《钢结构设计》课程教学改革探讨与实践

肖时杰　唐安烨

摘 要： 本文以培养土木工程应用型人才为出发点，剖析了目前钢结构设计教学中存在的一些问题，从教学内容、与其他课程之间的联系、理论与工程相结合、课程设计和课程考核等方面进行了前期的改革探讨。

关键词： 钢结构设计 课程教学 教学改革

中国钢结构产业通过近几年的飞速发展，已成为钢结构大国。2016年两会期间，政府的工作报告中明确提出了要积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑。钢结构特点是抗震性能好、绿色环保、便于机械加工、便于装配，“十二五”期间，在住宅和中小跨度桥梁结构中，钢结构用钢量占钢产量的比例不到1%，远低于欧美发达国家的水平。所以，钢结构产业在我国发展的空间巨大。为满足钢结构产业发展，需要培养更多的钢结构专业人才。

一、钢结构教学面临的主要问题

1.教学学时不足。

近几年，随着钢结构工程规模的不断扩大、结构形式在不断创新，例如现在工程上应用比较多的索膜结构，对钢结构的教学内容提出了更高的要求，专业教学改革的方向是要进一步缩减理论课程教学学时。

2.教学内容难度增加。

钢结构工程引入新技术、新材料后变得越来越复杂。要学好这门课程，对学生的专业基础知识的要求提高了，例如结构的抗风抗震设计，需要结构动力学的知识，但现在专业基础理论课的课时一直在压缩，教学内容减少，学生的基础明显不佳。

3.学生对钢结构陌生、学习兴趣低。

学生普遍反映钢结构难学，主要原因是对钢结构陌生，在日常生活中，即使看到一个钢结构建筑，也难见到钢结构实体，尤其是钢结构节点构造，因大部分情况下钢结构都是外包装修的，不像钢筋混凝土结构，天天能接触，很熟悉。这降低了学生对钢结构的学习兴趣。

4.实践机会少，动手能力差。

因为钢结构建筑少，学生在整个实习过程中能够接触到钢结构工程的机会更少，不能把理论知识与工程实践有效结合起来，出现了学生能做课本上的习题，但和实际工程相结合后就没有头绪的现象，不能解决实际工程问题。

二、教学改革的主要内容

1.教学内容。

《钢结构设计》是土木工程专业建筑工程方向的学生学完《钢结构基本原理》课程后，对钢结构更深层次学习的课程，有些高校是以选修课的形式开设这门课程。教学内容主要包括钢屋盖结构设计、单层工业厂房结构设计、多高层钢框架结构设计、大跨度结构设计。教学过程中要注重以《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》、《高层民用建筑钢结构技术规程》和《空间网格结构技术规程》为指导，重点讲解各类结构设计理论和计算方法的概念，解释规范条文，以及如何应用，具体的计算过程由学生自学。

2.加强与其他课程的联系。

《钢结构设计》与其他设计类课程有相近的地方，也有独自的特性。例如《混凝土结构设计》中也有单层厂房结构设计，其中结构体系、结构布置、结构组成和荷载传递方面的内容与《钢结构设计》相近，现在工业厂房中的吊车梁基本采用钢结构，吊车梁设计这部分内容安排到《钢结构设计》这门课程中重点讲解。另外，钢结构设计的特点就是稳定验算，包括整体稳定和局部稳定，这是钢结构学习的重点也是难点。同时要引导学生比较钢结构与混凝土结构的优缺点，通过对比加深对钢结构的认识。

3.理论与工程相结合。

在每种结构类型中引入一个案例，以工程实际为依托，介绍相应的钢结构设计软件与操作方法和施工图表达方式，通过实际工程的施工图教学生如何识图。钢屋盖结构、厂房结构和框架结构介绍PKPM软件，钢管结构介绍3D3S软件，网架结构介绍SFCAD软件。把实际工程引入课程后，不但丰富了教学内容，更指导学生如何把理论知识与工程应用联系起来，提高了学生对钢结构的学习兴趣。

4.课程设计。

课程设计是《钢结构设计》课程的一个关键环节，也是理论联系实际的一个重要途径，设计题目采用传统的钢屋架设计，但设计要求做了调整，提高了学生对软件操作的要求。例如计算书采用手算和电算相结合的方式，内力计算采用电算，杆件截面和节点的设计与验算采用手算，施工图采用软件绘制。教师在整个课程设计过程中要做好指导工作，培养学生发现问题、剖析问题和处理问题的能力。

5.课程考核。

一般本科院校土木工程专业主要是培养具有良好基础理论和系统专业知识，实践能力强，并有创新意识的应用型人才。对于《钢结构设计》这类实践性很强的课程，沿用传统的考试方式进行考核已经不适用，应采用考评的方式评价学生的学习效果。学生的课程成绩包括平时成绩和期末成绩，各占50%。平时成绩主要根据学生出勤、作业、回答问题和参与讨论的情况确定；期末成绩以大作业的形式考核，大作业是常规的设计题目，每位同学的数据不一样，例如跨度、檐口高度、柱距、吊车吨位等参数不全相同，最后抽20%的学生进行软件操作考核。采用这种考核方式，既能提高学生对课程的重视程度，又能注重平时知识的积累。

笔者近几年从以上几个方面对钢结构教学进行了初期的探讨与实践，发现学生学习钢结构的积极性明显提高，渴望获得专业知识和技能的意识明显增强，达到了良好的教学效果。

三、结语

《钢结构设计》这门课程是实践性很强的专业课程，对学生的要求非常高。希望通过不断优化教学内容、改进教学方法，从而激发学生学习的动力和兴趣，更好地培养学生的工程素质，以满足钢结构产业发展的需要。

项目基金：2015年吉首大学教学改革研究项目“土木工程专业钢结构课程教学方法的研究与实践”。