馬輝

摘 要：鋼結構課程是土木工程專業(yè)的一門主要專業(yè)必修課，是研究鋼結構基本工作原理、性能與構件設計的一門工程技術型課程。學生通過工程制圖、土木工程材料、材料力學等先修課程的學習，具備本課程學習的基本知識；通過本課程的學習，使學生具有選用結構鋼材及設計基本構件及其連接的能力，具有初步進行鋼結構施工圖設計的基礎。通過教學指導使學生掌握鋼結構原理與設計的基本理論和基本知識，了解鋼結構的合理應用范圍和主要發(fā)展方向，能進行鋼結構基本構件及各種連接的設計，為繼續(xù)學習專業(yè)課程奠定扎實的基礎，達到培養(yǎng)目標中關于本課程的要求。

關鍵詞：鋼結構；實踐能力；教學方法

1 鋼結構課程的特點

鋼結構這門課是土木工程專業(yè)的必修課，要求學生掌握鋼結構的特點，鋼結構穩(wěn)定的基本原理，基本構件的設計方法，連接計算及構造設計方法等基本技能；使學生具有能夠合理選用結構鋼材，進行鋼結構基本構件及各種連接的設計能力。

鋼結構這門課程有它的特點，理論概念比較多，公式大多由實驗及工程經(jīng)驗推導而來，比較繁瑣，同時需要查的表格也非常多，需要學生著重理解。在教學中必須首先講授鋼結構的特點。鋼結構材料的強度高，塑性和韌性好；鋼結構構件斷面小、自重輕；鋼結構制作簡便，加工周期短；鋼結構材質性能均勻，易于檢測和控制，可靠性高；鋼結構建筑易于改造，原料可重復使用，節(jié)省資源，環(huán)保資源；鋼結構建筑可以實現(xiàn)大跨度、大空間結構；耐腐蝕性能差，涂料維護費用高；鋼材耐熱但不耐火。鋼結構可以應用在大跨度結構、重型廠房結構、受動力荷載影響的結構、可拆卸的結構、高聳結構和高層建筑、容器和其他構筑物、輕型鋼結構。鋼結構的形式多種多樣，可以分為單層鋼結構（重型鋼結構）工業(yè)廠房；大型空間（大跨度）鋼結構；高層鋼結構；高聳結構；橋梁鋼結構；輕鋼結構；住宅鋼結構；容器和其它構筑物。鋼結構采用承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計，承載能力極限狀態(tài)：包括構件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結構和構件喪失穩(wěn)定，結構轉變?yōu)闄C動體系和結構傾覆。正常使用極限狀態(tài)：包括影響結構、構件和非結構構件正常使用或外觀的變形，影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。

2 教學重點內容研究

在教學過程中發(fā)現(xiàn)，鋼結構這門課程內容較多，讓學生必須掌握主要內容，就必須在在授課時對重點難點問題有所側重。鋼結構用鋼的基本要求：（1）較高的抗拉強度，和屈服點；（2）較高的塑性和韌性；（3）良好的工藝性能；（4）根據(jù)具體工作條件，有時還要求鋼材具有適應低溫、高溫和腐蝕性環(huán)境的能力。鋼材的主要性能：（1）比例極限、屈服點、抗拉強度或極限強度。（2）伸長率：試件被拉斷時的絕對變形值與試件原標距之比的百分數(shù)，稱為伸長率。冷彎性能由冷彎試驗確定。試驗時使試件彎成l80°，如試件外表面不出現(xiàn)裂紋和分層，即為合格。冷彎性能合格是鑒定鋼材在彎曲狀態(tài)下的塑性應變能力和鋼材質量的綜合指標。韌性是鋼材強度和塑性的綜合指標。由于低溫對鋼材的脆性破壞有顯著影響，在寒冷地區(qū)建造的結構不但要求鋼材具有常溫（20℃）沖擊韌性指標，還要求具有負溫（0℃、-20℃或-40℃）沖擊韌性指標，以保證結構具有足夠的抗脆性破壞能力。選擇鋼材時考慮的因素有：（1）結構的重要性：重要結構應考慮選用質量好的鋼材；一般工業(yè)與民用建筑結構，可選用普通質量的鋼材。（2）荷載情況：直接承受動力荷載的結構和強烈地震區(qū)的結構，應選用綜合性能好的鋼材；一般承受靜力荷載的結構則可選用價格較低的Q235鋼。（3）連接方法：焊接結構對材質的要求應嚴格一些。（4）結構所處的溫度和環(huán)境：在低溫條件下工作的結構，尤其是焊接結構，應選用具有良好抗低溫脆斷性能的鎮(zhèn)靜鋼。（5）鋼材厚度：厚度大的焊接結構應采用材質較好的鋼材。螺栓連接分為兩種（1）普通螺栓分為A、B、C三級。A級與B級為精制螺栓，C級為粗制螺栓。A、B級精制螺栓表面光滑，尺寸準確，對成孔質量要求高，制作和安裝復雜，價格較高，已很少在鋼結構中采用。A、B級精制螺栓的區(qū)別僅是螺栓桿長度不同。C級螺栓一般可用于沿螺栓軸受拉的連接中，以及次要結構的抗剪連接或安裝時的臨時固定桿。（2）摩擦型連接：只依靠被連接板件間強大的摩擦力傳力，以摩擦力被克服作為連接承載力的極限狀態(tài)。為了提高摩擦力，對被連接件的接觸面應進行處理。承壓型連接：允許接觸面發(fā)生相對滑移，以栓桿被剪壞或被承壓破壞作為連接承載力的極限狀態(tài)。高強度螺栓性能等級包括8.8級和10.9兩種。摩擦型連接的螺栓孔徑比螺栓公稱直徑d大1.5-2.0mm，承壓型連接的螺栓孔徑比螺栓公稱直徑d大1.0-1.5mm；承壓型連接的承載力比摩擦型連接高，可節(jié)約螺栓。但剪切變形大，故不得用于承受動力荷載的結構中。

焊鋼結構中一般采用的焊接方法有：電弧焊、電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等。（1）焊縫連接的優(yōu)缺點，優(yōu)點：焊件間可直接相連，構造簡單，制作加工方便；不削弱 截面，用料經(jīng)濟；連接的密閉性好，結構剛度大；可實現(xiàn)自動化操作，提高焊接結構的質量。缺點：在焊縫附近的熱影響區(qū)內，鋼材的材質變脆；焊接殘余 應力和變形使受壓構件承載力降低；焊接結構對裂紋很敏感，低溫時冷脆的問題較為突出。焊縫的形式，角焊縫按其截面形式可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。這些內容都是鋼結構的重點內容，必須重點講解，并且加強平時作業(yè)等練習，使學生牢牢掌握。

3 結論

鋼結構的發(fā)展前景廣闊，奧運場館的建設、西部大開發(fā)的實施、城市化和工業(yè)化步伐的進一步加快、重大基礎設施工程的上馬等等，均為中國鋼結構發(fā)展提供了十分廣闊的前景。中國鋼結構如今無論是設計水平，還是制作安裝技術，都不比國外遜色，完全可以滿足我國經(jīng)濟發(fā)展和基本建設的需要。在教學過程中，不但要注重講授理論知識，同時也要案例教學，加強學生課程設計的指導，并帶領學生初步參與到實際工程項目中。

項目支持：濱州學院實驗技術研究項目（BZXYSYXM201811）：基于工程應用型人才培養(yǎng)的BIM 課程改革研究

濱州學院教學改革研究項目（BYJYYB201527）：土木工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究

參考文獻

[1]陳東.基于卓越工程師計劃的鋼結構課程教學改革研究[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2011（6）：174-175.