钢结构基本原理精选(九篇)

第1篇：钢结构基本原理范文

【关键词】 稳定；刚度；整体思维

1.教学现状

《钢结构设计》是房屋建筑工程领域的一门主要的专业课程，其任务是通过本课程的学习获得必须具备的关于钢结构材料、设什、施工等方面的基本概念、基本理论，并通过一定的实践课程配合，使同学掌握一定的解决钢结构工程实际问题的能力，为今后从事钢结构施工、侧造和一般钢结构的设计、施工和监理等生产实践工作打下坚实的基础。包含了《钢结构设计原理》和《钢结构设计》、《钢结构课程设计》三部分。随着钢结构优点的逐渐凸显，使得我国钢结构设计成为热点学科和结构设计发展趋势，所以学好钢结构设计、促进钢结构设计的发展成为土木工程专业毕业生的责任和使命。但从目前高校土木教学和学生反馈看，《钢结构设计》属于很难掌握的一门学科，很多学生由于教材中抽象的理论、繁冗的推导公式、艰难的计算而对课程失去兴趣导致学习效果很差，且不愿意从事相关工作。基于此，本文剖析其原因并找出对策，以期加强学生对课程的认识。

2.存在问题的分析和解决办法

若想学好《钢结构设计》，必须做到以下几点：

2.1 打好力学基础，建立合理知识体系

学习《钢结构原理》的时候，应抓住材料—连接—构件强度、刚度—构件稳定（整体稳定和局部稳定）这条主线。《钢结构设计》的先修课程有《材料力学》、《结构力学》，钢结构强度、刚度计算和钢结构连接等章节中用到的知识并不复杂，但是稳定问题则需要较好的力学功底，而稳定问题的基础知识出现在《材料力学》和《结构力学》教材的后半部分，部分学校由于课时有限讲的不深入甚至不讲就进入了钢结构的稳定部分学习，这样学生肯定会感觉有跳跃性、听不懂就成为必然。所以建议学生在学习钢结构稳定部分之前先学习巩固力学有关稳定部分的基本知识。

2.2 建立整体思维，熟悉设计流程

在原理部分掌握了各种受力构件之后，就进入了整体结构的学习，有钢屋架、钢网架、门式刚架、多层钢结构房屋、高层钢结构房屋等，不同高校会依据课时安排有所取舍。这部分的特点是把构件组合成结构整体，需要整体考虑。同时钢结构设计也具有建筑结构设计的一般特点，即按照荷载统计（包括恒载，活载，风荷载，地震力等）—内力组合分析—截面设计的思路进行，这也是软件所遵循的程序。

2.3 加强课程设计的学习

课程设计是专业培养方案中的重要一环，此环节若能有所加强，将能达到事半功倍的效果。钢结构的课程设计有多种形式，如门式刚架、多高层钢结构房屋的设计、网架的设计、钢屋架的设计等，不同高校会依据教学的情况进行相应安排。从设计方式上，学生可手工作图，也可计算机辅助设计，但从社会需求来看，建议让学生手算，然后电算校核。例如做钢屋架的设计，可以让学生手算内力及选取截面并进行校核并进行焊缝的连接计算，同时用PKPM软件中STS进行电算设计、出图，相互比较后才会有收获。

2.4 增强学生学习兴趣，增加实地参观机会，教学实践相统一

“兴趣是最好的老师”，《钢结构设计》教学中教师要努力提高学生的学习兴趣，提高学生学习的使命感和紧迫感。

在钢结构学习中，学生存在的主要问题是抽象感，所授内容完全存在于在想象之外，这给钢结构学习带来极大不便，同时也降低了学生的学习兴趣。所以建议有条件的学校联系钢结构实习基地供学生参观学习，去钢结构厂参观钢结构生产工艺及生产流程，就近参观一些代表性的钢结构工程，以促进钢结构知识的理解学习。没有条件的就多找些钢结构模型或图片以给予学生直观的理解。

3．教学建议

3.1 钢结构宜保证足够学时，尤其是原理部分。钢结构的内容量并不少于钢筋混凝土结构，但是国内高校对于钢筋混凝土的课时量一般是比较充足的，但对钢结构的课时量则偏少。有了一定的充足教学课时，才能保证钢结构课程教学体系的完善和学生知识的搭建。

3.2 应适当增加稳定基础知识的补充和巩固。

3.3 适当把理论教学与钢结构规范相结合，让学生知识更全面。

3.4 可以在土木工程类本科毕业设计中增加钢结构选题，设计从建筑图到施工图，从手算到电算，让学生建立完整的钢结构设计体系。

参考文献

［1］ 周俐俐.钢结构课程设计指南［M］.北京：中国水利水电出版社,2006

［2］ 中华人民共和国建设部.钢结构设计规范［M］.北京: 中国建筑工业出版社,2007

［3］ 陈绍蕃.钢结构［M］.北京: 中国建筑工业出版社,2007

［4］ 夏志斌.钢结构原理与设计［M］.北京: 中国建筑工业出版社,2004

第2篇：钢结构基本原理范文

关键词：建筑；扩建工程；结构设计；钢筋混凝土

Abstract: combining the construction project a case, analyzes a building expansion project of the structure design, this paper introduces the strengthening of the garage foundation and foundation settlement difference between the problem.

Keywords: architecture; The expansion project; Structure design; Reinforced concrete

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况：

本工程原为地下两层地下车库，地上一层（设计为地上两层），钢筋混凝土框架结构，98年建成。现在对原车库工程进行加层改造扩建。改建后，车库地上一层拆除，地上加建六层，同时车库东南侧新建地下一层、地上六层，与原地下车库及加建六层部分连成一个整体。附图1为建筑总平面图。

附图1 建筑总平面图

考虑到地基的承载力有限，为减轻结构自重、减少原车库基础及底层梁板地加固，设计地上部分采用钢框架结构，压型钢板非组合楼板。加建后地上总建筑面积11600平方米。

设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，工程抗震设防烈度为八度，基本地震加速度为0.20g , 场地类别为III类，工程抗震设防分类为乙类,设计地震分组为第一组，地基础设计等级为丙级。

本工程设计主要特点、难点：（1）对原车库基础进行加固；（2）新增部分的基础及底层与原车库的基础底层可靠连接；（3）上部钢结构与下部钢筋混凝土的连接；（4）；控制新增部分的基础与原车库的基础的沉降差。

2、对原车库基础底的加固及新建部分的地基处理

原车库基础采用十字交叉梁梁筏基础，现地面加建六层钢结构，考虑地下室埋深修正后的地基承载力，原车库的基础面积能满足地下两层、地上六层钢结构的承载力需求。但原车库基础梁、板配筋已不能满足要求。因此采用叠合梁板对原基础梁板进行加固；先对车库基础顶的回填土挖除清理、冲洗，然后在原基础筏板面做120mm厚钢筋混凝土加固。对原基础梁在梁侧及梁面进行加宽加高。如附图2，同时在原筏板面植入抗剪栓筋Φ12@500。对原基础按新增加的梁板断面按上部六层荷载进行复核计算，同时考虑原基础梁板中已配钢筋的作用，按《混凝土加固设计规范》GB50367－2006进行设计配筋。梁侧做开口箍筋、新增钢筋与原砼连接均采用植筋法。植筋长度均按GB50367－2006规定确定。

附图2 基础梁加固做法示意

3、新增部分的基础与原车库的基础的沉降差问题

新增部分基础仍采用十字交叉梁梁筏基础，考虑基础埋深修正后，天然地基可满足承载力要求，但考虑到原车库已建成10年多，沉降基本稳定，且地基承载力有一定地提高，这样新建部分的沉降要比原车库加建后沉降大，因此结合地质情况，对此部分地基采用水泥粉喷桩加固处理，以提高该部分地基土的压缩模量、降低基础沉降量。粉喷桩桩径500mm，桩距1500mm，桩长9m，梅花形布置。桩顶设200厚的级配砂石垫层。要求处理后地基承载力特征值不小于160kPa。目的期望新增加部分基础的沉降与原车库的基础的沉降基本接近。

新建部分基础梁、筏板与原车库基础梁板连接均采用植筋法。考虑到新建部分与原车库间仍可能有沉降差异，因此两者之间设沉降后浇带。后浇带两侧的钢梁与钢柱连接的螺栓先不拧紧，待基础沉降稳定后再封闭混凝土后浇带、拧紧钢梁与钢柱连接螺栓。本工程新老基础以上+0.9m处设置了沉降观测点，施工过程中至沉降稳定两侧最大沉降差不超过10mm。

4、加建钢结构与原车库的连接

在底层采用外包式柱脚与原砼柱连接，同时对原砼柱在地下两层进行加宽加固，这样既保证上部钢结构与底部混凝土结构的可靠连接，又满足了因加层底部混凝土柱轴压比超限问题， 在二层钢柱底部加水平加劲板均设直径105mm的砼浇筑孔。新建部分在地下一层仍采用外包式柱脚与基础相连，考虑到外包式柱脚埋入深度及建筑美观设计要求，采用一层通高埋入外包。

由于车库底层有卫生间，考虑到排水要求，原车库增加了400mm的垫层，未加建部分由于置于室外露天，考虑停车，均增加了荷载，因此，车库底层梁板已不能满足承载力要求，需进行加固。设计中采用板面增加120mm厚钢筋混凝土板，以解决梁面、板面配筋不足及梁断面不足问题。 板底配筋在板厚增加120mm后，原板底配筋均能满足要求。按增加后的梁断面进行整体计算，梁底部分梁配筋不够，采用梁底粘钢板、梁侧加开口粘钢板套箍进行加固

同时考虑原梁板中已配钢筋的作用，按《混凝土加固设计规范》GB50367－2006进行设计配筋。如附图3。

附图3底层梁加固做法示意

5、上部钢框架结构

由于是门诊楼，其抗震设防分类为乙类，因此其抗震措施提高一度，按9度设计。本工程采用箱型柱、工字型截面梁，压型钢板现浇钢筋混凝土非组合楼板。梁柱连接采取栓焊刚性连接，悬挑梁与钢梁也采用栓焊刚性连接，其他梁与梁的连接采取栓接铰接。为满足梁柱连接处强节点弱构件、塑性铰外移的要求，钢框柱与梁连接处均设计成外移式的连接，柱在连接处腹板加厚，钢梁上下翼缘加盖板 。

由于抗震措施为9度，加之结构体型不规则，为满足结构整体刚度、钢框柱和钢框梁板的宽厚比要求，上部钢结构的钢框柱和钢框梁断面尺寸较一般工程 略大些。

6结束语：

加固、加层、扩建工程，从地基基础的验算、加固，新老混凝土构件连接处理，既可满足结构的受力又要切实可行便于施工。上部钢结构首次采用平面标注方法和标准节点图配套的表示方法，既简单明了，又满足施工单位对加工图的深度要求。

参考文献：

[1]国家标准《混凝土结构加固设计规范》 GB 50367- 2006

[2]国家标准《建筑抗震设计规范》 GB 50011- 2010

[3]国家标准《钢结构设计规范》 GB 50017-2003

第3篇：钢结构基本原理范文

[关键词]钢桁架结构，混凝土看台 ， 结构优化 ，经济合理 ，用钢量

[abstract] the north sea sports ChangWu cover the prestressed steel truss system, span of 168 m, bearing with reinforced concrete frame connected. As BeiHaiShi landmark buildings, to achieve more economical, more reasonable design goal, experts and the designer's joint effort, the structure for the secondary optimization design. After structure optimization, engineering cost compared to the original structure greatly reduced, and at the same time to realize a more beautiful and practical architectural function target. In this paper the optimized related measures and methods are introduced, think other similar projects.

[key words] steel truss structure, concrete stand, structural optimization, reasonable economy, steel quantity

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

工程概况

本项目由北海市政府投资兴建。项目选址位于银滩东区，广西银滩大道以南，大学园区东面,规划分两期进行建设。体育场地块位于一期用地的南部，建筑总面积为34364平方米，占地面积6519平方米。本工程建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度六度，设计基本地震加速度值为0.10g。设计地震分组为第一组，场地类别为三类，框架抗震等级三类，基本风压W0=0.9KN/m2，地面粗糙度为A类。本工程看台采用钢筋混凝土框架结构，屋面采用钢桁架结构。钢桁架与混凝土看台通过几个弯柱连接。

图1北海体育场总平面图

主体结构设计以及存在的问题

通过计算，发现了几个问题，由于东西两面看台比较长，导致温度应力影响严重，需要采取结构构造措施减少温度应力的影响。钢结构部分的总用钢量稍大，支座反力较大，结构刚度稍大。同时，由于上部钢桁架的支座反力比较大，导致与支座相连的几个弯柱以及与弯柱相连接的框架梁配筋很大，不符合经济效益，因此，决定对混凝土看台以及钢桁架屋盖进行优化。

结构优化

本工程结构优化的方法，主要采用在钢桁架中增加预应力拉索的新技术，大幅度减少钢结构的用钢量，并可因此减少钢结构基础部分的混凝土用量；参照类似工程经验，确定挠度控制标准；调整看台结构的砼标号和构件断面尺寸，减少看台结构砼部分造价。具体优化如下：

主壳优化

经过建设单位及建筑专业的允许，在桁架底部下2m张拉预应力拉索，纵向拉索直接参与受力，辐射状拉索起稳定租用。横向桁架与拱和其它方向桁架构成空间结构体系，共同承受荷载。主桁架高度由原来的3m提高到5m。优化后的结构模型如图2所示。

图2优化后的结构模型

经过优化，结构模型的横向索张拉力为50吨，位移由原来的574mm增加到577mm。X方向支座反力平均减少了12%（例如：由原来的2064.8减少到1799.4），Y方向支座反力平均减少了34%（例如：由原来的8599.9减少到8654.8），Z方向支座反力平均减少了32%（例如：由原来的5327.6减少到3587.4）。用钢量由原来的3122.68吨减少为2251.3吨。

通过优化，减少了用钢量，降低飘带的造价，减少支座反力，降低支座及桩基的成本，适度提高最不利组合工况下的应力比，适当的放宽刚度、挠度的要求，同时由于增加索体，补偿刚度损失。

副壳优化

经过建设单位及建筑专业的允许，减小副壳悬飘的长度。适度的提高最不利组合工况下的应力比，适当的放宽刚度、挠度的要求。

经过优化，结构模型位移的最大值由原来的201.3mm减少到80.2mm。用钢量由原来的1102.7吨减少为661.9吨。优化后的结果模型如图3。

图3优化后的结构模型

混凝土结构

地下部分

由于上部钢结构的主大拱的荷载减少了20%~30%，原桩数减少约500根。如图4、所示。

图4优化后的基础图

由于上部荷载减少，原桩承台高度减少，混凝土用量减少。基础梁截面全面优化，利用地梁不贯通方法来减少温度应力的影响。

地上部分

减少原看台坐席楼板厚度，由原来的120mm改为100mm。采用梁错位，双向梁布置及凹槽方式降低温度应力，从而减少梁截面积配筋，效果明显。如图5所示。

图5优化后的结构布置图（东看台）

由于支承的上部钢结构竖向及水平荷载减少，从而对所有的框架梁、柱作减少截面及配筋的优化，特别是支承钢结构的弯柱尤为明显。

结束语

本工程原结构方案的钢结构用钢量比较大，通过一些措施对钢桁架进行优化，使其用钢量减少，并使支座反力减少，从而与钢桁架连接的混凝土部分的钢筋用量大幅度的减少，以达到结构优化的目的。本文介绍的优化措施，可为其他类似工程的设计提供参考。

参 考 文 献

1、中华人民共和国国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

2、中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

3、国家行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

4、中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》（2006版）（GB50009-2001）

第4篇：钢结构基本原理范文

关键词：保留建筑：抗震鉴定：加固设计；水泥基灌浆科

中图分类号：TU746.3

文章标识码：B

文章编号：1008-0422(2010)06-0150-03

1.工程概况

该工程原为北票码头煤炭装卸传送带(见图1)，建于1963年。位于上海世博规划展区范国内，该煤炭装卸传送带为钢筋灌凝土构筑物。单层装配武铰接钢槊结构。由三排钢筋混凝土立柱支撑。中部设有钢筋混凝土方口卸煤漏斗，北侧边设有钢筋混凝土斜口卸煤漏斗(见图2)。构筑物上部康设有煤炭传送履带。下部地坪上设有火车铁轨，可以将水路运来的煤炭，通过传送腹带运送到卸煤漏斗，再将煤炭“滑溜”到火车货车厢中。徐汇演江地区进行综合开发，将该装卸台作为景观构筑物保留，为保证该结构的安全和正常使用，对其进行检测鉴定并加固。

2.结构抗震鉴定分析

根据同济大学建设工程抗震鉴定委员会提供的《上海徐汇滨江公共开放空间综合环境建设工程一期东段保留建筑及构筑物抗震鉴定报告》(沪房鉴(003)证宇第2009－08-94号)，北票码头煤炭装卸传送带原结构现状如下：

2.1原结构柱网及基础布置圈

整个构筑物平面布置为矩形。总长1032m(中间设置一道变形缝)，总宽8.3rn，建筑面积为856m2，结构柱网尺寸为32×(2.3～4.6)m(见图3)。柱截面均为400x600mm，柱纵钢该装卸传送带混凝土平均强度为13.4MPa，标准差为3.46，根据《既有建筑物结构筋为6θ16，箍筋为θ6@200。柱高度为6.5m.粱柱均为预制构件。基础采用钢筋混凝土条形基础。

2.2结构检测

2.2.1，混凝土强度和碳化深度检测

本次混凝土质量检测除了对混凝土外观进行检查外，还利用回弹法进行测定，其方法按照“JGJ/T23-2001：回弹法检测混凝土抗压强度技术规程”进行。

通过检测得到，检测与评定标准》(OG/TJ08-804-2005)的规定，该检测单元的混凝土强度评定值为7.7MPa，相应的混凝土碳化深度为41.0～65.0mm。

2.2.2.损坏检测

由于该煤炭装卸传送带已经废弃二十余年，装卸台下杂草丛生，原来铁轨被掩埋，钢筋混凝土构件老化锈蚀严重。通过对该保留结构详细检测，混凝土表面平整度尚可，未发现严重蜂窝麻面、孔洞、夹渣、疏松等混凝土施工质量问题。但钢筋混凝土构件铁胀露筋现象相当普遍，几乎每根柱根部都存在铁胀露筋现象，大部分的梁端以及柱的顶部存在严重的铁胀露筋、混凝土锈胀开裂现象，甚至有些柱的主筋、箍筋已经完全锈断。另外，柱牛腿、卸煤漏斗也存在铁胀露筋现象，顶部钢砼墩锈胀开裂严重，顶部钢件完全锈蚀(见图4、图5)

2.3结构分析

本地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为IV类。风荷载的基本风压值取0.55kN/m2，风压高度变化系数根据B类地面粗糙度考虑，风荷载体型系数按规范采用。该结构作为景观构筑物，仅考虑结构自重。

根据检测后混凝土强度，采用PKPM结构分析程序对该结构按7度抗震设防进行计算，根据计算结果(见图6)，框架柱实配钢筋小于计算配筋，结构承裁力不足。

2.4基础鉴定

由于该结构使用已近40多年，地基已压实。沉降已趋稳定。根据《鉴定标准》4.2.1、4.2.2条规定，该地基基础可评定为无严重静载缺陷。因此对于该7度抗震设防下地基基础现状无严重静载缺陷的丙类建筑，可不进行地基基础的抗震鉴定。

综上所述，认定该结构主要存在以下结构缺陷：

(1)构件砼强度严重偏低，不满足规范要求

(2)排架柱、梁的抗震承载力不满足规范要求：

(3)结构构件、牛腿和连接节点损坏严重，部分钢筋已经锈断。

则，需对整体排架结构进行抗震加固处理。

3.结构抗震加固方案

3.1本工程的加固难点

1)本工程混凝土碳化严重、强度较低。加固方案不能采用直接粘贴碳纤维布、粘钢或加大截面的方法进行构件加固处理，此做法不满足《混凝土结构加固设计规范》要求。

2)本工程原为煤炭装卸传送带工程，构件形状不同于一般建筑工程，混凝土梁、柱与煤斗壁处节点复杂，施工空间狭小，对加固方法、施工工艺具有很高的要求。

3)施工工期紧。

3.2加固方案

根据上述加固难点，结合结构抗震鉴定结论，综合考虑加固质量、技术可行、施工便捷、经济效益等多方面因素，按照现行规范对该结构进行抗震加同。加同后构件抗震等级为三级。

3.2.1.结构体系加固

原结构为排架结构，结构构件为预制构件，整体性较差：本次加固加强了框架粱、柱间的连接，以形成空间框架体系，增强结构的整体性。

3.2.2.构件承载力不足加固

采用新增钢结构托换原荷载的加同方法，满足构件的承载力要求。在梁、柱原截面基础上外包钢结构。新增钢板与原结构之间采用无收缩水泥基灌浆料，增强原结构与新增结构之间的粘结力。灌浆料具有强度高、早强等优点，技术可行，施工方便。对结构的柱脚进行处理(见图7)、梁侧面及底部包钢处理(见图8)。

3.2.3，加强粱、柱牛腿节点做法。

为实现结构良好的整体性和强节点，梁、柱外包钢结构节点外侧增加补强角钢和钢板，通过焊缝连接，将粱、柱牛腿有机组合成一个整体(见图9)，

3.2.4，煤斗壁加固

对煤斗壁，采用局部粘钢板条法与主体结构进行拉结(见图10)。

3.2.5.结构耐久性加固

对于构件混凝土碳化、破损，钢筋外露、锈蚀、断裂的部位，先凿除受损部位混凝土，并进行钢筋除锈处理。然后对该部位采用高强聚合物砂浆修补。所有外露构件表面涂刷阻锈剂进行表面防护。另。新增钢结构表面采用水泥砂浆防护。

4.施工实施

整个施工过程历时不到两个月，在世博会试运营前顺利完工并验收合格。整个结构的加固工程顺利(见图11)，效果良好。

5.结论

5.1结构加固设计应以对原结构进行详细的检测、鉴定分析及其结论为设计依据。加固方案应适合工程特点，技术可行，方便工程实施：

5.2该加固工程已于2010年3月31日顺利完成。实践表明。本加固方案实现了加固质量良好、技术可行、施工便捷的优点：

第5篇：钢结构基本原理范文

【关键词】材料力学 教学 后续课程 衔接

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）07-0234-02

材料力学是土木工程专业的一门重要专业基础平台课，具有完善、严密的理论体系，可以直接解决许多工程中的实际问题，同时也是使学生的学习从基础理论向专业课程过渡的桥梁，是学生学习后续课程的重要基础。

长期以来，材料力学已经形成了相对稳定的课程体系，但由于课程本身理论性强，内容抽象，公式繁多，学生学习积极性不高，兴趣不浓，这是一个直接影响教学质量和学习效果的重要原因，也是教师们一直探讨的问题。同行们大都从大纲修订、现代化教学手段、实验教学及考试方式[1-3]等方面进行讨论。本文则从材料力学和后续课程的联系出发，着重探讨材料力学与结构力学、混凝土结构原理及钢结构原理等后续课程的衔接，并渗入到教学过程中，使学生明确认识到所学内容是后续课程的基础，是学好本专业的基石，从而激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。

一、材料力学与结构力学的衔接

材料力学主要是研究单个杆件的强度、刚度及稳定性问题，而结构力学则是研究杆件结构的强度、刚度、稳定性和动力反应等问题，是材料力学的深化和延伸。所以，在材料力学的教学中，要注意两者之间的联系，适当进行延伸和拓展。

例如，在轴向拉伸和压缩中讲到的求解杆件内力的方法――截面法，虽然比较简单，但却是求解所有杆件和杆件结构内力的一般方法。在教学过程中，注意提醒学生，以后求解其它变形杆件的内力及结构力学中杆件结构的内力都要用到截面法，提高学生的学习积极性。

又如，在弯曲内力中讲到的弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化梁内力图的绘制。在这里告诉学生，这几个微分关系在结构力学里会继续用到，并将扩展为轴力、弯矩、剪力与分布荷载间的微分关系，可简化刚架内力图的绘制，以引起学生的重视。

二、材料力学与混凝土结构原理的衔接

材料力学主要围绕杆件的拉压、扭转、弯曲和剪切四种基本变形的内力、应力和变形的计算展开，而混凝土结构原理主要讲述混凝土受弯构件、受压构件、受拉构件和受扭构件的受力性能和截面设计计算方法。所以材料力学是学习混凝土结构原理的基础。

例如，在弯曲应力中，推导纯弯曲正应力公式时所作的平面假设，在混凝土受弯和受压构件的正截面承载力计算中都有应用，被称为平截面假定。所以，在讲纯弯曲的平面假设时，可以延伸一下，以培养学生的学习兴趣。

又如，在应力状态中讲到的主应力概念及计算时，可提醒学生，在混凝土结构中，根据混凝土梁中的主拉应力迹线和主压应力迹线，可分析梁会产生什么样的裂缝以及如何合理配置钢筋，以激发学生的学习动力。

三、材料力学与钢结构原理的衔接

由于钢材的内部组织比较均匀、连续，接近各向同性，且在一定的应力范围内处于理想弹性工作阶段，符合材料力学所采用的假定。所以，材料力学是学习钢结构原理的重要基础。

（一）材料力学中的一些基本公式是学习钢结构原理的前提

材料力学中的一些基本公式，例如，梁弯曲时的正应力、剪应力公式，梁的挠曲线近似微分方程，欧拉公式以及第四强度理论的相当应力公式等，都将直接应用到钢结构的相关计算中。另外，在钢结构的焊缝和螺栓连接计算中也直接或间接地运用了材料力学中的一些相关公式和应力分布规律。所以，在材料力学的教学中，可以稍稍提及这些公式在钢结构中的应用，使学生明白其重要性，积极主动地学习。

（二）材料力学中的杆件变形是学习钢结构基本构件稳定的前提

材料力学中花了大量的篇幅讲述杆件四种基本变形的内容。对变形的理解和想象，是学生学习钢结构基本构件稳定问题的前提。例如，对于钢结构中理想的轴心受压构件，其整体失稳有三种可能的失稳形式：弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳。要使学生真正接受这几种失稳形式，学生必须对材料力学中的弯曲变形、扭转变形有比较形象化的认识。所以，在材料力学的教学中，对几种基本变形的讲授不能只偏重于应力、变形公式的推导和应用，一定要在讲公式推导之前，通过实物变形或多媒体动画演示等手段，让学生对杆件的每一种基本变形都有一个整体的、直观的认识，为钢结构基本构件稳定的学习打下良好的基础。

对于材料力学中组合变形部分的内容，由于安排的比较靠后，讲授时容易不被重视。但是像两相互垂直平面内的弯曲、扭转与弯曲等组合变形，对于学生理解钢结构中构件的稳定问题是有很大帮助的。所以在材料力学的教学中，对组合变形的内容也要给予足够的重视。例如，在讲述两相互垂直平面内的弯曲时，要引导启发学生想象杆件在两个相互垂直平面内的弯曲变形情况，把学生对弯曲基本变形的认识拓宽到空间状态中去。这对钢结构中构件的稳定问题，尤其是对受弯构件的整体失稳以及压弯构件弯矩作用平面外失稳的学习很有帮助。

（三）薄壁截面杆弯曲应力是学习钢结构受弯和压（拉）弯构件的基础

钢结构基本构件的截面几乎都是开口和闭口的薄壁截面，弯曲时截面上弯曲正应力和剪应力的分布是学习钢结构受弯和压（拉）弯构件的基础。所以，在材料力学的教学中，讲到各种截面上弯曲正应力的分布规律和计算时，提醒学生这些内容在后续专业课中，特别是钢结构原理中会经常用到，以引起学生的重视。而开口和闭口截面上弯曲剪应力的分布相对复杂一些，是以矩形截面梁弯曲剪应力公式的推导为基础。所以，在材料力学的教学中，要在矩形截面梁剪应力公式推导的基础上，让学生自己推导一下工字形截面梁腹板及翼缘上剪应力的公式。然后，再解释一下翼缘上的剪应力为什么主要是和翼缘长边平行的，并和腹板上的剪应力方向一起符合水管中水流动的规律，称之为剪力流。在此基础上，让学生思考一下箱形截面和槽形截面上弯曲剪应力的分布规律，并告诉学生这些内容在钢结构原理中都会用到，提高学生的学习动力。

另外，在材料力学的教学中，关于薄壁截面有一个容易被忽视的概念――弯曲中心，也称剪切中心或剪心。当梁上的横向力不通过横截面的剪心时，梁除了发生弯曲变形外还要发生扭转变形。这个概念在钢结构轴心受压构件弯扭失稳中以及受弯构件中都是很重要的。在材料力学的教学中，可以用动画或图片形式让学生有一个直观的认识，并提醒学生这个概念在钢结构原理中是很重要的，以引起学生的重视。

（四）压杆稳定的内容是学习钢结构基本构件稳定的基础

关于稳定问题，对于土木工程专业的学生来说，最早是在材料力学中接触的。虽然材料力学中研究的是理想中心受压直杆的稳定问题，其稳定临界压力为欧拉临界力。但欧拉临界力在钢结构轴心受压构件、受弯构件及压弯构件的稳定问题中都占有重要分项[4]，是学习钢结构基本构件稳定问题的基础。所以，在材料力学的教学中，要向学生强调压杆稳定的内容是学习钢结构基本构件稳定问题的基础，以提高学生的学习兴趣。

四、结语

在材料力学的教学中，一定要重视其与后续课程的衔接。一方面，学生了解了其与后续课程的联系，会引起重视，激发学习兴趣，提高教学效果；另一方面，也为后续课程的学习打下坚实的力学基础。

参考文献：

[1]孙立红，吴云鹏，刘宝良. 深化材料力学教学改革 提升学生专业素养[J].高等教育研究，2008，25（3） ：54-55.

[2]张洪霞.“材料力学”教学与考试改革的探讨[J].中国电力教育，2009（9）：75-76.

[3]基于能力培养的材料力学教学改革[J].山西科技，2010，25（5） ：124-125.

[4]颜庆智.钢结构基本原理教学中的力学过渡[J].中国冶金教育，2012（1） ：24-26.

第6篇：钢结构基本原理范文

关键词：水工钢筋混凝土结构；精品课程建设；教学方法

作者简介：任宜春（1969-），女，山东掖县人，长沙理工大学土木与建筑学院，副教授。（湖南 长沙 410114）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2014）14-0105-02

“水工钢筋混凝土结构”是长沙理工大学（以下简称“我校”）水利类专业港口航道与海岸工程和水利水电工程专业必修的专业基础课，是一门实践性很强，与现行规范、规程等有关的专业基础课，比较难学。主要讲授：混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件（受弯、受压、受拉、受扭）的破坏特征及设计方法，钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度和构件挠度计算，钢筋混凝土肋形结构及刚架结构设计，预应力混凝土的基本概念。通过课程的学习和课程设计的练习，使学生掌握水工钢筋混凝土基本原理和基本构件的设计计算方法，掌握结构的基本概念，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作奠定坚实的基础。

一、课程教学中存在的问题

“水工钢筋混凝土结构”这门课程内容多且抽象，公式多，难点多，综合性强，前后知识连贯紧密，涉及的数学知识和力学知识广泛，同时又具有很强的实践性。与本课程内容紧密相关的先行课程主要有概率论、建筑材料、材料力学和结构力学，要求学生在学习这门课程的时候具有较扎实的数学和力学基础。我校水利类专业在学习这门课程之前，没有开设“建筑材料”这门课程，因此学生对于混凝土和钢筋这两种材料的物理力学性能没有知识储备，特别是对混凝土这种特殊混合材料没有任何感性和理性的认识，这样就给这门课程的学习带来了困难。我校“水工钢筋混凝土结构”这门课程没有设置对应的实验课，学生对钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏过程没有直观的学习过程，造成对理论分析的理解困难。针对这些问题，采取一定教学方法，激励学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。

二、课程教学方法探索与实践

“水工钢筋混凝土结构”课程教学体系和教学内容的建设在国家人才培养目标调整的大前提下正在不断探索、不断改进过程中。水工钢筋混凝土结构课程在各个教学环节的实施过程中，注重探究性学习、研究性学习，体现以学生为主体、以创新能力和实践能力培养为主旨的教学理念，根据课程的内容，针对学生的特点，选用不同的教学方法。

1.注重相关课程与本课程的关系讲解

在学生没有学习“建筑材料”这门课程的情况下，讲授钢筋和混凝土力学物理性能的时候，利用多媒体播放一些混凝土施工的录像和图片，使得学生对混凝土产生一些直观认识，同时补充混凝土配合比和混凝土凝结硬化过程等方面的介绍，让学生能够更好地理解混凝土徐变和收缩等概念。将教师课堂引导学习和课后学生自主学习相结合，要求学生课后阅读混凝土材料特性和混凝土材料发展的相关文献，如要求学生通过自学了解什么是高性能混凝土并写出读书报告。

水工混凝土结构设计原理的讲解中需要大量用到概率论的原理和方法，在很大程度上，是否掌握概率论原理的这些知识决定了学生能否理解概论极限状态设计法的关键。在讲授混凝土立方体抗压强度时，以一组混凝土试块强度测定值为例讲述数学平均值、标准差、分布频率及界线分数值的划定，引出保证率的基本概念，给同学们复习相关概率论的理论基础，为概率极限状态设计法的讲解打下基础。

本课程与“材料力学”具有较强的相关性，在学习过程中应注意两者的共同点和不同之处。材料力学是研究单一、匀质、连续、弹性材料，侧重于构件的应力分析和变形计算；而本课程是研究钢筋和混凝土两种材料组成的非匀质、非连续的弹塑性材料，不仅研究强度和变形的计算问题，更主要是结构构件的设计，包括方案、截面形式及材料的选择、配筋构造等。材料力学的三大基本公式：平衡条件、变形协调条件和物理条件也适用于钢筋混凝土结构，但由于材料的不同，本课程无法直接使用材料力学公式。在整个教学过程中注意分析本课程与材料力学在解决问题思路上的异同点，让学生从本质上把握钢筋混凝土结构的受力分析的本质特点。

“结构力学”作为研究杆件及结构内力分配及变形计算为主的课程，是本课程研究和讨论问题的基础。钢筋混凝土结构构件设计的基本原则就是要求作用效应的最不利组合的设计值必须小于结构抗力的设计值。结构力学课程是解决作用效应的计算，而本课程是解决结构抗力的计算问题，因此只有将结构力学与本课程内容联合起来才能够解决钢筋混凝土构件的设计问题。

2.强调实验研究在本课程学习中的作用

水工钢筋混凝土结构是实践性较强的课程，许多公式和物理特性都是建立在实验的基础上的。我校这门课程没有开设对应的实验课，只能通过课堂播放混凝土立方体抗压强度实验、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏和斜截面破坏试验录像，加深学生对相关内容的理解与认识。结合试验录像讲解原理，例如在播放受弯构件斜截面破坏试验的同时，将几种破坏的剪跨比、配筋率等和各自的破坏现象在黑板板书对比，使得学生掌握发生斜截面斜拉、剪压、斜压破坏的条件和特征。组织学生观看建筑工地支模、绑扎钢筋和浇注混凝土的录像和照片，增加学生的感性认识。观看试验录像和工程录像，将枯燥的教学内容置于图、文、声的教学氛围中，使教学内容形象化、动态化，有助于学生学习积极性的提高，有效地提高教学质量和效率。

3.理论教学与期末课程设计相结合

“水工钢筋混凝土结构”这门课程在学期末安排了一周的课程设计，课程设计要求学生完成一水电站楼盖设计，通过课程设计实践，使学生进一步巩固所学的内容，培养学生独立分析和解决问题的能力，为今后从事结构设计打下牢固的基础。

在理论教学和课程设计过程中，强调创新性思维能力和工程师基本素质训练。课堂教学以学生为主体，课堂讲授注重师生互动，双向交流，采用案例教学、讨论启发式教学。教师力求在讲课中不断地提出问题、分析问题，构筑师生交流与互动的平台，提供思考与探索的空间，使教学成为启迪学生智慧，开发学生潜能与创新能力的重要途径。在教学过程中，除了在课堂上进行关键性、启发性和兴趣性的提问外，更鼓励学生主动提问，培养学生提问的能力，激发他们的学习兴趣和求知欲。课程设计阶段，鼓励学生采取手算和计算机电算相结合的方式，要求学生用CAD绘图，提高学生的计算机运用能力。编撰了完整的水工钢筋混凝土结构课程设计任务书和指导书，并制作了指导学生CAD绘图的PPT课件。在课程设计的指导过程中，重视以讲课形式的集中指导，同时对学生设计中碰到的疑难问题个别辅导解决。采用以点带面的形式，集中给所有同学讲解一遍一个同学提出的典型问题。分阶段跟踪检查学生的课程设计进度和设计情况，并根据平时完成情况和最后成果给出成绩。大多数同学反映通过期末的课程设计，加深了学生对水工钢筋混凝土结构基本理论、计算方法的理解，提高了综合运用所学课程知识解决实际工程问题的能力。

在教学过程中没有简单地将理论教学和期末课程设计分成两个过程，而是将理论教学与课程设计结合起来，在理论教学时就将课程设计题目布置给学生，使得学生带着任务学习。结合课程设计题目，讲解理论知识，如讲解肋形楼盖布置时，可以结合课程设计题目让同学们思考水电站楼盖结构怎样布置。在期末课程设计时，对于大多数同学没有理解的理论问题，也会采用讲课的形式集中讲解。

4.结合精品课程建设，利用网络教学资源

“水工钢筋混凝土结构”是我校的校级精品课程，通过精品课程的建设，建立了高素质的师资队伍，构建“基本原理――方法――应用”循序渐进、环环相扣的模块化的教学体系，根据学科发展适时更新教学内容，采用多样化的教学方法。制作了内容丰富详细、版面生动美观的多媒体课件，既节省了写板书时间，又使基本构件设计计算、结构体系的设计计算及各种构造要求更加生动直观。将精品课程建设与我校的网络教学结合，完成了教学大纲、授课教案、实践指导、习题练习、参考文献、试验录像和动画演示等网络教学资源，使学生在课堂之外能够借助于网络资源自主学习。学生上课时没有及时做笔记或理解透某些问题，可以在课后登陆校园网通过网络课件进一步学习。将精品课程网站建设成一种评价平台，加强评价体系和学习效果反馈体系的建设。通过课程网站进行课程交流、教师网上答疑，及时搭建起相互沟通的平台，有效促进学生与教师之间的交流，通过教学互助互补，促进教学相长，提高教学质量。

三、结束语

“水工钢筋混凝土结构”是一门理论与实际紧密联系的课程，既有系统的科学理论又具有很强的工程概念。为了使学生真正掌握这门课程的基本原理、基本方法，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作打下坚实的基础，教师必须在课堂理论教学、课程设计以及网络教学等方面，认真探索和实践多样化的教学方法和手段，激发学生的学习兴趣，提高学习效率，增强学生解决实际问题的能力。总之，对于“水工钢筋混凝土结构”课程的教学方法应与时俱进、不断创新，这样才能适应新时代的教学要求。

参考文献：

[1]河海大学,大连理工大学,西安理工大学,等.水工钢筋混凝土结构学[M].第4版.北京:中国水利水电出版社,2009.

[2]吴海军,陆萍.学科交叉在“水工钢筋混凝土结构”教学中的应用[J].中国电力教育,2013,(13):116-117.

第7篇：钢结构基本原理范文

关键词：钢筋混凝土；建筑施工；机理；因素；防腐措施

有资料显示造成钢筋混凝土结构破坏的主要原因是腐蚀，长期各界以来对钢筋混凝土结构防腐工作重视程度一直不高，这导致钢筋混凝土结构出现外观缺陷、安全性下降、耐久性降低等情况，最终造成人力和资金巨大的浪费。应该站在科学发展的高度，在已有钢筋混凝土施工经验的基础上，对钢筋混凝土腐蚀的机理进行分析，对钢筋混凝土腐蚀的主要因素进行归纳，精心进行钢筋混凝土施工的每个操作，找到有效控制钢筋混凝土结构防腐的措施，为钢筋混凝土结构防腐、企业进步和社会健康持续发展服务。

1 钢筋混凝土腐蚀机理分析

钢筋混凝土腐蚀是一个综合性、长期性的物理化学和生物过程，根据目前国际上通行的机理分析，本文提出如下几种钢筋混凝土腐蚀机理：

1.1 钢筋混凝土腐蚀的物理机理

其一，钢筋混凝土外界的侵蚀作用，钢筋混凝土环境中的侵蚀性介质长期与混凝土接触，造成混凝土中可溶性和可挥发性物质溶解和挥发，导致钢筋混凝土结构的破坏。其二，钢筋混凝土内部的结晶作用，钢筋混凝土是一种具有孔隙的建筑材料，环境中的水分、盐类沿着孔隙形成结晶，引起钢筋混凝土的膨胀和酥软，典型的代表是东北地区钢筋混凝土结构的冻融破坏。

1.2 钢筋混凝土腐蚀的化学机理

首先，改变性质类腐蚀，钢筋混凝土在化学腐蚀过程中产生了新的物质，而新物质的力学性能和化学性能的改变，使钢筋混凝土强度和功能发生降低或改变。其次，流失类腐蚀，钢筋混凝土结构在化学腐蚀过程中产生易溶于水或易挥发的物质，溶解或挥发的周围的环境中，引起钢筋混凝土结构的改变。最后，复合类腐蚀，在钢筋混凝土中原材料与腐蚀性介质发生反应生成新物质，在混凝土的毛细孔中结合水而形成体积较大的晶体，造成水泥石胀裂破坏。

1.3 钢筋混凝土生物腐蚀的机理

在钢筋混凝土结构中受到植物根茎的侵蚀、硫化细菌的侵扰，导致钢筋混凝土结构裂缝扩大和生物腐蚀。

1.4 钢筋腐蚀的机理

由于混凝土中钢筋材质的原因，其表面总有可能形成电位差电，为电化学腐蚀提供了可能，特别是在潮湿环境下会造成铁锈的产生，不但对钢筋混凝土结构产生形变的危害，而且使关进的力学性能降低。

2 钢筋混凝土腐蚀的主要因素

2.1 钢筋混凝土密实性对腐蚀的影响

钢筋混凝土的密实程度直接影响着混凝土毛细孔隙的大小、数量和分布，特别是在普通硅酸盐水泥钢筋混凝土施工中，混凝土密实性对腐蚀的速度、程度和深度有直接的影响。

2.2 钢筋混凝土中硫酸盐的影响

钢筋混凝土受硫酸盐的作用下可以生成钙钒石，钙钒石呈针柱状晶体，又称之为“水泥杆菌”，其体积比原物质增加了近三倍，产生钙钒石的膨胀性破坏

2.3 钢筋混凝土中镁盐的影响

钢筋混凝土在镁盐的作用下生成氢氧化镁，降低了钢筋混凝土的碱性，导致水泥石的粘结力下降，混凝土的强度大大降低.

2.4 钢筋混凝土中氯盐腐蚀

钢筋混凝土外部氯离子一般通过渗透、扩散等方式侵入混凝土中，生成易溶的氯化钙，引起钢筋混凝土表面的溃散，此外，氯化钙的水合物对钢筋混凝土有高强度的腐蚀性。

2.5 钢筋混凝土碱性骨料反应

该反应首先是骨料在孔溶液表面作用下形成硅醇基，接着使活性硅质骨料逐渐溶解，发生严重的碱骨料反应。

2.6 钢筋锈蚀

首先，钢筋混凝土顺筋开裂的产生，钢筋在锈蚀过程中，体积会膨胀，对混凝土造成巨大的膨胀应力，使混凝土沿钢筋产生顺筋裂缝。其次，钢筋与混凝土的粘结力下降，随着钢筋锈蚀反应的发生，钢筋与混凝土之间的粘结力将发生下降，钢筋混凝土结构发生变形，引发钢筋混凝土结构局部或整体失效。最后，钢筋有效面积减小，钢筋在锈蚀过程中，钢筋能够承受荷载的有效面积减小，实际承载力下降。

3 钢筋混凝土结构的防腐措施

3.1 做好钢筋混凝土原材料的选择工作

首先，做好水泥的选择工作，水泥是混凝土的重要组成部分，其性质对混凝土结构耐久性有着重要影响。其次做好外加剂的控制工作，使用外加剂时，除了要看到它有利的一面，还要重视其不利的一面，严格控制外加剂中的有害杂质含量，积极推广技术成熟的外加剂产品，慎用技术不成熟的外加剂。其三，控制矿物掺合料用量，应该在实践的基础上加强对各种矿物掺合料的综合性能研究，科学合理确定矿物掺合料的用量。其四，特种钢筋的选用，建议选择特种不锈钢筋和环氧涂层钢筋，它们也可以大幅度提高钢筋混凝土的抗腐蚀能力，尽管特种钢筋的价格较贵，初期成本投入较大，但其长期的耐腐蚀性足以弥补初期成本的投入。

3.2 提高钢筋混凝土保护层的厚度

适当增加钢筋保护层厚度，能显著降低钢筋腐蚀速率，提高混凝土的耐久性.因为增加保护层厚度可以降低阴极区的氧离子以及有害离子氯离子和镁离子在混凝土中的扩散系数

3.3 喷涂钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程，禁止使用亚硝酸盐类钢筋阻锈剂，制订钢筋阻锈剂的技术标准，

3.4 在特殊部位实行阴极保护技术

土壤腐蚀环境介质通常具有良好的导电性，对钢筋混凝土基础设施的下部结构做好阴极保护工作，阻止钢筋混凝土中钢铁构件的电化学的腐蚀速度。

参考文献

［1］尤勇，马飞，丁示波.浅谈钢筋混凝土结构腐蚀机理及防腐措施［J］.北方交通.2010，（2）.

［2］孙俊，刘彦东，王成.有机钢筋混凝土阻锈剂的研究［J］.混凝土.2010，（2）.

［3］王春福，王瑜玲.钢筋混凝土氯离子腐蚀机理与防护措施［J］.商品混凝土.2010，（3）.

第8篇：钢结构基本原理范文

关键词：钢结构设计；建筑工程；土木工程

钢结构建筑具有抗震性能好、可工厂化生产、施工速度快和绿色环保等其他结构形式不可比拟的优越性。随着钢结构形式增多，其越来越受到我国建筑界的重视。钢结构市场的日益增大，急需基础理论扎实、动手能力强、有丰富经验的钢结构设计和施工技术人才。而目前本科教育领域出现的毕业生知识面单一，动手能力弱，欠缺解决实际问题的技能和“实用性”不强等问题。这些高等教育中出现的问题，既不适应当前工程实践复杂化的趋势，也不符合教育领域工程实践教育的发展方向，直接影响了本科教育可持续性发展。[1]如何在教学过程中将实践与理论融为一体，使学校教育和企业工作进行无缝对接，培养适应社会需求的土木工程人才，需高校教师不断探讨和实践。[2-4]

土木工程专业课程中，钢结构工程由“钢结构设计原理”和“钢结构设计”两门课程进行阐述。“钢结构设计原理”主要讲授受弯构件、受压构件以及连接节点等钢结构的基本理论和设计方法。“钢结构设计”主要讲述在建筑应用中，各种形式钢结构的设计计算、构造以及施工技术，它更加接近实际应用，是一门实践性很强的专业课，因此，对学生实践能力的培养显得尤为重要。

笔者通过多年的研究和实践，在总结该门课程特点的基础上，通过一定教学方法和手段的应用，并以案例教学法为主线，突出土木工程专业的特点，将实践能力有效贯穿到课堂教学整个过程中，达到学生在校门和工作岗位间的无缝对接。

一、“钢结构设计”的课程特点

“钢结构设计”是土木工程专业本科生的一门专业必修课。课程任务和目的是使学生熟悉各种类型建筑钢结构体系的基本形式和结构布置、结构体系的受力分析以及设计构造要求；了解钢结构的制作、安装、防火及防腐蚀等基本知识；初步掌握建筑钢结构的设计过程和设计计算的主要方法，熟悉相关的规范条文；培养学生做到能够应用钢结构原理和设计的基本知识，分析和解决实际工程中的问题。其课程主要有以下几个特点：

1.课程内容较多、涉及面广

“钢结构设计”课程包含了现行建筑工程建设中的大多数结构形式，面广量大，包含钢平台设计、门式刚架轻型钢结构、重型工业厂房结构、多层及高层房屋钢结构、大跨度钢结构、以及钢-混凝土组合结构等。在每章里都涉及该种结构的设计理论、构造措施以及相关的规范、规程。因此，该门课程既有一定理论要求、又要熟悉相应规范、构造，既要熟悉“钢结构原理”基本内容，又要熟悉相应力学知识。

2.课程学时少

为顺应我国高校教育改革与发展的需要，各学校按照培养“厚基础、宽口径、重实践、显个性、高素质的复合型人才”的总体方案，专业课程都被大量压缩。我校“钢结构设计”课程的课时量为32学时，另有1.5周课程设计。该课程存在着教学内容多而难，但教学时间又少的矛盾，教师们必须更好选择讲述内容，既达到培养钢结构设计专业人才的目的，又不影响学生的学习效果。

3.课程实践性强

该门课程的目的是培养学生具备钢结构工程的设计、施工能力，让学生掌握钢结构设计的方法和手段，领会结构设计的一般要求，熟悉相应的规范、规程，使学生能根据结构承受的直接和间接作用及所处环境特点，设计出既安全适用、又经济合理的钢结构体系。该课程开设的直接目的，就是使学生在掌握钢结构基本理论的基础上直接面对工程设计和施工，指导学生如何把钢结构在工程中应用。因此，具有很强的工程实践性。

4.与相应设计、施工规范联系密切

作为一门结构设计类专业课程，必须与国家现行设计及施工规范、规程密切联系。而学生在学校学习中的大部分时间都花费在理论学习上，在课本上所接触的相关规范知识也比较隐晦，且都是经过编书者精简过的，因此在教学中如何把规范和教学进行统一值得研究。另外，学生还需熟悉部分钢结构专门设计软件。通过该门专业课程的教学，学生能掌握大量的相关专业知识。

由于目前学生所见到的建筑物中大部分为钢筋混凝土以及砌体结构这些民用建筑，对钢结构建筑很陌生。前期所学的“钢结构设计原理”难度又较大，从而觉得“钢结构设计”这门课程很难，产生了畏惧心理，加之学生没有实际工程经验，在本门课程学习中对工程设计也很陌生。因此，“钢结构设计”课程在教学中和其他课程相比，需要有所突破，除了采用传统的教学手段之外，更需要通过丰富的教学方法来培养学生的实践能力，通过有效的教学方法培养学生的理论分析能力和实际工程设计能力。

二、教学手段和方法的改革

1.多媒体课件和传统的板书相结合

“钢结构设计”的理论部分以内力分析和结构计算为主，传统板书教学中教师的“教”与学生的“学”相同步，引导学生思考，参与具体推导过程，可加深学生对计算过程的理解。多年的教学实践表明，这些传统的教学方法对于理论教学具有较好的教学效果。运用多媒体教学方法具有直观性，并且通过图片、动画和工程录像可以传递大量信息。

该门课程讲解中，对于结构的布置及构造要求这部分教学内容图量较大，若采用普通板书，既浪费时间也不能讲解透彻。利用多媒体技术，采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料，清晰明了，更加生动有趣，达到非常好的效果，并且节约了大量课时。

2.案例教学贯穿整个章节

实际工程是工科类课程教学最具有活力的资源，把实际工程引入课堂，实施案例教学，不仅可以丰富教学内容，还可以做到理论联系实际，使书本中枯燥的理论活起来。在讲解每章之前，给每个学生发一份与内容相关的笔者曾经设计过的工程建筑图和工程基本条件。讲完结构体系布置后，学生的作业就是根据建筑图进行结构体系布置，并画出结构布置图。讲完内力计算后，学生根据结构布置图进行内力计算，以此类推。总之，在教学过程中，工程实例贯穿整个理论教学。当整章内容讲完后，学生就完成了一个实际工程的设计过程。这种方法不但使学生熟悉该种结构的整个设计思路，还使章节理论和实践有机结合起来，并且把学生课余时间充分利用，补充教学课时量少的问题。

3.增加教学见习环节

虽然在教学中采用了大量图片和录像，使课堂教学生动有趣，但这总是工程的局部和平面影像，不如现场观摩给学生的印象更深刻。虽然钢结构工程比较多，但在日常生活中能进入到现场，接触到实际钢结构工程的不多。为了提高学习效果，应至少每章内容都有一次见习机会，笔者在课后带领学生到自己曾经设计过的现场（也是每章布置给学生的作业）参观，现场讲解这些钢结构建筑的结构布置、细部构造和设计注意事项。通过见习，有效提高学生的感官认识和学习兴趣。

4.学习通用设计软件，增强实践能力

在目前的建筑行业中，已经广泛运用专业软件进行设计和制图。学生在校园里如果提前接触和了解这类软件的使用方法并初步掌握其技巧，则会在走上工作岗位后能快速与实际对接，可以有效地增强学生的就业竞争力。

笔者一般安排两次课（4课时）进行软件实践，在钢平台设计和门式刚架设计这两章内容讲解中安排（这两章具有广泛的应用性和代表性）。安排学生到计算机房上机学习钢结构设计的通用软件PKPM，系统地讲述钢结构设计的计算机软件操作方法、注意事项，并在课后给学生机动上机时间，培养学生的设计实践能力。

5.设计规范与教学内容紧密结合

由于“钢结构设计”课程涉及的内容很广泛，在编写教科书时，不可能把规范条例全部写入，一般都是根据需要含在教程内容中。但在实际工程中，设计人员看的都是规范条文，因此，课本知识与工程设计存在一定的距离。老师有必要告诉学生，课本上的相关内容，规范中是如何要求的。笔者在该门课程的讲述过程中，涉及规范要求的，一般是以规范条文规定作为引子进行讲解和设计。比如在轻钢门式刚架的设计中，基本都以“门刚设计规程”为大纲，逐条讲解和举例子。

另外，引入一些典型工程的设计计算书和施工图纸能补充学生课外相关知识和实践深度。

6.总结课程内容，精简相应课时

“钢结构设计”课程内容多，课时少，如何在有限的课时内使学生掌握大量的知识，是讲授该门课程必须要面对的问题。笔者通过课程内容分析，钢平台设计、多层钢结构设计和高层钢结构设计有很多相同处。多高层钢结构设计与学生已经学过的混凝土结构设计和高层结构设计有很多相同处。因此，在讲解中，挑出这些章节的不同出重点讲解，相同处则可减少课时量。另外，对于需做课程设计的部分，可在课程中减少课时，大部分内容在课程设计讲解时重点突出。

三、结语

“钢结构设计”是一门工程实践性较强的土木工程专业课。课程教学的关键是如何通过教学手段和教学方法，与工程实践紧密结合，增加教学效果。根据该课程的特点，把工程案例贯穿到整个教学过程中，增加工程现场实践，把相应规范与教学紧密结合，增加相应建筑设计软件的学习，增强学生工程实践能力。通过总结课程内容，精简课时量，学生最大化掌握相应知识。总之，笔者采用的教学方法突出土木工程专业的特点，能够达到学生在校门和工作岗位间进行无缝对接的目的。实践证明，上述教学手段和方法的实施使本课程教学取得良好效果。从用人单位的反馈意见看，本专业毕业生在建筑领域能力较强，得到了社会认可，也得到了有关专家的好评。

参考文献：

[1]邬峻. 21世纪的高等工程教育：循环创新新模型与21世纪大学建构[J].高等工程教育研究，2002，（5）.

[2]宋高丽.基于应用型人才培养目标的钢结构课程教学初探[J].高等建筑教育，2010，19（3）.

第9篇：钢结构基本原理范文

关键词：钢结构除锈；新材料应用

0 前言

国投新集杨村煤矿工业厂房机电设备库在工程建设中，因轻型钢屋架、墙面C型钢檩条及吊车梁等钢结构，安装后露天放置时间较长，造成钢结构不同程度锈蚀，在钢结构油漆前，为保证除锈效果，使其达到安全使用目的，采用新材料转锈金刚（JZ.CXFX-N）除锈，除锈效果很好，具有推广应用价值。

1、工程概况

国投新集杨村煤矿是正在建中的基建矿井，井田位于淮南煤田西部的凤台、颍上、利辛三县交界处，行政区划属安徽省淮南市、阜阳市、亳州市所辖，设计生产能力为500万吨/年。机电设备库建筑面积7177平方米，长150m，宽40m，檐高12.5m，排架结构矩形厂房，轻型钢屋架，屋面和墙面为保温双层彩色压型钢板。

2 原因分析及方案比较

2.1 原因分析

钢铁是热力学性质不稳定的最常用结构材料，暴露在大气中必然发生腐蚀、转化成疏松的铁锈，这次产生锈蚀的原因由于安装后（安装前仅涂刷红丹底漆，面漆为防火涂料，防火涂料在钢结构安装完后，在室内涂刷），露天放置时间较长，造成已安装的钢屋架、墙面C型钢檩条及吊车梁等钢结构表面不同程度锈蚀（不影响结构性能）。

2.2 对策

对目前钢结构表面除锈施工方法进行总结分析，常规处理方法有两种：方法一，采用喷砂（或喷丸）除锈；方法二，采用人工手持小型磨光机打磨除锈。这种常规施工方法，如果在钢铁表面留有余锈，可使钢铁底材继续生锈，达不到预期的防锈效果，而且施工周期长、成本高。本次采用新型材料――转锈金刚JZ.CXFX-N，它是一种针对除锈与防锈功能的水性涂料，涂刷在锈蚀钢结构的表面达到除锈目标（附方案比较）。

3 转锈金刚（JZ・CXFX-N）的除锈机理

将转锈金刚涂刷在钢构件表面，通过化学转化反应，常温下0.5～1小时后铁锈及氧化皮即被自然转化，形成紧密的灰黑色防锈膜层，二十多小时后转化完全，达至金属基底形成键合力，该膜层与基底金属结合力好，并可与各类油漆配套。该防锈膜层在-20°C～600°C范围性质稳定，且具一定的防火性能，室内存放一年不会再产生二次锈蚀，室外不淋雨的情况下可达半年。

4施工方法及主要技术参数

4.1工艺流程

基层清理施涂转锈金刚JZ.CXFX-N检查验收油漆涂装。

4.2基面清理

4.2.1 对于新加工的钢结构，施涂转锈金刚JZ.CXFX-N前，应将工作面的焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。对锈蚀的钢结构，应将全部工作面上翻起的旧漆皮、锈块、锈堆、油污、尘土等杂物清理掉，在余下的粉锈上直接施涂转锈金刚JZ.CXFX-N除锈。

4.2.2 基面清理质量的好坏，直接关系到除锈形成的防锈膜层的质量好坏，也将进一步影响到后工序油漆的质量。

4.3施涂转锈金刚JZ.CXFX-N

4.3.1施涂工具和容器必须干净，使用过程中避免污染。施工完后的工具和容器可用清水冲洗，晾干后再用。

4.3.3 施涂方法有：刷涂、滚涂、喷涂、抹涂。刷涂、滚涂时应采用勤沾、短涂的原则，尽量防止刷子带液太多而流坠，若出现流坠、淌积，可用绵纱吸收掉。

4.3.4 喷涂时采用不锈钢小号喷头，调成雾淋状施涂，人应处于上风位置。保持好喷嘴与涂层的距离，一般喷枪与作业面距离在100～150mm左右，喷枪与钢结构基面角度应该保持垂直，或喷嘴略为上倾为宜。本次施工采用刷涂、抹涂结合的方法，局部夹缝处不容易刷涂到部位，采取喷涂。

4.3.5按照厚锈多涂，薄锈少涂，凹凸不平部位重复施涂的原则，使锈层完全润透，并及时用绵纱清除流坠与淌积部位。涂刷过多造成淌积，不仅表干时间变慢，影响成膜质量，也会加大使用量，造成浪费。

4.3.6施涂完成后，铁锈在0.5～2个小时内将转化形成灰褐色的防锈膜层（对局部厚锈部位，表干之前补涂除，使其彻底浸透）。表干（以不黏手为标准）时间：一般春、夏季0.5～1小时，冬、秋季1～2小时。本次为秋季晴好施工，表干时间在一个多小时。

4.3.7防锈膜层表干后，一般间隔2～4小时即达成实干，可进行下道工序油漆施工。

4.4 施工过程保护

露天除锈施工过程，油漆前，需要防止雨淋，可用油布遮盖。本次施工为露天作业，除合理安排工期，选择良好天气作业外，实干后及时刷漆，并备用油布和彩条布及时覆盖，避免雨淋。

4.5 锈蚀分级消耗量

本次施工是对已安装的钢结进行除锈，应为超D级维护除锈。

4.6 除锈质量的检查与验收方法

4.6.1 目测法：土红色的铁锈全部转化形成黑色或灰黑色防锈膜层，结合紧密、表面干净、无起皮现象。锈多的区域变成黑色，锈少的区域变成灰黑色。若原锈蚀状态均匀，则形成均匀的黑色膜层。

4.6.2 刀刮法：随机选择几个点位，用美工刀刮除防锈膜层，底层应为金属本色，无未转化的红锈。干透的膜层，刀刮时呈灰黑色粉状；未干透的膜层，刀刮时呈灰黑色皮状。

4.6.3 本次施工检查与验收，以目测法和刀刮法结合进行，以目测法为主。

5 本次施工在室内搭设四座6×4×10.5m的移动式脚手架，立杆间距1.5m，步距1.8m，转向轮采用直径200mm的橡胶轮，脚手架搭设和高空作业安全措施系常规施工方法，本文不做详细论述。

6 小结

6.1转锈金刚JZ・CXFX-N具有除锈彻底、施工简单、经济高效、无环境污染的特点，有很好的社会效益。喷砂（或抛丸）除锈处理1吨钢材的成本费用为160左右元，而采用JZ・CXFX-N除锈，处理1吨钢材的综合成本为130元以内，节约使用成本10%以上。采用手工电动砂磨除锈2人4小时的工作，采用转锈金刚只需1人1小时即可完成，大大降低了劳动强度，节约了工时成本，提高了施工进度。本次已安装好的钢结构约350吨，高空作业从除锈到刷漆仅用了2周时间。

6.2 工程竣工一年后经检查，没有发现用转锈金刚JZ・CXFX-N除锈的钢结构出现锈蚀现象，说明本次除锈方案是正确的，除锈效果是可以肯定的。

6.3 转锈金刚JZ・CXFX-N在钢结构除锈中的应用，在国投新集公司尚属首例，本次在杨村煤矿机电设备库钢结构除锈中应用，为以后国投新集公司钢结构井架、屋架、网架、管路、设备等除锈积累了经验。

参考文献：

[1]《腐蚀与防护手册》化工部化工机械研究院主编。

[2]GB8923―88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。

[3]《钢结构防腐涂装工艺标准》（508-1996）。

[4]叶云川的《JZ・CXFX-N转锈金刚应用研究》。

[5]顾于、叶云川的《钢结构高耐蚀涂装除锈新工艺》

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