门式刚架结构毕业设计教学改革研究实践与探索*

赵 莹

(吉林建筑工程学院城建学院，长春 130011)

0 引言

毕业设计是学生在校学习的最后一个重要教学环节，是学生学习、研究与实践的全面总结，是对学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检查，是学生毕业及学位资格认定的重要依据．毕业设计的目的是使学生在这个过程中，通过对知识的综合应用，掌握分析问题、解决问题的方法，提高分析、解决问题的能力［1－2］．

由于受到国家经济状况的制约，土木工程行业一直以砌体结构和钢筋混凝土结构为主．但改革开放以来，尤其是北京奥运会和上海世博会的成功举办，使钢结构异军突起，逐渐成为建筑行业的主流结构．在北方，由于受经济条件和地域条件等制约，多层钢结构的推广和普及尚需要时间，与之相比，单层钢结构的应用较多，一般单层钢结构在单层建筑结构中占80%以上，而单层钢结构中又以门式刚架结构居多．门式刚架结构毕业设计由于开设的时间比较晚，还存在一些问题，不能很好地与行业需求相适应．

1 毕业设计存在的问题［3－5］

(1)钢结构系列课程学时不够，学生的理论储备不足．通过对部分建筑类高校的调研，钢结构系列课程和混凝土系列课程相比，钢结构理论课学时只有混凝土结构的2/3，课程设计只相当于混凝土课程设计的1/4，教学内容的深度和广度都无法和钢筋混凝土系列课相比，学生平时的知识储备有限，导致在毕业设计过程当中，大量的知识点需要补充讲解，给毕业设计的指导工作带来了一定的难度．

(2)对毕业设计不重视．一些教师和学生认为，单层房屋比多层和高层房屋简单．这是一个非常严重的认识误区．比如，门式刚架结构的蒙皮效应、风荷载对门式刚架结构的影响、檩条的设计、压型钢板的设计等都是其他结构形式不存在、而门式刚架结构需要注意的问题．一些师生在认识误区影响之下，对这一题目的重视程度明显不如其他题目．有些学习好的学生，特意避开此题目，而一些学习成绩差的学生却主动选此题目，导致门式刚架设计组的学习成绩参差不齐，设计成果质量略显一般．

另外，和其他题目共同存在的问题是，毕业设计期间大多数学生已经确定了工作，觉得毕业设计对他们不太重要了，态度上不如学习理论课那样重视．

(3)难度大．门式刚架结构尽管层数少，但涉及到的问题非常多，比如，次要构件的计算、稳定计算、蒙皮效应等．同时，绘图量也比框架结构多，由于之前的理论教学学时有限，把大量的难点和重点都推到了毕业设计阶段，这也是门式刚架毕业设计亟待解决的问题．

(4)毕业设计和毕业实习脱钩．长春市的钢结构工程相对较少，门式刚架设计组学生对该结构形式缺乏感性认识．这也是影响毕业设计质量的一个原因．

2 教学改革研究现状

笔者就上述问题，调研了国内教改成效显著的一些院校的教改成果，并与我院的教改实践进行了对比，具体情况如下:

(1)以创新实验班为依托［6］．浙江大学成立了创新实验班．试验班从每届中招收一个班，采取末位淘汰的竞争奖励机制．对于像钢结构这样的新增学科在实验班的教学大纲中提前进入，比如，在大二就讲授钢结构设计原理，加强特色教育．较早的在学生中强调了门式刚架结构等新兴结构形式的地位和意义．笔者认为，如按专业能力尝试成立钢结构创新实验班，亦会取得较好的效果，势必会对毕业设计教学质量的提高起到较好的铺垫作用．

(2)产学研一体化、校企联合教学模式［7－8］．河北师范大学等院校实行产学研一体化、校企联合的教学模式．结合用人单位的实际和学生就业需要，积极探索构建校企联合实施毕业设计教学环节的新模式，使实习基地雄厚的技术人才与丰富的研究设施资源为我所用，拓延实习基地的教学功能，提高实习基地的使用效率，改善学校师资、课题、科研设施等资源短缺的现状．笔者认为，门式刚架毕业设计小组，可以适当借鉴一下上述做法，以达到更好的教学效果．

(3)建立奖励机制［7］．绍兴文理学院建立了积极的奖励机制，对毕业设计进行过程监控，对学生的设计成果进行量化打分．对成绩优秀的学生给予精神和物质奖励．我院也积极组织学生参加吉林省土木建筑学会举办的高校土木工程专业毕业设计竞赛，对获奖的教师和学生给予奖励．这一活动大大提高了教师和学生的积极性．

(4)导师制［9］．皖西学院结合教师人数有限的实际情况，积极启动导师制．推选具有中级以上职称的中青年骨干教师担任导师，指导大四学生毕业设计的同时，承担导师的一些相关职责(如:考研资讯，就业指导等)．

3 毕业设计的教学改革探索

(1)门式刚架专题讲座［9－10］．我院2000年建院以来，土木工程系毕业设计期间一直请行业专家做相关学术报告，但与钢结构门式刚架相关的不多．笔者认为，可以在今后学生毕业设计期间聘请钢结构专家用2～4学时，针对门式刚架做专题讲座，让学生了解该结构形式和设计过程的重要性．

(2)导师制与指导教师制双管齐下［9］．推选具有中级以上职称的中青年骨干教师担任导师，指导大四学生毕业设计的同时，承担导师的一些相关职责，如:考研资讯，就业指导等．

(3)指导方法［2］．毕业设计的指导方法有两种，一种是指导教师带着走;一种是指导教师跟着走．前者是学生按照指导教师规定的题目，包括结构布置、计算方法等，跟着教师一步一步进行．教师每周固定召集全体学生上一次课，详细布置本周任务，讲解具体计算设计方法．学生思路清晰，效率高，少走弯路，比较顺利完成毕业设计任务，设计规格一致，评定成绩具有可比性．但这种指导方法的弊端是不利于学生创新意识的培养，不利于学生个性专长的发挥和独立工作能力的锻炼;后者是学生根据教师下达的毕业设计任务书指导书的要求和进度，独立查阅相关规范、教材及有关资料，自主完成各阶段的设计工作，教师每周安排固定的答疑辅导时间2～3次．这种方法对基础扎实，自学能力强、学习积极性高的学生比较合适，有利于培养学生获取知识解决工程问题的能力．但对基础弱，学习主动性差的学生则不利，这些同学往往自信心差，总是希望别人先做，自己借鉴参考，进度慢，毕业设计工作滞后．因此，指导教师应将这两种方法有机结合，针对不同程度的学生，采用不同的方法，因材施教．

毕业设计的指导，主要是指导设计方法，应启发学生思维，指导学生查阅文献资料，调查研究，培养学生整体的、综合的决策能力．不应该局限于所做的题目，过分强调计算的精度和细节，应使学生开阔视野，掌握通常的设计方法，并向学生介绍理论与实践的差异和毕业设计与实际工程的差别，并以正式施工图的标准严格要求学生，使学生毕业后能尽快上手，适应工程设计工作．

毕业设计也是对学生进行思想政治教育和职业道德教育的好时机．指导教师可以结合毕业设计对学生进行法纪和职业道德教育．建筑工程的质量直接关系到人民生命财产的安全，责任重大，结构工程师应本着对自己负责，对社会负责的态度，仔细认真，精心设计每一项工程．比如有的学生往往在设计初期，荷载计算马虎，或漏项或荷载估算偏小，又不肯返工重算，认为在后面的截面设计时，将截面增大即可解决问题．这既是一个态度问题，也是一个技术问题．结构工程师的工作基础就是在充分考虑、正确计算各种可能出现的荷载情况下的一个总体设计，荷载计算不准确，后面的内力计算、内力组合及截面复核的准确度、可信度就要大打折扣．

(4)加入结构试验．将结构试验引入门式刚架毕业设计［5］的过程当中．结构试验是土木专业非常重要的一门课程，但长期以来学生的重视程度不够．初步设想增设一些钢结构试验．结构试验可分为两类:科学试验．可以与有着长期合作关系的兄弟院校合作，在进行科研试验的过程中，组织学生去参观学习;演示试验．一些小型试验，比如螺栓的破坏机理、小型钢框架的抗震试验等可以在我院的实验室对学生进行演示，使学生通过试验操作更加直观地理解课程所讲的内容，直接观察和了解一些实验现象，增加感性认识和扩大视野．

我院学生具有很强的动手能力和实践操作能力，将结构试验引入毕业设计环节，必能增加学生的学习热情．

(5)助教制［10］．聘请成绩优秀的学生担任助教，颁发聘书．助教要在第七学期末完成计算书，在第八学期初完成施工图初稿．指导教师讲思路，提见解，助教解决具体问题，培养学生组织管理和解决实际问题的能力．

(6)讲授钢结构设计软件．钢结构设计不同于钢筋混土结构设计．如今的大多数钢结构受力形式更复杂，设计要求的计算机化程度比较高，而企业对大学生的要求是上手要快．但是，大多数院校本科阶段并不讲授最常用的钢结构设计软件(如3D3S，pkpm中的STS，xsteel等)的使用方法和一般技巧，学生对进入钢结构领域没有信心．在当前就业竞争较激烈的情况下，学生找工作时碰到钢结构企业则往往底气不足，即使一旦进入也会觉得无所是从．因此，计划在门式刚架毕业设计前期，利用8学时上机讲授3D3S和PKPM中STS模块．

(7)讲解结构师考试习题．指导教师在指导毕业设计时，应适当讲解历年结构工程师考试中钢结构设计的题目．通过这种方式让学生了解本行业对从业人员的执业要求，提高学生的学习目的．

(8)设立门式刚架实训基地．这是一项长期的阶段性的工作．第一步计划以学院食堂作为实训基地．现场参观和学习更加便利．同时，积极联系以门式刚架工程为主的单位，尽快形成长期固定的实训基地．

4 门式刚架毕业设计的注意点

(1)注意引进新规范、新标准，介绍钢结构设计新方法、新技术［10］．单纯的教科书内容是无法指导学生课程设计的，结构设计还需要运用各种手册、规范、标准、图集、工具书．毕业设计尤其要注意新规范、新标准的介绍．如:碳素结构钢、低合金高强度结构钢的国家新标准中有关的钢材牌号规定，意义;钢结构设计规范修订内容中关于轴压构件柱子曲线由以前的3条变为4条的内容等．

设计中除了传统的以手算为基础的构件设计的试算法外，可介绍一些现代化的设计新方法．如:钢压弯构件截面优化设计方法．还可介绍一些钢结构设计新技术．如门式刚架的设计方法等，以拓展学生的视野．

(2)注意构造连接问题．设计中，学生易产生只重视数值计算而忽视构造要求的倾向．而构造连接处理不当的构件、节点往往是造成工程事故的隐患，因而在设计过程中，必须反复强调构造连接的重要性．如钢梁的横向加劲肋应切角，以防三向焊缝相交成应力集中过分严重;实腹式柱腹板高厚比大于80时，应设置横向加劲肋等．

(3)注意培养学生概念设计的能力．培养结构工程师，不仅要求他们在特定的建筑空间中用整体概念来设计结构的总体方案，而且能有意识地利用整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系．培养学生概念设计的思想，使学生借助概念简化计算，虽有一定误差，但结构概念清楚、定性准确，能很快选择和确定最佳结构设计方案，同时也是施工图设计阶段判断计算机计算结果是否可靠的主要依据．

5 结论

综上所述，笔者希望通过师生的不懈努力，以门式刚架毕业设计教学改革为契机，把我院的教学向更高更好的层面推进，进一步体现新制大学的特点和优势，让教师和学生更加热情、自信、积极地完成该项教学任务．

［1］ 郭靳时．土木工程专业毕业设计教学改革的探索与实践［J］．建筑结构，2008:366－369．

［2］ 陈兰．钢结构毕业设计的实践与探讨［J］．钢结构，2008(增刊):597－601．

［3］ 刘华琛．提高钢结构方向毕业设计质量的探讨［J］．土木建筑教育改革理论与实践，2008(增刊):367－369．

［4］ 李兵．土木工程专业钢结构毕业设计教学改革与实践［J］．钢结构，2010(增刊):952－955．

［5］ 胡军安．钢结构课程实践教学改革研究［J］．新课程研究:高等教育，2011(增刊):89－91．

［6］ 张磊．面向土木工程创新设计实验班的钢结构教学改革构想［J］．高等建筑教育，2009，18(增刊):110－113．

［7］ 白忠喜．提高毕业设计(论文)教学质量的举措［J］．中国大学教学，2005(8):45－46．

［8］ 杨建芳．产学研结合的毕业设计模式研究［D］．石家庄:河北师范大学，2007．

［9］ 蒋永生．土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践［J］．高等建筑教育，2003(6):14－16．

［10］ 蒋德稳．对钢结构课程设计的几点思考［J］．皖西学院学报，2006，22(5):135－137．