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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篇房屋鋼結構設計論文，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：廠房；大跨度結構；桁架結構；方案選擇
中圖分類號：TU393文獻標志碼：A文章編號：1006-6012（2015）12-0075-01
近年來，大跨度房屋鋼結構應用較為廣泛，按照剛性差異以及組合方式的不同，可以劃分為2種結構形式，一種是剛性結構，另一種是柔性結構。剛性大跨度房屋鋼結構一般由空間桁架、網架等鋼桿件構成。對于剛性大跨度房屋結構來講，其主要設計依據是所受荷載。
1工程概況
某兩連跨廠房，長300m，跨度70m，采用鋼結構方案，基礎采用混凝土獨立基礎。本工程屋頂形式采用張弦桁架構件，同時連接格構柱剛性，格構柱的柱腳主要采用鉸接的連接方式。
2結構方案的選定
根據建筑外形尺寸對項目結構方案進行對比與分析，以優選出最佳的結構方案，經過分析，本工程屋頂鋼結構方案選定了張弦桁架方案，并與格構柱剛性連接。這種方案具有以下幾方面的優點：一是張弦結構具有操作方便、重量輕、承載力好，有利于解決了結構剛度問題；二是屋頂構件與格構柱剛性連接，實現了地震作用下側向位移及風荷載的有效控制；三是柱腳采用鉸接連接，在地震作用下，上部結構不會產生彎矩，這樣能夠合理利用原有基礎。屋頂結構采用弦桿截面為219mm×10mm的張弦桁架，并與腹桿連接，其拉索采用￠15.2鋼絞線，其抗拉強度為1860MPa一共6束。同時，采用6孔夾片式錨具，將3道截面為180mm×8mm鋼管的立桿設置于張弦桁架與拉索之間。為了滿足錨固的作業需要，將315mm×40mm錨杯設置在下弦桿上，同時，確保弦桿與錨杯焊接。
3大跨度結構設計中注意問題
在進行大跨度鋼結構設計時，需要做好單榀主桁架的驗算工作，并對單榀主桁結構中墻面、屋頂的位置進行分析與確定。同時，本工程所受的結構荷載包括以下幾種：屋面荷載、雪荷載以及地震作用等。項目所處區域為50年一遇，屋面地震烈度為6度。本工程采用張弦桁架結構，這種結構的內力分布受到拉索預張力大小的影響。因此，在拉索預張力確定時，我們需要考慮到以下幾個方面的因素：
（1）單跨屋面在荷載作用時，其張弦桁架對格構柱不會產生水平推力，這樣有利于自平衡體系的形成。
（2）單跨屋面在荷載作用后，在正常使用下，其相對撓度值與反拱值相互抵消，滿足了使用極限狀態要求。
（3）在風荷載作用時，按照結構設計中相關規定，拉索要小于應力比。
（4）屋頂桁架在風荷載作用下，要確保其拉索具有足夠的拉力，以免造成拉索失去作用。在進行大跨度鋼結構分析時，要按照桿單元對桁架腹桿進行分析，同時要按照梁單元對弦桿進行分析。在結構計算的過程中，本工程采用SAP2000V1462軟件進行結構計算，并控制好拉索拉應力和最大應力比，一般來說，拉索拉應力為900MPa，最大應力比為0.48，以提升拉索材料的強度。經過結構分析，張弦桁架的拉索初始內力為198kN，初始反拱值為86mm。由此可見，在溫度荷載作用下進行結構分析，應選擇正溫，不能選擇負溫。但在負溫作用下，由于拉索拉力較大，所以拉索不會失去作用。屋頂張弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋頂桁架的剛度，在施加預張力的過程中，我們要充分考慮到屋頂桁架的剛度，當剛度滿足要求后，屋頂桁架要與格構鋼柱進行焊接。對于兩跨張弦桁架來說，要確保內力構造與尺寸的一致性。此外，我們還應對單跨屋頂張弦桁架結構的施工工況進行分析，旨在為了施工吊裝作業提供依據。在進行單榀結構模態分析時，應選用前5階周期的結構模態進行分析，經分析得知，結構側向的剛度不足。同時，張弦桁架結構是一種平面受力結構，這種結構平面的需要一定支撐體系，以確保結構的穩定性，為此，應將次桁架設置于桁架與立桿的相交位置，同時將交叉支撐設置于次桁架之間，這樣就可以形成一個穩定的結構空間體系。經過以下因素分析與比較，最終選擇了桁架桿件截面。
4施工過程控制
在張弦桁架結構安裝時，應按照建筑鋼結構設計規范要求進行施工，同時，在結構分析時，要對不同的施工工況進行模擬與分析。在本工程張弦桁架施工安裝的過程中，要結合現場結構特點，按照以下步驟進行施工。焊接屋頂拱形桁架；安裝鋼拉索，張拉反拱，以達到初始預張力值；焊接屋頂桁架與邊柱柱，從而形成兩連拱結構；將交叉支撐安裝于兩連拱結構之間，這樣有利于形成一個穩定的結構空間體系。安裝桁架。綜上分析得知，拉索張拉工作極其重要。在施工過程中，要確定好拉索節點的位置，盡可能地降低理論長度的偏差。在拉索張拉的過程中，要控制好屋頂反拱值，一般控制在87mm左右。拉索內力值為110kN，拉索軸向變形值為50mm。在施工監測時，我們要對拉索內力進行監控，確保監測結果滿足設計要求。在拉索張拉時，要先固定好立桿臨時支撐，待張拉完畢后，要采用U形夾將立桿下部與拉索夾緊，防止拉索出現串動。
5結束語
綜上所述，通過對某廠房大跨度鋼結構設計分析，得到了以下幾個方面的結論：
（1）本工程與其他大跨結構的不同之外在于大跨度設計是由結構剛度控制，需要考慮到結構整體側向的剛度，同時要對原有基礎進行利用。
（2）在施加預張力時，要控制好預張力的大小，確保張弦桁架結構的承載力及剛度。
（3）張弦桁架結構是一種平面受力結構，這種結構平面的需要一定支撐體系，因此，在張拉過程中要確保張弦桁架的穩定性。
（4）對于大跨度預應力結構，應采用專用連接構造，確保計算模型與實際結構的一致性，確保結構傳力的明確性。鋼結構作為房屋建筑結構形式之一，具有重量輕、安裝方便、強度高、施工周期短等優點。在房屋鋼結構設計的過程中，要結合工程實際情況，優選最佳的結構形式，在選擇鋼結構材料時，要充分考慮到房屋建筑結構的尺寸和受力形式。一般來說，由于建筑鋼結構都是采用現場拼裝的安裝方式，因此在設計時要考慮到鋼結構在運輸和起吊中的剛度，以確保結構的安全性和穩定性。
參考文獻：
[1]JGJ7－2010空間網格結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.
關鍵詞: 豎縫抗剪抗剪承載力栓釘接合面
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A
0 引言
鋼管混凝土邊框剪力墻結構是一種新型鋼-混凝土組合剪力墻，即利用抗剪連接鍵將鋼管混凝土邊框和剪力墻進行可靠連接。接合面連接的好壞是關系結構整體抗震性和穩定性的關鍵問題，目前國內外對該類結構豎縫抗震性能的研究并不多，各國規范對其抗剪強度的計算采用不同的破壞機理。
1 抗剪承載力計算公式
1.1栓釘連接件抗剪承載力計算公式
抗剪連接件的形式很多，一般按照變形能力可分為剛性連接件和柔性連接件兩大類。目前最常用的抗剪連接件是栓釘，對栓釘抗剪連接承載力的計算研究的比較多，但是各國對其計算公式沒有形成統一。
加拿大《鋼結構設計規范》SI6.1-1974規定
≤448Ast
日本規范亦采用式(1)，但規定Ec和fc的適用范圍為500～900 MPa，這是偏于保守。
Eurocode 4規定:當hst/dst≥4(hst和dst分別表示栓釘的高度和直徑)時，有
≤0.64Astfu
其中，Ast表示栓釘桿的橫截面面積，Ec表示混凝土的彈性模量，fck表示混凝土圓柱體抗壓強度標準值(=0.83fcu)，fu為栓釘的極限抗拉強度。
美國鋼筋混凝土房屋建筑規范（ACI318-83）基于摩剪理論給出保守計算公式
其中：Ac為抗剪混凝土面積；K1為系數，普通混凝土K1等于2.81MPa，全輕骨料混凝土K1等于1.41 MPa，輕砂混凝土K1等于1.76 MPa。
中國學者聶建國、沈聚敏、崔玉萍、胡夏閩等人對栓釘抗剪連接件進行了研究并取得一些成果。這些成果為制定我國《鋼結構設計規范》中有關剪力連接件計算的條文提供了依據。
《鋼-混凝土組合結構設計規程》(1997修訂稿)規定，當hst/dst≥4.0時，有
≤0.7Astf
其中，Ast表示栓釘桿的橫截面面積，Ec表示混凝土的彈性模量，fc表示混凝土軸心抗壓強度設計值，f表示栓釘抗拉強度設計值
我國現行的GB50017-2002鋼結構設計規范對鋼-混凝土組合梁設計條文進行了較大改進，其中給出的栓釘承載力公式為:
≤0.7Astfλ
其中，λ為栓釘材料抗拉強度最大值與屈服值之比，f表示栓釘抗拉強度設計值。
本次試驗栓釘的計算荷載采用美國鋼筋混凝土房屋建筑規范（ACI318-83）。
1.2銷鍵抗剪承載力計算公式
接縫處承載力驗算還需包括抗剪銷鍵的焊縫強度驗算和混凝土的局部承壓驗算，焊縫在剪力作用下按純剪切考慮，可按現行國家標準《鋼結構設計規范》GB50017的規定計算；驗算抗剪銷鍵上混凝土的受壓承載力時，局部承壓混凝土的垂直抗壓強度可取1.5fc。
2 試驗概述
本試驗共設計了5個試件，試件的配置方式是根據栓釘的配鋼率在1%左右進行設計。因此在試件配置時選擇6個栓釘（1.32%）和4個栓釘（0.88%）。試驗中鋼管采用120mm*120mm*4mm的普通Q345級方鋼管； 銷鍵為直徑20mm的螺紋鋼筋加工而成，長100mm，豎向間距225mm，焊接在鋼管壁上；栓釘為ML15標準尺寸，直徑13mm，長80mm，在豎向接合面上的水平間距均為60mm，豎向間距為200mm或250mm。通過栓釘抗拉強度試驗得到栓釘抗拉強度為355.78Mpa。
試件墻體部分采用C30自密實混凝土，經過試配最終確定配合比比值為：0.41:1: 2.54:2.75。鋼管內部混凝土為C50自密實混凝土，其配合比比值為：0.22:1:1.13:1.22。
本次試驗用MTS作動器完成，加載點取在鋼管與混凝土結合部鋼管壁上，管壁上焊接30*120*15mm厚的鋼條，以保證直剪面發生直剪破壞。試驗采用國內外常用的擬靜力加載方案以模擬地震作用，即對試件施加低周反復荷載直至破壞。
3 計算結果分析
本次試驗試件破壞形式全部為混凝土破壞，栓釘未剪斷。本次試驗試驗結果與各國規范計算值的比較見表1。
表1 豎縫抗剪試驗值與各國規范計算值的對比
注：試件編號中“6S2P”是指6個栓釘和2個銷鍵的組合連接方式，SP是指Shear Performance。
通過比較發現各國規范計算值均高于試驗結果，原因有以下幾點：
1）本次試驗的栓釘為直剪破壞，與推出試驗相似，各國規范是對組合梁中栓釘連接件的規定，而國內外的研究都表明，推出試驗得到的栓釘抗剪承載力比組合梁中栓釘的實際抗剪承載力要低。
2）由于栓釘布置較密集，在試驗時出現群釘效應導致每根焊釘承載力比普通單釘承載力要小。
4 抗剪承載力計算
各國的規范中有關于栓釘抗剪承載力的計算公式，但是對栓釘和銷鍵組合抗剪的計算公式未見報道，因此，在研究國內外相關規范基礎上，提出栓釘和銷鍵組合抗剪承載力計算公式：
（1）
式中：
Ast是栓釘的橫截面面積，Ec是混凝土的彈性模量，fck是混凝土圓柱體抗壓強度標準值，l是抗剪銷鍵長度，d為抗剪銷鍵高度，fc是混凝土抗壓設計強度，α為局部承壓有效面積調整系數，建議取0.9。
表2 試件抗剪承載力實測值和計算值
按該計算公式（1）得出各試件的豎向接合面抗剪承載力計算值和實測值見表2，計算值和實測值吻合較好，試件SP-6S和SP-6S2P相對誤差略微偏大原因可能是公式（1）中關于栓釘抗剪承載力計算的理論值偏大造成的。
結論
（1）鋼管混凝土邊框與墻板豎向接合面采用栓釘和銷鍵的組合連接方式能夠保證剪力有效傳遞，且能夠保證接縫的穩定性。
（2）本次試驗試件的破壞形式與推出試驗相似，且試件的實際壓力值均低于各國規范的計算值。
（3）對于采用栓釘和銷鍵組合連接方式的構件，按照公式（1）進行計算，其計算值與實測值吻合良好，可以應用到工程設計中。
參考文獻
[1]落英章. 鋼--混凝土組合梁栓釘剪力連接件的研究[J].湖南：碩士論文，2008.
[2]胡夏閩，劉子彤，趙國藩. 鋼與混凝土組合梁栓釘連接件的設計承載力[M].北京: 建筑工業出版社，2000.
[3]宋國華，王東煒等. 裝配式鋼筋混凝土結構豎縫抗剪承載力研究及國內外規范的比較. 世界地震工程，2005，2（6）：125-128.
關鍵詞 ：輕鋼結構；單層廠房；設計；
中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著國家經濟的快速發展，鋼結構在建筑領域起到了舉足輕重的作用，扮演著越來越重要的角色，無論在工業還是民用建筑中，鋼結構以其突出的特點迅速地占領著越來越廣的市場。其特點有：其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高，在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結構，但也存在著防火性能差、易腐蝕等缺點，在設計中根據其特點揚長避短才能更好地發揮鋼結構的作用。
一、鋼結構廠房空間結構解析
為了使本論文的鋼結構廠房分析設計更具有針對性和信服力，這里以實際的煉鋼廠房鋼結構廠房為具體研究對象進行分析討論。由于鋼鐵工業是國民經濟的支柱產業，煉鋼廠就成了一個重要的生產場所，屬于抗震規范中的乙類設防建筑。由于工藝布置的特殊性和生產設備的需要，煉鋼廠主廠房往往具有質量、剛度分布嚴重不均勻的特點。又基于建設周期及抗震性能等的綜合考慮，這類廠房大都采用全鋼結構建造。本文中以某設計生產能力為50噸的轉爐煉鋼廠為研究對象。
由于工藝要求的復雜性，該廠房由爐渣跨、加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、連鑄出坯跨共六跨組成，核心設備布置在爐子跨中部的塔樓內。該轉爐煉鋼廠房主要由塔樓、散狀料上料系統、柱子系統、屋蓋系統和吊車梁系統幾大部分組成，各部分的結構大都是由型鋼和鋼板焊接或螺栓連接而成。
二、輕鋼結構單層廠房設計的要點
2.1結構體系
1) 門式剛架分為單跨、雙跨、多跨以及帶挑檐的和帶毗屋等多種形式。多跨剛架中柱與剛架梁的連接可采用鉸接。
2) 輕型鋼結構工業廠房結構體系中，屋面常采用有檁體系，檁條間距為1． 5 m，屋面板為壓型鋼板或夾芯板，檁條采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼; 外墻采用有墻梁體系，墻梁間距為1.5 m ～ 2.1 m，墻面板為壓型鋼板或夾芯板，墻梁采用冷彎C 型鋼或高頻焊接薄壁H 型鋼。主剛架梁下翼緣和主剛架柱內側翼緣平面外的穩定性，可通過在剛架梁下翼緣和檁條間或剛架柱內側翼緣和墻梁之間設置的隅撐來保證。主剛架之間的水平支撐可采用張緊的圓鋼或角鋼。
3) 根據跨度、高度和荷載不同，門式剛架的梁柱可采用變截面或等截面實腹焊接工字鋼或成品H 型鋼截面。單層廠房中當設有橋式起重機時，柱截面宜采用等截面構件。
4) 輕鋼結構工業廠房剛架柱基礎，剛架柱柱腳與鋼筋混凝土基礎的連接可按鉸接或剛接，當廠房內設有橋式起重機時按剛接連接，其他情況按鉸接連接。
焊接實腹式工型截面門式剛架承重結構由剛架和基礎兩部分組成。門式剛架承重結構體系的剛架、檁條( 或墻梁) 以及壓型鋼板間通過可靠的連接和支撐相互依托，體系受力更趨向于空間化。
2.2 結構布置
1) 屋面結構平面布置
單層廠房輕剛結構房屋伸縮縫的設置: 當房屋縱向長度不小于300 m，橫向長度不小于150 m 時需要設置溫度伸縮縫。溫度伸縮縫的做法有兩種: 檁條連接處的螺栓孔采用橢圓孔或設置雙排柱，使結構有足夠的伸縮空間; 吊車梁與柱的連接處宜采用橢圓孔。
屋面檁條的布置，應考慮天窗、通風屋脊、采光帶等因素的影響，屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。
2)墻面墻梁布置
單層廠房輕剛結構房屋墻面墻梁的布置，應根據門窗的位置、大小確定墻梁的位置，另外設有挑檐、雨篷時還應增設墻梁等構件，墻梁的規格尺寸應由計算確定，同時還應考慮墻面板的規格，考慮到廠房的美觀，一般墻面梁設在主剛架柱的外側。
3) 支撐布置
橫向水平支撐和豎向柱間支撐可提高剛架的整體剛度，并能承擔和傳遞水平力，防止桿件產生過大的振動，避免壓桿的側向失穩，可保證結構安裝時的穩定。
當設有溫度伸縮縫時，在每個溫度伸縮單元應分別同時設置橫向水平支撐和豎向柱間支撐以形成幾何不變、穩定的空間結構體系。
橫向水平支撐一般設置在溫度伸縮單元兩端第一開間剛架梁上翼緣，在水平支撐交叉的節點處應設置剛性系桿。橫向水平支撐的間距不大于45 m。橫向水平支撐既可以采用十字交叉圓鋼，又可以采用雙角鋼作支撐。
當溫度伸縮單元長度不超過90 m 時，在溫度伸縮單元兩端第一開間的上柱處設置上柱柱間支撐，在溫度伸縮單元中間的柱開間內分別設置上下柱柱間支撐。上柱柱間支撐為單片角鋼，連接在柱腹板的中間，下柱柱間支撐為雙片角鋼，連接在下柱兩側翼緣。值得注意的是在溫度伸縮單元的端部不設下柱柱間支撐。
在剛架轉折處應沿房屋全長設置剛性系桿。
三、輕鋼結構廠房鋼構件的設計
3.1 主要承重構件( 剛架) 內力計算方法
剛架的內力計算方法分彈性分析和塑性分析方法，變截面門式剛架通常采用彈性分析方法，等截面門式剛架通常采用塑性分析方法，同時還應滿足現行《鋼結構設計規范》的相關要求。
3.2 門式剛架位移( 側移) 計算
當屋面坡度不大于1 ∶ 5 時，柱頂在水平力H 作用下的位移( 側移) u，可按下列公式計算:
柱腳鉸接剛架:
柱腳剛接剛架:
其中，h，L 分別為剛接柱高度和剛架跨度; Ic，Ib分別為柱和橫梁的平均慣性矩; H 為剛架柱頂等效水平力; ζt為剛架柱與剛架梁的線剛度比。
3.3 構件強度計算
工型截面受彎構件在剪力、彎矩共同作用時，強度按下式進行計算:
當
當截面為雙軸對稱時:
其中，Mf為兩翼緣所承擔的彎矩; Me為構件有效截面所承擔的彎矩，Me = We f，We為構件有效截面最大受壓纖維的截面模量;Af為構件翼緣的截面面積; Vd為腹板抗剪承載力設計值，Vd =hw tw fv '。
3.4 構件穩定計算
軸心受壓構件( 工型截面) 局部穩定計算:
受壓翼緣:
腹板:
其中，b 為受壓翼緣自由外伸寬度; t 為受壓翼緣的厚度; fy為鋼材屈服強度; hw為腹板的計算高度; tw為腹板的厚度。
3.5剛架柱基礎的設計
3.5.1基礎形式
門式剛架輕型房屋鋼結構常用的基礎形式有:
1) 鋼筋混凝土獨立基礎，一般用于地基承載力比較大，土質比較均勻的情況。
2) 柱下條形基礎多用于加固工程中，在處理新舊建筑物基礎時，可以避免對舊建筑物基礎造成不利的影響。
3) 樁基礎一般用于深基礎，地基回填土較多、持力層較深的情況。
3.5.2 基礎的設計
1) 輕鋼結構廠房門式剛架柱基礎通過鋼板與鋼筋混凝土基礎之間連接采用鉸接或剛接柱腳。
2) 柱腳錨栓應采用Q235 鋼或Q345 鋼制作。錨栓的錨固長度應符合GB 50007-2002 建筑地基基礎設計規范的規定，為抵抗上拔力錨栓端部設置彎鉤或錨板，錨栓的直徑不小于24 mm，且應采用雙螺母或采取防止螺帽松動的有效措施; 柱腳錨栓按下柱柱間支撐傳遞的縱向風荷載和吊車剎車力或縱向地震作用的上拔力計算。剛架柱底部的水平力由柱腳底板與鋼筋混凝土基礎頂面之間的摩擦力來承擔，若還不滿足須設置槽鋼或角鋼抗剪鍵。計算柱腳錨栓的受拉承載力時，應采用螺紋處的有效截面面積。
結束語
輕鋼結構具有自重輕、工廠化和商品化程度高、施工周期短、節能環保等明顯的優點。輕鋼結構門式剛架設計在單層工業廠房中越來越得到人們的青睞，但它畢竟還是一個新生事物，需要我們設計人員在工程設計中不斷的探索、改進、回訪中積累經驗，進而解決在工程設計中遇到的新技術、新問題。新技術、新材料的應用給設計人員提供了鍛煉的機會，帶來了新的挑戰，只要對不斷出現的新技術、新材料、新問題勇于探索、勇于創新，就能攻克難關，從而使新技術、新材料得到廣泛應用，我們的設計水平也會有較大的提高。
參考文獻
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【關鍵詞】建筑設計，抗震設計，作用分析
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
在目前的發展趨勢中，建筑結構設計的主流趨勢有低碳，環保，安全，節能，生態。其中指標之一，就是建筑的安全性，而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震，因此，加強對建筑結構的抗震設計，必將會被提升到建筑設計新的戰略高度。
二、建筑結構設計中抗震性能衡量標準
現行抗震設計規范對于建筑結構的性能從兩個角度進行描述，一是通過損壞的程度描述其性能，將建筑結構的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復的破壞和倒塌；二是描述用途的重要性，即抗震設防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。
現行規范對于部分鋼筋混凝土結構提出了相應的定量指標，即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設防類別上，提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關規定比甲類高一度。在強烈地震的影響下，乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力，仍然缺乏確定的數量變化。借助于現行航震鑒定標攤b所引進的”綜合抗震能力由數量上的區別”有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數量上的區別。比如在判斷結構抗力的高低中，可以采用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值。而在結構變形能力高低方面，可以用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征，這樣就能保證不同性能要求下所對應的抗震措施的數量化。對于丙類結構的抗震設計，主要利用抗力和變形能力進行組合，并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑，設計的綜合抗震能力要低于相應的基本值。
三、建筑結構設計對建筑抗震性能的影響
1、 砌筑體結構影響基本變化能力的構造，重點是將整個圈梁、主要構造柱數量、具置、斷面截面尺寸和配筋數量的分級，局部的墻體尺寸、樓梯間的構造等只適用于考慮局部影響。比如，5-6層磚房的主要構造柱數量，房屋四角和樓梯間四角應該設計為第一等級，用于房屋隔開間的內外墻鏈接處和樓梯間四角設計為第二等級。對于房屋每開間的內外墻鏈接位和樓梯間四角設計為第三等級；此處不用設置構造柱與抗震設計不同。當然，在相同設防烈度和性能要求的前提下，對與層數要求不同的砌筑結構，基本延性構造的要求也不同，構造柱設置就需要隨房屋層數的不斷增加而相應提高。目前主要難題是，需要根據具體實例進行計算和分析，針對同地點、同結構的房屋按照不同等級采取相應措施后，其措施的構造影響能力系數如何確定？是否可在某個范圍內取值。
2、 鋼筋混凝土結構對變形能力構造的影響，可適當的調整內力、提高結構柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構造作為抗震能力分級的重點，而框支層、短柱、鏈接的構造作為局部的影響。不同層數鋼筋混凝土結構在相同設防烈度性能的要求，延性構造要求也不一樣。目前，內力調整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值，但如何將其轉化為相應的影響系數還需要進一步的計算和研究。
3、 鋼筋結構對變形能力構造的影響，可調整內力、各節點域內構造、構件的長細比和支撐設置作為重點的分級，這時構件的寬厚就是結構的局部影響。在相同設防烈度和性能的要求下，對建筑層數不同的結構建筑，基本延性構造需求也不同。鋼結構規范中也有一些現成的定量取值，也要研究將其轉化為影響系數的方法。
四、建筑結構設計中的抗震設計措施
1、要嚴格選擇地基選址
地基選址是進行建筑結構設計的基礎，因此，在房間結構抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質勘探，山石水土監測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質穩定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。
2、確保結構的整體性
在建筑結構抗震設計中，一般而言，要尤其注意其是由諸多構件共同組合在一起，如此，要進行整體化的對待。要充分調動各個構件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當建筑的一些構件基本都失去了原有的功能時候，那么，在地震來臨之后，很容易讓整體的建筑結構喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下，很容易讓整個建筑坍塌，因此，要保證所有構件的功能協調，并確保所有的構件都能夠在地震作用下保證良好的性能，如此，可以讓建筑結構的整體抗震能力增強。同時，要堅持實施多級防震措施。傳統建筑結構多采取的是三級設防措施，即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期，建筑結構必須是采取的多級設防模式，保護建筑主體抗震能力，減輕經濟損失，使得建筑抗震中更加安全。
3、屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環節。近幾十年來，從多數建筑抗震設計評定結果看，屋頂建筑設計還存在一些問題，例如：屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重，無形當中加大了屋頂建筑變形，而且地震作用也加大了，尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上，如果屋頂的抗側力墻和屋頂之下的抗側力強出現間斷，在地震發生時，帶來的地震扭轉作用也會更嚴重，對抗震更不利。所以，進行屋頂建筑設計過程中時，應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質、剛度均勻的材料，使得地震作用傳遞不受阻礙；屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上；如果屋頂建筑非常高，屋頂建筑就必須具有較強的抗震性，讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小，盡量避免發生扭轉效應。
4、要合理且恰當地布局地震外力的能量傳遞與吸收的途徑，在地震當中，要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線，處于同一個平面上，從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下，呈現彎剪性的破壞，并使塑性屈服情況，盡量的發生在墻的根底部，從而連梁適合在梁端產生塑性屈服，這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中，在墻段部分充分發揮抗震功能之前，要按照"強墻弱梁"的原則，來大力加強墻肢的承載力，避免墻肢遭到剪切性的破壞現象，從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。
5、要根據抗震等級，在對墻、柱以及梁節點設計中，采取相對應的抗震構造措施，力求確保建筑物結構，在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據"強柱弱梁"、和"強剪弱彎" 、以及"強節點弱構件"幾種構造的原則，在建筑設計中，合理的選擇柱截面的尺寸，以此控制柱的軸壓比，并還要注意構造配筋的要求，還要保證，鋼筋砼結構建筑在地震的作用下，能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。
6、在建筑設計過程中，要設置出多道抗震的防線，即，在設計一個抗震結構的體系當中，有一部分延性比較好的構件，在地震的作用下，首先可以擔負起第一道抗震防線的作用，然事，其他的構件，在第一道抗震防線屈服以后，在地震中，會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線，這樣的抗震結構體系的設計，在建筑設計當中，對于確保建筑結構具有的抗震安全性，是非常的行之有效的設計方法和手段。
五、結束語
建筑結構抗震設計，關乎民生，關乎經濟發展，社會穩定，對建筑實施結構的抗震設計，主要涉及對建筑高度，承載力，總體結構，各個部件的性能規劃等一系列的因素，要求通過對各個構件和整體規劃的基礎上，既實現滿足居民生活生產保障安全的需要，又具有值得欣賞的美學價值。
參考文獻：
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[2]丁勇春 錢玉林 馬國慶 建筑結構的抗震分析和設計 [期刊論文] 《四川建筑》 -2004年4期
[3]崔燁 孫曉紅 建筑結構抗震設計與分析 [期刊論文] 《科技資訊》 -2011年17期
[4] 郭華 江雄華 現代建筑結構抗震設計方法研究 [期刊論文] 《中國新技術新產品》 -2010年16期
Abstract： The popularization and application of the steel structure housing is the inevitable trend of the development of China's housing industrialization. Through comparative analysis of the advantages and disadvantages to common structure form of the steel structure housing， the applicability principle of the structure form was put forward， method of improving lateral force resisting performance was proposed， in order to further promote the steel structure residential structure system， which provides a theoretical reference for in the application domestic building trade， and points out effective approaches of industrialization development of the steel structure housing.
關鍵詞： 鋼結構住宅；結構形式；抗側力性能；產業化發展
Key words： steel structure housing；structure；lateral force resisting performance；industrialization development
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）34-0130-02
0 引言
鋼結構住宅以其“環保、節能、工業化”和“綠色建筑”等特征成為了二十一世紀住宅建筑業的主導方向之一。我國對鋼結構住宅技術的應用和發展也提出了更明確的要求，為此，建立系統的理論研究和發展規劃對鋼結構住宅體系產業化的迅猛發展起著至關重要的作用。
1 國內外鋼結構住宅研究現狀
現代鋼結構房屋建筑體系誕生于20世紀初，在一些發達國家的發展己有上百年的歷史，工業化生產和預制裝配程度較高。世界各國逐步形成自己獨特的鋼結構住宅體系I1]。自1960年以來，美國就開始發展冷成型鋼結構建筑[2]。20世紀80年代，1984年TarpyTS對螺栓連接的冷成型構件墻體的抗剪性能進行了研究[3]。1982年wolfeR.w對有石膏板填充的冷成型鋼構件墻的極限承載力進行了研究[4]。1999年GadE.F研究了冷成型鋼結構住宅中單片墻體以及整體結構在地震荷載下的性能[5]。而我國的鋼結構住宅發展較晚，與發達國家相比，國內建筑鋼結構行業仍是一個朝陽產業，新材料、新技術、新結構體系、新應用領域不斷出現。要加快建設鋼結構行業的發展，對現有建筑鋼結構設計規范的更新、完善或補充，以及對新的結構體系和新的應用領域的建筑鋼結構設計規范的編制工作顯得非常緊急。
2 鋼結構住宅的技術性分析
2.1 鋼結構住宅主體結構體系比較 鋼結構住宅技術體系并不是簡單的用鋼材替代混凝土和砌體作為支承結構，而是以鋼結構為主體結構，另外還包括圍護結構、鋼結構防火、鋼結構防腐及建筑設備的一個綜合技術體系。鋼結構住宅主體結構體系一般有以下形式：①純鋼框架體系；②冷彎C型鋼龍骨體系及熱軋型鋼龍骨體系；③鋼框架支撐體系；④鋼框架-剪力墻系；⑤鋼框架-混凝土組合結構體系；⑥錯列桁架體系。上述各類結構形式綜合比較如表1所示。
在這幾種結構體系中，前兩種結構體系主要用于低層鋼結構住宅，其他可適用于多高層鋼結構住宅。而且從表中可以看出鋼結構住宅的共同缺點為抗側力性能比較差。為進一步推進鋼結構住宅結構體系在國內建筑的應用，對于該結構體系尚需進行深入的研究。
2.2 提高鋼結構住宅的抗側力性能方法 輕鋼結構住宅的結構體系與傳統磚混結構或混凝土結構住宅體系有很大的不同，它主要由輕鋼結構體系、樓面結構體系和圍護結構體系等組成。而輕鋼龍骨體系是一種新型的結構形式相對于其它結構形式的輕鋼結構住宅，輕鋼龍骨體系的研究和應用更不成熟、不完善，更需要加強研究力度。關于低層輕鋼龍骨住宅的試驗和理論研究主要集中研究復合墻體的抗側力性能的研究，2008年武漢理工大學高景輝對輕鋼龍骨墻體的破壞模式做了分析，得出自攻螺栓連接破壞時一種主要因素，通過有限元參數分析發現，影響輕鋼龍骨復合墻體抗剪性能的最關鍵因素是自攻螺栓的數量，其次是墻體的尺寸、支撐。2010年浙江工業大學郎晟頡在靜力分析的基礎上研究了復合墻體的滯回性能與抗震性能，得出了隨著墻板厚度的增加，墻體抗側承載力隨著墻板材料不同有不同程度的提高，導軌與墻板的間距對墻體抗側性能影響最大。同年武漢理工大學張翠萍對三種不同支撐的輕鋼龍骨墻體：輕鋼龍骨剛架體系、輕鋼龍骨剛架支撐體系、輕鋼龍骨剛架端支撐體系，進行了抗側力性能分析，得出帶支撐的墻體的抗側極限承載力能滿足帶蒙皮的組合墻體的抗側力性能的研究。
3 鋼結構住宅的產業化發展
鋼結構住宅有著重量輕、抗震性能好、施工周期短、工業化程度高、環保效果好等特點，作為未來住宅的發展方向，人們正在逐漸關注它、接受它。目前的問題是，我國建筑鋼材消費嚴重偏低，且絕對量相差非常之大。如何加大建筑業中各類鋼結構建筑的使用比例，大力推進建筑鋼結構產業的快速發展，提高建筑用鋼在國家總鋼材產量中的份額，將是擺在在我們面前的重要課題。由于市場經濟尚不完善，建筑鋼結構產業的發展過于迅猛，長期以來自發形成的我國建筑鋼結構產業鏈配置存在較嚴重的問題，而改變這種現狀更加需要推進技術創新和成套技術集成體系的應用，使科技轉化為實際生產力，促進住宅產業化的發展。如果我們能實現鋼結構住宅的產業化生產，住宅建設及相關產業的勞動生產率將大大提高，其具有的廣泛的社會、經濟效益會更加明顯地展現在社會經濟的各領域，并被市場認可和接受。而進行產業化發展的關鍵是影響鋼結構住宅經濟性的主要因素，如施工技術及施工組織設計的選擇；鋼材的選用；結構體系設計，圍護及其它配套體系的發展及產品更新；鋼結構的防火、防腐處理；原材料價格，尤其是鋼材價格的上下波動；部品部件的產業化、社會化水平、標準化生產；部品部件的設計、制造、安裝等等。針對影響鋼結構住宅成本的主要因素，從成本控制的角度對供應鏈管理、產業化、標準化、企業管理等理論，通過加強鋼結構住宅領域的供應鏈管理，部品部件的生產社會化，住宅區的產業化運作，及公司管理理念的創新、提高管理水平，國家政策等一系列措施，尋求鋼結構住宅的成本控制的對策，增強鋼結構住宅與傳統混凝土住宅的競爭優勢，從而改善鋼結構住宅面臨的建造成本較高、市場份額小、
社會對鋼結構住宅的認識程度不夠等現狀，吸引更多的社會主體參與到鋼結構住宅建設領域中，來促進鋼結構住宅的基本建設、應用與推廣。
參考文獻：
[1]周濤.鋼結構住宅技術體系及其建筑設計研究以多層、小高層住宅為例[D].北京建筑工程學院，碩士論文，2004.
[2]Yuwei.wen.Cold—formedsteeldesign[M].Newyork： Wiley，1985.
[3]TarpyT·S·Shear resistanee of steel stud wanll Panels. Proe Seventh Int SPeeialty Confon Cold Formed Steel Struetures，1984：203～248.
1.課題名稱：
鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發
2.項目研究背景：
所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計，建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中，由若干構件，即組成結構的單元如梁、板、柱等，連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比，新增內容約占15%，有重大修訂的內容約占35%，保持和基本保持原規范內容的部分約占50%，規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗，借鑒了國外先進標準技術。
3.項目研究意義：
建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，對發展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結構計算牽扯的數學公式較多，并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經濟進一步發展，城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化，更加劇了房屋設計的復雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣，結構軟件開發就顯得尤為重要。
一棟建筑的結構設計是否合理，主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經正確解決，結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了，因此原來在學校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現，
4.文獻研究概況
在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的，做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。
建筑結構設計統一標準(gbj68-84)該標準是為了合理地統一各類材料的建筑結構設計的基本原則，是制定工業與民用建筑結構荷載規范、鋼結構、薄壁型鋼結構、混凝土結構、砌體結構、木結構等設計規范以及地基基礎和建筑抗震等設計規范應遵守的準則，這些規范均應按本標準的要求制定相應的具體規定。制定其它土木工程結構設計規范時，可參照此標準規定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結構，以及組成結構的構件和基礎;適用于結構的使用階段，以及結構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現代結構可靠性設計理論，采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法分析確定，即將各種影響結構可靠性的因素都視為隨機變量，使設計的概念和方法都建立在統計數學的基礎上，并以主要根據統計分析確定的失效概率來度量結構的可靠性，屬于“概率設計法”，這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結構設計方法發展的總趨勢，而我國在設計規范(或標準)中采用概率極限狀態設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結構的作用效應常見的作用效應有：
1.內力。
軸向力，即作用引起的結構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力，即作用引起的結構或構件某一截面上的切向力;
彎矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的內力矩;
扭矩，即作用引起的結構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。
2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。
5.變形。作用引起的結構或構件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應變：如線應變、剪應變和主應變等。
極限狀態整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態可分為兩類：
1.承載能力極限狀態。結構或結構構件達到最大承載能力或達到不適于繼續承載的變形的極限狀態：
(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結構構件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度的塑性變形而不適于繼續承載;(3)結構轉變為機動體系;
(4)結構或結構構件喪失穩定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態。結構或結構構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態。出現下列狀態之一時，即認為超過了正常使用極限狀態：
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);
(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態。
結構設計的基本任務，是在結構的可靠與經濟之間選擇一種合理的平衡，力求以最低的代價，使所建造的結構在規定的條件下和規定的使用期限內，能滿足預定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的，人們采用過多種設計方法。以現代觀點看，可劃分為定值設計法和概率設計法兩大類。
1.定值設計法。將影響結構可靠度的主要因素(如荷載、材料強度、幾何參數、計算公式精度等)看作非隨機變量，而且采用以經驗為主確定的安全系數來度量結構可靠性的設計方法，即確定性方法。此方法要求任何情況下結構的荷載效應s(內力、變形、裂縫寬度等)不應大于結構抗力r(強度、剛度、抗裂度等)，即s≤r。在20世紀70年代中期前，我國和國外主要都采用這種方法。2.概率設計法：將影響結構可靠度的主要因素看作隨機變量，而且采用以統計為主確定的失效概率或可靠指標來度量結構可靠性的設計方法，即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設計結構，也就是出現結構荷載效應3大于結構抗力r(s>r)的概率應小于某個可以接受的規定值。這種方法是20世紀40年代提出來的，至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期，結構設計方法開始由定值法向概率法過渡。
面向對象編程
使創建windows程序較為容易的關鍵技術是面向對象編程，或oop。這種技術可以創建可重用組建，它是程序的組成模塊。
幾個定義
控件提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標簽和命令按鈕。
事件由用戶或操作系統引發的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標、一段時間的限制，或從端口接收數據。
方法嵌入在對象定義中的程序代碼，它定義對象怎樣處理信息并響應某事件。例如，數據庫對象有打開紀錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。
對象程序的基本元素，它含有定義其特征的屬性，定義其任務和識別它可以響應的事件的方法。控件和窗體是visualbasic中所有對象的示例。
過程為完成任務而編寫的代碼段。過程通常用于響應特定的事件。
屬性對象的特征，如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀，有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數據和從對象取回信息。
5.設計主要內容
本軟件適用于現澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設計。畢業設計要完成的工作包括：
1.平面鋼架分析程序的改造
對結構力學教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求：
(1)編寫自動生成節點坐標和單元節點編號的程序，或以圖形方式輸入計算簡圖。
(2)修改程序，使之適合多工況內力計算;(3)根據輸入、輸出數據的特點，設計適當的人機界面。輸出應可選的顯示各構件端力和內力圖。
2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構的構件設計程序
(1)根據有關的規范，應明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風荷載和地震作用等)的計算方法，在次基礎上編寫自動生成各種荷載作用下的結點荷載和單元荷載的程序。
地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經驗公式確定。
(2)計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內力。計算結構存放在各自的桿端力(隨機)文件中。
對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調幅。
(3)在(2)中產生的桿端力文件基礎上，分別計算各種可能的荷載組合下，梁、柱控制截面的內力。計算結果存放在適當的文件中。
(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合，同時給出截面配筋。
梁、柱截面配筋的確定應考慮抗震設計的要求。
3.位移。作用引起的結構或構件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。
4.撓度。構件軸線或中面上某點在彎短作用平面內垂直于軸線或中面的線位移。
(5)部分編程較熟練的同學可根據計算結果和構造規定，用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。
5.成果形式
本畢業設計的成果應包括：
1.可運行的、并能給出正確計算結果的源程序
在存放源程序的軟盤中，應至少有一個算例的數據文件，可在基本不需另外鍵入數據的前提下，顯示正確地運行結果。
2.軟件使用手冊
這是為用戶準備的關于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。
3.軟件說明書
這是軟件作者的工作檔案，是軟件維護的基本資料。其中應包括：
(1)軟件所依據的工作檔案、力學和工程結構模型的較為詳細的描述，主要的計算公式及其使用的符號的含義，重要算法的文字說明：
(2)程序的結構：模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關系及各模塊的功能;
(3)帶有較為詳細的注釋的源程序文本。其中應注明各標識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應的數學公式和特殊算法的說明;(4)為使他人根據軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。
(5)部分編程較熟練的同學可遞交梁、柱配筋圖紙一張。
4.對自己所編程序的評價
(1)對算例計算結果的合理性進行必要的分析;
(2)總結軟件設計過程中的經驗和及教訓，提出設計改進意見。
以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外，其余均用計算機打印。
6.進度計劃
第一周畢業實習，參觀工程，收集資料。
第二周需求分析：描述計算機模型，編些初步的軟件說明書。
第三周軟件設計：選擇模塊劃分的方案
第四周模塊設計：數據輸入界面設計(梁柱截面數據)
或數據輸入界面設計(可視化圖形輸入)
第五周數據輸入界面設計(框架數據、附加荷載)
第六周模塊設計：荷載計算(恒載、活載)，相應的內力計算
第七周荷載計算(風荷載、地震作用)，相應的內力計算
第八周模塊設計：梁配筋計算
第九周梁荷載組合，確定梁配筋
第十周梁荷載組合，確定梁配筋
第十一周模塊設計：柱配筋計算
第十二周柱荷載組合，確定柱配筋
第十三周柱荷載組合，確定柱配筋
第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;
第十五周軟件測試
第十六周整理源程序，編寫軟件說明數和用戶手冊
關鍵詞 鋼結構；抗震；性能；節點；設計；
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著我國經濟的進一步發展和建筑技術的逐漸進步,鋼結構也越來越廣泛的應用于建筑當中,其中在建筑結構中,鋼結構具有良好抗震性,并且工業化生產程度較高,鋼結構施工周期較短,并且具體節能環保、延展性好等優點,特別對于鋼結構建筑具有的延展性可以對地震波產生衰減作用,減少地震對鋼結構建筑的破壞。針對鋼結構建筑的如此突出的優點,美國等等國家的鋼結構建筑已占到所在國內建筑總量的一半以上。日本是地震多發的國家,鋼結構建筑在日本建筑當中的占有率更是達到了65％左右。根據日本阪神地震后資料的顯示,在地震中鋼結構建筑的受損程度和受損概率要遠低于混凝土結構。2008年四川汶川地震中,作為鋼結構建筑的綿陽體育館也沒有受到損壞,成為安置地震災民的主要地點。
一、鋼結構的抗震性能
不同的結構形式,抗震性能明顯不同。混凝土結構的房屋受壓較好,但不抗拉力,兩種力的差距達10倍。當地震來臨時,房屋在地震波循環荷載情況下,極易發生整體垮塌。
而鋼結構具有良好的延展性,可以將地震波的能耗抵消掉。鋼材基本上屬各向同性材料,扛拉、抗壓、扛剪強度均很高,而且具有良好的延展性,特別是鋼結構憑著自己特有的高延展性減輕了地震反應。鋼結構還可以看作比較理想的彈塑性結構,可以通過結構的塑性變形吸收和消耗地震輸入能量,從而具有較高的抵抗強烈地震的能力。鋼結構相對于其他結構自重輕,這也大大減輕了地震作用的影響。鋼結構除了抗震性能高,施工周期短、工業化程度高、環保性能好的特點也顯著優于混凝土結構。
二、鋼結構破壞部位
鋼結構的震害主要有節結構的整體倒塌、構件的破壞和點連接的破壞等三種形式。
2.1 節點連接的破壞
2.1.1 框架梁柱節點區的破壞原因
對節點破壞原因的分析:(1)裂縫主要出現在節點下翼緣,是因為鋼結構梁上翼緣有樓板加強,并且上翼緣焊縫無腹板妨礙施焊;(2)梁端焊縫通過孔邊緣會出現應力集中,引發裂縫;(3)梁翼緣端部全熔透坡口焊的襯板邊緣形成人工縫,縫隙在豎向力作用下擴大;(4)焊縫存在缺陷,特別是下翼緣梁端現場焊縫的中部,因為腹板妨礙焊接和檢查,出現不連續;(5)焊縫金屬的沖擊韌性低。
2.1.2 支撐連接的破壞
采用螺栓連接的支撐破壞形式,包括支撐桿件螺孔間剪切滑移的破壞、節點板端部剪切滑移的破壞、以及支撐截面削弱處斷裂。支撐是框架一支撐結構當中最重要的抗側力部分,一旦發生地震的時候,它將首先承受水平地震作用,如某層的支撐發生破壞,將使這個樓層成為薄弱層,造成嚴重后果。
2.2 構件的破壞
2.2.1 支撐桿件的整體失穩、局部失穩和斷裂破壞
當支撐構件的組成板件寬厚比較大時,往往伴隨著整體失穩出現板件的局部失穩現象,進而引發低周疲勞和斷裂破壞,這在以往的震害中并不少見。試驗研究表明,要防止板件在往復塑性應變作用下發生局部失穩,進而引發低周疲勞破壞,必須對支撐板件的寬厚比進行限制,且應比塑性設計的還要嚴格。
2.2.2 鋼柱脆性斷裂
在1995年阪神地震當中,位于蘆屋市海濱城高層住宅小區,小區當中的2l棟巨型鋼框架結構的住宅樓共有57根鋼柱發生了斷裂現象,所有箱形截面柱的斷裂都發生在14層以下的樓層里,并且都是脆性受拉斷裂,斷口呈水平的形狀。
我們分析認為:①有的鋼柱斷裂發生在拼接焊縫附近,這里可能正是焊接缺陷構成的薄弱部位;②鋼柱暴露于室外,當時正值日本的嚴冬,鋼材溫度低于0攝氏度;③箱形截面柱的壁厚達50mm,厚板焊接時過熱,使焊縫附近鋼材延展性降低;④豎向地震及傾覆力矩在柱中產生較大的拉力。
2.3 結構的倒塌破壞
1985年墨西哥發生的大地震中,墨西哥市的某個綜合大樓的3個22層的鋼結構塔樓之一發生倒塌,其余2棟鋼結構塔樓也發生了嚴重破壞,其中1棟已經接近倒塌。這3棟塔樓的結構體系都是框架-支撐結構。有關分析證明,塔樓發生倒塌或者嚴重破壞的主要原因,是因為縱橫向垂直支撐偏位設置,從而導致剛度中心和質量重心相距太大,所以在地震中產生了較大的扭轉效應,致使鋼柱的承載力小于作用力大于,引發了3棟相同的塔樓發生了嚴重破壞甚至倒塌。由此可見,規則對稱的結構體系對抗震是十分有利的。
三、鋼結構抗震設計方法的建議
彈性結構在地震作用下的阻尼力c通常總是很小，可以忽略。彈性結構經歷的最大地震力Fmax，可以采用絕對最大加速度表示：
Fmax=kymax=一m(+ag)max (1)
如果只是用Fmax做結構設計，則結構在地震作用下應當保持彈性，不會破壞。
為了結構抗震設計方便，引進了加速度的動力放大系數βmax譜，反應譜的形狀和分段記號見圖1。我國采用的是平均譜，βmax取為2．25。采用彈性譜確定地震力，則
FE=ZβW (2)
式中：Z為地震系數，是地震最大加速度與重力加速度的比值；W為結構的重量；β是動力放大系數，按β譜取值。
圖1 β譜
我國《建筑抗震設計規范》自GBJ11―89以來，采用了以概率可靠度為基礎的三水準(小震不壞、中震可修、大震不倒)、兩階段(小震下的截面抗震驗算和大震下的結構變形驗算)的抗震設計思想。目前國際上對“不倒”有比較統一的認識，對鋼框架結構層間位移角在1/50～1/30，就能夠保證其“不倒”。
在三水準設防目標的描述中，“抗震設防烈度”的概念非常重要，結構抗震設計要設防的最重要目標是：在遭遇本地區抗震設防烈度的地震作用下，可能損壞，經一般修理仍可使用。
抗震設計不能按彈性反應要求來對結構進行設計，其主要理由有三點：①按式(2)來計算地震作用，在遭受設防烈度的地震作用時，結構仍然處于彈性階段，因此肯定是安全的。但按式(2)計算的地震作用到底有多大?舉個例子：按8度設防烈度，Z=0．2，β=2．25，則FE=0．2×2．25W=0．45W，相當于豎向荷載的45％的水平力作用在結構上，這個結構將非常強大才能抵抗這個水平力，因此采用完全彈性的計算地震力，從經濟上考慮，無法承受；②歷次地震表明，讓結構經受一定程度的塑性變形，對結構的安全并沒有什么大的影響；從彈性反應譜知道，結構的地震作用受到結構固有周期的影響。如果結構的剛度小，周期長，則地震作用越小。如果在地震過程中，結構的剛度也能減小(通過塑性變形)，特別是在最大地震加速度到來之前發生塑性變形，剛度下降，則這個結構遭受的地震作用將顯著地降低。所以，結構工程專家們的一致意見是，結構應恰當設計，使其既滿足規范地震力要求，又符合構造要求(如對材料的要求、長細比、寬厚比、軸壓比等)，抗震安全才達到可接受水平。
規范要求：水平地震影響系數最大值amax見表1；鋼結構的彈性位移角限值為1/300；彈塑性位移角限值為1/50。
表1規范規定的amax值
在我國進行鋼結構建筑設計時，采用上述抗震設計法的指導思想就是，即便發生大震，鋼骨架(特別是梁)將產生適當的塑性變形來吸收地震能量，避免建筑物全體倒塌破壞。為了使鋼框架實現梁鉸倒塌機制，確保建筑物的性能，需要使用抗震性能好的鋼材。
結束語
由于本人的能力和精力所限，本文還存在許多不足，鋼結構抗震問題一直是設計行業的一大難點，規范中也不過是寥寥幾頁就帶過了。論文對于某些問題的論述應該收集更多的數據，增加定量分析將更具有說服力；由于時間關系沒能作具體的個案研究也是本文一大卻憾。以上不足之處將是今后努力的方向，結構設計是一個長期的課題，以后將在工作之余繼續努力深入實踐，將這一課題的研究不斷的完善，使研究成果具有更大的實際應用價值。
參考文獻
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畢業論文是教學環節中很重要的一個部分，是考察學生綜合使用所學理論知識的一個應用能力，發現和解決問題的能力也得到了重要體現。比如土木工程專業的學生，就能獲得在施工單位從方案環節到施工的整個過程的鍛煉，然后把這些理論和實踐都融匯到土木工程畢業論文中去。
通過畢業設計這一重要的教學環節，培養土木工程專業本科畢業生正確的理論聯系實際的工作作風，嚴肅認真的科學態度。 畢業設計要求我們在指導老師的指導下，獨立系統的完成一項工程設計，解決與之有關的所有問題，熟悉相關設計規范、手冊、標準圖以及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。因此畢業設計對于培養學生初步的科學研究能力，提高其綜合運用所學知識分析問題、解決問題能力有著重要意義。
在完成本次畢業設計過程中，我們需要運用感性和理性知識去把握整個建筑的處理，這其中就包括建筑外觀和結構兩個方面。還需要我們更好的了解國內外建筑設計的發展的歷史、現狀及趨勢，更多的關注這方面的學術動態，以及我們在以后的土木工程專業發展的方向。同時積極、獨立的完成本次畢業設計也是為今后的實際工作做出的必要的準備。
1.1研究現狀：
土木工程是建造各類工程設施的科學，技術和工程的總稱。土木工程是伴隨著人類社會的發展而發展起來的。它所建造的工程設施反映出各個歷史時期社會經濟、文化、科學、技術發展的面貌，因而土木工程也就成為社會歷史發展的見證之一。土木工程在我國可以分為：建筑工程、橋梁工程、公路和城市道路工程、鐵路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、給水和排水工程、環境工程。作為土木工程專業的學生，深知土木工程設計范圍之廣，以及和社會生活聯系之密切。我們在校只是學習了土木工程這一個小的分支并且著重學習了工民建部分。工民建方面就結構布置部分有以下幾種結構：框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、板柱-剪力墻結構、框架-支撐結構、筒體結構、框架-核心筒結構、巨型結構等等。
就此次的設計題目，以及結合任務書所給定的各項條件，選擇了框架結構比較合理并且切合實際。
1.2發展趨勢：
框架結構由梁柱構成，構件截面較小，因此框架結構的承載力和剛度都較低，它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁，樓層越高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個方向都承受很大的水平力，這時，現澆樓面也作為梁共同工作的，裝配整體式樓面的作用則不考慮，框架結構的墻體是填充墻，起圍護和分隔作用，框架結構的特點是能為建筑提供靈活的使用空間，可提供較大的使用空間，也可構成豐富多變的立面造型。國外多用鋼為框架材料，而國內主要為鋼筋混凝土框架，框架結構可通過合理的設計，使之具有良好的延性，成為“延性框架”,在地震作用下，這種延性框架具有良好的抗震性能。
[1]鋼筋混凝土多層框架結構作為一種常用的結構形式, 具有傳力明確、結構布置靈活、抗震性和整體性好的優點, 目前已被廣泛地應用于各類多層的工業與民用建筑中。隨著社會的發展，多層框架結構的建筑越來越多了。但隨著結構高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構件的彎矩和剪力顯著增加，從而導致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。框架結構住宅是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱，再用預制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、陶爛等輕質板材隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規模工業化施工，效率較高，工程質量較好。
[2]框架結構房屋的布置應對稱、均勻，減小抗側剛度中與水平荷載合力作用線的距離，減小結構重心和剛度中心之間的距離，以減小結構發生的扭轉。由于框架構件截面較小，抗側剛度較小，在強震作用下結構整移和層間位移都較大，容易產生震害。此外，非結構性破壞如填充墻、建筑裝修和設備管道等破壞較嚴重。因而其主要適用于非抗震區和層數較少的建筑，抗震設計的框架結構除需加強梁、柱和節點的抗震措施外，還需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過大時填充墻的破壞。框架結構是柔性結構，有水平位移，房屋的總水平位移越大，人的感覺越不舒服，而層間位移會影響建筑物的裝修和隔墻開裂，因而對這兩種水平位移進行限，這樣在設計中要增大房屋的抗側剛度。在框架結構的抗震設計中，柱頂、柱底、梁端易出現裂縫。
[3]作為一座辦公樓設計，在設計之前作為設計者必須深入實際，調查研究，了解其所屬位置地理、經濟條件。而作為本課題中框架結構的辦公樓，必須整體設計、大門入口設計要體現行政辦公特征。設計要滿足室內水、電、暖、訊、消防、抗震等配套設計要求。因此必須察看相應的規范、標準等。
1.3研究方法：
框架是典型的桿件體系，近似計算的方法很多，工程中最實用的是力矩分配法及D值法，前者多用于豎向作用下求解，后者用于水平作用下求解。
這些方法的使用都作了以下幾點的假定：
[1]忽略粱，柱軸向變形及剪切變形。
[2]桿件為等截面(等剛度)，以桿件軸線作為框架計算軸線。
[3]在豎向荷載下結構的側移很小，因此在做豎向荷載下計算時，假定結構無側移。
1.4應用領域：
框架結構可設計成靜定的三鉸框架或超靜定的雙鉸框架與無鉸框架。框架鋼結構常用于大跨度的公共建筑、多層工業廠房和一些特殊用途的建筑物中，如劇場、商場、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車場、輕工業車間等。
2、課題任務、重點研究內容、實現途徑
本次畢業設計任務包括三個部分：建筑設計，結構設計和施工組織設計。
2.1建筑設計
2.1.1設計任務
根據設計任務書要求完成建筑平面、剖面及立面設計;根據相應的建筑設計規范并結合實際情況初步確定預設建筑物的平面形狀，立面外觀，側面外觀，單層平面尺寸，以及建筑物的層數;由功能分區的相關原則初步確定建筑物各部分的功能，最終初步確定出建筑設計部分的輪廓。
2.1.2設計成果：
(一)總平面圖：1：500要求標明建筑物位置、道路、綠化、標高、朝向等。
(二)平面圖：1：100或1：200平面圖應標明各房間名稱，固定設備布置。
1.底層平面圖：標注三道尺寸，注標高。
2.標準層平面圖：標注三道尺寸，注標高。
3.頂層平面圖：標注兩道尺寸，注標高。
(三)剖面圖：比例1：100或1：200(一個)
要求剖到樓梯，標注層高、樓梯平臺、屋頂、室內外地坪標高、標注兩道尺寸(門窗洞口、層高)。
(四)立面圖：比例1：100或1:200(二至三個)
1.入口立面
2.側立面或背立面
標注三道尺寸(墻段及洞口、層高、總高)，標明室內外地坪標高，屋頂標高。
(五)節點詳圖：(二至三個)比例自定
(六)設計簡要說明：
1.建筑總平面及概況。
2.方案特點及主要建筑技術措施。
3.防火設計簡要說明。
(七)主要技術經濟指標
1.總用地面積
2.總建筑面積
3.建筑密度(底層建筑面積/總用地面積)
4.容積率(總建筑面積/總用地面積)
5.綠地率(綠地面積/總用地面積)
2.1.3進度安排
第1周：講解建筑設計基本原理、建筑設計基本步驟，了解并掌握辦公建筑基本設計知識。完成“一草”。
第2周：深入方案，細化初步設計，為結構設計提供必要的條件。完成“二草”。
第3周：結構設計完成之后，完成施工圖設計。
2.2結構設計
2.2.1設計任務
根據建筑設計方案及設計原始資料，選擇結構體系，布置結構構件，進行結構內力分析，確定構件配筋，繪制結構施工圖。
2.2.2設計內容和步驟
1.根據房屋基本情況確定結構設計基本參數
2.進行結構平面布置
3.手算一榀框架，并用計算機程序PK復核
4.使用PMCAD,建立結構整體計算模型，用SATWE進行結構空間分析與設計
5.設計一部現澆板式樓梯
6.基礎設計
7.整理計算書，繪制結構施工圖
關鍵詞：土木工程專業教師；來源與組成；教學能力要求；教學能力培養
Pick to: this paper analyzes the sources and composition of institutions of higher learning civil engineering professional teachers, analyzes the causes of deficiency of teachers' practical teaching ability; Analysis of the civil engineering according to the requirement of teaching to the teachers' teaching ability, put forward the measures of training professional teachers teaching ability.
Key words: civil engineering professional teachers; Source and composition; Teaching ability; Teaching ability training
中圖分類號：G424.1文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
1、前言
土木工程是建造各類設施的科學、技術和工程的總稱。它既指工程設施也指工程技術活動。土木工程屬于基礎學科。建國初期在許多學校就已開設了土木工程專業，1998年國家教委把建筑工程、橋梁與隧道工程，地下工程等合并成為一個大的專業，合稱為土木工程。
土木工程專業培養教學體系包括理論教學與實踐教學兩大塊，兩者既相互獨立又相互支撐。理論教學以“數學——力學——結構——施工”為課程主線。具體設置為：（1）數學課程系列：高等數學、線性代數、概率與數理統計、計算方法。（2）力學課程系列：理論力學、材料力學、結構力學、土力學、彈性力學、有限元。（3）結構課程系列：工程制圖、建筑材料、房屋建筑學、混凝土結構、砌體結構、鋼結構、基礎工程、高層建筑結構、單層工業廠房結構設計、鋼結構設計、特種結構、橋梁工程、道路工程。（4）施工課程系列：施工技術、建筑施工管理、工程概預算與招投標、建設監理。
實踐教學體系，是由實踐教學活動的各個要素組成的有機整體，實踐性教學以“技能訓練一結構設計一工程設計”為課程主線。具體設置為：（1）技能訓練系列：工程制圖、計算機輔助設計、認識實習、房屋建筑學設計(民用建筑、工業建筑) 、生產實習、畢業實習。（2）結構設計系列：整體式肋梁樓蓋結構設計、單層工業廠房結構設計、鋼屋架和鋼平臺設計、基礎工程設計。（3）工程設計系列：施工組織設計、工程概預算設計、畢業設計。
2、我國土木工程高校教師來源及教師實踐教學能力不足的現狀
高等教育擴招以來，有越來越多的高學歷人才走進專業教師隊伍，隨著國家提出建設一批國內外知名學府戰略規劃，教師隊伍正形成金字塔式從塔尖到塔底的流向，具有國外留學經歷的人員流向國內專業領先的高校，國內專業排名前列畢業的人員流向專業排名中等的高校，從專業排名中等的高校畢業的人員流向專業排名較后的高校。
國家對重點院校的和一般普通院校的投入比例懸殊巨大，高端教師人才向重點院校聚集度加強。重點院校依托強有力的師資隊伍建立項目申報平臺，設立經濟實體為教師打造從事科學研究、工程實踐、技術創新的實踐平臺，同時借助優良管理模式為教師營造鼓勵創新機制的團隊合作的環境。相比較之下，普通院校的資源欠缺、人才缺乏、辦學經費少，依靠自身力量發展就顯得舉步維艱。
我國土木專業高校教師構成來源大多是從高校到高校，少數是從企業到高校。傳統教育模式下教師隊伍由重知識輕能力，重理論輕經驗、重應試輕創新、重學歷輕資格（注冊資格）的碩士、博士組成。教師教學能力培養管理機制落后，重職前教育輕職后教育，重臨時短期培訓輕系統長期培養。這種狀況下，教師的教學難以有較高的水平發揮。在教學過程中表現為教師隊伍的實踐教學能力較弱、實踐教學建設能力不足、實踐教學結構不夠合理、課堂講授的理論知識與在工作場所的實踐知識脫節、科研與教學脫節等等現象。
3、土木工程專業教學對教師教學能力的要求
土木工程專業具有社會性、綜合性、實踐性、技術經濟和藝術統一性四個基本屬性，土木工程專業人才培養課程體系從人文社科基礎課、自然科學基礎課、語言類基礎課、經濟與管理基礎課、計算機基礎課、體育藝術基礎課、專業學科基礎課到專業課及工程實踐訓練環節等方面涵蓋住四個屬性領域的范圍。人才培養課程體系每一方面任務的順利實現都對教師教學能力提出了嚴格的能力要求。
開展專業的教學，教師應從把握其性質規律的角度出發，掌握必要的專業與非專業知識，在長期的教學實踐中，逐步提高自身教授能力、科研能力、管理能力和創造能力。
教師要提高自身教授能力，應在對土木工程專業本身認識的基礎上，對整個專業培養設置的課程體系做到深入了解，充分理解整個課程體系及單獨一門課程的培養目標。并結合本校的課程特色，切實地講好課程體系中的課程，結合學校實際與自身的發展，應側重地講解好有關聯的1～2門或多門課程。
而要講解好一門課程，首先應能讓教師教學工作積極性的意識得到加強，能熱愛教師職業，熱衷教學工作，一個教師是一個學校的形象，一門課程是一個學校的品牌。同時教師應做到為人師表，“德高為范，技高為師”。長期堅持良好的“教風”，嚴格執行課表，嚴格執行教學計劃，嚴格考核。課程之間是相互關聯的，一個課程體系是一個系統，最好能夠講授1～2遍最相關的課程，聽遍所有相關課程。教學好比從一桶水中倒出一杯水，這樣站在講臺上才能有底氣、自如。
教師課堂教學是土木專業綜合性的生動體現，教師通過教學實踐將個人智力所需知識技能內化為個體心理特征而形成一種職業素質。教師學習土木專業社會性、藝術性、技術性知識提升自己的教學效能感和元認知能力，并在教學準備、教學實踐和教學評價三環節體現出勝任感與駕馭感。這種感覺由以下七個方面核心能力支持：1）把握課程標準和參考教材的能力，即把握教學進度計劃、教學大綱、重難點的時間分配；2）選擇教材和教學參考書的能力，即選擇國家規劃教材，專業委員會推薦教材或知名專家、著名出版社組織編寫的教材，選擇對教材起輔助作用的書籍，如提供“四新”介紹或拓展深入研究專業知識；3）教案設計能力，即教案設計滿足教學使用的要求，還要融入多媒體等手段，以高超的藝術形式表現，重點突出，形象生動；4）講授能力，包括語言講授和非語言講授，講課要有正確性、完整性、層次性、技術性、藝術性、節奏感，語言表達要清晰、生動、講邏輯。非語言講授如板書要講究工整、如用計算機要講究形象，突出重點，一目了然；5）實際操作能力，即要掌握課堂教學規律、熟練應用教學手段，管理和組織課堂教學，靈活應對各種教學情況；6）檢查教學效果能力，運用科學的評價方法統計、整理和分析教學效果，的反饋；7）開展第二課堂的能力，即開展選修課，開展科研工程實踐的能力。
另外，應加強科研能力的培養，科研對于搞好教學是不可缺少的。將科研成果補充到教材，可激發、調動教學積極性，并有助于鞏固、加深、教學內容。沒有前沿水平的研究，不可能有前沿水平的教學。教科書上的理論上的東西往往與實踐有距離，只有通過科研實踐才能體會并把它講出來。還要注重知識發展的方法論，知識有的已經過時，有的即將過時，但是產生和發展知識的方法論是永存的，課程教學最重要的目的是培養學生學習新知識、創造新知識的能力。
此外，應注意研究和改進教學方法，不同類型的課程應采用不同的教學方法。土木工程專業課程，具有實踐性、綜合性、動態性、應用性等特點，因此，需將知識概念和能力整合在一起。在教學中注重研究性學習、探究性學習、協作學習等現代教育理念，并在教學中的實踐應用。
在教學中應樹立以學生自主學習為中心的觀念，完善理論教學與實踐教學相融合、課內外相結合的課程體系，實現理論教學、實踐教學和自主研學的有機銜接，強化實踐訓練，改革考核方式，探索強化能力和素質培養的實踐教學新模式。
大學，培養學生始終是第一位的任務。應進一步強化教學工作的中心地位，發揮優秀教師示范引領作用，搭建青年教師教學研討和經驗交流平臺，提升青年教師教學水平，促進青年教師專業發展，切實提高課堂教學質量，培育未來教學名師。
4、對教師教學能力培養的幾點思考
為改善土木工程專業教師教學能力不足的現狀，必須對教學內容，教學課程，教師培養，教育資源，教學管理進行大膽探索，按照高起點，少走彎路，解決實際的思路從以下幾個方面著手：
(1)優化設置課程結構，加強工程實踐模塊的課程。課程設置的結構對教師教學能力的貢獻不成比例，我國現行木工程課程設置對教師教學能力的貢獻率為88.89%，其中在知識廣度方面，人文社會科學與自然科學課程設置占總課程的40%而貢獻率為8.56%，因此可針對性的適當減少人文社科與自然科學課程的比例，增加實踐課程，同時增加文社科與自然科學選修課，強調理論教學與實踐教學高度融合，突顯培養應用型人才的“實基礎、寬知識、強能力、快適應”的特色。
(2)青年教師的教學能力培養措施
1）教學能力培養：采取導、練、幫、帶的措施培養青年教師的教學能力。導：每個青年教師配一位副高以上有經驗的教師作為導師，制定個性化培養方案。練：跟班聽課，批改作業，課堂設計、說課、試講，練寫教案。幫：發現問題重點幫助，發現好苗子重點幫教。帶：老教師帶動青年教師，教案批閱、試課講評。
2）教學建設能力培養：在導師指導下，參加教學大綱、指導書、授課計劃等編寫，參加教材和講義、習題集的編寫，參加課件制作。
3）科研能力培養：采取團隊培養和送出去相結合的辦法，一方面在學科帶頭人指導下，中青年教師參加或獨立申報科研課題，制定相關政策鼓勵支持中青年教師申報和參與科研教研課題。另一方面，統籌安排中青年教師到重點院校訪學、進修、深造。
4）提高學歷：有計劃提高青年教師的學歷，充分創造條件讓他們順利完成學業。
5）提高專業水平和實踐能力：有計劃安排青年教師參加校內企業相關崗位從事有關技術工作，并通過產學研合作項目有效提高專業技術水平。
6）提高教育理論修養：主要進行上崗前教育理論、師德修養培訓和職業道德教育。組織青年教師參加教育廳舉辦的教育理論培訓班學習。
7）建立青年教師培訓制度，積極支持和鼓勵青年教師參加國內外學術交流活動，為青年教師創造國內進修機會，同時有計劃地選派一些素質好的優秀青年教師出國留學深造，注重青年教師的學歷提高工作。
(3)建立土木工程教師專業化制度，全面落實教師聘任制度和教師資格制度。教師資格是教師從業的基本保證，教師聘任是教師是否達到教學水平的衡量。教師專業化能保證教師隊伍的活力，保證教學質量穩步提高，有利于凝聚優秀教師從事科研，促進科研教學雙向互動的良性循環。
(4)注重注冊工程師教育培訓。實行執業資格注冊考試和持證上崗是我國人事制度改革的重要成果，是社會經濟發展的必然要求。為增強教師的專業教育水平，宜結合注冊師考試制度對教師進行培養，讓教師了解行業的法律規范，使教師能給學生進行基本理論和基本技能的講授，滿足社會與企業、學生就業與發展的需要。
(5)拓展工程實踐途徑，為教師尋找多種渠道到參與實際科研設計。通過學校與設計院、施工單位合作，互派人員；聘請專家帶動項目申報、科學研究；派教師到高校跟進項目；成立產學研中心。按照力學結構和施工兩方向加強教師實踐。為提高教師教學能力搭建實踐平臺；培養和發展教師教學興趣和愛好；建立基于科學、技術、工程實踐為核心的教學管理方案；增加教師教學實踐的機會，促進教師綜合知識的增長和教學能力提高。
(6)建立教師五年培養計劃和教師培養指導細則。一名教師從入職擔任專業課到熟練講授需要4—5年的時間，教師要過思想教育關，業務技術關，講授評比關，才能成為合格的教師。明確規定教師五年內參加的教學能力學習活動和完成的成果。
(7)落實青年教師導師制度，建立動態監督管理評價體系，借鑒法國巴黎高等師范大學個人化的培養模式，導師依據五年培養計劃和培養細則，結合青年教師的個人情況，從教師的思想、業務知識技能、教學能力給出培養方案，著重言傳身教和體驗式培養，隨時監督完成情況。
參考文獻
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【關鍵詞】裝配整體式、空間鋼網格、盒式結構
中圖分類號：TU241文獻標識碼： A
隨著我國鋼產量的迅速增長，鋼結構的發展進入了飛速發展階段，鋼結構的住宅迎來了廣闊的發展前景。但是我國沒有一套高品質、配套完整的適合市場推廣的鋼結構住宅體系，這是我國鋼結構住宅產業亟需解決的問題。目前鋼結構住宅所采用的體系比較單一，一般仍采用鋼框架結構體系；屋面和墻體材料等配套的圍護系統不完善，無法解決傳統的墻體開裂問題，外墻一般仍采用傳統的板材掛板和砌塊砌筑的方式，維護費用高；另外防腐和防火依舊是限制鋼結構住宅發展的重要關鍵因素。
空間鋼網格力學效應等效為空間的網格板，橫向和豎向的空間網格板組成了網格盒式結構，它具有“板”的力學效應。其空間剛度和空間整體性優于鋼框架結構。
1、概念
裝配整體式空間鋼網格結構體系由馬克儉教授提出，并已經申請為國家發明專利，目前已在國內多層大跨度工程中得到了運用。裝配整體式空間鋼網格結構是由平面鋼空腹梁正交組成，與傳統的H型鋼正交組成的密肋井字樓蓋相比較，該結構體系去掉了傳遞剪力的腹板，而在交叉結點處用鋼管取而代之。兩者比較，前者線剛度有限，必須考慮結構剪切變形的影響，而后者線剛度趨近無窮大，只需考慮結構彎曲變形的影響。
在條件相同的荷載和條件相同的跨度下，由于裝配整體式空間鋼網格結構自身重量比傳統結構輕三分之一左右，因此其用鋼量也相應下降。同時，空腹部位是樓蓋水平管線布置的理想位置。樓板采用協同鋼網格空腹夾層板，因此大幅度減輕該結構本身的重量。利用此技術，可以克服框架梁板結構“有墻就有梁”的常規做法，適用于靈活劃分空間，有效降低結構的層高。
2、裝配整體式空間鋼網格盒式結構
豎向網格式墻架和橫向網格式樓板組合形成“裝配整體式空間鋼網格盒式結構”，如圖所示。
網格盒式結構
密肋網格板
裝配整體式空間鋼網格盒式結構由鋼-混凝土協同式組合空腹夾層樓蓋以及鋼網格式承重外墻組成。空腹樓蓋由交叉梁組成正交斜放或正交正放網格，承重外墻由橫梁與密肋柱形成鋼網格后，他們具有與平板同樣的空間三維受力特性。
3 鋼-混凝土協同式組合空腹夾層樓蓋
鋼-混凝土協同式組合空腹夾層樓蓋由T型鋼上肋和下肋組成的雙層井字拼裝單元在拼裝點處通過高強度螺栓連接，然后在樓蓋上面澆筑一層鋼筋混凝土板，通過栓釘與上肋T型鋼梁連接。這種樓蓋可以在多層和高層的大跨度屋蓋結構以及大柱網結構中得到應用。
4 鋼網格式承重外墻
由H型鋼密柱（間距a=1.5m，2m）與H型鋼樓層網格橫梁組成單層鋼網格板墻架，在網格中央采用高強度螺栓連接形成豎向空間鋼網格墻架，與空腹樓蓋組成裝配整體式的空間鋼網格盒式結構。裝配整體式的空間鋼網格盒式結構的特性與水平板的受力特性相同，這種與盒式結構的豎向結構體系相當。采用這種豎向結構體系可以明顯提高其抗剪剛度，并可以解決傳統抗彎鋼框架結構抗側移剛度弱的缺點。鋼網格式承重墻架組裝時，也是采用工廠焊接形成若干個單元構件，運往現場，采用高強螺栓等強連接。該墻架與鋼空腹夾層板樓蓋連接形成盒式結構，如圖所示。
墻架單元與樓蓋單元的拼接示意圖
盒式結構將常規框架結構改變為小截面立柱與層間橫梁及鋼空腹樓蓋 T 型梁組成的網格式框架，外墻在填充適量苯板后可采用現澆工業石膏填充網格空隙。這樣既能充分利用鋼結構高強度、抗震性能優異的特點，又能利用石膏來解決鋼構件的防腐蝕、防火及外墻保溫，施工、維護費用低廉，使用的工業石膏廢渣起到了保護環境的作用。
相對于鋼框架結構，盒式結構受力比較均勻，使構件內力值大幅度減小，相應的構件截面也減小，而且截面也比較均勻。在處理防銹和防火方面也比較方便，鋼框架結構有時會因為構件尺寸不合適，容易造成接縫不嚴，無法滿足防銹和防火的要求。由于盒式結構的構件比較均勻，而鋼柱可以直接采用DQ墻板包裹，墻面平整無突出，且完全被封閉，能夠達到防銹防火和保溫隔熱的雙重效果。
5 特點
（1）盒式結構的抗側移剛度優越，結構頂部位移小，抗震性能好。
（2）鋼結構部分維護簡單。橫向鋼網格外墻采用現澆填充石膏墻體，墻體施工簡單，保溫性能好且不易開裂，鋼構件完全包裹在石膏墻體內，無需再做防銹和防火處理。
（3）居室內可以做到無柱無梁，使用美觀、方便，有效節約層高。
（4）綠色建筑，施工文明程度大幅度提高；盒式結構的網格均分成每件重量不超過 500 kg 的拼裝單元，加工廠制作，構件運輸方便；施工現場采用高強螺栓連接，消除了常規結構梁柱仍需的焊接工序，避免了火患，是一種適合市場推廣的鋼結構住宅體系。
6 經濟性分析
鋼網格盒式結構應用于小高層住宅結構可以很好的滿足規范對結構設計的要求。相比常規的鋼框架-剪力墻結構，在某些指標上有著比較大的優勢，克服了普通鋼框架剛度弱的劣勢，是一種力學性能更好的體系。當進行結構類型的選擇時，在都能滿足結構設計要求時，其建筑的綜合造價和功能要求的綜合效益也是至關重要的。鋼網格盒式結構體系的明顯優勢在于其跨度可以做的很大，可以保證保證住宅的戶型內沒有柱子，做到房間分割靈活。
（1）鋼網格盒式結構的樓蓋采用鋼空腹夾層板網格結構，采用其特有的雙層T型空腹梁高度為 320 mm，混凝土面板的厚度為 80 mm；而常規鋼框架結構的框架梁最小高度為 400 mm，混凝土面板的最小厚度為 100 mm，鋼網格盒式結構每層要比常規鋼框架結構節約層高 100 mm，同時降低了樓板的自重，也減小了混凝土面板的澆筑量。若層數較多時，其經濟效益將更加明顯。采用鋼網格盒式結構的樓蓋，混凝土面板比普通框架結構的樓板薄，既減輕了自重又減少了配筋及混凝土用量。
（2）鋼網格盒式結構的外墻采用300厚的現澆脫硫石膏，是高的保溫系數為，比普通磚或混凝土都高，房屋外墻的保溫性能將大大提高，基本可以滿足國家或地方要求的節能65%的要求。相對普通的陶粒或加氣混凝土砌塊外墻，可以不用另外做外保溫材料，減少了施工工序、節省了工成造價。
（3）鋼構件的防火處理，鋼網格式框架墻可以采用現澆填充石膏墻體，石膏給豎向鋼構件兩側形成大于25mm的保護層，既解決了外墻圍護功能，又解決了鋼構件的防火問題。
（4）鋼網格盒式結構受力比較均勻，使得其構件截面較小、自重輕，可在工廠車間焊接成單元式構架，運往現場，用高強螺栓拼接，這樣解決了常規鋼架結構構件大而重，運輸過程和安裝過程的難度比較大。同時鋼網格盒式結構基本上不需要進行現場施焊，因此可以加快施工的速度。
7 結 論
（1）與普通鋼框架結構相比，鋼網格盒式結構可以節約層高，可以保證室內無柱無梁，居室的劃分不受梁柱的限制，打破傳統鋼框架結構 “有墻必有梁”的作法。
（2）鋼網格盒式結構的構件截面較小、較均勻、自重較輕，可以先在加工廠車間焊接拼裝成單元構件，運輸至施工現場后采用高強螺栓拼接，解決了常規鋼架結構構件大而重，運輸過程和安裝過程的難度比較大，施工現場需電焊的問題；同時也加快了施工速度。
（3）鋼網格盒式結構重量輕，因此層間彎矩和層間剪力與普通鋼框架相比要小很多，其抗側移性能、抵抗地震力的能力、抗扭性能以及整體穩定性方面都要優于普通鋼框架結構。
（4）鋼網格盒式結構采用 DQ 輕質墻板包裹，其防銹防火性能與保溫隔熱性能優良，能節省大量的防水防火材料和保溫材料；用鋼量鋼網格盒式結構比普通鋼框架結構可以節約 17%左右，能有效地降低工程造價。
（5）鋼網格盒式結構承擔了結構40%以上的傾覆彎矩，比鋼框架-剪力墻的比率高近10%；承擔了結構20%以上的基底剪力，比鋼框架-剪力墻的比率略高。這說明與鋼框架結構相比，鋼網格盒式結構能夠更有效分擔結構的內力，它是更好的第二道抗震防線。
（6）鋼網格盒式結構采用現澆石膏外墻，其保溫節能性能更好；其工業石膏用量大，每平米可達0.36t，環保優勢明顯。同時由于外墻現澆石膏代替了大量的防火措施，可以節約40%的防火造價。
參考文獻
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會議收到論文報告58篇并印發了文集，有140人參加會議，在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告，另外還安排了半天時間進行自由發言和討論。會議氣氛熱烈，取得了預期的效果，不同觀點之間也進行了較為充分的交流。
鑒于這一會議的論壇性質，以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會專家考慮并審議。
一、土建結構工程的安全性
結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規和技術標準（規范、規程、條例等）的合理設置及運用相關聯。
1．我國結構設計規范的安全設置水準
對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規范低得多。
1.1構件承載能力的安全設置水準
與結構構件安全水準關系最大的二個因素是：1）規范規定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現已確定在新的規范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2)規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。這些用量值表示的系數體現了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規范)中稱為安全系數，體現了安全儲備的需要；而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規范)中稱為分項系數，體現了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數或分項系數越大，表明安全度越高。我國建筑結構設計規范規定活荷載與恒載（如結構自重）的分項系數分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和1.4；這樣根據我國規范設計辦公樓時，所依據的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設施等活載）和85%（對結構自重等恒載），而設計時據以確定構件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數有關）卻要比英美規范高出的10~15%，二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規范在某些方面比英美還要保守些。一些發展中國家的結構設計多根據發達國家的規范，就如我國解放前和建國初期的結構設計方法參照美國規范一樣。至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規范為依據。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標準值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同，比如鋼結構的差距可能相對小些。
公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似，除車載標準外，荷載分項安全系數（我國規范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數均規定較低。
盡管我國設計規范所設定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設計墨守陳規，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。
1.2結構的整體牢固性
除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當地房屋結構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發生故意破壞的惡性爆炸事件，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導致整棟樓的連續倒塌，也是房屋設計牢固性不足的表現。
1.3結構的耐久安全性
我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。
2．調整結構安全設置水準的不同見解
我國結構設計規范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經濟和計劃體制的歷史條件有關。但是，能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產與生活需求，而且業已歷經了較長時間的考驗，這是國內土建科技人員經過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現在提出要重新審視結構的安全設置水準，主要是基于客觀形勢的變化，是由于我們現在從事的基礎設施建設要為今后的現代化奠定基礎，要滿足今后幾十年、上百年內人們生產生活水平發展的需要，有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經濟條件下具備商品屬性的需要。國內近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調整的問題上存在較大的意見分歧，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解：
1）認為我國現行規范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經驗。我國取得的這一成功經驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調整外，總體上不必變動。
2）認為我國規范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規范有關規定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下，據此建成的上百億平米的建筑物絕大多數至今仍在安全使用，表明這些規范規定的水準仍然適用；但是理想的“三正常”很難做到，同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續發展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業已改善的市場經濟條件下，結構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發展中國家。
3）認為我國規范的安全設置水準應該大體與國際水準接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經濟發展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎設施工程出現事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重，而為了提高工程安全程度所需要的經費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現在已愈來愈低，材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經濟年代的需要，但決不是沒有風險，如果規范的安全水準較高，曾經發生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現代化社會服務，安全性上一定要有高標準。低的安全質量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認，即使結構設計的安全設置水準能夠提高到與發達國家一樣，由于我們的施工質量總體較差，結構的安全性依然會有差距。
3、結構設計規范的概率可靠度設計方法
自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結構設計統一標準以來，我國的建筑結構設計規范已從80年代末期起拋棄了傳統的多安全系數設計方法，從而統一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法；其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結構設計規范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經過國內科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結構設計規范，在國際學術界內通常被看成是一種發展趨勢，但在工程內界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或著名的結構設計規范已直接采用了可靠度設計方法，至今仍采用多安全系數設計方法或稱荷載抗力系數法。在我國，對于建筑結構設計規范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業的各種結構設計規范都用可靠度方法統一起來的做法，雖然工程設計界頗有微詞，但學術界持贊成和肯定者是主流，不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規范的適用性提出質疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規范可靠度方法的意見分歧。
對我國規范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數更清晰、更科學、更合理，當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷，有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為，結構設計規范所面向的是類型多樣的復雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜，并不是“從統計數學觀點出發的概率定義”所能科學描述或處理；規范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術人員來說，結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數那樣從安全儲備出發的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現行設計規范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認為半概率的多安全系數方法更適用于規范，也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數的合理取值時予以考慮。
二、土建結構工程的耐久性
土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多地體現在適用性上。
1、土建結構工程的耐久性現狀
大多數土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，并非我國所特有，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。
長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期，發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現劣化；據1998年美國土木工程學會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內基礎設施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無，而現在聯邦政府每年為此的撥款只有50～60億美元。另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環境下橋梁的1/4。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并積極采取應對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內按這種標準設計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現已不得不部分拆除重建。
我國建設部于80年代的一項調查表明，國內大多數工業建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。京津地區的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現問題，有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料，密實度和抗滲性差，不耐地下水與機車廢氣侵蝕，開裂與滲漏嚴重；對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調查表明，漏水的占50.4%，其中1/3滲漏嚴重，并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運行，而1999年頒布的鐵路隧道設計規范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當的對策，如適當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。
耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內的大量慘痛教訓，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結構在浪濺區仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護層厚度。
有專家估計，我國“大干”基礎設施工程建設的還可延續20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的，這個可能不用很久就將到來，其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。
使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有：
1)由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規定的最高值，如果強度超過了也被認為不合格，這種要求還有利于水泥產品質量的均勻性。
2)工程施工單位不適當地加快施工進度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證，早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質量有遭到損害的可能。
3)環境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30%。
當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例，修訂補充現行規范中對結構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命，在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據。更為嚴重的是現行規范中的有些條文，本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段，國外有的規范甚至規定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國的鐵路混凝土橋隧施工規范仍在明文禁止使用。此外，工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法，對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑，而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規手段；又如，希望加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。
在修訂規范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結構防腐蝕技術規范已為其它土建工程行業起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內外已有的資料和經驗，盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需，另一方面則要安排系統的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一，而我國在這一方面相當落后。混凝土的耐久性研究離不開原材料和環境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果的。
重視混凝土結構的耐久性也是可持續發展的需要。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5～1/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。
2．土建結構工程使用階段的正常檢測與維護
結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用的規范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故，就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差，質量控制與質量保證制度不夠健全，規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定，但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發現問題。
現在國內有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評估，更有許多工程發生病害需要診斷和加固，各地已涌現了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍，并有蓬勃發展成為一種新興行業的趨勢。出現問題和病害以后再來治理固然重要，但是我們應該更加強調預防。對于在役土建工程的檢測和評估，要建立相應的法規和標準，要有從業人員的注冊和從業機構的資質認證制度，在管理體制上予以規范。
從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看，需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經濟上算總賬會很不合算。在發達國家，由于新建工程少，用于維修的費用往往更為主要，英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發展中國家，現在正大興土木，可是過去建成的大量工程已經或過早老化。國內40％公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進入90年代以后交通量猛增，超載嚴重，以往的設計標準又低，路、橋的維修問題十分突出。由于養護維修費用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上，希望有關部門能加大已建工程維修的費用。
為加速路橋等公共工程建設，國家現在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規，就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經營時的良好功能，對于設計工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。
三、技術規范的作用與管理
這次科技論壇對于土建結構工程技術規范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。
長期以來，受計劃經濟體制的影響，我們往往視技術規范為法，將規范的具體規定和要求等同于法律條文來對待。技術規范或規程，與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準，本身不具有法律作用，只當工程各方（業主、設計、施工企業）認同作為設計與施工的依據并在契約的基礎上，才能作為法律仲裁的依據。將技術問題法制化并強制執行，不利于技術進步和創造性的發揮，反而容易成為推卸責任的借口。當然，政府部門從國家和公眾的整體利益出發，需要在安全、環保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規，但法規一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法，后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規范或其中某些內容使用。
土建工程有著強烈的個性，需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規范作為技術標準宜強調其指導性而不是強制性。如果規范條文看作為一般意義上的法律條文，就有可能束縛設計施工人員的主動創造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創新，這與以往過分強調規范的法律地位從而形成所謂“結構設計就是規范加計算”的傾向不無關聯。我國的技術規范在編寫風格上也有模仿法律的傾向，極少提及使用者需要注意規范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規范中已經落后過時甚至有害的技術規定，則無異于違法行為。相反，只要墨守規范，即使出了事故，就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業務技能要求與職責要求，不利于提高我國建筑企業和從業人員的素質以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規范條文的空子進行偷工減料，應有必要建立這樣的共識并作出規定，即遵守了規范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規范就是這樣規定的。
企圖不斷加強技術規范的強制性來解決屢禁不止的工程事故，不是解決問題的有效途徑。現在，有關主管部門將建筑結構設計規范中的部分條文抽出來，明確列為強制性條文，同時規定各個設計單位完成的設計，須通過有關部門或其授權委任的其他企事業設計單位的審查，而審查的主要內容就在于對照規范強制性條文的要求，其任務已類似于執法；這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因，主要在于管理不善，特別是管理環節上的腐敗；其次是施工操作人員素質低，又難以短期解決；過分強調規范的地位與作用，未能建立與規范配套的完整標準體系，比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件，可以用來指導和規范設計與施工的各個具體環節，也有一定的關系。從設計角度看，出現事故主要不是由于沒有按照規范強制性條文的規定，而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件；也有一些工程則因過去的設計標準過低，耐久性不足，在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實，要做到設計規范強制條文的要求最為容易，為此請專業人士審查似無必要。重要的工程設計應規定請專業單位全面審核，其要點也應在結構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結構設計的國家規范中抽出的強制性條文不免支離破碎，個別條文的規定也不一定適合某些地區和某些工程的具體特點，反而造成麻煩。
我國幅員廣闊，各地經濟發展很不平衡，技術力量懸殊，環境條件各異，客觀上要求規范能給設計人員更多靈活性，少一些強制性，這樣才能更好地在規范的指導下，根據工程的特點和具體條件去解決問題。總之，在規范標準上，要擺脫計劃經濟年代遺留下來的過分強求統一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規范，在工程的安全性和耐久性標準上，可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些，在抗震防災要求上，更應區別對待。全國性的規范訂得愈詳細，其適用性可能變得愈差，造成的混亂也可能愈多；特別象巖土工程那樣的規范更是如此。
技術標準中的強制性越多，也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重，而這些本來不該是政府部門的職責。規范中的要求是最低要求，在安全設置水準上，政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結構的抗震設計，政府有關部門至今仍規定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價相當有限，在眾多城市中可能僅及居民用于室內裝修費用的幾分之一。政府的這一規定無異于限制居民只能購置抗震安全質量標準最低的房屋，如果發生地震造成損害，有關部門如何解釋？
規范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負責統管并指定有關企事業單位分別承擔每本規范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢，有些在經費和人力上得不到保證，平時基本上沒有專門人員去搜集了解規范使用中的問題并及時修改補充規范條文；面對新的結構型式、新的材料和新的工藝，規范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力，而且有被誤用或盲目套用而造成工程質量安全事故。
發達國家有關土建結構工程的規范及與之配套的各類技術標準多由行業協會或專業學會編制及管理，規范的翻新周期短，不象我們要長達10年以上。我國的學會與協會重復設置，分工不明，并且至今還依附于某一政府部門，基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用，距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠，如何發揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入，整頓合并有關的學會、協會，加強其職能，并逐漸成為技術標準編制管理的主體。
四、準備提交政府有關部門考慮的建議
為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性，這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮，：
1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結構耐久性，已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國的現代化建設和國民經濟會蒙受巨大損失，并將給生產和公眾生活帶來長期困擾。
建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門，能對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求，重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節與論證；
建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持；
建議國家安全生產監督管理局為在近期內編訂有關法規標準給以立項資助；
建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中，聯絡國內有關專家，促進土建結構耐久性設計指導性技術條例的編制。
2、土建工程使用過程中的安全性，應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進行安全檢測的法規。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益。
建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物，在其使用期內實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規，編制相應的技術標準；對于土建結構工程的檢測與評估，需要建立從業人員的注冊制度和從業機構的資質認證與監管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業。
建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上，根據需要，加大工程維修費的比例。
3、完善技術標準體系與管理體制，發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規范條文的強制性質；鼓勵編制地方性規范(標準)和企業標準，適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創新和技術進步。
Capstone課程，即整合性實作課程，或頂點課程，是指大學高年級學生在教師指導下，應用所學專業課程知識，解決復雜且整合性工程設計問題的教學過程[1-4]。這里的復雜且整合性工程設計問題一般具有以下特點：需要大學多門課程知識才可以解決的問題；問題本身是多面向的，或在技術、專業方面存在相互沖突；是一個實際的工程設計問題，沒有現成的解決辦法；需創新應用專業基本理論和技術實務上最新成果才可以解決的問題；需考慮現實環境多方面的約束，如人力、資金、設備、材料、信息等；問題本身可能對社會及環境有廣泛而深遠的影響；教學過程能夠覆蓋多項專業核心能力培養。
Capstone課程目前已經得到國際工程教育界的廣泛重視，在國際工程教育認證的眾多版本規范中都明確提出將Capstone課程作為本科工程教育的重要必修課[5-7]。美國ABET的前身是1932年在紐約創辦的工程師專業發展理事會（ECPD），最初由美國土木工程師協會、美國機械工程師協會和美國電氣工程師協會等7個協會組成，現已發展成為由30個專業和技術性協會組成的聯盟。ABET作為一個非官方的中介性、非營利認證機構，其專業認證的權威性得到了美國教育部（USDE）和美國高等教育委員會（CHEA）的雙重認可。ABET目前主要在工程、技術、計算機科學以及應用科學等4大學科領域開展專業認證。在ABET頒布的最新工程專業認證規范中，要求每個參與認證的工程專業必須向學生提供整合性設計課程的教學實踐[8-10]。國際上其他隸屬于Washington Accord， Seoul Accord， Sydney Accords3個著名工程教育認證組織的工程教育認證機構，如中國臺灣的IEET、加拿大的CEAB、韓國的ABEEK、澳洲的EA等都有此規定要求[11-12]。工程教育中開設必修Capstone課程，已經成為國際工程教育界的發展趨勢。
在具體開課模式上，無論是Stanford、Berkeley、MIT等國際著名高校，還是IEET認證過的中國臺灣高校，都規定Capstone課程教育中，學生必須分組執行教學計劃，而非個人執行計劃，專業要制定統一的執行規則，課程內容要對應人才培養方案中多數核心能力。
到目前為止，中國高等教育對頂點課程的關注還很少，學術性的介紹和研究也不多見。據粗略考察，在教育部頒布的文件中，只有2003年頒布的《全國普通高等學校體育教育本科專業課程方案》對頂點課程有所提及，并將其定義為“?楸弦蛋囁?設的綜合四年所學知識的課程”。但是關于課程開設的內容、形式、時數則沒有詳細的規定。
與此相似，在中國土木工程本科教育中，Capstone課程也難覓蹤跡。一些類似的設計課程，如土木工程畢業設計、核心課程的課程設計等，從教學組織模式、課程評量方法，以及課程對實現教育目標和專業核心能力的檢視方面來看，這些課程還不能算是真正的Capstone課程，很多方面還存在較大差距。
武夷學院土木工程專業2015-2016學年開始被福建省教育廳批準為首批接受“臺灣中華工程教育學會”（IEET）國際工程教育認證的14個試點專業之一。武夷學院土木工程專業按照國際工程教育認證規范要求，將土木工程專業畢業設計改造為Capstone課程，并從開課模式、課程成績評量方法、課程教學效果檢視等方面開展了Capstone課程教學初步探索。2016年9月12-13日，國家工程教育認證專家進入武夷學院土木工程專業實地訪評，通過查閱Capstone課程教學檔案、現場考核學生等，對Capstone課程教學效果給予了充分肯定。本文擬對武夷學院土木工程專業Capstone課程教學進行詳細介紹，以期為推動國內土木工程專業本科教育與國際工程教育接軌，提高國際工程教育認證實效，促進新建本科高校向應用型轉型發展和培養國際化應用型高級人才提供教學參考。
一、Capstone課程體系的建立
Capstone課程不是一個單一課程，而是一個系統的課程體系。這是因為，要完成Capstone課程任務，通過課程教學取得實效，學生核心能力得到培養，必須與其他先修課程形成一個完整的課程體系。在充分論證基礎上，依托產業界專家，對課程進行改造，從人才培養方案中挑選若干實踐課程，建立從Cornerstone（基石）課程到Capstone課程的一整套從低年級到高年級遞進式整合性實作課程體系（見圖1）。
Capstone課程體系的第一層是Cornerstone課程，即基石課程，面向大學一二年級學生開設，對土木工程專業學生有數學建模競賽、CAD制圖、計算機程序設計等基礎類設計競賽，這是學生利用已掌握的少數核心能力解決模擬工程問題的初步體驗。
第二層次是銜接課程，針對大學二三年級學生開設。包括土力學與基礎工程課程設計、混凝土結構課程設計、施工組織設計課程設計、深基坑與邊坡工程課程設計、隧道工程課程設計、鋼結構課程設計等單科設計類課程，以及每年一度的省級、國家級大學生結構設計大賽和建筑信息模型（BIM）設計大賽。第二層次的課程為大二和大三學生提供了整合一部分專業核心能力解決教師設計出的工程問題的機會，是Capstone課程與Cornerstone課程的銜接橋梁。這些課程中的專業課程設計常常是個人完成課程計劃，而結構設計大賽、BIM設計大賽則是小組合作完成，旨在使學生團隊合作能力得到初步訓練。
第三層次是Capstone課程，武夷學院土木工程專業稱為土木工程設計實務課程，針對大學四年級學生開設。表1是Capstone課程綱要。從表1可以看出，Capstone課程教學以解決復雜且整合性工程問題為主要教學過程，涵蓋土木工程專業全部核心能力的訓練，通過Capstone課程教學，使學生專業核心能力得到進一步鞏固。
二、Capstone課程教學初探
（一） 按照國際工程教育認證規范要求，改造“畢業設計”為Capstone課程
在中國高等教育設置Capstone課程有兩條可能的路徑：一是在課程設置中直接增加Capstone課程，強化學生的知識整合和階段過渡。但是這要增加總學分，增加學生負擔。二是對本科教育中傳統的畢業論文（設計）、核心專業課程的課程設計等進行改造，達到Capstone課程標準。
武夷學院土木工程專業課程規劃中包括整合工程設計能力的專題實作課程，即Capstone課程，是通過對原有畢業設計課程的改造實現的。該課程為必修課程，6個學分，分別在大學四年級的第一學期和第二學期開設，其中第一學期5學分，第二學期1學分，合計6學分。因大四第二學期中途安排畢業實習，所以Capstone課程是結合畢業實習一起進行的。
按照國際工程教育認證規范要求，對原有畢業設計課程進行系統改造，以達到Capstone課程標準，具體做法是：
第一，土木工程專業的畢業設計采取分組進行，每組學生一般為3人，最多不超過4人，學生根據學習興趣自由組隊。每組完成一個工程設計實務課題，課題類型圍繞專業方向設置，一般有房屋建筑工程設計、巖土工程設計、道路橋梁工程設計等。設計過程中強調組內學生的團結協作，提倡跨小組的合作。工程設計題目主要來自于生產實踐。
第二，為涵蓋大部分土木工程專業人才培養方案中的專業核心能力訓練，擴展Capstone課程內容，Capstone課程主要內容有：制定工作計劃、深入實際調查研究和收集資料、中外文獻閱讀、現場勘查、勘探與取樣、建筑設計、結構設計與計算、施工圖設計、施工組織設計、工程概預算、工程環境影響與倫理分析等。
第三，改造課程成績評量機制。為避免出現不同指導教師對課程成績評定的偏差，規定Capstone課程的成績由三個部分組成，分別是指導教師評量成績（占總分的50%）、兩位評閱教師對Capstone課程報告書的評閱成績（取平均分，占總分的20%）和Capstone課程匯報答辯成績（由答辯小組依據匯報答辯情況評定，占總分的30%）。
第四，為每一個課題小組安排一名
業界專家，參與課題指導和成績評定。業界專家參與Capstone課程教學的優點是：一是為課題直接來源于工程實踐提供便捷途徑，業界專家承擔的工程項目就是最好的Capstone課題；二是為學生與產業界零距離接觸提供機會，學生可以通過實習直接參與業界專家的工程項目；三是提高了Capstone課程成績評定結果與業界標準的一致性程度。
（二）創新Capstone課程開課模式
國內土木工程專業畢業設計教學形式基本上是教師出題，每個學生在教學計劃規定的時間內完成設計，一人一題。這種開課模式存在的主要問題：一是假題很多，大部分的設計題目都是教師虛構的，如某某賓館設計、某某中學教學樓設計，每年的題目基本一樣。二是學生做也是假做，雖然按照一些行業規范進行設計，但是無論是房屋建筑工程、巖土工程還是道路橋梁工程的設計，都僅僅涉及結構設計或施工組織設計等很少的一部分內容，與實際工程設計要求相差甚遠，解決的問題不能算是整合性復雜的工程設計問題，課題涵蓋核心能力少，學生不能得到系統的土木工程設計訓練。三是一人一題，不能通過畢業設計教學過程為學生提供團隊協作能力訓練，不符合國際工程教育認證規范要求，而且要在有限時間內完成一個完整的工程項目設計，顯然是不切實際的，只是對畢業設計的一再簡化，教學效果不理想。
以業界專家正在承擔的實際工程項目作為Capstone課題，這種真題訓練是提高畢業設計效果、鍛煉學生專業核心能力的最好途徑。真題還需要真做，以一個實際的邊坡防護工程設計為例，課題任務應當包括現場勘查、勘探與取樣、現場測試、室內測試、防護工程結構設計、施工圖設計、施工組織設計、工程概預算、工程環境影響評價與工程倫理分析等。雖然任務較多，因為是小組合作完成，學生個人的負擔會減輕很多。
課題指導應分階段進行，在不同階段，針對課題任務的重點不同，有針對性地開展設計指導。注重引入業界專家擔任?n題指導教師，圍繞工程設計中的一些關鍵實務技術，開設專題講座，提供體驗產業界的機會，向學生傳授業界流行的設計理念與方法，使課題設計成果更加符合業界標準，而不至于“院校味”太濃厚，脫離實際。
（三）探索Capstone課程教學成效檢視辦法
準確評估Capstone課程教學效果是十分重要的，有助于課程教學效果的持續改善。依照課題分組、分階段進行的Capstone課程教學，與一般基礎課、專業課的教學模式存在明顯不同，Capstone課程教學效果評價也不能僅僅依靠課程成績來完成。問卷調查方法是一個很好的補充。
Capstone課程教學目的之一是培養學生專業核心能力。為檢視學生專業核心能力的培養效果，設置學生專業核心能力問卷調查表（見表2），針對每一項專業核心能力對學生進行調研，按照非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意5個等級打分。通過該表的統計分析，得到學生核心能力的達成度，檢視Capstone課程教學效果。
團隊協作能力是Capstone課程教學效果的重要保障，也是國際工程教育認證專家十分重視的觀察點。Capstone課程教學的溝通主要有課題組學生之間的溝通、學生與指導教師之間的溝通、學生現場調研過程中與業界之間的溝通等。溝通能力在很大程度上影響到Capstone課程的執行效果，必須十分重視學生溝通能力的培養。可以設計Capstone課程執行中學生團隊協作問卷調查表（見表3）。該表由課題指導教師完成，針對每一位學生在課題執行中的團隊協作表現，按照非常滿意、滿意、一般、不滿意、非常不滿意5個等級打分。通過該表的統計分析，可以得到學生在Capstone課程教學過程中團隊合作能力情況。
三、結語
與土木工程專業以往的畢業設計相比較，Capstone課程在開課形式上要求學生按照小組進行，分組教學，為學生提供團隊協作能力訓練的機會。強調業界專家參與教學實踐，確保課程教學與產業界零距離接觸。課程內容要涵蓋絕大部分土木工程專業核心能力的訓練，不能簡化課題任務。
Capstone?n程作為大學四年的總體課程，在工程教育中具有重要地位。如何使課程體系、課程教學模式、課程評量方法、課程教學效果評估等更加符合國際工程教育認證的一般規范要求，國內應用型本科高校土木工程專業還面臨許多問題需要深入探索。
要積極開展Capstone課程體系的教育學理論研究，利用高等教育基本原理與高等教育歷史分析方法，論證Capstone課程體系在土木工程專業人才培養中的必要性和重要意義，建立Capstone課程體系教育理論，指導Capstone課程體系的創新教育實踐。
