工程结构分析论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇工程结构分析论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

笔者于2006年在加拿大阿尔伯塔大学进行了为期3个月的进修，在学习过程中，注意到在加拿大大学本科及研究生的诸多专业基础课和专业课中，课程完成前皆有一个答辩的环节，即应完成课程论文（设计）并进行相应的答辩，这是学生学习和考核中的一个重点环节。

一、在应用性课程中进行论文答辩的必要性

以笔者曾旁听过的结构分析II果程为例。结构分析in是阿尔伯塔大学土木与环境工程学院所开的一门专业课程，主要内容是钢结构的结构分析和构造设计，开课对象主要为三年级学生。在课程进行中，学生以4一6人为一个小组，要求各小组分别完成一个公路桥的设计，但并没有留出专有的课堂设计时间，一切作业皆在课余完成。在课程结束前的最后一周，教师会安排时间要求学生对自己完成的课程设计内容进行陈述并进行答辩。

结构分析II:陈程是关于钢结构的构造、计算等设计内容，但要求的课程设计题目比较概括，并没有严格的限制，所以课程设计涉及到了更为广泛的知识面。结构主体既有钢结构，也包括钢结构与钢筋混凝土组成的混合结构，其造型新颖，主体结构形式涵盖了梁式、拱式、桁架及悬索结构，提交的报告书内容包含了结构设计、施工方案及技术及经济上的可行性指标分析等。

在对答辩旁听的过程中，笔者感觉到学生进行的课程设计有着较高的水准。学生的知识面较广，独立学习的能力强，能够有效地将学习内容和掌握到的知识体系有机地联系和整合在一起，在课程的学习过程中不拘泥于教师要求的内容，会主动地学习和摄取其他与结构分析II]课程相关的内容，具有自我完善并构成完整的知识体系的能力。与国内高校的学生相比较，或许在纯理论基础上没有什么差异，但动手、实践及科研能力明显较强。

在阿尔伯塔大学进修学习的时间内，笔者注意到，国外的教师若仅以其在课堂上对知识点的讲解能力而言，并非比国内的高校教师更优秀，课堂教学手段也同样是辅助以幻灯和投影，但其课堂外的教学手段则显得更为灵活多变，学生的学习主动性和积极性较之国内的学生有着明显的优势。因此，即使受到中国目前教育条件和资源所限，发达国家教育体系中一些对基础设施和社会资源要求较高的手段我们无法直接借鉴，但我们也可挖掘自身的潜力、发挥自己的优势，在目前的环境条件下取得一个最大化的成果。就课程答辩这一环节而言，在我们的教学工作中就可以直接应用，并且从教学工作出发，也是相当有必要的。

提高学生的综合素质是中国高等教育急需解决的问题。在国内高校中，一般都没有课程答辩环节，但答辩对学生能力的完善却有着相当重要的作用。在一门课程的学习过程中，如果学生只是完成课程考试或仅是以设计或论文的提交即告结束，那么对相关知识的理解和认识必然就缺乏一个反馈的过程，要么没有从实用的角度得到总结，要么对于在自己学习或所写论文中没有涉及到的知识点难以得到更深层次的认识和理解。而通过答辩过程的实施，教师可以通过对提交论文的批阅掌握教学情况和学生学习情况，并在答辩过程中提出针对性的问题，以加强学生对相关知识的理解。更为重要的一点，就是学生不仅加深了对自己完成工作的认识，还可以在听取其他学生的论文答辩过程中了解和掌握自己没有涉及到的知识点。这是一个教学互动的过程，通过完成课程论文或设计并完成答辩，学生可以更为准确地把握课程的核心内容，并且通过独立地完成论文和答辩达到对课程知识点系统性的认识，培养了主动学习的能力。

二、在应用性课程中进行论文答辩的可行性

多媒体教学方法开始全面引入到大学的课程教学中，同时国内高校对多媒体教学手段的应用也趋于普遍化。先进的教学手段的使用，使得教师可以节省板书时间，而把主要的精力都放在概念的讲解上。但若仅是作如此调整，并不能够完全改变传统教学方式对素质教育的束缚，依然是教师主动地教、学生被动地学，不能完全发挥出先进教学手段的优势。因此，现在国内教学界对多媒体教学方式的采用仍然存在相当大的争论。从素质教育的根本出发，从培养学生综合能力的角度出发，最为重要的还是需要培养学生学习的主动性和积极性。

培养学生的目的是学以致用，使学生具有较高的综合素质，但学生在一些课程的学习中，由于单纯的课堂教学存在讲解呆板、枯燥的情况，学生学习积极性不高。其实即便学科的理论性再强，这些科目与实践工程和生活的联系都是很紧的，因此，教师可以直接从实际工程中取材，把教学工作与实践应用结合起来，设立课堂论文的环节。多媒体教学手段的应用在提高课堂教学信息量的同时，也可以大幅减少课堂板书的时间，节余的教学时间可以用于学生的论文答辩。

笔者在进行结构程序分析课程教学时，也探索性地使用了増设课程论文答辩的方式进行教学。

结构程序分析是一门基础专业课，学时数一共为54学时，其中理论讲解36个学时，上机实习18个学时，主要的教学内容是杆系有限元与平面有限元程序设计和分析其在结构工程中的应用。考核的方式为期末考试，课堂成绩占80%上机实习成绩占20%。由于其中涉及到大量的结构程序分析的内容，因此，在教学过程中，略显烦琐的矩阵分析和弹塑性的公式推导占据了教学的大部分时间。这种传统教学方式显得相对单调，学生在学习中普遍感受枯燥，主动性较差；而上机作业不时有抄袭的现象发生。

为了提高教学质量，改变教学工作以课堂讲授为主的模式，提高学生在学习过程的积极性、主动性，尽管结构程序分析课程学时数非常少，笔者还是在教学中大胆地引入了课程论文答辩环节。该课程一开始即要求学生以3—5人自由分组共同完成一个命题论文，安排了与该课程相关的并结合结构程序设计命题让学生选择。同时在课堂教学过程中，注重与工程实践的联系，引导学生关注与该课程相关的其他学科，要求其独立完成自己所选择的课程论文。

目前国内的教学条件与发达国家相比较，还有着较大的差距。就笔者的教学实践与阿尔伯塔大学比较，教学班的人数有着明显的差距。我校一个教学班，一般由2—3个自然班组成，学生人数可达到100人左右。因此，如此多的学生人数要完成课堂上的即席答辩，压力相当大。为了留出答辩时间，需要对课堂教学内容进行适当调整，加强重点概念的讲解而对一些易于接受的问题则只做出提示的方式；利用多媒体的教学工具，节约画图和板书时间。这样，将36个学时的理论讲解压缩到了30个学时，而在余下6个学时中，要求学生以小组为单位简短介绍自己的课程论文思路，完成情况，并由教师针对论文提出问题，由学生完成答辩。

学生对这样的教学安排有着非常高的热情，一改以前在完成课程作业过程的被动，而是主动地查阅资料，并针对一些具体问题积极地在该课程及相关学科中寻求答案。由于学生需要自主完成答辩的过程，基本上杜绝了抄袭现象，学习的积极性、主动性乃至上课时的精神面貌都有了很大的改善。

三、结语

在课程学习中増设课程论文或设计并完成答辩，是必要的，也是可行的。任何一门学科都必然与工程实际存在一定的联系，要提高学生学习的积极性和主动性，课堂教学必然要与课外学习相辅才能完成。

通过课程答辩，学生可以自己把握课程在实践应用中的重要性及课程在学科中所处的位置。课程论文的完成，不一定局限在单一的本学科内，学生可以应用到所有的相关学科，提高了学生学习的兴趣和主动性，也能让学生真正了解到自己当前的学习状况。课程答辩中的反馈与互动，还可以让学生弥补自己在日常学习中有所欠缺的地方。

通过课程答辩，教师可以更为详细、准确地了解学生的真正学习水平。一般课程考核的方式通过试题的方式进行，由于缺乏相应的互动，因此，并不能够直接反映出学生学习的状况。而教师则可以通过课程答辩对自己的教学过程有一个全面的反省，为课程的下一次讲解做出更好的准备，做到真正的教学相长。但由于课程答辩増加了教师的教学工作量，对教师把握教学的能力也有了更高的要求。

篇(2)

关键词： 悬索桥； 桥塔结构； 达索V6平台； SIMULIA

中图分类号： U448.25文献标志码： B

引言

作为建筑工程行业三维应用最流行的产品理念[1]，BIM在三维建模方面已经比较成熟，但仿真分析时很难在同一软件中进行，需要将模型转换格式或者重新建立计算分析模型，不能很好地实现设计建模与仿真分析一体化.

由法国达索公司提出的项目管理理念——产品生命周期管理（Product Lifecycle Management， PLM）已经在达索V6平台上得到发展和应用.[2]作为PLM中重要的一环——仿真计算分析（SIMULIA）不但起着承上启下的枢纽作用，而且与实际设计结合最紧密.SIMULIA主要将有限元分析软件Abaqus的功能引入V6平台，使得专业分析人员和设计人员能够共享模型数据，实现设计与仿真分析的协同一体化.本文以达索V6R2012x平台为应用环境，以一座悬索桥的桥塔为对象，探索从设计建模到计算分析的一体化进程.

1设计建模

以达索V6软件中知识或智能模板的功能为主要建模手段，搭建整体三维模型.知识或智能模板是对一类有类似性的构件或特征结合参数进行归集化建模所形成的模型.由于该模型可以依据不同的外部参考条件和自身参数的变化形成一系列的模型（该过程为知识模板的实例化），故被称为知识或智能模板（本文统称为知识模板）.利用CATIA知识工程的模板工具可以进行Part和Product模板的.[3]

知识模板所参考的外部条件即为骨架，它为知识模板的实例化提供关键的参考条件，知识模板随着骨架的变化而改变，二者之间是驱动与被驱动的关系，骨架驱动知识模板形成实际所需的模型.[4]

悬索桥的建模基于上述思路进行，在此不予赘述.悬索桥全桥骨架见图1，桥塔模型见图2.

图 1悬索桥全桥骨架

图 2悬索桥桥塔模型

2仿真分析

利用V6R2012x平台，在之前完成的桥塔模型基础上，进入Simulation模块进行相应的仿真分析步骤.在一次分析计算后，根据结果修改设计模型，并对修改后的模型再次分析计算.

2.1单元划分

仿真分析主要以有限元为基础，单元类型为线性实体四面体单元.为划分顺利和分析准确，对局部适当进行划分单元段数或尺寸指定，局部划分单元段数指定见图3，划分整体结果见图4.单元划分后进行材料属性的设置，主要用于分析计算的属性.桥塔材料指定为混凝土结构，具体设置见图5，单元划分质量分析见图6.

图 3局部划单元分段数指定图 4划分整体结果

图 5材料属性设置

图 6单元划分质量分析

2.2分析设置

在单元划分完毕后，进入结构分析模块进行分析条件设置，本文主要以静力分析类型为主.结构分析类型见图7.

图 7结构分析类型

依次施加约束和载荷.约束为塔底的固定约束，见图8；载荷为均布压力载荷和集中载荷，见图9.

图 8施加约束

图 9施加载荷

2.3结果查询

分析条件设置完毕后即可进行分析计算，位移分析结果见图10，第一主应力分析结果见图11，应变分析结果见图12.仿真分析的树结构见图13，可知，整体计算分析过程与建模过程，全部体现在左侧的树结构中，真正做到从建模到分析的一体化流程.

图 10位移分析结果

图 11第一主应力分析结果图 12应变分析结果

图 13仿真分析的树结构

2.4模型修改计算

为比较真实地进行模拟设计，对设计模型进行局部修改后再次分析计算，修改的部分为桥塔中横梁；假设原来中横梁尺寸偏大，位移小，设计保守，现将尺寸减小，使得位移适当增大.中横梁模型尺寸修改对比见图14，中横梁修改前、后位移结果见图15.

（a）修改前 （b）修改后图 14中横梁模型尺寸修改对比（a）修改前

（b）修改后

图 15中横梁修改前、后位移结果，mm

模型尺寸修改完成后，只需重新执行分析计算，结果自然更新，不需要再重复划分网格、添加约束和载荷以及指定分析类型等，大大提高效率.

3结束语

通过在达索V6R2012x平台上对桥梁工程中桥塔结构的分析，初步实现从结构设计建模到分析计算的一体化.充分利用前期的设计建模，通过分析计算，为设计模型的修改提供依据.在同一平台下，对修改后的模型进行重新计算分析，可以节省时间、提高效率，比较适合真实设计的流程；但实际的计算分析要比本文复杂得多，有时模型并不能一步到位，需要进行一定程度的修改.参考文献：

[1]龙辉元. BIM技术应用于结构设计的探讨与案例[J]. 土木建筑工程信息技术， 2010， 2（4）： 8993.

[2]达索系统. 达索PLM解决方案在工程项目中的应用[C]//第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集. 上海， 2011.

篇(3)

关键词：径向基函数；结构动力响应；配点法；数值解

引言

结构动力响应分析一直是学术界和工程界非常关心的问题，而问题解决的方法一直是国内外专家学者研究的焦点，至今尚无统一的标准。目前，大型结构分析方法主要以有限元法为主，在理论分析的基础上，大都需要再做模态实验进行验证，进行模态实验需要对庞大的数据分析，因此需要大量的人力、物力。这是一个现在广泛认同，但却无法回避的现实问题。寻找一种计算精确度高、计算效率好，并且能够减少或者避免进行模态实验的研究方法一直是国内外学者研究的奋斗目标。小波分析法作为近三十年来形成并发展起来的一种新的数学理论与数值工具已被广泛应用于信号分析、结构力学计算、等离子体物理化学工程和微分方程数值求解等众多领域。A.Kazemi Nasab等成功的将小波分析法用于求解Bratu和Troesch强非线性问题；刘小靖，王记增，周又和提出一种针对非线性梁弯曲问题的小波伽辽金求解方法。在此基础上，王记增等运用伽辽金方法定量分析了柔性梁的大挠度弯曲问题，通过将所得结果与其他方法所得结果比较，表明小波算法具有很好的数值精度，但是小波法存在需要将求解域进行分段然后将各段求解域逐步积分，随之产生累积误差，导致以后即使计算方法如何改善也不能克服这个固有缺陷。基于此，本文提出一种以径向基函数逼近为核心，结合加权余量配点法的结构动力计算方法。

1、径向基函数介绍

数学的根本任务是用函数及其性质来表示自然界的事物，由于事物的复杂性，一般来说确切地描述事物的函数时不能用函数表达式来表示的。我们面对的函数表达式一般只是具体事物的一个逼近，也就是说，我们总是预先选定一个函数空间，然后利用事物的一些已知的信息在这个空间寻找一个尽可能描述该事物的函数。而径向基函数（radial basis function，简称RBF）是一种比较简单的多元函数、这个多元函数事实上是由一元函数生成的，或者说是事实上的一元函数。是处理多元问题的一种有效方法，其实质是通过定义在 上的一元函数 与 上的Euclid（欧几里得）范数 来表示 元函数 ，其中以点 到节点 的距离为自变量， .由于RBF具有形式简单、与空间维数无关、各向同性等优点，数学界已对其进行了大量的研究，成功地运用于多变量插值中。熊正超在博士学位论文中构造新的径向基核函数，并给出了基于新的核函数的拟插值以及相关的误差估计，理论估计说明新的拟插值公式提高了逼近的阶数。径向基函数起初内容大多在神经网络方面，许楠、刘丽杰建立径向基函数混沌神经网络模型以及径向基函数混沌神经元模型，分析其产生混沌后收敛的原因。大连理工大学的李刚、孟增开始将径向基函数神经网络运用于结构可靠度的分析中，运用径向基函数分析结构问题目前已经变得越来越火热。大连理工大学的周林仁，欧进萍提出基于径向基函数响应面方法的参数型有限元模型修正方法，对某斜拉桥试验室物理模型进行有限元模型修正，在特征量误差上面有较好的改善。同济大学王莉华，褚福运，仲政运用径向基函数配点法成功克服了传统的配点法在求解动力学问题时会存在误差随时间积累的问题。近年来吴宗敏、Buhmann、Wendland等提出各自的正定紧支径向基函数，利于求解大型问题，为径向基函数用于结构分析提供了坚实的理论基础。徐绩青，李正良，吴林键等提出将“ 时间间隔”替换“空间距离”作为径向基函数的自变量，利用径向基函数逼近的思想，结合加权余量配点法，用于结构动力响应的数值分析，并且针对结构动力学的特点，发展了位移、速度、加速度联合插值的径向基函数表达式，提出了精密计算的概念和标准。

2、算法思路及算法实现

2.1 算法步骤

（1）、选择需要求解的方程；

（2）、确定计算区域和离散间隔大小，确定配点数目；

（3）、选择合适的正定径向基函数，其中各配点的支撑域半径以配点处时刻为中心，覆盖整个计算区间；

（4）、建立任意位置的径向基函数表达式；

（5）、对任意时刻位移的径向基函数表达式求一阶导数、二阶导数、三阶导数；

2.2 MATLAB编程实现

根据上面的计算步骤，本文利用可视化通用数值分析软件MATLAB来进行编程运算，无论是结构非线性问题还是常微分方程等都能得到非常好的计算结果。

3、结论及展望

结构动力响应分析计算方法目前主要分为空间离散和时间离散两种方法。空间离散现在主要采用有限元分析法，如果结构刚度太大将导致高频响应运算不准确，同时，许多应用软件不具备能量泛函分析功能；时间离散需要逐步积分，运算复杂。运用有限元方法进行分析时，需要以单元为基础，每次计算都需要剖分网格，工作量大。近年来配点法逐步得到发展，配点法具有实现简单、求解过程快的优点，其稳定性和收敛速度可以达到航空航天的要求，最近逐渐成为国外学者研究的新宠。相比较之下，国内研究在结构动力响应分析上面还相对较少，对于无网格法的运用还不是很成熟，大多尚停留在有限元方法层面，国外研究相对深入一些，目前可查阅的国内文献资料显示，这类方法运用在结构动力问题上的研究还相对较少，本文结合国内外参考资料，在MATLAB程序的帮助之下将无网格法做进一步阐述，希望能和其他感兴趣的学者做更加进一步的探讨研究。

参考文献：

[1] A. Kazemi Nasab， Z. Pashazadeh Atabakan， and A. KJlJ?man.An Efficient Approach for Solving Nonlinear Troesch’s and Bratu’s Problems by Wavelet Analysis Method[J].Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering[J].2013.

[2] 刘小靖，王记增，周又和.一种适用于强非线性结构力学问题数值求解的修正伽辽金方法[J].固体力学学报.2013.

[3] 吴宗敏.函数的径向基表示[J].数学进展，1998.

[4] 徐绩青，李正良，吴林键.基于径向基函数逼近的结构动力响应计算方法[J].应用数学和力学，2014，35（5）：533-541.

[5] 熊正超.径向基函数逼近中的若干问题研究[D].复旦大学博士学位论文.2007.

[6] 许楠，刘丽杰.径向基函数混沌神经元系统及其应用[J].计算机工程与应用，2014，50（4）；73-76.

[7] 李刚，孟增.基于RBF神经网络模型的结构可靠度优化方法[J].应用力学和数学，2014.

[8] 周林仁，欧进萍.基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正[J].中国铁道科学，2012.

篇(4)

[关键词]课程改革教学内涵工程应用人才培养

结构力学课程是工科专业非常重要的专业基础，既是专业课程学习的基础，又是工程应用的必要知识。为配合专业人才培养方案的实施，加大力学课程改革的力度势在必行。作为应用型本科院校，结合专业人才培养的宗旨和特点，我校力学课程改革的基本方针为坚持深化力学课程改革，加强基础理论与专业知识的联系，帮助学生建立相对完整、全面的知识体系，加强综合素质训练，提高人才培养质量。

我校创建于1952年，是一所以水产和海洋学科为特色，以水产养殖、海洋工程、水产品加工三大体系为支撑，涵盖农、工、理、管、文、法、经等学科的多科性高等院校。我校的力学课组面向全校十余个工科专业开设理论力学、材料力学、工程力学、建筑力学、结构力学、弹性力学、结构动力学等多门力学课程，年授课班级近70个班级。

一、提高认识，调整改革思路

随着教学改革的不断深入，我们认为，充分认识力学类课程在专业人才培养中的重要作用，解放思想，开拓思路，是深入进行教学改革的前提；加强力学师资队伍的建设，增强教师的专业背景和工程实践经验，是深入进行教学改革的基本保证；力学作为传统学科，改革应与时俱进，将传统理论内容逐步推向工程化、应用化，为专业人才培养服务，是深入进行教学改革的主攻方向；结构力学教学应服务于人才培养，着重训练学生掌握基本理论与分析方法的同时，应强调其工程应用，培养满足社会需求的高素质应用型人才是深入进行教学改革的最终目的。

二、精炼内容，建立课程平台

为满足各专业人才培养的不同要求，对结构力学课程教学内容进行整合，形成比较科学、具有特色的力学类课程平台，加强重点，突出特色。课程平台分为两种，分别适用于多学时及少学时专业。

多学时专业：

机械、热动、船舶与海洋工程专业：理论力学、材料力学（共152学时），主要讲授物体的机械运动规律和变形分析；土木、港工、道桥专业：理论力学、材料力学、结构力学（共224学时），除讲授物体的机械运动规律和变形分析，还进行结构分析方面的训练。

少学时专业：

给排水、工程管理专业：建筑力学（104学时）），简要讲授物体的机械运动规律、变形计算和结构分析；轮机、工业工程、环境工程、制冷、建筑环境、海洋技术专业：工程力学（64学时），简要讲授物体的机械运动规律、变形计算。

根据统计，国内大学工科专业的结构力学课程教学比重一般较低，尤其是学时压缩以后，情况更为明显。如多学时专业力学课学时所占比例为6%---9%，少学时专业力学课学时所占比例为3%---5%。如何在较少学时的情况下，加强结构力学课程的教学，保证与提高教学质量，为专业人才培养服务，是目前必须解决的关键问题。

三、提升内涵，建设优质课程

力学课教师经常走访用人单位、与专业教师研讨、深入专业教学课堂、参加专业课程设计与毕业设计，吸纳各方面建议，明确改革思路，按照社会需求和专业培养要求，调整方案，凝练内容，提升内涵。

四、加强渗透，服从专业要求

1.加强力学教学与生活实际相结合，加强结构力学的实际背景。

在教学中提倡案例式教学方式，将专业课程内容前置，增加力学课程的工程背景与实践应用介绍，提升了教学深度。同时，形成力学课程与专业课程的联动，帮助学生提高对基本教学内容的理解和实际应用的掌握，学以致用，激发钻研精神和创新精神。

在结构力学课程讲述弯矩图时，以某百货大楼现浇钢筋混凝土雨篷为例，拆模时突然发生从雨篷根部折断的质量事故。结合钢筋混凝土结构中钢筋应配置在弯矩受拉一侧，分析事故的原因为受力筋放错了位置所致，将结构力学知识点与后续专业课的相互渗透。

在结构力学拱的计算中，以著名的赵州桥为例，分析拱的结构与受力特点，并将赵州桥（建于610年，石材）与新安济桥（建于1984年，混凝土）相比较，已有1400多年历史的石拱桥仍在使用，而才建成几十年的新安济桥却因质量问题被限行。通过对拱力学性能的分析，指出石材与混凝土材料力学性能的不同及混凝土开裂的主要原因。

2.提倡案例式教学方式，从灾难性工程事故分析挖掘基本教学内容的深度，将专业课程内容前置，增加力学课程的工程背景与实践应用介绍，提升了教学深度。如楼房倒塌事件，进行基础强度分析，引起同学很大兴趣。

3.加强力学教学与后续专业课程的联系，提高结构力学的应用性。

结构力学课程知识点与后续课关系

4.加强实验平台建设，提高技能训练

其中，材料力学开设了综合性、设计性实验；理论力学开设了一般演示性实验和工程应用二个实验平台。

五、以点带面，形成连带效应

结构力学课程的教学质量将直接影响后续专业课程的教学质量和毕业生工作后的发展空间。

1.以结构力学课为龙头与突破口，带动其他课程及环节的改革，形成整体效应。

在土力学课程授课中，安排现场教学，实地观察、了解各类地基与基础的类型、性质、适用条件等，实现理论知识与工程实践的结合，为后续基础工程课程教学奠定良好基础。开设抗剪强度实验Ⅱ（固结实验Ⅱ），巩固概念与理论，加深认识，培养综合运用能力，积累必要的工程实践经验。

在建筑材料课程中， 采用实际工程背景题目，增加综合性、设计性实验，鼓励同学进行新技术、新材料的尝试，如高性能混凝土的配合比试验研究。鼓励同学注意观察实际工程，提出问题，查阅资料，结合理论学习，撰写科技论文。通过参观房展会、建材展、建筑材料展室等实践活动，在理论学习中寻求答案，在实践中验证和补充理论内容。

在水力学与流体力学课程中，模拟实际工程中的给水系统，设立综合性实验，为专业课（给水工程、泵与泵站）及工程设计中涉及到的有关水箱、水泵、水塔的选型与计算打下基础。

2.利用学生科技创意实习基地，开展各类科技活动。

利用学生科技创意实习基地，与各类协会配合，开展各类竞赛，以力学竞赛为例，比赛至今举行了三届，已经成为我院的精品赛事。以此项赛事为龙头，各专业教研室结合自己的专业开展了港工沉箱模型比赛、桥梁模型大赛、大学生结构设计竞赛（结构工程协会承办）；工程管理专项竞赛、工程项目招投标实战模拟大赛（工程管理协会承办），全国大学生水利创新设计大赛（给排水工程协会承办）。

篇(5)

关键词：短肢剪力墙；异形柱；抗震等级；延性；弯曲变形

中图分类号：TU74文献标识码：A

1.结构特点分析

1.1短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构指的是墙肢的宽厚比为5-8之间的剪力墙结构，常用的有“T”字型、折线型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在结构形式上肢长长短变化多，有利于调整刚度中心；连接各墙的梁可以隐蔽在短肢墙内，空间利用性好；刚度控制灵活，有利于抗震性能的提高等特点。

1.2异形柱结构

异形柱结构是指柱肢的宽厚比在3-5之间，相对于正方形与矩形柱而言是为不规则柱子，包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱为L型，边柱为T型，中柱为十字型。它具有：由于截面的差异特性，墙肢平面内的刚度差异大，从而具有不同的各向承载力；弯曲变形性能有限，延性较差；较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性等特性。

2.结构设计分析：

对短肢剪力墙结构的设计计算时，因为剪力墙开口大，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用空间杆-墙组元分析方法或三维杆-系簿壁柱空间分析方法，最为常用的是空间杆墙组元分析方法，因为它计算精度高，计算模型更符合实际情况。在进行了结构分析以后，根据工程的各项指标和设计要求，确定工程的整体结构平面布置，如下图3-1。然后再进行短肢剪力墙和异形柱的设计分析。

图3-1 异形柱布置平面图

图3-2短肢剪力墙结构平面图

1）.结构和理性判断

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规则要求，对于短肢剪力墙的不规则结构设计的数量要控制，不宜全部采取短肢剪力墙的结构体系。并且由于短肢剪力墙的墙肢较短，刚度比一般剪力墙要小，所以短肢剪力墙的设计要考虑侧移、自振周期和数量、水平地震的剪力系数（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力载荷的比值，受自振周期影响，结构楼层的剪力应满足下式要求：

表3-1 楼层最小地震剪力系数表

注：括号内数字为设计地震基本加速度为0.20g和0.30g的地区

2) 因为短肢剪力墙结构的抗震性差，结构布置时要加强抗震薄弱环节：连梁布置要有两个方向的梁和每道短肢剪力墙相接，短肢剪力墙两个方向上都有连接，在另一个方向设置翼缘，避免出现“一”字型短肢剪力墙；可采用强墙柱和弱连梁体系；均匀布置短肢剪力墙，墙的轴向应力不可有过大的差别，刚度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墙的抗震功能；适当增加长墙的数量，或者利用楼梯、电梯等结构形成刚度较大的核心筒增强短肢剪力墙的刚度，避免强烈冲击时结构产生较大变形；加大配筋量和墙肢的厚度、减小轴压比、增大箍筋和纵筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。

3）剪力墙体系的设计受实际受力状况的影响，加上地震作用时很多不确定因素，因此设计时要采取一些构造措施：带有筒体和剪力墙的剪力墙体系混凝土强度等级要大于C25，墙肢截面全部纵筋的配筋率，底部的加强部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，见表3-3，结构的第一振型底部地震倾覆力矩要大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，以此限制短肢墙的数量。为达到抗震要求，短肢墙的高厚比不能小于5，短肢墙的相对受压区高度和轴压比超限时，要设置边缘构件，短肢墙的厚度由层高来控制，底部加强部位的厚度不小于层高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度为200mm）。

表3-2框架梁的受拉钢筋最大配筋率

4）剪力墙洞口的布置时，要满足要求：1）开洞要规则，洞口位置要规范，应力分布就比较规则，成排或成列的洞口，形成明确的墙肢和连梁，减少了洞口设置使墙肢刚度的差异。2）在洞口设置时尽量避免错洞剪力墙和叠合错洞墙，避免因为洞口错开距离小或者叠合，墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，使构造和应力分布复杂。3）采用多种模型简化处理不规则洞口，合理准确地计算和校核分析判断洞口的布置。

5) 确定剪力墙的加强部位时，要注意剪力墙顶层和楼梯间墙不能作为加强部位，抗震结构中塑性铰部位应该为加强部位，并且在剪力墙的底部塑性铰的范围内加强措施，以提高剪力墙的延性和抗剪切破坏的能力。

2.异形柱的结构设计

1)异形柱框架的计算

异形柱的不规则界面形决定了在柱截面对称轴内受水平力作用时，其翘曲应力很小，在6度以上烈度区在Ⅲ类场地，在水平力较大，这时水平力作用在非主轴方向，按平截面假定翘曲应力则误差较大，应对异形柱框架结构进行有异形柱计算功能的计算软件有限元分析，决定内力和配筋位置及大小（配筋率见表3-1），能有效地满足结构安全性要求。

2)配筋构造

在确定结构和进行计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱一般越靠肢端应力越大，因此在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。相同配箍率下，箍筋直径越大，其延性指标越好，因而箍筋选用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。

3)轴压比控制

轴压比是影响砼柱延性的一个关键指标，对框-剪结构、框架结构中，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用。，增加箍筋用量在高轴压比情况下对提高柱的延性作用已很小，因此，要对轴压比进行合理设计。当高层建筑的高度达到35米以上时，水平力的影响会愈来愈显著，就提高了延性要求。可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的

参考文献:

[1] 赵云龙,胡国亮.高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨[A]. 河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C]. 2009

[2] 胡欣,乔清朝.关于短肢剪力墙的若干问题[A]. 河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C]. 2010

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依据建筑与土木工程领域全日制工程硕士课程体系需要适应的目标，构建以基础理论与知识、专业素养与能力和科学系统的思维为三大平台的复合课程目标体系，见图2所示。三大目标的实现自下而上，同时相互配合，发挥整体作用。第一平台为基础理论与知识，是建筑与土木工程领域全日制工程硕士研究生所要掌握的基础理论。其中数理类知识包括数值计算、应用数理统计、结构动力学、有限元分析等课程，学会应用数学模型和物理方法进行理论计算和试验分析;计算机类课程包括数据库设计与实现，通过程序设计帮助实现系统模拟仿真等;专业基础课程包括高等钢筋混凝土结构、高层结构结构分析与概念设计、工程结构减振与控制理论等，学会房屋建筑工程结构设计、控制全日制工程硕士研究生课程体系改革与评价与优化原理与方法;专业课包括现代工程施工组织、高层结构工程施工技术等课程，掌握专业前沿知识;交叉类课程包括建设系统工程、工程经济学原理与应用、现代管理原理与方法，培养学生交叉学科视野和系统思维方式;实践课包括实验、设计、模拟、校内外实习等，锻炼学生实践能力和创新精神;人文课包括英语、哲学及德育等课程，提升学生的人文素养。第二平台为职业素养与能力的提升，它建立在基础理论与知识的平台上。职业素养要求学生具有良好的工程职业道德、强烈的社会责任感和丰富的人文科学素养;学习能力要求学生具有信息获取、知识更新和终身学习的能力;分析解决问题能力要求具有综合应用建筑与土木工程理论、独立地分析和解决实际工程问题的能力;设计能力要求学生具有开拓创新意识和进行建筑产品开发设计的能力，以及建筑工程项目集成的基本能力;创新能力要求学生具有由跟随创新、集成创新和原始创新组成的技术创新能力;管理能力要求具有良好的组织管理能力，较强的交流沟通、环境适应和团队合作能力［3］。第三平台为科学系统的思维，是在基础理论与知识的学习和专业素养与能力的培养中逐步形成的。系统性思维要求学生从全局的角度思考问题，培养发散思维和聚合思维、直觉思维和逻辑思维，具有统筹与预见能力。

复合型课程的支撑体系

为了顺利实现课程体系改革的目标，构建自内向外的复合型课程支撑体系，内部为课程设置、教学方法和考核方式，外部为导师队伍建设和产学研结合，如图3所示。

(一)课程设置

一要加强实践课程，包括实验、设计、模拟、实习等，处理好理论课程与实践课程的比例关系，提高建筑与土木工程领域工程硕士研究生分析和解决工程实际问题的能力;二要加强交叉课程建设，合理调整技术、管理、经济、法规课程的比例，使工程硕士研究生立足于“大土木”工程背景之下，概览建筑与土木工程各学科相互间交叉、渗透和融合的特征，拓展专业并形成较高的视野;三要加强人文课程，通过专题课或者学术讲座的形式，丰富研究生的人文科学素养。

(二)教学方法

教学内容首先要更加重视其宽广性、应用性和实践性，培养工程硕士研究生的应用能力和实践能力［4］;其次要反映建筑与土木工程领域最前沿的知识，使研究生熟悉研究方向的新动向，增强科研兴趣;同时要做到与后续课程和论文研究的有效衔接，减少研究生课程学习的盲目性。教学形式要以研究型形式为主，如讨论式教学、参与导师课题等，实现研究生从被动接受到主动钻研的有效转变，教师起到启发引导的作用。教学方法还要灵活多样，如模拟软件、实地调研等，优化教学过程并提高教学质量和效率。

(三)考核方式

考核方式的改革首先要改变本科阶段一贯的终结性考核制度，将课程互动评价、阶段成果和终结性考试三部分作为每门课程的成绩。在论文或设计研究阶段，要加强论文开题、阶段报告、中期报告和论文答辩的过程考查，提高专业学位的授予水平，改变目前中国“严进宽出”培养模式的不利局面;其次，要将理论课程与实践活动结合，评价学生理论知识掌握情况和与之对应的实验或实践活动完成情况，形成多元化综合评价体系，促进评价结果的客观性和公正性。

(四)导师队伍建设

导师是研究生学习和生活的指导者，导师的责任感、知识结构和学术水平是保证研究生质量的关键因素。因此，要建立公平的竞争机制对导师严格遴选，从源头上提高导师队伍水平;要鼓励导师定期深入企业了解生产实际需要，与企业合作开展科学研究工作，推动科研成果的转化。这样一方面促进导师知识结构的不断更新和学术水平的持续提升，另一方面也提高了导师对专业学位研究生有针对性的指导能力。

(五)产学研结合

学校一方面吸纳社会上具有一定学术造诣的同行专家加入导师队伍，不仅满足工程硕士研究生规模扩大的需求，而且将行业课题带进学校;另一方面通过加强与建设领域内的投资建设、项目管理、工程设计、施工总承包、工程咨询等单位的联系，使建筑与土木工程领域工程硕士研究生达到其课程学习内容适应企业和社会需求，论文或设计选题来源于工程实践的目的。

课程改革的评价体系

根据复合型课程的目标体系和支撑体系的内容，建立相应的评价体系。结合层次分析法对评价系统进行分析，计算各指标权重，进行方案层的优先排序。评价指标体系如表1所示。笔者设计调查问卷，由国内相关高校建筑与土木工程领域的专家对各指标权重评判，结果如表2所示。表2数据显示，建筑与土木工程全日制工程硕士课程评价体系的一级指标中，相对重要程度依次为:课程设置、导师队伍建设、产学研结合、教学方法和考核方式。二级指标中，课堂授课、实验、设计和实践课程的合理安排、学生参与行业单位的项目实践和导师的学术水平是最重要的三项内容，也是建筑与土木工程全日制工程硕士研究生课程体系改革的首要任务。

课程改革的建议

(一)优化课程设置

优化课程设置是基础，关键要合理安排课堂授课、实验、设计和实践课程比例，形成以实验、设计和实践课程为主，理论授课为辅的课程结构。通过适当减少人文课程学分和课时数、增加学科基础课和专业方向课的实验和设计环节，以学科基础课和专业方向课将实验和设计为课程主线，增加实践课程的时间安排等优化课程设置。这样的课程结构更有利于工程硕士研究生主动吸收知识和掌握研究方法，提高研究生在科研工作中解决实际问题的能力。

(二)加强导师队伍建设

加强导师队伍建设是关键，侧重提高导师的学术水平。针对面向实践的工程硕士研究生培养，要改变以往以论文、论著和科研成果的数量作为衡量导师学术水平的单一指标的不利局面，将导师带领学生参与企业实践和社会课题也纳入导师学术水平评价体系。学校应对全日制工程硕士导师加强工程实践训练，同时吸收不同学科领域的专家、学者和实践领域有丰富经验的专业人员担任兼职导师，承担部分教学指导工作。“双导师制”培养学生，形成优势互补，从而改变导师过于理论化的学术现状，引导导师重视工程实践，全面提高导师的学术素养。

篇(7)

张晓凯，籍贯天津宝坻县，1961年出生于沈阳，1978年考入山东师范大学化学系，一直从事电子显微镜应用研究与管理工作。由于他所负责管理运作的电镜室在省内外具有较大的影响力，省内外高校、研究所的电镜出现技术问题时都积极向他寻求帮助，而他突出的工作业绩，不仅受到了学校老师和同行们的赞许，也在《科技日报》等媒体上得以广泛宣传报道。

”踏踏实实做人，勤勤恳恳做事”，是张晓凯的真实写照，仪器维修人员――理工程师――实验师――高级实验师，一步步坚实的足迹见证了他的成长。20多年来，他主要参加完成山东省科委，教委项目6项，校级及以上优秀论文和成果奖20余篇次，先后在《Journal　of Trace andMicroprobe Techniques》、《JournaI of PhysicaI Chemistry B》。《ChemPhysChem》、《化学学报》，《化学物理学报》、《电子显微学报》、《分析科学学报》等国内外核心学术杂志及学术会议上94篇，内容涉及精密仪器，生物医学材料、材料科学等诸方面，并有多篇研究论文被国际性学术会议录用，多篇论文被scI收录。

值得一提的是，张晓凯在1988年编著的《日立H－800型电子显微镜结构原理和整机线路分析》一书在全国性电镜用户协会会议上作为专业参考书籍发给电镜同行，受到了业内人士的广泛关注，随后受中国科技大学结构分析中心邀请，为该校部分电镜专业的教师及博士、硕士生(包括合肥工业大学部分师生)进行电镜结构剖析的技术指导。

1992年，张晓凯作为课题主要研究人员之一与山东轻工业学院。山东医科大学共同合作完成的“医用可切削生物活性微晶玻璃的研制”项目，经过两年的潜心研究，于1994年5月11日通过了山东省科委组织的专家鉴定。该成果填补了我国应用人工生物材料治疗脊椎骨疾患的一项空白，处于国内领先水平，并获1995年山东轻工业学院优秀自然科学技术成果三等奖。

1995年，张晓凯与山东轻工业学院再次合作的山东省青年自然科学基金项目“纳米掺杂非线性光学复合材料的溶胶一凝胶化机理研究”，由该项目总结撰写的《CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃分相与析晶机理的综合研究》获1996年山东轻工业学院优秀自然科学理论成果二等奖。而他于2001年自主完成的另一省教委项目也获省科技进步三等奖。目前，他正在对协作的两项国家自然科学基金项目进行专项研究。

如果说一项项成果的突破应用是张晓凯一个理想的实现，那么成为一名人民教师，教书育人，诲人不倦则是他的另一理想的实现。多年来，张晓凯一直承担着山东师范大学化学化工与材料科学学院和生命科学学院的研究生的现代仪器分析课程中的电镜结构原理及应用的讲解及示教。听他的讲授，解释原理条理清晰又不失风趣，结合各种形象的比喻，让学生对研究知识点理解得更加透彻。除此之外，他还承担着学校物理与电子科学学院半导体所研究生的《实用电子显微学》课程及实验，对化学院、物电学院学生的毕业论文严格把关，年均指导10人以上，其中，多人获得校级优秀本科论文奖。