【摘要】《鋼結(jié)構(gòu)》是土木工程專業(yè)的一門主干課程，焊縫連接計(jì)算是本門課程的主要教學(xué)內(nèi)容及難點(diǎn)，在教學(xué)中過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)各種焊縫的計(jì)算類型區(qū)分困難，解題出錯(cuò)率高，基于多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，本文列舉了一些典型例題，并給出對(duì)策及解決辦法，供同仁參考。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)焊縫連接 慣性思維 空間能力

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）28-0237-02

《鋼結(jié)構(gòu)》作為土木工程專業(yè)的專業(yè)技術(shù)課，為本科教學(xué)必修課。鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接計(jì)算是本門課程的重要內(nèi)容，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)問(wèn)題：習(xí)題類型較多，區(qū)分困難；學(xué)生反映題目較難，作業(yè)中出錯(cuò)率較高。根據(jù)大量批閱作業(yè)和歷年試卷分析，從中找到了以下幾點(diǎn)共性的問(wèn)題，并提出解決方法。

一、慣性思維約束造成的錯(cuò)誤及應(yīng)對(duì)措施

（一）慣性思維

慣性定律表明，物體在平衡狀態(tài)下會(huì)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從這一定律，可知物體都有保持其原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，稱為“慣性”；如果要改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須有外部其他因素的“作用”，對(duì)一般物體來(lái)說(shuō)，“作用”即外部所加的荷載。

其實(shí)不僅自然界中的物體會(huì)有慣性，人類的思維一樣有慣性，即人們運(yùn)用一種習(xí)慣的思路和固定的思維模式思考、解決相同或相似的問(wèn)題。慣性思維既有其優(yōu)勢(shì)所在，也有不利的一面。

（二）慣性思維的優(yōu)勢(shì)

慣性思維的優(yōu)勢(shì)之一，“習(xí)慣成自然”。要形成一般的解題思路，可以借助這一點(diǎn)。首先課上講解典型例題，然后布置相應(yīng)習(xí)題作為作業(yè)，再在下一堂課中重申解題思路，“習(xí)慣成自然”，學(xué)生的解題思路水到渠成。如在鋼結(jié)構(gòu)焊縫連接這一章中，主要有兩大類習(xí)題：對(duì)接焊縫和角焊縫，總的解題思路也按此兩類劃分：

對(duì)接焊縫連接計(jì)算基本思路：焊縫形狀與母材截面形狀一致，應(yīng)用材料力學(xué)中的基本公式，再考慮鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的折算應(yīng)力。

角焊縫連接計(jì)算基本思路：分清正面與側(cè)面角焊縫，應(yīng)用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》給定的強(qiáng)度計(jì)算表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。

只要建立了兩類題目的解題思路，學(xué)生就不會(huì)出現(xiàn)大的錯(cuò)誤。慣性思維的優(yōu)勢(shì)之二，“溫故而知新”。學(xué)生在學(xué)習(xí)與舊知識(shí)類似的新知識(shí)時(shí)，可憑借這一點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。如工字型或T型牛腿與柱的連接焊縫，可設(shè)計(jì)成對(duì)接焊縫或角焊縫。在講解對(duì)接焊縫作為牛腿連接焊縫中，詳細(xì)的分析了焊縫形狀、所受內(nèi)力、強(qiáng)度驗(yàn)算等，而到角焊縫中，重點(diǎn)放在與對(duì)接焊縫不同的焊縫形狀上，而對(duì)內(nèi)力分析僅一句“與對(duì)接焊縫相同”帶過(guò)，這不僅節(jié)約了課堂時(shí)間，也有助于學(xué)生形成知識(shí)鏈，前后貫通。

（三）慣性思維的劣勢(shì)

一般的解題思路形成之后，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的思維惰性，反而不利于透徹的分析問(wèn)題，防礙思路的拓展和創(chuàng)新。

例一：工字型對(duì)接焊縫，受彎矩、剪力共同作用，需計(jì)算以下內(nèi)容：

？滓max=■≤f■■（1） ？子max=■≤f■■ （2）■≤1.1f■■（3）

而其中σ1的計(jì)算，可根據(jù)正應(yīng)力線性分布，由σ1=？滓max·■求得。

例二：工字型對(duì)接焊縫，受彎矩、剪力和軸力的共同作用，需計(jì)算以下內(nèi)容：

？滓max=■±■≤f■■（4） ？子max=■≤f■■ （5）

■≤1.1f■■（6） ■≤1.1f■■（7）

在這兩類相似問(wèn)題中，絕大部分學(xué)生會(huì)錯(cuò)在同一個(gè)地方，即（3）式和（7）式的差別。例一中σ1的計(jì)算，根據(jù)正應(yīng)力線性分布，由σ1=？滓max·■求得，在求解例二時(shí)，學(xué)生依據(jù)慣性思維，也同樣應(yīng)用σ1=？滓max·■求出，但應(yīng)注意例二中的σmax是由彎矩引起的最大正應(yīng)力？滓■■=■和軸力引起的正應(yīng)力？滓■■=■兩部分組成，所以正確解答為σ1=？滓■·■。

針對(duì)這種錯(cuò)誤，可以采取重“異”輕“同”，抽絲撥繭的細(xì)化方法。要求學(xué)生不要去機(jī)械的記憶公式，而是解題時(shí)畫上對(duì)應(yīng)的應(yīng)力圖。只要能正確的畫出應(yīng)力圖，以上易錯(cuò)之處就迎刃而解了。

二、低級(jí)錯(cuò)誤的出現(xiàn)及應(yīng)對(duì)措施

（一）化繁為簡(jiǎn)

曾經(jīng)在考試中多次出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤：題目要求的是對(duì)接焊縫連接計(jì)算，而有的學(xué)生卻按角焊縫進(jìn)行計(jì)算，反之，也有。此類純屬低級(jí)錯(cuò)誤，要消除此類錯(cuò)誤，應(yīng)找到簡(jiǎn)便易行、一目了然的方法，而不是去一味地強(qiáng)調(diào)兩類計(jì)算在力學(xué)特征、焊縫截面形式等細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題，那只會(huì)增加學(xué)生的畏難情緒。

（二）尋根溯源，消除由緊張?jiān)斐傻牡图?jí)錯(cuò)誤

有些低級(jí)錯(cuò)誤，如計(jì)算錯(cuò)誤、量綱錯(cuò)誤、看錯(cuò)題、筆誤，多數(shù)由于考試緊張情緒造成。

由于本門課程自身特點(diǎn)，公式較多，且容易混淆，學(xué)生考試前忙于記憶大量公式，疏于整理解題思路，導(dǎo)致考試時(shí)情緒緊張，思路一片混亂。但學(xué)生畢業(yè)后用到這些公式時(shí)，可以翻查手邊的規(guī)范，記不記得住公式并不重要。鑒于此類情況，我采用了這樣的方法：考前把較復(fù)雜的公式作為附頁(yè)放在試卷最后，重點(diǎn)要求學(xué)生會(huì)用公式，有自己的解題思路。在實(shí)際應(yīng)用中，不僅成績(jī)提高較顯著，學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣也提高了很多。

三、空間能力差所造成的錯(cuò)誤及應(yīng)對(duì)措施

（一）激發(fā)學(xué)生的興趣

課堂上，當(dāng)語(yǔ)言難以表達(dá)時(shí)，盡可能找到簡(jiǎn)單的道具，為學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)“表演”，并引導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行演示，增加感官認(rèn)識(shí)。如彎矩和扭矩的區(qū)分問(wèn)題，經(jīng)過(guò)《材料力學(xué)》和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握彎矩圖和扭矩圖的畫法，但一碰到實(shí)際工程還是辨認(rèn)不清，導(dǎo)致做題出錯(cuò)。課堂上，師生一起用紙板演示兩者的不同，學(xué)生們興趣盎然。

（二）加強(qiáng)實(shí)踐

工科屬應(yīng)用性學(xué)科，帶有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而學(xué)生們空間能力較差，更喜歡“紙上談兵”，平面思維。我校新校區(qū)基建工程較多，而一般工地上很多臨時(shí)建筑多屬于輕鋼結(jié)構(gòu)，另外，校區(qū)車庫(kù)為鋼屋架結(jié)構(gòu)，這些生活中活生生的“例題”，被不斷的引入課堂教學(xué)，或?qū)嵉貐⒂^在建和已建工程，或收集實(shí)際施工圖紙，學(xué)生的空間能力明顯加強(qiáng)。

四、幾點(diǎn)建議

（一）加強(qiáng)識(shí)圖能力

本專業(yè)的識(shí)圖課程應(yīng)增加“金屬結(jié)構(gòu)”的識(shí)圖，這將有利于減少學(xué)生因看不懂或看錯(cuò)圖而做錯(cuò)題目。

（二）加強(qiáng)力學(xué)課程與結(jié)構(gòu)課程的貫通性

慣性矩的計(jì)算一直是學(xué)生出錯(cuò)較多的地方，建議《材料力學(xué)》加強(qiáng)有關(guān)章節(jié)的訓(xùn)練，并提醒學(xué)生在結(jié)構(gòu)類課程中，慣性矩的計(jì)算是基礎(chǔ)，一定要把基礎(chǔ)打好。

（三）針對(duì)不同專業(yè)，設(shè)立相關(guān)的課程設(shè)計(jì)

現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作有很多是由施工單位自行設(shè)計(jì)，自己施工，所以國(guó)際工程營(yíng)造方向（即施工方向）的本科生，可設(shè)立廠房，鋼屋架，輕鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)，并結(jié)合工地實(shí)習(xí)，重點(diǎn)培養(yǎng)識(shí)圖及現(xiàn)場(chǎng)施工參與能力。而對(duì)于以后有可能進(jìn)入設(shè)計(jì)單位工作的土木工程專業(yè)，開(kāi)設(shè)單層廠房，鋼骨結(jié)構(gòu)，鋼屋架等設(shè)計(jì)，重點(diǎn)掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本程序。

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作者簡(jiǎn)介：

陳春霞（1973-），女，山東德州市人，講師，碩士。