房屋鋼結構，標高1m 以下為磚砌體，以上墻體為壓型彩鋼板，屋蓋相同。該設計既能滿足使用要求，同時也克服了上述結構形式的不足。
對于像加工廠這一類的建筑，設計時必須滿足生產工藝的要求，在功能布局上應該考慮生產活動和運輸活動的方便及使生產取得的高效率，為工廠創造良好的工作環境，這是設計原則;建筑的藝術效果，則相對來說處于比較次要的地位。所以，在均能滿足要求的前提下，經濟、施工方便、施工周期短則成為首選方案，而對于民用建筑里的公共建筑，如下面所談到的幼兒園之類的建筑，則與此不同，這類建筑的藝術效果就顯得重要的多。
例2:某幼兒園的設計則從另一個側面表現了建筑設計與結構設計的緊密配合。該建筑的設計以正南為主要朝向，總體布局合理，設計時滿足了兒童安全防護、游戲運動、獲取知識等要求。還考慮了幼兒建筑要活潑、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑風格，選擇生動、鮮明有益于兒童身心健康的造型、材料和色彩。因此，該建筑的平面活潑多變，有伸有縮，立面高低錯落，房屋各部分體形不一樣。這樣的建筑造型給結構設計帶來了一些困難。但此時，建筑的藝術效果及便用功能是很重要的，結構設計就要想辦法配合建筑設計，理解建筑設計的意圖，相互配合解決問題。
例如:幼兒園層數不高(三層)但房屋高低錯落，剛度、高度、重量相差懸殊，在地反力的作用下，由于自振頻率不同，各部分的連接處會引起相互擠壓，造成震害。因而采用了防震縫，伸縮縫二縫合一將建筑層數不同，結構形式不同，體型復雜的平面分成簡單體型和獨立的結構單元。在縫的兩側各設置墻體或框架。即雙墻、雙柱、雙梁，其次用圈梁、構造柱及現澆樓、屋面板來加強房屋的整體性，使凸出部分與整體變形盡可能相互協調。該幼兒園地質情況較差，地基做開挖換上回填處理，保證地基承載力，控制基礎沉降。又例如，該建筑有許多懸挑、懸掛結構，還有幼兒園入口處的重疊鋼筋混凝土門式剛架，輕巧別致的鋼結構屋頂風車，城堡式鋼筋混凝土錐形屋頂及蘑菇形屋頂:這些奇特的建筑造型是為滿足幼兒建筑需要而設計的，結構受力是合理可行的，經濟上也是可以承受的。因此，結構設計通過認真地受力分析，選擇相應的抗震構造措施及概念設計來滿足建筑的需要，施工單位也改進施工工藝配合設計施工。通過建筑設計與結構設計相互間的密切配合，建成后的幼兒園造型優美、新穎、奇特，不僅增添了幼兒建筑的情趣與生機，還展現了建筑新材料、新技術的運用，使整個建筑具有高度的時代氣息。
通過兩個工程實例說明，一個好的建筑是建筑與結構設計相互密切配合的結果。但要分清具體配合的側重點，有時是藝術、美觀要求是重要的，有時又是使用功能、生產工藝是重要的。總之，建筑師的設計可以將優美的建筑造型，完善的使用功能與結構設計有機地結合，而不能簡單地追求奇特。因此建筑設計不能離開具體的設計對象。
在當今世界上，從技術的觀點看，幾乎任何結構都是可以建造出來的，但從結構效益角度看，重要的問題是“應不應該這樣造?”而不是“可不可能這樣造?”結構設計與建筑設計都要講求經濟效益。只有正確符合結構邏輯的建筑才能具有真實的表現力和實際的實踐性，單純追求藝術表現而忽視結構原理，設計出來的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發揮結構本身所具有的造型特點，去塑造出新穎而富有個性的建筑藝術造型，這樣設計的建筑才能是一個非常成功的建筑作品。以建筑構思和結構構思的有機融合去實踐建筑個性的藝術表現，即便是從建筑藝術的角度來看，作為一個建筑師也應了解結構設計的概念、原理，提高自己運用結構的素養和技巧。同樣，結構工程師也必須理解建筑設計的意圖，打破一些舊的框框束縛，學習一些建筑藝術，提高藝術修養，敢于創新，用結構設計的原理完善建筑設計，使建筑設計與結構設計相互密切配合，設計出高水平的建筑工程。
建筑設計與結構設計是整個建筑設計過程中的兩個最重要的環節，對整個建筑物的外觀效果、結構穩定起著至關重要的作用。而二者之間又存在著相互協調、互相制約的關系。在建筑設計中，少數建筑師總是把結構放在從屬地位，并要求結構必須服從建筑，一切以建筑為先導，這一觀念分割了科學的完整性，忽略了基本的力學規律，片面地追求建筑技術與建筑藝術的結合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質量帶來了質量隱患和不安全因素。
任何一個建筑設計方案，都會對具體的結構設計產生影響，而有限的結構設計技術水平又制約著建筑設計層次。因此，在做建筑設計的過程中，建筑師應具備有一定的結構方面基礎，能與結構設計適當結合，相互調協，使二者相統一，才能創作出真正優秀的建筑設計作品。
然而，許多建筑設計師，強調創作的美觀、新穎、標新立異，強調創作的最大自由度，然而這樣的建筑設計將會給結構設計帶來很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風力、地震力、扭矩力等。如果建筑設計人員在進行平面設計和豎向設計構思時，不依據基本的結構技術原理和有關結構的受力特征，不征詢結構設計師的意見，往往會使結構工程師不能有效地選擇合理的結構體系，進行結構設計導致結構的不穩定等問題。比如將建筑物截面設計成為三角形，其抗彎矩力和抗側能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。
再者，有一些建筑師缺乏對結構力學方面的基本常識，在設計過程中，往往忽視力學的基本規律。如:在需抗震設防的地區，高層電梯設置在大樓的某一側，沒有和整個建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結構偏正，這樣就會產生扭轉，產生破壞。
關鍵詞：土木工程；橋梁工程；課程設計；MIDAS
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0193-02
“橋梁工程”課程設計既是土木工程交通土建專業教學的一門主要課程，也是一門實踐性極強的工程學科，其目的是培養學生綜合運用橋梁工程課程所學知識以及有關先修課程的基本知識進行橋梁結構設計的能力。以梁式橋課程設計為例，要求學生掌握梁式橋計算的全過程，其不僅加強了橋梁工程課程教學中的構造設計、計算方法的學習效果，而且也是對于結構設計原理、結構力學等專業基礎課的一次實際應用，同時也畢業設計的基礎。
一、現有橋梁工程課程設計教學中存在的主要問題
1.現有的課程設計方法與工程實踐脫節。在現代橋梁結構設計中，大型的有限元分析軟件逐步取代了手工計算和設計。常用的橋梁有限元軟件有ANSYS、MSC、MIDAS等一系列軟件，這些軟件以其強大的數值、分析運算功能、生動形象的圖像處理能力，代替了傳統方式下用筆和紙進行的設計操作。現有的設計課程中用筆、紙完成橋梁工程課程設計的傳統教學方式與時代脫節，大量應用電算技術成為一種時尚。有限元軟件應用的輔助教學方式既為設計類課程教學帶來了新的氣象，同時也對教學工作產生了巨大沖擊，其對于橋梁工程課程設計輔助教學的重要性越發突出。
2.對于設計成果是否符合要求缺乏判斷。現有的課程設計僅僅采用手算模式，一旦設計成果不滿足規范要求，學生往往僅改結果，對于過程并不加以修正，而MIDAS這一類設計軟件均引入了我國現行的設計規范，對于設計成果是否符合規范要求是一個剛性的判斷標準，一旦設計成果不符合要求，必須全過程修正方可通過計算。
二、MIDAS軟件引入橋梁工程課程設計的優勢與實踐
1.MIDAS軟件引入橋梁工程課程設計的優勢。為了解決橋梁工程課程設計中所暴露的問題，在課程設計中引入MIDAS作為設計工具，同時采用手算對承載能力進行復核，讓學生通過做課程設計，了解實際工程結構設計的基本程序和掌握結構設計的方法，并且通過設計結構的優化，真正達到基本訓練的目的，為畢業設計打下堅實的基礎。
2.MIDAS軟件在橋梁工程課程設計中的實踐。MIDAS系列結構設計軟件為通用的空間有限元分析軟件，要用到結構力學、結構設計原理、橋梁工程等大量理論知識。特別是針對橋梁結構，MIDAS/Civil結合國內的規范與習慣，在建模、分析、后處理、設計等方面提供了很多的便利功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設計院所采用。根據橋梁工程課程設計的任務要求，教學內容選定MIDAS系列結構設計軟件中最基本的桿系程序MIDAS/Civil。基本操作過程訓練的教學目的是讓學生了解MIDAS/Civil系列結構設計軟件的基本組成與設計流程，熟悉各級菜單命令。其教學內容包括建模（前處理），即材料參數輸入、結構離散化、邊界條件與荷載布置等；對結構進行分析計算，即按照現行的規范，對各種荷載進行組合并進行分析；結果（后處理），即導出設計成果、出圖等操作。分析能力提高訓練的教學目的是使學生的實踐能力由基本操作技能向實際應用能力提高，其教學內容是指MIDAS/Civil在進行配筋計算與驗算后，可以得到結構的內力、位移圖形與表格，并且根據各種驗算結果判斷是否通過設計規范。由于軟件的全部計算過程是隱蔽、看不到的，只有讓學生通過查看結果圖形和文本文件，學會分析判斷各工況下的荷載傳遞情況、荷載圖、彎矩包絡圖、剪力包絡圖等是否正確，結構鋼筋布置是否合理，計算結果（水平側移、裂縫、撓度等）是否符合規范、規程要求等。對可能存在的不合理的設計結果，通過對所建模型進行修改，結構概念、結構分析能力得到提高，對于結構力學、結構設計原理、橋梁工程以及規范的理解能力大幅度增強。教師S課程設計的進度，可選在課程設計前提前組織學生傳授、現場演示上述軟件的功能、應用及基本建模、分析及后處理過程，并且輔助已經建好橋梁模型使學生有更加深刻的體會。對于超靜定結構，結構的受力與施工過程息息相關，這就要求學生不僅會正確使用軟件，還要求學生采用結合所學的力學知識對所算橋梁結構的受力性能、施工過程進行檢驗，要求學生對于橋梁結構的定性分析應十分熟悉，必要時還應與簡化的橋梁模型的手算結果相符合，以此驗證軟件計算結果的正確性，為將來的結構設計、施工均打下堅實的基礎。
3.通過MIDAS的引入加強橋梁結構設計概念的教學。在我們的實踐中，發現學生往往會按照流程建立橋梁的模型，并且進行分析計算，但是對于計算的結果往往無法進行正確的評價，甚至找不出程序報錯的原因。其主要原因來源于學生的基本理論不清楚，對于橋梁結構的特點、規范的理解程度不夠。畢竟有限元軟件僅僅是一個工具，“人必須成為工具的主人，而不能被工具所代替”，因為每一次對于模型的修改和調試都建立在對于橋梁結構的宏觀概念上，所以學生在對橋梁模型的不停修改與調試中，對于結構設計原理、橋梁工程、現行規范以及所學的各種力學等課程的理解不斷加深，也更加有利于教學與實踐相結合，幫助學生建立大結構的概念。
4.應用實例。橋梁工程課程設計主要內容為30m預應力混凝土T梁結構設計。該設計計算包括T梁截面尺寸的擬定、荷載作用下結構內力的計算與效應組合、預應力鋼束的配置、截面驗算等。MIDAS提供視圖、結構、節點/單元、特性、邊界、荷載、分析、結果、PSC、pushover、設計、查詢、工具等十三項一級目錄。每個一級目錄下均提供若干二級目錄，MIDAS通過提供三維視圖使得設計更為直觀。如橋梁工程教學中對于截面尺寸的擬定給出的是一個范圍，如T梁指出高跨比為1/14―1/25，肋寬為0.18―0.20m，從受力與施工角度出發，在支點處往往采用較大的截面尺寸，跨中采用馬蹄形較小的截面尺寸，對于這些構造缺乏直觀的現實。MIDAS通過材料和截面、節點單元輸入進行截面擬定，相對于教材二維圖形，其可以產生三維構圖，從而表現更加直觀。學生更加容易理解也便于細部尺寸的修改。尺寸擬定完成以后，確定邊界條件，再按照課程設計要求進行車道和人群荷載布設，程序進行荷載效應計算與組合，PSC設計，完成預應力鋼束的初步估計。學生可以通過查看各種效應組合下的內力圖形，與手算結果比較，判斷模型建立是否正確。這不僅提高了學生對于結構力學等基礎課程的理解，更為今后施工、設計中的定性判斷提供了基礎。根據程序提供的預應力鋼束數量以及結構的彎矩圖，學生可以直觀地進行預應力鋼束的布置，并對鋼束的位置可以進行任意修改，直至結構通過程序驗算。程序的驗算是否可以通過施工階段正截面法向應力驗算、受拉區鋼筋的拉應力驗算、使用階段正截面抗裂驗算等。MIDAS程序設定一旦設計不能滿足現有規范的要求，則驗算報錯，這就需要學生對模型進行修改，或者調整預應力鋼束的數量、位置，或者調整截面的尺寸，這能進一步加強學生設計流程、預應力鋼束的布設以及作用等教學重點的理解，使得理論教學與實踐教學進一步融合。
三、Y語
近幾年，將MIDAS/Civil有限元分析軟件引入混凝土結構課程設計的教學實踐表明，通過提前布置課程設計題目，帶領學生熟悉并且應用有限元軟件，對于加強學生的設計理念，調動學生的設計積極性有著積極的作用，并且對于培養學生對各種錯綜復雜因素的綜合分析能力以及對學生畢業設計、加大實踐教育起到了很大的幫助作用。
參考文獻：
[1]邵旭東.橋梁工程[M].第二版.北京：人民交通出版社，2007.
[2]易壯鵬.“橋梁工程”課程設計教學方法研究[J].中國電力教育，2011，（14）：100-103.
[3]王新忠，郭太平，文國華.橋梁工程專業課程設計改革探索[J].中國電力教育，2009，（8）：112-114.
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）
【關鍵詞】建筑結構設計；藝術設計；協調性
0.前言
優秀的工程設計是建筑設計和結構設計的有機結合。隨著科學技術的發展，專業化程度越高，建筑設計與結構設計相互配合更為重要。一個好的建筑設計，必須有一個好的結構體系才能實現，結構設計的好壞，關系到建筑物是否適用、經濟、美觀。特別在高烈度地震區，建筑設計必須在滿足結構抗震要求的前提下，才能談得上建筑物的造型美觀、功能完善等等。因此要設計出既要滿足建筑美觀，造型優美，又要使結構安全、經濟、合理的建筑物是每個建筑師與結構師都必須十分注意的問題。
工程建設中，無論工業建筑、民用建筑、大型公共建筑等概括起來可分為兩類：一類是將優美的建筑造型，完善的使用功能，先進的結構體系和工業化制造與施工工藝有機地結合起來，創造出技術先進、新穎、經濟適用的建筑物。另一類則是以追求某些新奇的藝術效果為主，創造出奇特怪誕的建筑造型，結構方案從屬于不合理的建筑設計，放棄了結構設計的合理性和經濟性。一般提倡和實施的是第一類建筑。
1.從兩個設計例子來看建筑和結構的配合問題
例1：某加工廠廠房設計。加工廠設備較大，車間要求寬敞、凈空要高，不設隔墻，防火要求較高。前幾年設計均采用排架結構，墻體為240磚墻，屋蓋為薄腹梁鋼筋混凝土大板結構，建成后能滿足廠方的使用要求，但設計不足之處是自重大、不經濟、施工周期長，并且跨度受限制。根據結構設計必須考慮經濟合理、施工方便的原則，近幾年所設計的棉花加工廠，均采用門式剛架輕型房屋鋼結構，標高1m 以下為磚砌體，以上墻體為壓型彩鋼板，屋蓋相同。該設計既能滿足使用要求，同時也克服了上述結構形式的不足。
對于像加工廠這一類的建筑，設計時必須滿足生產工藝的要求，在功能布局上應該考慮生產活動和運輸活動的方便及使生產取得的高效率，為工廠創造良好的工作環境，這是設計原則；建筑的藝術效果，則相對來說處于比較次要的地位。所以，在均能滿足要求的前提下，經濟、施工方便、施工周期短則成為首選方案，而對于民用建筑里的公共建筑，如下面所談到的幼兒園之類的建筑，則與此不同，這類建筑的藝術效果就顯得重要的多。
例2：某幼兒園的設計則從另一個側面表現了建筑設計與結構設計的緊密配合。該建筑的設計以正南為主要朝向，總體布局合理，設計時滿足了兒童安全防護、游戲運動、獲取知識等要求。還考慮了幼兒建筑要活潑、明快，追求“新、奇、趣、美”的建筑風格，選擇生動、鮮明有益于兒童身心健康的造型、材料和色彩。因此，該建筑的平面活潑多變，有伸有縮，立面高低錯落，房屋各部分體形不一樣。這樣的建筑造型給結構設計帶來了一些困難。但此時，建筑的藝術效果及便用功能是很重要的，結構設計就要想辦法配合建筑設計，理解建筑設計的意圖，相互配合解決問題。
該幼兒園層數不高（三層）但房屋高低錯落，剛度、高度、重量相差懸殊，在地反力的作用下，由于自振頻率不同，各部分的連接處會引起相互擠壓，造成震害。因而采用了防震縫，伸縮縫二縫合一將建筑層數不同，結構形式不同，體型復雜的平面分成簡單體型和獨立的結構單元。在縫的兩側各設置墻體或框架。即雙墻、雙柱、雙梁，其次用圈梁、構造柱及現澆樓、屋面板來加強房屋的整體性，使凸出部分與整體變形盡可能相互協調。該幼兒園地質情況較差，地基做開挖換上回填處理，保證地基承載力，控制基礎沉降。又例如，該建筑有許多懸挑、懸掛結構，還有幼兒園入口處的重疊鋼筋混凝土門式剛架，輕巧別致的鋼結構屋頂風車，城堡式鋼筋混凝土錐形屋頂及蘑菇形屋頂：這些奇特的建筑造型是為滿足幼兒建筑需要而設計的，結構受力是合理可行的，經濟上也是可以承受的。因此，結構設計通過認真地受力分析，選擇相應的抗震構造措施及概念設計來滿足建筑的需要，施工單位也改進施工工藝配合設計施工。通過建筑設計與結構設計相互間的密切配合，建成后的幼兒園造型優美、新穎、奇特，不僅增添了幼兒建筑的情趣與生機，還展現了建筑新材料、新技術的運用，使整個建筑具有高度的時代氣息。
通過兩個工程實例說明，一個好的建筑是建筑與結構設計相互密切配合的結果。但要分清具體配合的側重點，有時是藝術、美觀要求是重要的，有時又是使用功能、生產工藝是重要的。總之，建筑師的設計可以將優美的建筑造型，完善的使用功能與結構設計有機地結合，而不能簡單地追求奇特。因此建筑設計不能離開具體的設計對象。
在當今世界上，從技術的觀點看，幾乎任何結構都是可以建造出來的，但從結構效益角度看，重要的問題是“應不應該這樣造？”而不是“可不可能這樣造？”結構設計與建筑設計都要講求經濟效益。只有正確符合結構邏輯的建筑才能具有真實的表現力和實際的實踐性，單純追求藝術表現而忽視結構原理，設計出來的只能是雕塑作品或是虛假的造型而已。如果能夠利用和發揮結構本身所具有的造型特點，去塑造出新穎而富有個性的建筑藝術造型，這樣設計的建筑才能是一個非常成功的建筑作品。以建筑構思和結構構思的有機融合去實踐建筑個性的藝術表現，即便是從建筑藝術的角度來看，作為一個建筑師也應了解結構設計的概念、原理，提高自己運用結構的素養和技巧。同樣，結構工程師也必須理解建筑設計的意圖，打破一些舊的框框束縛，學習一些建筑藝術，提高藝術修養，敢于創新，用結構設計的原理完善建筑設計，使建筑設計與結構設計相互密切配合，設計出高水平的建筑工程。
建筑設計與結構設計是整個建筑設計過程中的兩個最重要的環節，對整個建筑物的外觀效果、結構穩定起著至關重要的作用。而二者之間又存在著相互協調、互相制約的關系。在建筑設計中，少數建筑師總是把結構放在從屬地位，并要求結構必須服從建筑，一切以建筑為先導，這一觀念分割了科學的完整性，忽略了基本的力學規律，片面地追求建筑技術與建筑藝術的結合和最大滿足使用功能的要求，這樣往往給某些建筑工程質量帶來了質量隱患和不安全因素。
然而，許多建筑設計師，強調創作的美觀、新穎、標新立異，強調創作的最大自由度，然而這樣的建筑設計將會給結構設計帶來很大的困難，作為建筑物本身必須承受起巨大的自重荷載和活載、水平風力、地震力、扭矩力等。如果建筑設計人員在進行平面設計和豎向設計構思時，不依據基本的結構技術原理和有關結構的受力特征，不征詢結構設計師的意見，往往會使結構工程師不能有效地選擇合理的結構體系，進行結構設計導致結構的不穩定等問題。比如將建筑物截面設計成為三角形，其抗彎矩力和抗側能力比圓形截面、矩形、多邊形截面要小得多。
再者，有一些建筑師缺乏對結構力學方面的基本常識，在設計過程中，往往忽視力學的基本規律。如：在需抗震設防的地區，高層電梯設置在大樓的某一側，沒有和整個建筑物的剛度中心重合。由于電梯筒的剛度很大，這樣則使得剛度中心與荷載中心不能盡可能接近，即造成結構偏正，這樣就會產生扭轉，產生破壞。
1．1鋼結構設計原理
鋼結構設計原理在第5學期開設，包括鋼結構設計的基本內容、鋼結構連接、受彎構件的設計、組合變形構件的設計、無蓋和網架結構設計等。鋼結構設計基本原理以材料力學和結構力學為理論基礎，從力學模型的簡化，計算理論的應用，計算公式的推導都是相同或相似的。
1．2鋼筋混凝土基本原理
鋼筋混凝土基本原理在第5學期開設，內容包括軸心受壓構件計算、受彎構件計算、受扭構件計算、偏心構件計算、預應力構件計算等。混凝土梁、板、柱構件的受力模型基本屬于彎曲和壓縮，在截面積設計、配筋計算時所用的理論方法基本和材料力學相似。
1．3基礎工程
該課程在第6學期開設，包括天然地基上淺基礎的設計、樁基礎與深基礎的設計、軟弱地基處理、特殊土地基等。不管是獨立基礎還是筏板基礎，其基底均受土壓力，力學模型根據土力學知識進行簡化，但最基礎的計算依據還是靜力學和材料力學的外力內力理論。樁基涉及到摩擦力和壓力相關理論。
1．4結構抗震設計
建筑抗震設計是第6學期開設的一門專業課，內容包括地震作用下結構抗震驗算、結構非彈性地震反應分析、各種類型房屋抗震設計等。結構力學是結構抗震設計的理論基礎，材料力學的強度條件是結構抗震設計的依據。
2知識體系的建立
由以上分析可知，理論力學的靜力學、摩擦，材料力學及結構力學這三大力學是后續大部分課程的理論基礎和設計依據，但由于課程開設時間不在同一時間，相隔較長，且現在相當一部分學生學習力學缺乏鉆研和獨立思考精神，沒有真正掌握有關理論，在學習專業課程時早就將有關力學方法理論忘記，這直接導致專業課學習比較困難。如果能建立起一個相關課程的知識體系，在前期力學課程的學習中穿插講解后續課程的部分內容，使學生有目的的學習，提前介入專業課，這對學生學習和課群建設是有很大幫助的。
2．1知識體系建立的必要條件
首先需要固定教材，規范教學內容。知識體系的建立關鍵在于知識的延續性，前后呼應是特點。固定了教材就可以充分滿足延續性，規范了教學內容，可以減少教學內容的隨意性，還可以避免重復講授。其次是穩定授課教師。各課程的講授是由不同教師承擔的，教師是知識體系建立之后的實施者和檢驗者，知識體系的延續性需要教師的延續性，穩定的教師是知識體系延續性的重要保障。第三，需建立各任課教師的備課制度，將知識體系的概念和設想介紹給相關教師，使教師的授課過程主動在知識體系的框架內進行。
2．2將后續課程部分關聯內容提前介入教學
靜力學是理論力學中最初學到的內容，所以將后續的材料力學、結構力學等求解支座約束反力的例子放到靜力學中去講解是很好的選擇。材料力學主要求解構件的內力，特別有必要講解桁架內力計算、剛架內力計算和彎曲梁內力計算，疊加原理也需要重點介紹，這些都是結構力學所學內容的最基本的知識點。下面通過幾個例題用來說明如何將后續課程部分關聯內容提前介入教學。
3結語
關鍵詞：高層建筑結構設計；可持續發展；教學改革
中圖分類號：TU317；G642 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0072-04
高校肩負著培養高層次人才的重任，高校所培養的人才將直接或間接地影響社會的可持續發展。近年來，全國高校都在致力于探索如何培養新世紀的合格人才，即滿足社會可持續發展的人才。這種人才的培養，要求高校在教學過程中轉變教育觀念，積極大膽地進行教學改革，樹立面向社會、面向世界、面向未來、可持續發展的教育觀。因此，在教學過程中就要更加突出對人的全面發展的整體要求，這無疑對高校教師提出了嚴峻的挑戰。
高層建筑結構設計是土木工程專業的核心課程之一，是一門與工程實際緊密聯系的專業技術課程，其工程實踐性和綜合性都很強。土木工程專業學生畢業后大多從事高層建筑結構設計、施工及技術管理等工作。因此，做好該課程的教學工作，讓學生掌握高層建筑結構的分析理論與設計方法，對學生進行畢業設計和畢業后所從事的工作，具有十分重要的意義。
一、教學內容存在的問題
高層建筑結構設計課程內容繁多、覆蓋面廣，涉及很多抽象的理論、公式，以及復雜的實際工程問題，而教學計劃僅40學時，內容多與課時少的矛盾十分突出。因此，在教學過程中教學內容的選擇尤為重要。
（一）根據不同生源的學生，選擇不同的教學內容
學校高層建筑結構設計課程授課對象有土木工程專業統招本科和專升本學生，以及建筑學專業學生，基礎差異較大。特別是專升本學生，部分學生的專科專業學的不是土木工程專業，在學習專業課時較為吃力。而建筑學專業學生，力學基礎薄弱，大綱不要求掌握復雜的理論分析和結構設計過程，側重于常見結構體系的選型、結構布置原則等基本概念、基本原理的掌握。因此，必須根據生源不同，選擇不同的授課內容和授課方法。
（二）精選授課內容，避免重復
高層建筑結構設計是在修完混凝土結構與砌體結構、土力學與地基基礎、基礎工程和建筑結構抗震設計等課程之后開設的，與它們有緊密的聯系。因此，在教學過程中會碰到較多的內容重復現象，例如：地震作用計算和框架結構設計等教學內容與建筑結構抗震設計課程中的相關內容重復；基礎設計和基礎工程課程中的部分內容重復，等等。這就需要教師做好已有知識和新內容之間的區分和銜接，避免與前述課程內容重復，在課堂講解中做到重復的內容講差別，相似的內容講典型，突出重點，提高教學效率。
二、教學方法改革實踐
（一）多媒體教學與板書結合
針對高層建筑結構設計課程的特點，采用現代化教學手段與傳統教學手段相結合的授課方法。通過投影設備，將文字、圖片、動畫、錄像等教學信息直觀地呈現給學生，不僅節約了板書過程所占用的時間，豐富了課堂內容，而且生動、形象地介紹國內外高層建筑最新發展的情況能激發學生濃厚的學習興趣，提高教學效果。為保證學生的聽課質量，在講解該課程核心內容框架結構設計時，采用板書進行全過程公式推導，輔助算例講解，使學生印象深刻，易于掌握。
（二）工程案例教學
高層建筑結構設計必須遵循《高層建筑混凝土結構技術規程》[1]，學生在學習過程中普遍反映規范中的內容晦澀難懂，難以聯系具體工程實體，缺乏整體觀，結構設計還只是停留在利用混凝土結構設計理論對單個構件進行設計，對結構的整體設計難以形成系統的思路。對此，在教學中可以結合具體工程實例詳細講解。如在框架―剪力墻結構設計章節中，直接講解規范給定的公式未免空洞；然而，若選定某高層框架―剪力墻結構具體實例，從柱網布置、剪力墻數量估算及類型判斷，縱、橫向墻體單元劃分，計算簡圖，確定總框架、總剪力墻、連梁剛度計算直至內力、位移計算，結合規范中的條文，依次理解運用，分清不同抗震設防條件下內力組合的要點，采用相應情況下的地震調整系數。通過實例講解，學生即可初步具備結構設計整體思路和工程概念，同時也理解了規范條文。工程案例教學把抽象的規范條文運用于具體工程，可以最大限度地減輕學生的認知負荷，提高學習效率[2]。
（三）手算與電算結合
在高層建筑結構設計中，由于計算工作量巨大，完全采用手算是非常困難的，但學生必須掌握基本的計算原理，會運用簡化的計算方法計算簡單的結構，從而構筑起基本的結構設計流程。在此基礎上，教師應利用工程上常用的結構計算軟件PKPM 、SATWE、TAT、TBSA或SAP，結合具體的工程實例進行上機計算演示，詳細講解計算參數取值方法、計算結果分析方法、施工圖繪制方法等，讓學生熟悉程序的操作要點。這樣不僅讓學生掌握了相關的計算原理，而且熟悉了結構設計軟件的操作要領，還為學生就業增加了砝碼。
（四）理論與實踐結合
缺乏工程實踐和對工程的感性認識是學生在學習過程中普遍存在的問題。課外組織學生參觀高層建筑工地，現場講解分析高層建筑不同抗側力體系的特點、應用范圍，變形縫布置的要求及連接部位的構造要求等。同時，對學生的課外學習提出要求，讓學生針對某些具體問題進行深化學習，如剪力墻受力破壞特征、如何控制其高寬比保證承載力要求等。另外，引導、鼓勵學生結合課程內容，積極參與學校組織的旨在培養大學生科研創新能力的“大學生科學研究訓練計劃（SRTP）”，升華課堂教學內容，提高學生獨立思考、解決問題的能力。通過這一系列的實踐教學，使學生真正領悟到實踐與理論相結合的重要性，為今后的畢業實習、畢業設計乃至今后走上工作崗位打下堅實的基礎。
（五）增加概念設計的教學內容
所謂概念設計，指通過無數的事故分析、震害分析，以及設計與使用分析，歸納、總結基本設計原則和設計思想，它是結構設計人員運用所掌握的知識和工程經驗，在一些難以做出精確分析的問題中，從宏觀上決定結構設計中的基本問題的方法。
概念設計是目前土木工程設計領域中越來越受重視的一種思想。結構工程師的主要任務是在特定的建筑空間中用整體的概念來正確處理構件與構件、構件與結構、結構與結構的關系，這就是概念設計的基本思路。概念設計是一種定性的設計，無需精確的數值計算。概念設計并非完全是工程設計經驗的累積，而是結構工程師基本結構理念的集中體現[3]。
在現有的高層建筑結構教材中[4-6]，概念設計多認為是僅限于高層建筑結構體系與結構布置原則這兩個章節；實際上，概念設計貫穿于結構設計的全過程。為此，教師在授課時，可參照有關概念設計方面的書籍和文獻。
（六）改革考試形式
高層建筑結構設計課程通常安排在第7學期，學生面臨著考研或者就業壓力，平時出勤率較低。傳統的閉卷考試多是填空題、名詞解釋、簡答題等需要記憶的題目，學生大多考前臨時突擊應付考試，即使平常不怎么聽課仍然能考個好成績。這樣，就使考試這種檢驗學生學習效果的手段失去了意義。所以，考試形式改革勢在必行。
借鑒國家執業資格考試方法，采用“閉卷與開卷相結合”的方法進行考核。考試成績由兩部分組成：平時成績占20%，包括出勤、課堂測驗、作業等；卷面成績占80%，采用閉卷與開卷結合的考試形式。其中，閉卷部分以基本理論和概念設計內容為主，約占50%，主要考核學生對基本理論的掌握程度；開卷部分以基本的內力計算和結構構造要求為主，約占50%，主要考查結構計算能力，題目具有較強的綜合性。由于改革了考試形式，這樣既能約束學生，保證出勤率，又能測試出學生的真實水平，從而提高學生學習的自主性和主動性。
能力和素質的培養不能僅靠教學改革，這是所有教育工作者、教育管理者和各級教育行政部門都必須深思的一個問題[7]。
三、實踐效果檢驗
通過一系列的改革實踐，已初見成效。分析2003―2008級學生考試試卷，經過統計、計算、分析后發現學生平均成績基本呈下降趨勢，試卷難度值、區分度及信度均逐年有所提高。
（一）平均分
平均分可以反映試卷試題難度的整體水平。由圖1可以看到，自從2008年開始探索教學改革，由于改變教學方法和考核形式，加大能力的培養和測試，一改往年單一的死記硬背的考核形式，考試題目靈活多樣，平均分逐年降低。
（二）難度
難度（P）是指試題的難易程度，除了與考生自身水平，試題本身的難易程度有關外，還與考生的心理素質、答題技巧等因素有關[8]。試卷難度以0.2～0.5為宜，P>0.5為難題，P
（三）區分度
區分度（D）是反映試題效用高低的參數，是評價試卷質量、篩選試題的主要指標與依據[9]，它能反映出不同層次學生對知識的掌握程度，即
學生成績優劣的層次[10]。總的說來，試題太難或太易，其區分度都低，中等難度的試題區分度最強[11]。
通過計算各年試卷每道題的區分度，折算成試卷的區分度。從圖3可以看出，試卷的區分度在2008年以前多在0.25以下，區分度較差，說明試題質量一般；經改進后，試卷質量有所提高。
（四）信度
信度（B）是指試卷的穩定性和可靠性程度，是衡量試卷質量的一項重要指標。信度取值范圍為0～1，其值越大，信度越高。一般認為大于0.9可靠性較好。通過信度系數計算，如圖4所示，試卷信度明顯提高，能較好地反映了學生的真實水平。
四、結語
通過高層建筑結構設計課程教學改革實踐，從課程教學內容到課程教學的方式方法，進行了一些改革嘗試，取得了一些有益的經驗。對實現由單純傳授知識向傳授知識、指導學習方法和培養能力的轉變以及從教師為中心向學生為中心的轉變起到了一定的促進作用；將能力培養具體化，并落實到課程教學的具體過程之中，使學生的綜合能力顯著提高。
參考文獻：
[1] JGJ3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.
[2] 崔武文，韓紅霞，王喜燕. 案例教學在土木工程專業課程教學中的應用[J].教育探索，2007（5）：51-52.
[3]方鄂華，錢稼茹，葉列平.高層建筑結構設計[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2004.
[4] 呂西林.高層建筑結構[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003.
[5] 何淅淅，黃林青.高層建筑結構設計[M].武漢：武漢理工大學出版社，2007.
[6] 包世華，方鄂健.高層建筑結構設計[M].北京：清華大學出版社，1989.
[7] 何淅淅.高層建筑結構設計課程改革的實踐和思考[J].高等建筑教育，2007，16（1）：69-72.
[8] 黃光揚.教育測量與評價[M].上海：華東師范大學出版社，2002.
[9] 黃瓊麗.我國遠程醫學教育的改革和發展[J].中華醫學科研管理，2001，14（3）：3-4.
[10] 陳熙，吳成秋，賀棟梁，等.試卷分析與評價的指標體系及其應用[J].西北醫學教育，2006，14（5）：542-544.
[11] 白曉明，陳國明，葉成華，等.考試命題與試卷分折[M].寧波：寧波出版社，2003.
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）
