序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇工程結構分析論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

筆者于2006年在加拿大阿爾伯塔大學進行了為期3個月的進修，在學習過程中，注意到在加拿大大學本科及研究生的諸多專業基礎課和專業課中，課程完成前皆有一個答辯的環節，即應完成課程論文（設計）并進行相應的答辯，這是學生學習和考核中的一個重點環節。

一、在應用性課程中進行論文答辯的必要性

以筆者曾旁聽過的結構分析II果程為例。結構分析in是阿爾伯塔大學土木與環境工程學院所開的一門專業課程，主要內容是鋼結構的結構分析和構造設計，開課對象主要為三年級學生。在課程進行中，學生以4一6人為一個小組，要求各小組分別完成一個公路橋的設計，但并沒有留出專有的課堂設計時間，一切作業皆在課余完成。在課程結束前的最后一周，教師會安排時間要求學生對自己完成的課程設計內容進行陳述并進行答辯。

結構分析II:陳程是關于鋼結構的構造、計算等設計內容，但要求的課程設計題目比較概括，并沒有嚴格的限制，所以課程設計涉及到了更為廣泛的知識面。結構主體既有鋼結構，也包括鋼結構與鋼筋混凝土組成的混合結構，其造型新穎，主體結構形式涵蓋了梁式、拱式、桁架及懸索結構，提交的報告書內容包含了結構設計、施工方案及技術及經濟上的可行性指標分析等。

在對答辯旁聽的過程中，筆者感覺到學生進行的課程設計有著較高的水準。學生的知識面較廣，獨立學習的能力強，能夠有效地將學習內容和掌握到的知識體系有機地聯系和整合在一起，在課程的學習過程中不拘泥于教師要求的內容，會主動地學習和攝取其他與結構分析II]課程相關的內容，具有自我完善并構成完整的知識體系的能力。與國內高校的學生相比較，或許在純理論基礎上沒有什么差異，但動手、實踐及科研能力明顯較強。

在阿爾伯塔大學進修學習的時間內，筆者注意到，國外的教師若僅以其在課堂上對知識點的講解能力而言，并非比國內的高校教師更優秀，課堂教學手段也同樣是輔助以幻燈和投影，但其課堂外的教學手段則顯得更為靈活多變，學生的學習主動性和積極性較之國內的學生有著明顯的優勢。因此，即使受到中國目前教育條件和資源所限，發達國家教育體系中一些對基礎設施和社會資源要求較高的手段我們無法直接借鑒，但我們也可挖掘自身的潛力、發揮自己的優勢，在目前的環境條件下取得一個最大化的成果。就課程答辯這一環節而言，在我們的教學工作中就可以直接應用，并且從教學工作出發，也是相當有必要的。

提高學生的綜合素質是中國高等教育急需解決的問題。在國內高校中，一般都沒有課程答辯環節，但答辯對學生能力的完善卻有著相當重要的作用。在一門課程的學習過程中，如果學生只是完成課程考試或僅是以設計或論文的提交即告結束，那么對相關知識的理解和認識必然就缺乏一個反饋的過程，要么沒有從實用的角度得到總結，要么對于在自己學習或所寫論文中沒有涉及到的知識點難以得到更深層次的認識和理解。而通過答辯過程的實施，教師可以通過對提交論文的批閱掌握教學情況和學生學習情況，并在答辯過程中提出針對性的問題，以加強學生對相關知識的理解。更為重要的一點，就是學生不僅加深了對自己完成工作的認識，還可以在聽取其他學生的論文答辯過程中了解和掌握自己沒有涉及到的知識點。這是一個教學互動的過程，通過完成課程論文或設計并完成答辯，學生可以更為準確地把握課程的核心內容，并且通過獨立地完成論文和答辯達到對課程知識點系統性的認識，培養了主動學習的能力。

二、在應用性課程中進行論文答辯的可行性

多媒體教學方法開始全面引入到大學的課程教學中，同時國內高校對多媒體教學手段的應用也趨于普遍化。先進的教學手段的使用，使得教師可以節省板書時間，而把主要的精力都放在概念的講解上。但若僅是作如此調整，并不能夠完全改變傳統教學方式對素質教育的束縛，依然是教師主動地教、學生被動地學，不能完全發揮出先進教學手段的優勢。因此，現在國內教學界對多媒體教學方式的采用仍然存在相當大的爭論。從素質教育的根本出發，從培養學生綜合能力的角度出發，最為重要的還是需要培養學生學習的主動性和積極性。

培養學生的目的是學以致用，使學生具有較高的綜合素質，但學生在一些課程的學習中，由于單純的課堂教學存在講解呆板、枯燥的情況，學生學習積極性不高。其實即便學科的理論性再強，這些科目與實踐工程和生活的聯系都是很緊的，因此，教師可以直接從實際工程中取材，把教學工作與實踐應用結合起來，設立課堂論文的環節。多媒體教學手段的應用在提高課堂教學信息量的同時，也可以大幅減少課堂板書的時間，節余的教學時間可以用于學生的論文答辯。

筆者在進行結構程序分析課程教學時，也探索性地使用了増設課程論文答辯的方式進行教學。

結構程序分析是一門基礎專業課，學時數一共為54學時，其中理論講解36個學時，上機實習18個學時，主要的教學內容是桿系有限元與平面有限元程序設計和分析其在結構工程中的應用?？己说姆绞綖槠谀┛荚嚕n堂成績占80%上機實習成績占20%。由于其中涉及到大量的結構程序分析的內容，因此，在教學過程中，略顯煩瑣的矩陣分析和彈塑性的公式推導占據了教學的大部分時間。這種傳統教學方式顯得相對單調，學生在學習中普遍感受枯燥，主動性較差；而上機作業不時有抄襲的現象發生。

為了提高教學質量，改變教學工作以課堂講授為主的模式，提高學生在學習過程的積極性、主動性，盡管結構程序分析課程學時數非常少，筆者還是在教學中大膽地引入了課程論文答辯環節。該課程一開始即要求學生以3—5人自由分組共同完成一個命題論文，安排了與該課程相關的并結合結構程序設計命題讓學生選擇。同時在課堂教學過程中，注重與工程實踐的聯系，引導學生關注與該課程相關的其他學科，要求其獨立完成自己所選擇的課程論文。

目前國內的教學條件與發達國家相比較，還有著較大的差距。就筆者的教學實踐與阿爾伯塔大學比較，教學班的人數有著明顯的差距。我校一個教學班，一般由2—3個自然班組成，學生人數可達到100人左右。因此，如此多的學生人數要完成課堂上的即席答辯，壓力相當大。為了留出答辯時間，需要對課堂教學內容進行適當調整，加強重點概念的講解而對一些易于接受的問題則只做出提示的方式；利用多媒體的教學工具，節約畫圖和板書時間。這樣，將36個學時的理論講解壓縮到了30個學時，而在余下6個學時中，要求學生以小組為單位簡短介紹自己的課程論文思路，完成情況，并由教師針對論文提出問題，由學生完成答辯。

學生對這樣的教學安排有著非常高的熱情，一改以前在完成課程作業過程的被動，而是主動地查閱資料，并針對一些具體問題積極地在該課程及相關學科中尋求答案。由于學生需要自主完成答辯的過程，基本上杜絕了抄襲現象，學習的積極性、主動性乃至上課時的精神面貌都有了很大的改善。

三、結語

在課程學習中増設課程論文或設計并完成答辯，是必要的，也是可行的。任何一門學科都必然與工程實際存在一定的聯系，要提高學生學習的積極性和主動性，課堂教學必然要與課外學習相輔才能完成。

通過課程答辯，學生可以自己把握課程在實踐應用中的重要性及課程在學科中所處的位置。課程論文的完成，不一定局限在單一的本學科內，學生可以應用到所有的相關學科，提高了學生學習的興趣和主動性，也能讓學生真正了解到自己當前的學習狀況。課程答辯中的反饋與互動，還可以讓學生彌補自己在日常學習中有所欠缺的地方。

通過課程答辯，教師可以更為詳細、準確地了解學生的真正學習水平。一般課程考核的方式通過試題的方式進行，由于缺乏相應的互動，因此，并不能夠直接反映出學生學習的狀況。而教師則可以通過課程答辯對自己的教學過程有一個全面的反省，為課程的下一次講解做出更好的準備，做到真正的教學相長。但由于課程答辯増加了教師的教學工作量，對教師把握教學的能力也有了更高的要求。

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關鍵詞： 懸索橋； 橋塔結構； 達索V6平臺； SIMULIA

中圖分類號： U448.25文獻標志碼： B

引言

作為建筑工程行業三維應用最流行的產品理念[1]，BIM在三維建模方面已經比較成熟，但仿真分析時很難在同一軟件中進行，需要將模型轉換格式或者重新建立計算分析模型，不能很好地實現設計建模與仿真分析一體化.

由法國達索公司提出的項目管理理念——產品生命周期管理（Product Lifecycle Management， PLM）已經在達索V6平臺上得到發展和應用.[2]作為PLM中重要的一環——仿真計算分析（SIMULIA）不但起著承上啟下的樞紐作用，而且與實際設計結合最緊密.SIMULIA主要將有限元分析軟件Abaqus的功能引入V6平臺，使得專業分析人員和設計人員能夠共享模型數據，實現設計與仿真分析的協同一體化.本文以達索V6R2012x平臺為應用環境，以一座懸索橋的橋塔為對象，探索從設計建模到計算分析的一體化進程.

1設計建模

以達索V6軟件中知識或智能模板的功能為主要建模手段，搭建整體三維模型.知識或智能模板是對一類有類似性的構件或特征結合參數進行歸集化建模所形成的模型.由于該模型可以依據不同的外部參考條件和自身參數的變化形成一系列的模型（該過程為知識模板的實例化），故被稱為知識或智能模板（本文統稱為知識模板）.利用CATIA知識工程的模板工具可以進行Part和Product模板的.[3]

知識模板所參考的外部條件即為骨架，它為知識模板的實例化提供關鍵的參考條件，知識模板隨著骨架的變化而改變，二者之間是驅動與被驅動的關系，骨架驅動知識模板形成實際所需的模型.[4]

懸索橋的建模基于上述思路進行，在此不予贅述.懸索橋全橋骨架見圖1，橋塔模型見圖2.

圖 1懸索橋全橋骨架

圖 2懸索橋橋塔模型

2仿真分析

利用V6R2012x平臺，在之前完成的橋塔模型基礎上，進入Simulation模塊進行相應的仿真分析步驟.在一次分析計算后，根據結果修改設計模型，并對修改后的模型再次分析計算.

2.1單元劃分

仿真分析主要以有限元為基礎，單元類型為線性實體四面體單元.為劃分順利和分析準確，對局部適當進行劃分單元段數或尺寸指定，局部劃分單元段數指定見圖3，劃分整體結果見圖4.單元劃分后進行材料屬性的設置，主要用于分析計算的屬性.橋塔材料指定為混凝土結構，具體設置見圖5，單元劃分質量分析見圖6.

圖 3局部劃單元分段數指定圖 4劃分整體結果

圖 5材料屬性設置

圖 6單元劃分質量分析

2.2分析設置

在單元劃分完畢后，進入結構分析模塊進行分析條件設置，本文主要以靜力分析類型為主.結構分析類型見圖7.

圖 7結構分析類型

依次施加約束和載荷.約束為塔底的固定約束，見圖8；載荷為均布壓力載荷和集中載荷，見圖9.

圖 8施加約束

圖 9施加載荷

2.3結果查詢

分析條件設置完畢后即可進行分析計算，位移分析結果見圖10，第一主應力分析結果見圖11，應變分析結果見圖12.仿真分析的樹結構見圖13，可知，整體計算分析過程與建模過程，全部體現在左側的樹結構中，真正做到從建模到分析的一體化流程.

圖 10位移分析結果

圖 11第一主應力分析結果圖 12應變分析結果

圖 13仿真分析的樹結構

2.4模型修改計算

為比較真實地進行模擬設計，對設計模型進行局部修改后再次分析計算，修改的部分為橋塔中橫梁；假設原來中橫梁尺寸偏大，位移小，設計保守，現將尺寸減小，使得位移適當增大.中橫梁模型尺寸修改對比見圖14，中橫梁修改前、后位移結果見圖15.

（a）修改前 （b）修改后圖 14中橫梁模型尺寸修改對比（a）修改前

（b）修改后

圖 15中橫梁修改前、后位移結果，mm

模型尺寸修改完成后，只需重新執行分析計算，結果自然更新，不需要再重復劃分網格、添加約束和載荷以及指定分析類型等，大大提高效率.

3結束語

通過在達索V6R2012x平臺上對橋梁工程中橋塔結構的分析，初步實現從結構設計建模到分析計算的一體化.充分利用前期的設計建模，通過分析計算，為設計模型的修改提供依據.在同一平臺下，對修改后的模型進行重新計算分析，可以節省時間、提高效率，比較適合真實設計的流程；但實際的計算分析要比本文復雜得多，有時模型并不能一步到位，需要進行一定程度的修改.參考文獻：

[1]龍輝元. BIM技術應用于結構設計的探討與案例[J]. 土木建筑工程信息技術， 2010， 2（4）： 8993.

[2]達索系統. 達索PLM解決方案在工程項目中的應用[C]//第三屆工程建設計算機應用創新論壇論文集. 上海， 2011.

篇(3)

關鍵詞：徑向基函數；結構動力響應；配點法；數值解

引言

結構動力響應分析一直是學術界和工程界非常關心的問題，而問題解決的方法一直是國內外專家學者研究的焦點，至今尚無統一的標準。目前，大型結構分析方法主要以有限元法為主，在理論分析的基礎上，大都需要再做模態實驗進行驗證，進行模態實驗需要對龐大的數據分析，因此需要大量的人力、物力。這是一個現在廣泛認同，但卻無法回避的現實問題。尋找一種計算精確度高、計算效率好，并且能夠減少或者避免進行模態實驗的研究方法一直是國內外學者研究的奮斗目標。小波分析法作為近三十年來形成并發展起來的一種新的數學理論與數值工具已被廣泛應用于信號分析、結構力學計算、等離子體物理化學工程和微分方程數值求解等眾多領域。A.Kazemi Nasab等成功的將小波分析法用于求解Bratu和Troesch強非線性問題；劉小靖，王記增，周又和提出一種針對非線性梁彎曲問題的小波伽遼金求解方法。在此基礎上，王記增等運用伽遼金方法定量分析了柔性梁的大撓度彎曲問題，通過將所得結果與其他方法所得結果比較，表明小波算法具有很好的數值精度，但是小波法存在需要將求解域進行分段然后將各段求解域逐步積分，隨之產生累積誤差，導致以后即使計算方法如何改善也不能克服這個固有缺陷?；诖?，本文提出一種以徑向基函數逼近為核心，結合加權余量配點法的結構動力計算方法。

1、徑向基函數介紹

數學的根本任務是用函數及其性質來表示自然界的事物，由于事物的復雜性，一般來說確切地描述事物的函數時不能用函數表達式來表示的。我們面對的函數表達式一般只是具體事物的一個逼近，也就是說，我們總是預先選定一個函數空間，然后利用事物的一些已知的信息在這個空間尋找一個盡可能描述該事物的函數。而徑向基函數（radial basis function，簡稱RBF）是一種比較簡單的多元函數、這個多元函數事實上是由一元函數生成的，或者說是事實上的一元函數。是處理多元問題的一種有效方法，其實質是通過定義在 上的一元函數 與 上的Euclid（歐幾里得）范數 來表示 元函數 ，其中以點 到節點 的距離為自變量， .由于RBF具有形式簡單、與空間維數無關、各向同性等優點，數學界已對其進行了大量的研究，成功地運用于多變量插值中。熊正超在博士學位論文中構造新的徑向基核函數，并給出了基于新的核函數的擬插值以及相關的誤差估計，理論估計說明新的擬插值公式提高了逼近的階數。徑向基函數起初內容大多在神經網絡方面，許楠、劉麗杰建立徑向基函數混沌神經網絡模型以及徑向基函數混沌神經元模型，分析其產生混沌后收斂的原因。大連理工大學的李剛、孟增開始將徑向基函數神經網絡運用于結構可靠度的分析中，運用徑向基函數分析結構問題目前已經變得越來越火熱。大連理工大學的周林仁，歐進萍提出基于徑向基函數響應面方法的參數型有限元模型修正方法，對某斜拉橋試驗室物理模型進行有限元模型修正，在特征量誤差上面有較好的改善。同濟大學王莉華，褚福運，仲政運用徑向基函數配點法成功克服了傳統的配點法在求解動力學問題時會存在誤差隨時間積累的問題。近年來吳宗敏、Buhmann、Wendland等提出各自的正定緊支徑向基函數，利于求解大型問題，為徑向基函數用于結構分析提供了堅實的理論基礎。徐績青，李正良，吳林鍵等提出將“ 時間間隔”替換“空間距離”作為徑向基函數的自變量，利用徑向基函數逼近的思想，結合加權余量配點法，用于結構動力響應的數值分析，并且針對結構動力學的特點，發展了位移、速度、加速度聯合插值的徑向基函數表達式，提出了精密計算的概念和標準。

2、算法思路及算法實現

2.1 算法步驟

（1）、選擇需要求解的方程；

（2）、確定計算區域和離散間隔大小，確定配點數目；

（3）、選擇合適的正定徑向基函數，其中各配點的支撐域半徑以配點處時刻為中心，覆蓋整個計算區間；

（4）、建立任意位置的徑向基函數表達式；

（5）、對任意時刻位移的徑向基函數表達式求一階導數、二階導數、三階導數；

2.2 MATLAB編程實現

根據上面的計算步驟，本文利用可視化通用數值分析軟件MATLAB來進行編程運算，無論是結構非線性問題還是常微分方程等都能得到非常好的計算結果。

3、結論及展望

結構動力響應分析計算方法目前主要分為空間離散和時間離散兩種方法。空間離散現在主要采用有限元分析法，如果結構剛度太大將導致高頻響應運算不準確，同時，許多應用軟件不具備能量泛函分析功能；時間離散需要逐步積分，運算復雜。運用有限元方法進行分析時，需要以單元為基礎，每次計算都需要剖分網格，工作量大。近年來配點法逐步得到發展，配點法具有實現簡單、求解過程快的優點，其穩定性和收斂速度可以達到航空航天的要求，最近逐漸成為國外學者研究的新寵。相比較之下，國內研究在結構動力響應分析上面還相對較少，對于無網格法的運用還不是很成熟，大多尚停留在有限元方法層面，國外研究相對深入一些，目前可查閱的國內文獻資料顯示，這類方法運用在結構動力問題上的研究還相對較少，本文結合國內外參考資料，在MATLAB程序的幫助之下將無網格法做進一步闡述，希望能和其他感興趣的學者做更加進一步的探討研究。

參考文獻：

[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] 劉小靖，王記增，周又和.一種適用于強非線性結構力學問題數值求解的修正伽遼金方法[J].固體力學學報.2013.

[3] 吳宗敏.函數的徑向基表示[J].數學進展，1998.

[4] 徐績青，李正良，吳林鍵.基于徑向基函數逼近的結構動力響應計算方法[J].應用數學和力學，2014，35（5）：533-541.

[5] 熊正超.徑向基函數逼近中的若干問題研究[D].復旦大學博士學位論文.2007.

[6] 許楠，劉麗杰.徑向基函數混沌神經元系統及其應用[J].計算機工程與應用，2014，50（4）；73-76.

[7] 李剛，孟增.基于RBF神經網絡模型的結構可靠度優化方法[J].應用力學和數學，2014.

[8] 周林仁，歐進萍.基于徑向基函數響應面方法的大跨度斜拉橋有限元模型修正[J].中國鐵道科學，2012.

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[關鍵詞]課程改革教學內涵工程應用人才培養

結構力學課程是工科專業非常重要的專業基礎，既是專業課程學習的基礎，又是工程應用的必要知識。為配合專業人才培養方案的實施，加大力學課程改革的力度勢在必行。作為應用型本科院校，結合專業人才培養的宗旨和特點，我校力學課程改革的基本方針為堅持深化力學課程改革，加強基礎理論與專業知識的聯系，幫助學生建立相對完整、全面的知識體系，加強綜合素質訓練，提高人才培養質量。

我校創建于1952年，是一所以水產和海洋學科為特色，以水產養殖、海洋工程、水產品加工三大體系為支撐，涵蓋農、工、理、管、文、法、經等學科的多科性高等院校。我校的力學課組面向全校十余個工科專業開設理論力學、材料力學、工程力學、建筑力學、結構力學、彈性力學、結構動力學等多門力學課程，年授課班級近70個班級。

一、提高認識，調整改革思路

隨著教學改革的不斷深入，我們認為，充分認識力學類課程在專業人才培養中的重要作用，解放思想，開拓思路，是深入進行教學改革的前提；加強力學師資隊伍的建設，增強教師的專業背景和工程實踐經驗，是深入進行教學改革的基本保證；力學作為傳統學科，改革應與時俱進，將傳統理論內容逐步推向工程化、應用化，為專業人才培養服務，是深入進行教學改革的主攻方向；結構力學教學應服務于人才培養，著重訓練學生掌握基本理論與分析方法的同時，應強調其工程應用，培養滿足社會需求的高素質應用型人才是深入進行教學改革的最終目的。

二、精煉內容，建立課程平臺

為滿足各專業人才培養的不同要求，對結構力學課程教學內容進行整合，形成比較科學、具有特色的力學類課程平臺，加強重點，突出特色。課程平臺分為兩種，分別適用于多學時及少學時專業。

多學時專業：

機械、熱動、船舶與海洋工程專業：理論力學、材料力學（共152學時），主要講授物體的機械運動規律和變形分析；土木、港工、道橋專業：理論力學、材料力學、結構力學（共224學時），除講授物體的機械運動規律和變形分析，還進行結構分析方面的訓練。

少學時專業：

給排水、工程管理專業：建筑力學（104學時）），簡要講授物體的機械運動規律、變形計算和結構分析；輪機、工業工程、環境工程、制冷、建筑環境、海洋技術專業：工程力學（64學時），簡要講授物體的機械運動規律、變形計算。

根據統計，國內大學工科專業的結構力學課程教學比重一般較低，尤其是學時壓縮以后，情況更為明顯。如多學時專業力學課學時所占比例為6%---9%，少學時專業力學課學時所占比例為3%---5%。如何在較少學時的情況下，加強結構力學課程的教學，保證與提高教學質量，為專業人才培養服務，是目前必須解決的關鍵問題。

三、提升內涵，建設優質課程

力學課教師經常走訪用人單位、與專業教師研討、深入專業教學課堂、參加專業課程設計與畢業設計，吸納各方面建議，明確改革思路，按照社會需求和專業培養要求，調整方案，凝練內容，提升內涵。

四、加強滲透，服從專業要求

1.加強力學教學與生活實際相結合，加強結構力學的實際背景。

在教學中提倡案例式教學方式，將專業課程內容前置，增加力學課程的工程背景與實踐應用介紹，提升了教學深度。同時，形成力學課程與專業課程的聯動，幫助學生提高對基本教學內容的理解和實際應用的掌握，學以致用，激發鉆研精神和創新精神。

在結構力學課程講述彎矩圖時，以某百貨大樓現澆鋼筋混凝土雨篷為例，拆模時突然發生從雨篷根部折斷的質量事故。結合鋼筋混凝土結構中鋼筋應配置在彎矩受拉一側，分析事故的原因為受力筋放錯了位置所致，將結構力學知識點與后續專業課的相互滲透。

在結構力學拱的計算中，以著名的趙州橋為例，分析拱的結構與受力特點，并將趙州橋（建于610年，石材）與新安濟橋（建于1984年，混凝土）相比較，已有1400多年歷史的石拱橋仍在使用，而才建成幾十年的新安濟橋卻因質量問題被限行。通過對拱力學性能的分析，指出石材與混凝土材料力學性能的不同及混凝土開裂的主要原因。

2.提倡案例式教學方式，從災難性工程事故分析挖掘基本教學內容的深度，將專業課程內容前置，增加力學課程的工程背景與實踐應用介紹，提升了教學深度。如樓房倒塌事件，進行基礎強度分析，引起同學很大興趣。

3.加強力學教學與后續專業課程的聯系，提高結構力學的應用性。

結構力學課程知識點與后續課關系

4.加強實驗平臺建設，提高技能訓練

其中，材料力學開設了綜合性、設計性實驗；理論力學開設了一般演示性實驗和工程應用二個實驗平臺。

五、以點帶面，形成連帶效應

結構力學課程的教學質量將直接影響后續專業課程的教學質量和畢業生工作后的發展空間。

1.以結構力學課為龍頭與突破口，帶動其他課程及環節的改革，形成整體效應。

在土力學課程授課中，安排現場教學，實地觀察、了解各類地基與基礎的類型、性質、適用條件等，實現理論知識與工程實踐的結合，為后續基礎工程課程教學奠定良好基礎。開設抗剪強度實驗Ⅱ（固結實驗Ⅱ），鞏固概念與理論，加深認識，培養綜合運用能力，積累必要的工程實踐經驗。

在建筑材料課程中， 采用實際工程背景題目，增加綜合性、設計性實驗，鼓勵同學進行新技術、新材料的嘗試，如高性能混凝土的配合比試驗研究。鼓勵同學注意觀察實際工程，提出問題，查閱資料，結合理論學習，撰寫科技論文。通過參觀房展會、建材展、建筑材料展室等實踐活動，在理論學習中尋求答案，在實踐中驗證和補充理論內容。

在水力學與流體力學課程中，模擬實際工程中的給水系統，設立綜合性實驗，為專業課（給水工程、泵與泵站）及工程設計中涉及到的有關水箱、水泵、水塔的選型與計算打下基礎。

2.利用學生科技創意實習基地，開展各類科技活動。

利用學生科技創意實習基地，與各類協會配合，開展各類競賽，以力學競賽為例，比賽至今舉行了三屆，已經成為我院的精品賽事。以此項賽事為龍頭，各專業教研室結合自己的專業開展了港工沉箱模型比賽、橋梁模型大賽、大學生結構設計競賽（結構工程協會承辦）；工程管理專項競賽、工程項目招投標實戰模擬大賽（工程管理協會承辦），全國大學生水利創新設計大賽（給排水工程協會承辦）。

篇(5)

關鍵詞：短肢剪力墻；異形柱；抗震等級；延性；彎曲變形

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A

1.結構特點分析

1.1短肢剪力墻結構

短肢剪力墻結構指的是墻肢的寬厚比為5-8之間的剪力墻結構，常用的有“T”字型、折線型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在結構形式上肢長長短變化多，有利于調整剛度中心；連接各墻的梁可以隱蔽在短肢墻內，空間利用性好；剛度控制靈活，有利于抗震性能的提高等特點。

1.2異形柱結構

異形柱結構是指柱肢的寬厚比在3-5之間，相對于正方形與矩形柱而言是為不規則柱子，包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱為L型，邊柱為T型，中柱為十字型。它具有：由于截面的差異特性，墻肢平面內的剛度差異大，從而具有不同的各向承載力；彎曲變形性能有限，延性較差；較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯；其受力性能的復雜，設計中必須通過可靠的計算和必要的構造措施來保證其強度和延性等特性。

2.結構設計分析：

對短肢剪力墻結構的設計計算時，因為剪力墻開口大，所以基本上與普通剪力墻結構分析相同，可采用空間桿-墻組元分析方法或三維桿-系簿壁柱空間分析方法，最為常用的是空間桿墻組元分析方法，因為它計算精度高，計算模型更符合實際情況。在進行了結構分析以后，根據工程的各項指標和設計要求，確定工程的整體結構平面布置，如下圖3-1。然后再進行短肢剪力墻和異形柱的設計分析。

圖3-1 異形柱布置平面圖

圖3-2短肢剪力墻結構平面圖

1）.結構和理性判斷

根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2001的規則要求，對于短肢剪力墻的不規則結構設計的數量要控制，不宜全部采取短肢剪力墻的結構體系。并且由于短肢剪力墻的墻肢較短，剛度比一般剪力墻要小，所以短肢剪力墻的設計要考慮側移、自振周期和數量、水平地震的剪力系數（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力載荷的比值，受自振周期影響，結構樓層的剪力應滿足下式要求：

表3-1 樓層最小地震剪力系數表

注：括號內數字為設計地震基本加速度為0.20g和0.30g的地區

2) 因為短肢剪力墻結構的抗震性差，結構布置時要加強抗震薄弱環節：連梁布置要有兩個方向的梁和每道短肢剪力墻相接，短肢剪力墻兩個方向上都有連接，在另一個方向設置翼緣，避免出現“一”字型短肢剪力墻；可采用強墻柱和弱連梁體系；均勻布置短肢剪力墻，墻的軸向應力不可有過大的差別，剛度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墻的抗震功能；適當增加長墻的數量，或者利用樓梯、電梯等結構形成剛度較大的核心筒增強短肢剪力墻的剛度，避免強烈沖擊時結構產生較大變形；加大配筋量和墻肢的厚度、減小軸壓比、增大箍筋和縱筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。

3）剪力墻體系的設計受實際受力狀況的影響，加上地震作用時很多不確定因素，因此設計時要采取一些構造措施：帶有筒體和剪力墻的剪力墻體系混凝土強度等級要大于C25，墻肢截面全部縱筋的配筋率，底部的加強部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，見表3-3，結構的第一振型底部地震傾覆力矩要大于結構總底部地震傾覆力矩的50%，以此限制短肢墻的數量。為達到抗震要求，短肢墻的高厚比不能小于5，短肢墻的相對受壓區高度和軸壓比超限時，要設置邊緣構件，短肢墻的厚度由層高來控制，底部加強部位的厚度不小于層高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度為200mm）。

表3-2框架梁的受拉鋼筋最大配筋率

4）剪力墻洞口的布置時，要滿足要求：1）開洞要規則，洞口位置要規范，應力分布就比較規則，成排或成列的洞口，形成明確的墻肢和連梁，減少了洞口設置使墻肢剛度的差異。2）在洞口設置時盡量避免錯洞剪力墻和疊合錯洞墻，避免因為洞口錯開距離小或者疊合，墻肢不規則，洞口之間形成薄弱部位，使構造和應力分布復雜。3）采用多種模型簡化處理不規則洞口，合理準確地計算和校核分析判斷洞口的布置。

5) 確定剪力墻的加強部位時，要注意剪力墻頂層和樓梯間墻不能作為加強部位，抗震結構中塑性鉸部位應該為加強部位，并且在剪力墻的底部塑性鉸的范圍內加強措施，以提高剪力墻的延性和抗剪切破壞的能力。

2.異形柱的結構設計

1)異形柱框架的計算

異形柱的不規則界面形決定了在柱截面對稱軸內受水平力作用時，其翹曲應力很小，在6度以上烈度區在Ⅲ類場地，在水平力較大，這時水平力作用在非主軸方向，按平截面假定翹曲應力則誤差較大，應對異形柱框架結構進行有異形柱計算功能的計算軟件有限元分析，決定內力和配筋位置及大?。ㄅ浣盥室姳?-1），能有效地滿足結構安全性要求。

2)配筋構造

在確定結構和進行計算后，截面內鋼筋的構造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱一般越靠肢端應力越大，因此在異形柱配筋時，應在肢端設暗柱，離端部厚度范圍內設2Ф14的構造縱筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強度及變形能力。相同配箍率下，箍筋直徑越大，其延性指標越好，因而箍筋選用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。

3)軸壓比控制

軸壓比是影響砼柱延性的一個關鍵指標，對框-剪結構、框架結構中，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用。，增加箍筋用量在高軸壓比情況下對提高柱的延性作用已很小，因此，要對軸壓比進行合理設計。當高層建筑的高度達到35米以上時，水平力的影響會愈來愈顯著，就提高了延性要求?？砂床煌慕孛嫘问剑↙、T、十字型）與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制，對低烈度地區的這類結構是能夠滿足其延性要求的

參考文獻:

[1] 趙云龍,胡國亮.高層建筑短肢剪力墻與異形柱結構受力分析與設計探討[A]. 河南省土木建筑學會2009年學術大會論文集[C]. 2009

[2] 胡欣,喬清朝.關于短肢剪力墻的若干問題[A]. 河南省土木建筑學會2010年學術大會論文集[C]. 2010

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依據建筑與土木工程領域全日制工程碩士課程體系需要適應的目標，構建以基礎理論與知識、專業素養與能力和科學系統的思維為三大平臺的復合課程目標體系，見圖2所示。三大目標的實現自下而上，同時相互配合，發揮整體作用。第一平臺為基礎理論與知識，是建筑與土木工程領域全日制工程碩士研究生所要掌握的基礎理論。其中數理類知識包括數值計算、應用數理統計、結構動力學、有限元分析等課程，學會應用數學模型和物理方法進行理論計算和試驗分析;計算機類課程包括數據庫設計與實現，通過程序設計幫助實現系統模擬仿真等;專業基礎課程包括高等鋼筋混凝土結構、高層結構結構分析與概念設計、工程結構減振與控制理論等，學會房屋建筑工程結構設計、控制全日制工程碩士研究生課程體系改革與評價與優化原理與方法;專業課包括現代工程施工組織、高層結構工程施工技術等課程，掌握專業前沿知識;交叉類課程包括建設系統工程、工程經濟學原理與應用、現代管理原理與方法，培養學生交叉學科視野和系統思維方式;實踐課包括實驗、設計、模擬、校內外實習等，鍛煉學生實踐能力和創新精神;人文課包括英語、哲學及德育等課程，提升學生的人文素養。第二平臺為職業素養與能力的提升，它建立在基礎理論與知識的平臺上。職業素養要求學生具有良好的工程職業道德、強烈的社會責任感和豐富的人文科學素養;學習能力要求學生具有信息獲取、知識更新和終身學習的能力;分析解決問題能力要求具有綜合應用建筑與土木工程理論、獨立地分析和解決實際工程問題的能力;設計能力要求學生具有開拓創新意識和進行建筑產品開發設計的能力，以及建筑工程項目集成的基本能力;創新能力要求學生具有由跟隨創新、集成創新和原始創新組成的技術創新能力;管理能力要求具有良好的組織管理能力，較強的交流溝通、環境適應和團隊合作能力［3］。第三平臺為科學系統的思維，是在基礎理論與知識的學習和專業素養與能力的培養中逐步形成的。系統性思維要求學生從全局的角度思考問題，培養發散思維和聚合思維、直覺思維和邏輯思維，具有統籌與預見能力。

復合型課程的支撐體系

為了順利實現課程體系改革的目標，構建自內向外的復合型課程支撐體系，內部為課程設置、教學方法和考核方式，外部為導師隊伍建設和產學研結合，如圖3所示。

(一)課程設置

一要加強實踐課程，包括實驗、設計、模擬、實習等，處理好理論課程與實踐課程的比例關系，提高建筑與土木工程領域工程碩士研究生分析和解決工程實際問題的能力;二要加強交叉課程建設，合理調整技術、管理、經濟、法規課程的比例，使工程碩士研究生立足于“大土木”工程背景之下，概覽建筑與土木工程各學科相互間交叉、滲透和融合的特征，拓展專業并形成較高的視野;三要加強人文課程，通過專題課或者學術講座的形式，豐富研究生的人文科學素養。

(二)教學方法

教學內容首先要更加重視其寬廣性、應用性和實踐性，培養工程碩士研究生的應用能力和實踐能力［4］;其次要反映建筑與土木工程領域最前沿的知識，使研究生熟悉研究方向的新動向，增強科研興趣;同時要做到與后續課程和論文研究的有效銜接，減少研究生課程學習的盲目性。教學形式要以研究型形式為主，如討論式教學、參與導師課題等，實現研究生從被動接受到主動鉆研的有效轉變，教師起到啟發引導的作用。教學方法還要靈活多樣，如模擬軟件、實地調研等，優化教學過程并提高教學質量和效率。

(三)考核方式

考核方式的改革首先要改變本科階段一貫的終結性考核制度，將課程互動評價、階段成果和終結性考試三部分作為每門課程的成績。在論文或設計研究階段，要加強論文開題、階段報告、中期報告和論文答辯的過程考查，提高專業學位的授予水平，改變目前中國“嚴進寬出”培養模式的不利局面;其次，要將理論課程與實踐活動結合，評價學生理論知識掌握情況和與之對應的實驗或實踐活動完成情況，形成多元化綜合評價體系，促進評價結果的客觀性和公正性。

(四)導師隊伍建設

導師是研究生學習和生活的指導者，導師的責任感、知識結構和學術水平是保證研究生質量的關鍵因素。因此，要建立公平的競爭機制對導師嚴格遴選，從源頭上提高導師隊伍水平;要鼓勵導師定期深入企業了解生產實際需要，與企業合作開展科學研究工作，推動科研成果的轉化。這樣一方面促進導師知識結構的不斷更新和學術水平的持續提升，另一方面也提高了導師對專業學位研究生有針對性的指導能力。

(五)產學研結合

學校一方面吸納社會上具有一定學術造詣的同行專家加入導師隊伍，不僅滿足工程碩士研究生規模擴大的需求，而且將行業課題帶進學校;另一方面通過加強與建設領域內的投資建設、項目管理、工程設計、施工總承包、工程咨詢等單位的聯系，使建筑與土木工程領域工程碩士研究生達到其課程學習內容適應企業和社會需求，論文或設計選題來源于工程實踐的目的。

課程改革的評價體系

根據復合型課程的目標體系和支撐體系的內容，建立相應的評價體系。結合層次分析法對評價系統進行分析，計算各指標權重，進行方案層的優先排序。評價指標體系如表1所示。筆者設計調查問卷，由國內相關高校建筑與土木工程領域的專家對各指標權重評判，結果如表2所示。表2數據顯示，建筑與土木工程全日制工程碩士課程評價體系的一級指標中，相對重要程度依次為:課程設置、導師隊伍建設、產學研結合、教學方法和考核方式。二級指標中，課堂授課、實驗、設計和實踐課程的合理安排、學生參與行業單位的項目實踐和導師的學術水平是最重要的三項內容，也是建筑與土木工程全日制工程碩士研究生課程體系改革的首要任務。

課程改革的建議

(一)優化課程設置

優化課程設置是基礎，關鍵要合理安排課堂授課、實驗、設計和實踐課程比例，形成以實驗、設計和實踐課程為主，理論授課為輔的課程結構。通過適當減少人文課程學分和課時數、增加學科基礎課和專業方向課的實驗和設計環節，以學科基礎課和專業方向課將實驗和設計為課程主線，增加實踐課程的時間安排等優化課程設置。這樣的課程結構更有利于工程碩士研究生主動吸收知識和掌握研究方法，提高研究生在科研工作中解決實際問題的能力。

(二)加強導師隊伍建設

加強導師隊伍建設是關鍵，側重提高導師的學術水平。針對面向實踐的工程碩士研究生培養，要改變以往以論文、論著和科研成果的數量作為衡量導師學術水平的單一指標的不利局面，將導師帶領學生參與企業實踐和社會課題也納入導師學術水平評價體系。學校應對全日制工程碩士導師加強工程實踐訓練，同時吸收不同學科領域的專家、學者和實踐領域有豐富經驗的專業人員擔任兼職導師，承擔部分教學指導工作。“雙導師制”培養學生，形成優勢互補，從而改變導師過于理論化的學術現狀，引導導師重視工程實踐，全面提高導師的學術素養。

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張曉凱，籍貫天津寶坻縣，1961年出生于沈陽，1978年考入山東師范大學化學系，一直從事電子顯微鏡應用研究與管理工作。由于他所負責管理運作的電鏡室在省內外具有較大的影響力，省內外高校、研究所的電鏡出現技術問題時都積極向他尋求幫助，而他突出的工作業績，不僅受到了學校老師和同行們的贊許，也在《科技日報》等媒體上得以廣泛宣傳報道。

”踏踏實實做人，勤勤懇懇做事”，是張曉凱的真實寫照，儀器維修人員――理工程師――實驗師――高級實驗師，一步步堅實的足跡見證了他的成長。20多年來，他主要參加完成山東省科委，教委項目6項，校級及以上優秀論文和成果獎20余篇次，先后在《Journal　of Trace andMicroprobe Techniques》、《JournaI of PhysicaI Chemistry B》?！禖hemPhysChem》、《化學學報》，《化學物理學報》、《電子顯微學報》、《分析科學學報》等國內外核心學術雜志及學術會議上94篇，內容涉及精密儀器，生物醫學材料、材料科學等諸方面，并有多篇研究論文被國際性學術會議錄用，多篇論文被scI收錄。

值得一提的是，張曉凱在1988年編著的《日立H－800型電子顯微鏡結構原理和整機線路分析》一書在全國性電鏡用戶協會會議上作為專業參考書籍發給電鏡同行，受到了業內人士的廣泛關注，隨后受中國科技大學結構分析中心邀請，為該校部分電鏡專業的教師及博士、碩士生(包括合肥工業大學部分師生)進行電鏡結構剖析的技術指導。

1992年，張曉凱作為課題主要研究人員之一與山東輕工業學院。山東醫科大學共同合作完成的“醫用可切削生物活性微晶玻璃的研制”項目，經過兩年的潛心研究，于1994年5月11日通過了山東省科委組織的專家鑒定。該成果填補了我國應用人工生物材料治療脊椎骨疾患的一項空白，處于國內領先水平，并獲1995年山東輕工業學院優秀自然科學技術成果三等獎。

1995年，張曉凱與山東輕工業學院再次合作的山東省青年自然科學基金項目“納米摻雜非線性光學復合材料的溶膠一凝膠化機理研究”，由該項目總結撰寫的《CaO-Al2O3-SiO2系統微晶玻璃分相與析晶機理的綜合研究》獲1996年山東輕工業學院優秀自然科學理論成果二等獎。而他于2001年自主完成的另一省教委項目也獲省科技進步三等獎。目前，他正在對協作的兩項國家自然科學基金項目進行專項研究。

如果說一項項成果的突破應用是張曉凱一個理想的實現，那么成為一名人民教師，教書育人，誨人不倦則是他的另一理想的實現。多年來，張曉凱一直承擔著山東師范大學化學化工與材料科學學院和生命科學學院的研究生的現代儀器分析課程中的電鏡結構原理及應用的講解及示教。聽他的講授，解釋原理條理清晰又不失風趣，結合各種形象的比喻，讓學生對研究知識點理解得更加透徹。除此之外，他還承擔著學校物理與電子科學學院半導體所研究生的《實用電子顯微學》課程及實驗，對化學院、物電學院學生的畢業論文嚴格把關，年均指導10人以上，其中，多人獲得校級優秀本科論文獎。