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钢结构基本原理范文1
收稿日期:2012-12-20
作者简介:沈之容(1970-),男,同济大学土木工程学院副教授,博士,主要从事钢结构、高耸结构研究,(E-mail)。
摘要:高校网络教育是全日制高等教育体系的一种补充形式。文章分析了当前网络钢结构课程教学中存在的问题与不足,根据学习者的特点和网络优势,从教学大纲制定、新修课程知识点提炼、网络优势利用、作业和考核方式改革、课程和教材建设等5个方面提出了解决方法和对策。通过教学实践,得到了良好的教学效果,为国家培养了急需的钢结构应用型人才。
关键词:钢结构;网络课程教学;精品课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)03-0061-03 函授、夜大、电大等是中国高等教育体系的一大特点,培养了一批又一批合格的高层次人才,是全日制高等教育一个很好的补充。同济大学继续教育学院1956年开办成人高等教育,是以工科类本专科成人学历教育为主的学院,是全国普通高校成人教育评估中唯一获得函授、夜大“双优”的学校,是全国第一家学习型继续教育学院。为落实教育部《面向21世纪教育振兴行动计划》,推动现代远程教育工程的进展,同济大学成立了网络教育学院,以应用型、技术性、复合型人才为培养目标,既综合了同济大学的传统优势学科,又融入了现代信息技术。
钢结构因其材料匀质性好、各向同性、结构总重量轻、塑性韧性好等众多优点而大量应用于大跨度建筑、高层建筑和高耸构筑物中[1]。中国自1996年以来钢产量长期雄踞世界首位[2],钢结构应用政策从建国初的“节约用钢”到目前的“提倡用钢”,钢结构建筑数量迅猛增长,结构形式更是千变万化。如近几年涌现的奥运场馆和世博场馆等。然而与钢结构领域蓬勃兴起不相适应的是专业人才的短缺,许多设计和施工单位急需大批钢结构专业人才。钢结构课程是网络土木工程专业的必修课,属专业课课程,其重要性不言而喻。钢结构是一门综合性和应用性很强的课程,特别是随着近年来中国钢结构领域的快速发展,各类新型、大跨、复杂钢结构建筑的运用,课程的教学理念、教学目标、教学方法和教学手段也需要及时更新和变化。通过课程教学,使学生掌握钢结构特点、材性、构件计算原理、连接形式及其计算、一般钢结构工程的设计方法等,只有通过全面而系统的学习,才能达到课程学习目标。
文章在分析当前网络钢结构教学存在的问题与不足的基础上,针对该课程结合网络教学进行了教学研究,提出解决问题的主要教学方法和策略,并付诸实践,促使学生更好地掌握这门课,提升和促进教学效果。 一、教学存在的问题与不足
目前钢结构网络教学主要存在以下问题。
(一)基础薄弱
高校扩招导致网络学生素质和能力有所下降,学生来源也较为复杂,包括网络日校生、远程教育生、成人脱产生等,学生学习基础和学习能力差距大,大多数学、力学基础知识薄弱且参差不齐,学生投入的时间和精力不尽相同,加之钢结构涉及的知识面很广,相关的前修课程较多,如果前修课程学得不够扎实,必然导致相关知识储备不够,学习起来有难度。
(二)认识问题
学生由于平时接触实际钢结构工程案例少,加上基础知识薄弱,普遍存在畏难心理,容易轻意放弃,导致恶性循环,缺乏信心。
(三)总教学时数有限
近年来出现新的结构体系和相关理论,知识更新快,而土木工程专业教学改革趋势是压缩课程教学学时[3]。钢结构课程本身知识点多,课程中既要讲授基本原理,又要讲授设计应用,加之增加了新的理论,因此教学学时的减少与知识内容增加的矛盾突出。
(四)知识内容较抽象
钢结构主要分基本原理和设计两部分。基本原理部分内容涉及高等数学和力学知识,如:轴心受压构件和受弯构件的整体稳定公式推导比较抽象、复杂;而设计部分的内容又需要学生具备结构概念和空间想象能力。现代钢结构工程越来越复杂,不仅需要学生具备扎实的基础理论知识,还需要较强的结构概念,客观上也增加了学习难度。
二、教学方法研究与实践
针对以上问题,我们坚持从四个原则出发改革教学方法:第一,以学生为中心,按照不同学生的特点进行教学设计;第二,围绕网络教育应用型人才培养目标,选择适合各类学生的内容组织教学;第三,紧扣时代和学科最前沿,为学生提供多种形式的学习资源;第四,紧扣网络教育特点和要求,选择适当的授课方式,同时根据学生来源区别对待。具体研究和实践如下。
(一)制定合适的教学大纲
网络教学不同于传统的面授教学,学习者是分散的异步式教学,他们更多的是为了学习实用的知识以帮助解决工作中的难题。在学习的过程中还受工学矛盾、家庭负担等因素影响,因此,课程教学大纲与全日制有所不同,大纲要求阐明基本概念、重在知识的实践应用,以满足网络教育中学生最紧迫的工作和应用需求。
(二)提炼相关知识点,提高学生前修课程基础知识水平
如前所述,由于每个学习者的基础理论知识储备、学习能力不同,无论课堂教学还是网络课件都不可能过多地去讲解前修课程,因此,提炼钢结构课程所需的前修课程知识点,在学期初作为准备性材料和学习资料提供给学习者或挂在网上,让学生根据自身掌握的情况有针对性地复习、提高,同时还提供相关前修课程参考书籍目录。这一措施既不增加现有课时数,又能有效帮助学生提高相关基础知识和能力。
(三)充分利用网络优势
除了将前修课程知识点挂在网上外,我们还实现了实时交互、网上定时答疑、课件点播、远程网站、自学导读、电子阅览等现代教学形式,为远程教育学生提供了良好的学习环境和学习空间,使得学生在课后随时可以答疑解惑,增加了学习的自由度和灵活性。以学生为主体的远程网络教学,由于师生时空分离,学习活动过程都由学生独立完成,所以学生在面对众多学习资源的时候往往会觉得茫然无助。在这种学习环境下,教师的指导对学生很必要。因此在教学过程中,对有条件上网的学生进行三次大规模的答疑活动,任课教师在线回答学生学习中的问题,对学习加以指导;对没有很好网络条件的学生,任课教师采用三次面授答疑的形式,与学生面对面交流。
(四)改革作业和考核方式
为保证学生的学习质量,及时了解学生的学习进度和知识掌握程度,除了常规的作业布置外,还增加了质疑、自由选题报告、网络讨论等平时成绩考核形式,而作业题布置打破常规,不再是大量的单独构件或连接计算题,而是将这些构件、连接计算融入结构体系中,与实际工程结合,以加深学习者对结构概念的理解,又能得到基本计算训练,同时减少题量,不增加学生负担。钢结构课程计算公式多且复杂,死记硬背意义不大,关键在于理解和灵活运用。事实上,在实际工程设计中也多借助于设计规范或工具书,因而考试采用半开卷的形式,即在考试时提供计算所需的所有公式及图表。
(五)课件和教材建设
课件和教材是课程的核心,好的课件和教材在培养学生综合能力、独立分析和解决工程实际能力方面作用显著。为此,在课件中设计了一些贴近实践的教学,其设计思想遵循工程类课程的学习规律,从建立学生对钢结构的感性认识入手,激发学生对钢结构学习兴趣,提高教学效果。
(1)借助多媒体教学手段,从介绍钢结构的一般概念知识入手,引入有关钢结构的材料、结构特点和应用实例等基本知识。
(2)在教学中大量引用钢结构工程实例,特别是飞速发展的现代钢结构应用,拉近基本理论学习和工程应用的距离。
(3)将课程中比较难以掌握的知识点以动画的方式呈现,帮助学生加深理解。
(4)根据现代钢结构的应用发展状况改进课程设计内容,将在国内大多数钢结构教学中长期采用的钢屋架设计从课程设计内容改为正常教学中的习题内容,代之以目前广泛应用的门式刚架厂房作为课程设计内容,并制定了全新的课程设计任务书,起到了学以致用的目的。
(5)课程中还增加了钢结构基本原理实验内容[4],将平时全日制学生实验教学的录像展示给学生,使得他们虽然不能亲自做实验,但通过观看实验录像可加深对理论知识的理解和掌握,这也是同济大学网络课程实践教学的一大特色。
无论课堂教学还是网络远程教学,课件采用“多媒体+板书”的形式,既保留多媒体信息量大、图文并茂的特点,又可以通过传统板书形式给学习者足够的时间以消化学习内容。除了课件制作外,还特意编写了配套教材,进行了网络精品课程建设。钢结构课程继获得2005年度国家精品课程后,在2008年又获得了国家网络精品课程称号,是土木工程专业中第一个获得双精品称号的课程。
三、结语
网络钢结构课程教学任重道远,既要继承前辈的教学特点,又要运用现代化手段,根据不同学生的特点,提高教学质量。笔者所在的国家级钢结构教学团队成员既有丰富的理论和实践知识,又有长期网络教学经验,雄厚的师资力量保障了教学质量和教学效果,陆续为国家培养了大批钢结构专业人才。通过几年的教学实践,不断地总结经验,取得了良好的教学效果,学生普遍反映良好,收获颇大,既学到了基本原理知识,又开阔了眼界,掌握了一般钢结构工程的计算方法,所学知识对解决实际工程问题帮助较大。
参考文献:
[1]沈之容,何敏娟,罗烈,等.钢结构设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2]沈祖炎,陈扬骥,陈以一.钢结构基本原理[M].2版,北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3]李国强,陈以一,朱合华,等.土木工程专业结构工程课程体系与教学内容改革总体方案[J].高等建筑教育, 2002,11(2): 53-54.
[4]郭小农、王伟、将首超,等. 钢结构基本原理实验教学探索[J].高等建筑教育, 2011, 20(1): 149-154.
Research and practice of network teaching of steel structure course
SHEN Zhirong, HE Minjuan, LUO Lie
(College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, P. R. China)
钢结构基本原理范文2
关键词:钢结构;施工;机械焊接;工艺探讨
由于钢结构比较经济实用,应用于具体的工程的建设较为方便且跨度大,所以钢结构被逐渐广泛的应用于企业的厂房建筑之上。但钢结构的广泛应用在近年中带来的质量事故和安全隐患经常发生,这其中由于焊接不当而发生的情况占了很大的比例。钢材要想组成一个完整的钢结构,主要还是需要通过焊接的方式连接在一起。先进的焊接技术的应用不仅可以实现钢结构的完整,而且能够保证钢结构的安全稳定。
1 机械焊接工艺的基本原理及分类
焊接技术主要是指在高温或者高压的条件下,运用诸如焊条、焊丝、焊剂等的焊接材料将母材连成一个整体的方法。其基本原理是指运用加热、加压或者加热加压的方式使钢材的局部迅速加热,实现原子间的融合。
目前的机械焊接技术的种类很多,但比较常见的是电焊、气焊、激光焊、压力焊、气保焊等种类,本文将集中介绍两种焊接技术,一个是压力焊,一个是手工电弧焊。
压力焊又可以被称为是压焊,压焊不需要像焊丝、焊条、焊渣之类的焊接填充材料,是一种固相焊。在压力焊中比较常用的方法是电阻压力焊,但基本的方法主要有两种。一个是通过加热的方式,使母件接触部分呈现塑形或者局部熔化的状态,通过加压的方式使原子结合。另一种方式是不加热的方热,只靠压力是母件塑性变形,通过这样的方式使原子结合。
手工电弧焊也被称为电焊,人们在日常生活中经常遇到的发出刺眼光芒的焊接工艺通常就是电焊。在电焊的工艺中,通常会运用到一些不同的保护焊接熔池的方法,避免出现与大气接触的现象。电焊的基本操作方法比较简单易行,因此大多的小型的钢结构的焊接都会选择这种电焊的焊接方式。
2 焊接工艺的新发展
在传统的焊接技术的基础上,我国的焊接技术随着科技和经济的发展,逐步向更高层次的发展趋势迈进。主要包括了新式焊接设备的创新和发明;新式焊接技术的创新和发明;焊接技术的自动化和程序化。
焊接中的反变形技术就是传统焊接技术的一个创新,它打破了原有的焊接变形技术,通过利用残余角变形的方式,进行技术的革新。它会使焊接材料因为受到弹性而发生反响的变形,再利用热弹塑性有限元法来实现弹性的反变形。这样的技术可以使材料在焊接后的角变形趋于零,效果还是非常理想的。
低温焊接的方式更是对传统高温高压的焊接方式的革新。考虑到高温高压的焊接过程极易影响母件内部结构的稳定性,因此研发了低温焊接的方式。低温焊接更加重视对焊件的预热,并可以同周围环境温度的变化进行调节,同时对焊缝金属的微合进化程度进行调整。通过一系列技术的革新更好的保证工件实体的质量。
在未来,焊接技术会朝着继续研发新的焊接方法、材料、设备的目标前进,提高科学技术在焊接技术中的应用,使其达到机械化、自动化的水准,保证焊接质量的安全可靠。
3 钢结构施工中的机械焊接工艺
钢结构的基本特性是自重轻、适应性强以及应用便利。而对钢结构的焊接工程需要对每一个步骤都十分注意和小心,严格的按照焊接的工序进行施工,保证钢结构的安全和高质量。
在钢结构的焊接的具体加工过程中,需要严格按照施工图中所标注的材料和距离,并注意提前预留出焊接的缩短量以及加工的余量。在对钢材的规定中有明文的规定:在钢材下料前,必须要对规定的钢材进行分析,经过改正和调整后的偏差值不可以超过标准的许可偏差值。这样的规定保证了钢材下料时的质量。
吊挂壁的安置需要采取焊接的方式。吊挂壁的坡度值需要根据焊接的节点进行适当的调整,在确认各项的要求准确后再进行焊接的工艺。同时,在确认靠边的吊挂壁各项指标正常后,再对另一条的吊挂壁进行安置。两条挂壁安置完毕后,准确的标出吊挂壁的最高以及最低的标高线。在对无缝钢管的焊接过程中,需要先进行焊接,再进行校正。当吊挂壁的设备完成装置以后,需要对各个连接点以及连接点的周围进行质量的检查,保证各个连接点都能够达到标准的质量规定。同时,要保证吊挂壁的挂壁竖向面的不垂直度、挂壁坡度等都符合质量标准规定。
在对钢结构整体的焊接工艺完成后,还需要进行防锈喷漆等防护措施。并及时的清理掉可能在焊接过程中产生的一些熔渣或者飞溅物,保证钢结构表面的洁净程度。同时,不锈钢件通常需要进行喷白漆的防锈喷漆处理,在喷白漆时需要注意涂料的选择以及漆膜厚度的处理,同时需要注意不要漏涂掉肢型钢内侧的部分。在保证焊接工艺实施的规范化问题中,我们需要保证相关的焊接施工人员掌握了娴熟的焊接工艺技术,明确每一步的具体标准要求,并且不断加深工作人员对于焊接技术的学习和研究,更新焊接工艺的技术。
4 结束语
焊接工艺对于全部的钢结构的安全性和稳定性具有非常大的影响力,焊接的工艺以及质量问题都非常重要。随着钢结构在我国的应用范围的扩大,钢结构的质量问题会直接影响建筑物或其他东西的使用。因此,我们在努力进行机械焊接工艺的创新、革新的同时,还需要注意保证焊接过程的每一步都能够符合焊接工艺的标准要求,保证钢结构施工中机械焊接工艺的安全和先进性。
参考文献:
[1]潘海珍.浅谈焊接缺陷产生的原因预防及质量检验[J].科技创新与应用,2012.
钢结构基本原理范文3
关键词:混凝土结构基本原理;课堂教学;教学计划;多样性教学方法
中图分类号:TU37;G6420 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)04005905
混凝土结构基本原理作为土木工程专业中重要的专业必修基础课程,其主要任务是培养学生掌握钢筋及混凝土两种材料所组成结构构件的基本力学性能,具备混凝土结构构件设计能力,理解其与先修课程(如材料力学、结构力学)和平行课程(如钢结构)的关联性,要求学生掌握钢筋和混凝土两种材料组成的混凝土结构构件在承受轴向力、弯矩、剪力、扭矩以及共同作用时的截面设计和承载能力评估,掌握预应力混凝土结构构件在轴心拉力和弯矩作用下的承载能力计算和评估,掌握混凝土构件裂缝宽度和挠度确定的基本原理和验算方法。为学习后续课程混凝土结构设计和毕业设计打好基础。图1为与该课程相关的先期、平行和后期课程。
图1 混凝土结构基本原理的先期课程、平行课程及后续课程示意图
我国高校土木工程专业的混凝土结构基本原理与北美国家课程设置有所不同。笔者在美国田纳西大学和加拿大麦吉尔大学做访问学者期间跟班学习混凝土结构课程,两所大学土木工程专业的本科生在该门课程上的学时为每周3小时,共36学时,学习内容包括基本原理和结构[1],课程紧密结合设计规范,授课教师更加注重实际应用。而我国的教学将混凝土结构基本原理和结构
设计分为两门课程,在两个学期完成,原理部分64学时,设计部分36学时,学生能更好地理解混凝土结构的基本原理。
笔者以90分钟课堂教学为例,结合同济大学混凝土结构课程教学实践,阐述了多样性教学的意义,揭示了教学计划在课堂教学中的重要地位,反映了中国高校混凝土结构课程教学特色。
一、 混凝土结构基本原理教学特色
积极发挥课堂特色是提高教学质量的有力举措。笔者所在高校(同济大学)以顾祥林教授为首的“混凝土结构基本原理”教学团队在长期教学实践活动中形成了自己的教学特色,这些特色包括立体化教材、国际化办学、开放性以及自选式试验等。立体化教材是指采用教学团队编制的中文教材[2]、试验指导书和英文教材(即将出版),并集纸质教材、多媒体电子教案、教学录像、试验录像、试件陈列室等多种表现形式于一体。土木工程专业国际化办学指通过研究国际化模式并初步实践,加强双语教学和英文教材建设。开放性、自选性试验指专门配置了混凝土结构教学实验平台[3],开放性、自选式教学试验贯穿整个理论教学过程。试验录像在课程网站上,可随时观看学习。课堂是发挥和展示这些特色教学形式的平台,根据教学大纲要求科学合理安排好课堂时间是提高教学效果的根本保证。同济大学混凝土结构基本原理课程先后被国家、上海市、学校评为精品课程。这些课堂特色的形成凝结了几代人的不断努力和探索实践,是CDIO工程教育模式的具体表现[4]。
二、混凝土结构基本原理教学方法的多样性
课堂教学方法的多样性有利于提高教学效果。多样性的课堂教学方法分别在学习模式、双语教学、考评方式、教研结合中充分体现。
引导学生采用先进的学习模式。自主学习、研究性学习和实践性学习是先进的学习模式,课堂教学中通过回答开放性问题(包括概念型、知识型和资源型等三种类型),让学生自己在思考和查阅资料中找到问题的答案,培养学生自主学习能力;根据个人兴趣和专业需要安排学生选择教学实验,接触工程实际,提高解决实际问题的能力,初步掌握正确的思考和研究方法。
双语教学和全英文教学。本课程开出完全用英语讲课的平行班,供学生自由选课,以满足学生的不同需求。随着学生英文水平的提高和国际化要求,目前全英文教学取代了双语教学。2014―2015年度选修人数占学生总数的10%。
考试方法改革。采取灵活的成绩评定方式:理论考查占90%,实验报告占10%。采取激励机制,将研究性学习和实践性学习的考评作为附加成绩。
教学团队的教师承担多项国家级、省部级课题以及实践应用课题,课题中大多为混凝土结构课题的试验研究项目。充分利用这种优势,积极引导学生参与课题研究,积极在各类课题科研试验项目中锻炼学生实践能力,强化感性认识,加深课本理论的理解,认清学科发展前沿。同时积极把国家标准、规范和规程的研究成果反映到课程教学中。由于《既有建筑物结构检测与评定标准》《装配式混凝土结构技术规程》《纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》等标准、规程为本课程组教师参与编写,授课教师根据编写体会进行深层次的讲解,使学生及时掌握学科发展前沿和动态。此外,积极组织学生参加土木工程学院大学生创新实践训练计划(SITP)项目。
三、 混凝土结构基本原理课堂教学
混凝土课程具有内容多,公式符号多,构造规定多,工程实践强等特点。该课程可分为承载能力和使用性能两大部分。承载能力涵盖正截面承载能力和斜截面承载能力。正截面承载力包括轴向力、弯矩,以及弯矩与轴力共同作用时的混凝土结构构件的截面承载力,斜截面承载力包括混凝土结构构件承受剪力和扭矩时截面上的承载能力。使用性能作为课程的一个部分,简单介绍混凝土结构构件的变形,包括裂缝宽度、受弯构件挠度的计算方法。承载能力分析和使用性能课时比例为14∶1。结合试验研究,从加载到破坏全过程,提炼混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎等代表性的状态,以力的不同类型作用下的承载能力分析方法分析其破坏机理。
缜密、细致、科学的课堂教学计划是提高教学效果的关键。以混凝土结构基本原理课程中“斜截面受剪承载力”教学环节为例,根据教学大纲制定科学合理的教学计划,并对每一步教学分配合理的教学时间是提高课堂教学质量的有效途径。教学计划中应突出基本概念和原理,理论联系实际,注重系统性、新颖性和趣味性。
(一) “斜截面抗剪承载能力性能与计算”章节教学内容及要求
该章节教学内容包括:(1)无腹筋梁的受剪性能;(2)有腹筋梁的受剪承载力计算;(3)保证斜截面受弯承载力计算的构造要求。
该章节教学的基本要求:(1)熟悉无腹筋梁斜裂缝出现前后的应力状态;(2)掌握剪跨比的概念,无腹筋梁斜截面受剪的三种破坏形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的影响;(3)熟练掌握矩形、T形和工字形等截面受弯构件斜截面受剪承载力的计算模型、计算方法及限制条件;(4)掌握受弯构件钢筋的布置、梁内纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。
(二)90分钟课程教学计划与实施
教学环节根据教学内容的第(2)点和教学要求的第(3)条展开,在90分钟的教学环节中,考虑特定时间内围绕教学目的划分若干步骤完成知识点、重点及难点的复习、解释和讨论,在此过程中合理安排教师与学生互动时间(表1)。
步骤教学目的教学知识点重点及难点教生扮演角色时间分配
1巩固平截面假定在受剪承载力分析中的不适,以及巩固斜截面的基本假定正应力与剪应力的共同作用决定构件的裂缝位置及走向斜裂缝的出现 学生讨论为主5分钟
2复习斜截面受剪承载力的实验研究复习剪跨比的概念,剪跨比对抗剪破坏模式的影响剪跨比作用的原因学生讨论为主10分钟
3复习无腹筋梁受剪承载力无腹筋梁承载力计算公式推导忽略不确定因素,
简化计算模型 学生讨论为主5分钟
4有腹筋受剪承载力计算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承载力计算公式推导桁架模型中的裂缝间混凝土简化为桁架模型中的压杆教师讲解为主25分钟
5有腹筋梁受剪承载力的半理论半经验公式受剪承载力计算公式的组成及应用上限和下限值的确定教师解释为主25分钟
6受剪承载力公式及应用小结及作业布置剪跨比计算、临界截面确定、箍筋面积计算和间距确定、最小配箍率和截面限制条件的验算等教师讲解为主20分钟
表1中的步骤1―3用于巩固与复习,加深学生对剪跨比概念的理解,为后续的斜截面受剪承载力性能和计算作铺垫。这3个步骤以学生讨论为中心,共分配20分钟时间。步骤4―6用于讲解新的知识点,通过前3个步骤将学生的注意力集中于课堂教学之后,教师确认大部分学生掌握了构件斜截面抗剪的基本特征和关键参数时,以教师为主进行步骤4―6的教学,根据内容需分配70分钟时间。
步骤1实施时,结合先期课程(材料力学)和该课程第二章的材料性能中的相关内容,复习公式(1)中的正应力和剪应力产生的内力,正应力源于弯矩,而剪应力源于剪力。
σtp,cp=σ2±σ24+τ2 (1)
裂缝的发展方向与τ/σ比值有关,与水平方向夹角为1/2arctan(2τ/σ);τ/σ越大,裂缝发展方向越陡。
步骤2实施时,必然涉及剪跨比的概念,这时可引导学生深化剪跨比的概念,为什么剪跨比能够决定构件抗剪破坏的模式,可从裂缝发展与构件长度方向的夹角大小判断,裂缝发展方向与构件长度方向的夹角越小,构件的抗剪承载能力越低。而决定夹角大小的是τ/σ,剪应力τ取决于剪力V的大小,而σ可由弯距M推算出来。这样,σ/τ可以用弯距M与剪力V和截面有效高度h0乘积的比值,可以表示为
MVh0= VaVh0=ah0(2)
ah0称为剪跨比λ。
如此,σ/τ∝MVh0,τ/σ与λ成反比。τ/σ越大,λ越小,受剪承载力越大。进而,可以用剪跨比λ说明构件抗剪破坏模式。
步骤3实施时,复习在剪压破坏模式下,沿斜裂缝取隔离体,忽略斜裂缝截面上难以确定的纵向钢筋的销栓力和裂缝间的摩擦力,得出无腹筋梁的受剪承载力为
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
(3)
步骤4实施时,重点说明桁架模型,箍筋作为桁架的拉杆,上下弦纵向钢筋作为桁架的拉杆和压杆,裂缝间混凝土作为桁架的斜压杆。在桁架模型中学生往往对斜压杆难以理解。构件抗剪破坏时,斜裂缝间的混凝土受到上下纵向钢筋的约束分析,斜裂缝间混凝土受压,可以理解为斜压杆。然后,讲解纵向钢筋的受力,再说明水平钢筋的受力,最终得出有腹筋梁的受剪承载力为
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα(4)
由公式(3)和(4)叠加,得出受剪承载力计算理论公式。
讲解步骤(3)和(4)之后,学生基本上可以接受这样一种思路:虽然斜截面受剪承载力性能与计算不符合平截面假定,但它仍然利用“实验―基本假定―计算模型―基本公式―适用条件―公式应用”的线索,从中体现课程的系统性。
实施步骤5过程中,在讲解为什么不用最大配箍率作为承载能力的上限时,利用实验研究结果(图2)解释。从图1可以看出,随着配箍率的增大,即横坐值的增加,纵坐标将不再变化,这表明受剪承载力Vu 与构件截面有效面积bh0的比值保持不变,因此受剪承载力受截面面积的控制或限制,解释了受剪承载力上限值的确定方法。
图2 受剪承载力/抗拉承载力比值与配箍率关系图
为开拓学生解决问题思路,可从解析角度解释。试验研究中表明,当配箍率超过一定值后,则在箍筋屈服前,斜压杆混凝土已压坏,故取斜压破坏作为受剪承载力的上限。而《混凝土结构设计规范》[5]是通过控制受剪截面的剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而产生的斜压破坏。学生对这一点往往难以理解,对从配箍率控制转化为截面面积控制感到困惑。
其实,在叠加公式(3)和(4),得到受剪承载力计算理论公式(5)后,
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0(5)
不妨定义最大配箍率ρsv=1.2ftfyv,并将该配箍率带入公式(5),简单变化后可得
Vu=0.25βcfcbh0(6)
如此变化,即可得到规范设置的依据。
在第6个步骤中,为了增强学生的工程概念,在公式应用时,启发学生思考作用在梁上的集中荷载的工程意义。通常情况下,学生根据实验课获取的经验认为集中荷载是分配梁产生的或者是千斤顶给予的。通过启发学生的思考,引导他们从实际结构的主次梁考虑,解释集中荷载的位置其实就是另一方向梁的支座位置,集中荷载大小即为另一方向梁的支座反力。往往在这个时刻,学生会恍然大悟,记忆深刻,产生良好的教学效果。接着,讨论在集中荷载部位实际上应如何布置箍筋,是配在次梁支座的两侧还是放在支座的中间,只要从受剪承载力的基本原理出发,学生能得出应放在支座两侧的正确答案,因为支座处的实际计算截面积远大于bh0。如此,不仅增强了学生对工程概念的理解也提高了学习兴趣,体现了课程的新颖性和趣味性。
公式多、教材繁、考试难是多样化教学方法实施前学生对混凝土结构基本原理课程的普遍反映。多样化教学的实施加强了混凝土结构基本原理课堂教学的新颖性、趣味性、系统性,改变了学生被动学习的局面,提高了学生自主学习能力。2014年,同济大学通过网上评议调查,93%的学生反映课程教学方法灵活多样,激发了学生的兴趣和深度思考;97%的学生反映课程内容丰富新颖,具有挑战性;93%的学生反映多样化教学效果很好。从2014―2015年度学生期终考试中构件受剪承载力考题的抽查结果来看,90%以上的学生能掌握配箍率限界的概念,并能合理判断受剪控制截面和熟练应用计算公式进行抗剪配筋设计。
四、结语
同济大学混凝土结构基本原理课堂教学实践证明,通过多样化的教学方法可培养和提高学生自主学习能力,充分发挥90分钟内不同时段的教学效能是提高教学效果的重要途径。因此,只有坚持这些鲜明的教学特色,才能更好地保证和提高混凝土结构基本原理课堂教学质量。参考文献:
[1] Edward G Nawy. Reinforced concrete(fifth edition)[M]. New Jersey: Pearson Education, Inc. 2003.
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钢结构基本原理范文4
关键词设计测量
中图分类号:P258 文献标识码:A
一、平面控制网和高程控制网的测设
1.1平面控制网的测设
首先,对总包公司提供的控制点和有关起算数据(C轴轴线和C轴与1-18轴交点),用SET2110全站仪分别进行两测回测角测距,检测无误后即将其作为该工程平面控制网的基准点和起算数据。
以天文馆西南角1轴与A轴交点为原点,1轴为X轴,A轴为Y轴,建立独立施工平面坐标系。
施工坐标与城市坐标的换算关系: 以C轴轴线为基准点,根据现场通视条件和四个旋体、马鞍形通道、D轴幕墙的位置,采用极坐标法,用全站仪放样出平行于C轴的矩形平面控制点。用全站仪按一级导线技术要求,对控制点进行闭合导线测量,建立平面控制网。 矩形平面控制网的四个顶点实测坐标分别为: 1.2高程控制网的测设
首先,对总包公司提供的施工现场控制点与城市水准进行联测,然后用DSG320自动补偿水准仪按照四等水准测量规范要求,把高程点引测到每个平面控制点上,并以此作为高程控制网。
二、应用
传统的经纬仪+钢尺测量法,是目前钢结构安装及校正测量所采用的普遍方法,其原理简单、直观,容易被大多数人所接受,但细部放线工作较多,工作量较大,对现场的通视条件要求较高,工程耗费大量的人力、物力,而且效率较低。在高新技术日益发展的今天,全站仪和计算机得到了广泛的应用,运用接口技术使二者相连,建立一套完整的全站仪实时测绘系统,对钢结构进行测量校正。根据北京天文馆玻璃幕墙工程的特点,对相对简单的D轴立面幕墙和采光顶棚的结构安装采用传统的经纬仪+钢尺测量法,对相对较复杂的四个玻璃旋体及马鞍形玻璃通道钢结构安装、检校采用全站仪三维坐标放样的方法。
2.1基本原理
(1)根据该工程的特点和平面图的具体情况,以天文馆独立施工坐标系为基准,计算各钢构柱中心和控制点在该坐标系下的理论坐标,运用极坐标原理对钢柱进行测量放样;如下图所示,O(Xo,Yo,Zo)为测站点,P(Xp,Yp,,Zp)为放样点,io为仪高,vp为棱镜高,L为平距,S为斜距,V为天顶距,α为水平方向值,则P点相对测站点的放样参数为:放样原理图.
(2)运用全站仪、反射贴片对已初步安装的钢构件进行三维坐标检测;检测结果与钢构件控制点的理论坐标进行比较;对误差超限的钢构件进行校正;钢结构检测示意图 .
(3)运用全站仪、反射贴片对已安装完成的钢构件进行三维坐标实测,运用全站仪数据采集器、接口技术使全站仪和计算机二者相联,在计算机上建立准确的钢构件三维立体图,并以此作为玻璃下单的依据。
三维直角坐标系
2.2全站仪三维定点的精度分析
全站仪测定空间某点P的三维坐标计算公式为:因测站点亦为高程控制点,仪器高采用钢卷尺精密测量,取mi=2mm 对于SET2100型全站仪,采用盘左盘右坐标取平均,且m0=2〃, ms=2+2pp•D代入(2)式计算,结果见下表在实测过程中,最大天顶距为650,最大视距为78m,故待测点(采用盘左盘右取平均)的平面最大点位中误差和高程中误差分别为:
2.3无仪高测量法
精密全站仪测定目标点的三维坐标, 目标点标高是三角高程测得的。从以上精度分析中可看出,三角高程测量中仪器和目标高的误差是高程中误差的主要来源。用反射贴片代替棱镜基本可消除目标高误差,为确保精度并消除三角高程测量中量测仪器高的误差对观测成果影响,可采用了高程测量无仪高作业法。其基本原理是:假设测站高程为H0,仪器高为i,从测站观测第一个目标点设为已知高程点,高程为H1,目标高为0,则观测第一点的高程和传递表达式为:(3)式说明;第j点高程=已知高程H1+已知高程点至第j点的间接高差h1j。由于h1或hj均为全站仪望远镜旋转中心至目标点的高差,并不涉及仪器高,故间接高差 h1j也与仪器高无关。根据这一原理,观测方案如下: 首先观测测站到基准点间的高差h1,然后将全站仪置于三维坐标测量状态,输入测站点的坐标X0,Y0,而Z0以虚拟高程H0(H0=基准点高程-h1)输入,仪器高,棱镜高均输入0。最后,测量起始方向即可进行观测。
钢结构基本原理范文5
报考时间
甘肃定西2020年4月自考时间安排在:4月11日星期六(上午9:00--11:30;下午14:30--17:00);4月12日星期日(上午9:00--11:30;下午14:30--17:00),具体开考专业及课程考试时间安排见附表。
附件:2020年4月甘肃省高等教育自学考试开考专业及课程考试时间安排表
一、专科(含基础科段) 时间
专业 4月 星期六(4月11日) 星期日(4月12日) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 上午(9:00--11:30) 下午(14:30--17:00) 020203会计 12656*思想和中国特色社会主义理论体系概论
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05677法理学 030301行政管理 12656*思想和中国特色社会主义理论体系概论 00292市政学 03706思想道德修养与法律基础 00107现代管理学 00277行政管理学 04729大学语文
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00530中国现代文学作品选 00506写作(一) 00532中国古代文学作品选(一) 080701计算机及应用 12656*思想和中国特色社会主义理论体系概论
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04184线性代数(经管类)
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00058市场营销学 03709基本原理概论 04184线性代数(经管类) 00198旅游企业投资与管理 04183概率论与数理统计(经管类) 00197旅游资源规划与开发 00053对外经济管理概论
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00452教育统计与测量 03709基本原理概论 00455教育管理心理学 00445中外教育管理史 00015英语(二)
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03007急救护理学
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00369警察*学 03709基本原理概论
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04729大学语文
钢结构基本原理范文6
2015-10-17[上午(09:00-11:30)]
2015-10-17[下午(14:30-17:00)]
2015-10-18[上午(09:00-11:30)]
2015-10-18[下午(14:30-17:00)]
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03954现代公文写作 00043经济法概论(财经类)
00144企业管理概论 020203 会计(专科) 00009政治经济学(财经类)
00018计算机应用基础
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03706思想道德修养与法律基础 00020高等数学(一)
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00146中国税制 00041基础会计学
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03954现代公文写作 00043经济法概论(财经类)
00144企业管理概论 020205 人力资源管理(专科) 00009政治经济学(财经类)
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05677法理学 030301 行政管理(专科) 00018计算机应用基础
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02323操作系统概论 090622 农村经济与管理(专科) 00018计算机应用基础
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03709基本原理概论
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03708中国近现代史纲要
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04184线性代数(经管类) 00051管理系统中计算机应用
00053对外经济管理概论
00152组织行为学 020218 人力资源管理(独立本科段) 03709基本原理概论
06089劳动关系与劳动法 00054管理学原理
06090人员素质测评理论与方法 00041基础会计学
00182公共关系学
03708中国近现代史纲要
06088管理思想史
06093人力资源开发与管理 00015英语(二)
00051管理系统中计算机应用
06091薪酬管理
06092工作分析 020230 公共事业管理(独立本科段) 00147人力资源管理(一)
00318公共政策
03312劳动和社会保障概论
03709基本原理概论 00150金融理论与实务
00261行政法学
05723非政府组织管理 00153质量管理(一)
00154企业管理咨询
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
02382管理信息系统
05722公共经济学 030106 法律(本科段) 00230合同法
00249国际私法
00264中国法律思想史
03709基本原理概论
05678金融法 00227公司法
00246国际经济法概论
00257票据法
00259公证与律师制度
00262法律文书写作
00265西方法律思想史 00167劳动法
00258保险法
00263外国法制史
03708中国近现代史纲要
05680婚姻家庭法 00015英语(二)
00169房地产法
00226知识产权法
00228环境与资源保护法学
00233税法 030302 行政管理学(独立本科段) 00024普通逻辑
00067财务管理学
00318公共政策
00320领导科学
03709基本原理概论 00261行政法学
00315当代中国政治制度
00319行政组织理论 00316西方政治制度
00321中国文化概论
01848公务员制度
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
00034社会学概论
00322中国行政史
00323西方行政学说史 040102 学前教育(独立本科段) 00398学前教育原理
00401学前比较教育
00403学前儿童家庭教育
03709基本原理概论 00881学前教育科学研究与论文写作
00883学前特殊儿童教育 00402学前教育史
00885学前教育诊断与咨询
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
00399学前游戏论
00467课程与教学论
00882学前教育心理学 050105 汉语言文学(本科段) 00037美学
00540外国文学史
03709基本原理概论 00321中国文化概论
00538中国古代文学史(一)
00539中国古代文学史(二)
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
00537中国现代文学史
00541语言学概论 050201 英语(本科段) 00087英语翻译
00600高级英语
03709基本原理概论 00830现代语言学
00831英语语法 00832英语词汇学
03708中国近现代史纲要 00603英语写作
00604英美文学选读 080307 机电一体化工程(独立本科段) 02194工程经济
02197概率论与数理统计(二)
02199复变函数与积分变换
02245机电一体化系统设计
03709基本原理概论 02240机械工程控制基础
02243计算机软件基础(一) 02200现代设计方法
02202传感器与检测技术
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
00420物理(工)
02238模拟、数字及电力电子技术
02241工业用微型计算机 080702 计算机及应用(独立本科段) 02197概率论与数理统计(二)
02324离散数学
02331数据结构
03709基本原理概论
04747Java语言程序设计(一) 00023高等数学(工本)
02326操作系统
04735数据库系统原理 02325计算机系统结构
03708中国近现代史纲要
04737C++程序设计 00015英语(二)
02333软件工程 080709 计算机网络(独立本科段) 02331数据结构
02335网络操作系统
03709基本原理概论
04747Java语言程序设计(一) 00023高等数学(工本)
04735数据库系统原理
04749网络工程 02379计算机网络管理
03708中国近现代史纲要
04751计算机网络安全 00015英语(二)
03142互联网及其应用
04741计算机网络原理
04742通信概论 080806 建筑工程(独立本科段) 02197概率论与数理统计(二)
02439结构力学(二)
02440混凝土结构设计
03709基本原理概论 02446建筑设备
03347流体力学 02198线性代数
02275计算机基础与程序设计
02404工程地质及土力学
02448建筑结构试验
03708中国近现代史纲要 00015英语(二)
00420物理(工)
02442钢结构
02447建筑经济与企业管理 100702 护理学(独立本科段) 00018计算机应用基础
03006护理管理学
03202内科护理学(二)
03203外科护理学(二)
03709基本原理概论 03008护理学研究
03009精神障碍护理学
03200预防医学(二) 00182公共关系学
03005护理教育导论
03201护理学导论
03708中国近现代史纲要
04435老年护理学 00015英语(二)
03004社区护理学(一)
03007急救护理学
03010妇产科护理学(二)
03011儿科护理学(二)
04436康复护理学 030401 公安管理(本科段) 00018计算机应用基础
00369警察伦理学
00372公安信息学
03709基本原理概论 00235犯罪学(一)
00370刑事证据学 03708中国近现代史纲要
04729大学语文 00015英语(二)