工程專業大跨空間結構畢業設計論文范文

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一、大跨空間結構畢業設計中存在的問題

（一）學生選做大跨空間結構畢業設計的積極性不夠由于大跨空間結構畢業設計課題開設時間較短，學生對此課題難易程度的認識有偏差，在畢業設計選題階段，學生更易于選擇常規的混凝土框架結構和框剪結構畢業設計課題。為提高學生選做大跨空間結構畢業設計的積極性，對多屆畢業生進行了深入的調查分析，現總結出學生不愿選做大跨空間結構畢業設計的主要原因如下：（1）與傳統的混凝土框架結構和框剪結構相比，學生直觀地認為大跨空間結構的建筑造型新穎、奇特，但其結構形式復雜、多樣，簡化力學分析模型困難，結構受力分析難度大，難以應用所學知識順利完成此類型的畢業設計。（2）由于大跨空間結構的鋼屋蓋需應用有限元設計軟件進行受力分析，此部分工作量難以在計算書和圖紙中反映出來，學生擔心最終計算書沒有完全反映出自己的工作量，影響最終答辯成績。（3）部分學生認為大跨空間結構畢業設計的主要工作是應用有限元軟件進行鋼屋蓋設計，而鋼結構和混凝土結構的基礎理論知識沒有得到有效訓練。（4）學生認為大跨空間結構在實際工程中的應用較少，對以后工程實踐幫助不大。

（二）題目設置不當，難度及工作量過大或過小為使畢業設計選題與目前建筑業的發展趨勢結合，學院鼓勵畢業設計題目直接來源于設計院的工程實際，拿來“真題真做”。但是大跨空間結構類型的工程實踐一般為奧運場館、大型會展中心、劇院、機場航站樓等大型復雜建筑工程，若直接“真題真做”，作為本科生的畢業設計題目其難度及工作量過大。因此，實際的大跨空間結構畢業設計沒有從設計院拿來就“真題真做”，而是選擇性地刪掉一些設計內容，在此過程中若控制不當，將導致此類畢業設計題目的難度及工作量過大或過小。目前，大跨空間結構畢業設計內容多為大跨度鋼屋蓋的設計，結構形式為網架或網殼，主要設計內容包括建筑選型、結構選型、屋蓋（網架或網殼）構件設計、焊接空心球節點或螺栓球節點設計、支座節點設計。這類大跨空間結構畢業設計題目內容新、實踐應用廣、實用價值高，但是局限于結構設計、知識結構考察不夠全面、系統綜合性不強，且主要計算工作應用工程設計軟件完成，工作量難以在計算書和圖紙中反映出來。實際中，另一類大跨空間結構畢業設計刪掉的設計內容較少，接近于“真題真做”，但學生普遍反映此類畢業設計的難度和工作量過大。通過調查分析，得知：（1）由于大跨空間結構的建筑造型新穎、奇特，學生在建筑選型時耗費大量時間，且后期結構設計方案很難滿足前期選擇的建筑造型，因此，學生返工現象較為普遍，增大了畢業設計的工作量。（2）為滿足大跨空間結構建筑要求，學生偏向選用玻璃幕墻體系作為維護結構，但是學生對玻璃幕墻及其支撐鋼結構體系的設計較為陌生，此部分設計難度較大。（3）由于大跨空間結構的受力體系較為復雜，學生很難簡化出合理的力學分析模型。（4）學生普遍認為鋼柱腳的設計難度較大，尤其是對底板上加勁肋的計算方法理解困難。

（三）參考資料缺乏，學生自主查閱資料能力有限由于大跨空間結構畢業設計題目是近幾年新增的畢業設計題目，往屆學生的畢業設計成果相對較少。目前，學校圖書館及網絡資源中關于框架結構和框剪結構畢業設計的相關資料較多，而大跨空間結構畢業設計的參考資料匱乏。學院圖書館的規范及標準圖更新速度太慢，盡管學院加大了對圖書和資料的投入力度，但學生在畢業設計時總覺得可利用的設計規范及設計手冊較少，尤其是最近兩三年剛頒布的規范和規程。大跨空間結構設計不能局限于有限的教科書內容，需要學生自主查閱各種現行的建筑結構設計規范、設計手冊、標準圖集及其他工具書等。在畢業設計過程中遇到問題，學生首先想到詢問指導教師某個系數的取值，而不是系統地查閱相關規范條例的具體內容，也不深究其使用條件、使用范圍是否滿足設計題目的要求。在標準構件的選型上更是不問出處，拿來就用。大跨空間鋼結構的構造節點較多，其節點形式要和結構體系的計算模型相一致，學生在這方面的結合能力也較差。

（四）學生軟件應用能力欠缺為提高學生的動手能力和計算機操作能力，學院提倡學生在手算基礎上利用計算軟件進行電算，鼓勵學生利用C語言或FORTRAN語言對部分計算進行編程，在計算中采用表格Excel進行重復計算以簡化計算過程。但從了解的情況看，學生平時雖有接觸常用的辦公軟件MicrosoftOffice、繪圖軟件AutoCAD、工程設計軟件3D3S等，但是沒有經過實際鍛煉，學生掌握得并不理想。很多學生把Office簡單認為就是打字，而Word中的排版、長文檔處理、公式符號輸入等都不熟悉，對Office中其他幾個軟件的了解更少。工程設計軟件采用的基本假定和計算方法與手算的基本假定和計算方法有所不同，但學生對此理解并不深刻。

（五）指導教師缺乏實際工程經驗大跨空間結構畢業設計的指導工作要求教師具有豐富的工程實踐經驗，以指導學生結構選型、屋蓋（網架或網殼）構件設計、焊接空心球節點或螺栓球節點設計、支座節點設計等工作。由于大跨空間構的屋蓋結構形態呈三維狀態，在荷載作用下具有三維受力特性，且構件呈空間工作狀態，在屋蓋結構計算部分需應用工程設計軟件（如3D3S軟件）。因此，大跨空間結構畢業設計還要求指導教師具有熟練應用工程設計軟件的能力。但是近年來高校不斷擴招并擴大教師隊伍，許多碩士、博士從學校畢業就直接進入了一線教學崗位，沒有經過工程實踐鍛煉和系統的崗前培訓，許多青年教師因缺少畢業設計的指導經驗和工程實踐經驗，在大跨空間結構畢業設計的題目設置、難度及工作量的控制方面都存在較大不足，直接影響了畢業設計的質量。（六）研究生復試、找工作等占用畢業設計時間畢業設計是大學生的最后一個教學環節，受到研究生復試或找工作的影響較為嚴重。部分優秀學生雖然重視，但精力有限，尤其是達到研究生復試分數線的學生，整日忙于面試、調劑等事情。部分學習認真成績良好的學生，到5月份才開始應付畢業設計，導致畢業設計毫無思路，且不熟悉辦公軟件、繪圖軟件、工程設計軟件，嚴重影響畢業設計質量。畢業設計期間，有些學生為了參加求職面試、公務員考試等，頻繁往返與學校、家和各用人單位。因此，學生的畢業設計成果不可能做到盡善盡美，就不得不羅列的大量數據，繪制不算規范的設計圖紙，計算書表達也不夠完全和規范，畢業設計的質量無法保證。

二、大跨空間結構畢業設計的改進措施

（一）大跨空間結構理論教學方面為提高大跨空間結構畢業設計質量，學院現已開設《空間結構》等相關課程，但課時有限，因此要求指導教師應深入研究教學大綱，熟悉培養目標，精選教學內容，制定合理的教學計劃。在理論教學過程中，一邊進行理論知識學習，同時還要安排學生參觀典型的大跨空間結構，實地講解鋼屋架（網架或網殼）、鋼柱、鋼梁、鋼支撐以及節點、柱腳、預埋件的連接構造形式，使學生對大跨空間結構的結構體系、構件類型、受力特征、截面形式、尺寸、材料等有進一步理解，對鋼結構有更深入的了解，提高學生學習的積極性，從而提高大跨空間結構的教學質量。

（二）合理設置題目的難度及工作量為了保證大跨空間結構畢業設計的質量，要求設置的題目應該是內容新穎、知識結構全面、工作任務圓滿、系統綜合性強、實踐應用廣、實用價值高。實踐證明，所有學生從接觸此類題目的任務書開始便目的明確、興趣濃厚、主動積極，為高質量完成畢業設計打下良好基礎。經過不懈探索，實踐出適合土木工程專業大跨空間結構畢業設計題目，此類畢業設計的結構體系如圖1所示，結構設計主要包括以下幾個方面：（1）大跨度鋼屋蓋的設計，結構形式為網架或網殼，主要設計內容包括網架或網殼結構選型、構件設計、焊接空心球節點或螺栓球節點設計、支座節點設計。此部分設計工作主要應用工程設計軟件完成，并輔以相應的手算校核，包括鋼構件強度及穩定驗算、螺栓球節點和支座節點設計復核。（2）鋼剛架的設計，此部分設計以手算為主，包括鋼柱、鋼梁、柱腳、梁柱節點設計。（3）混凝土框架設計。實際大跨空間結構下部多設置兩、三層的框架結構作為辦公區域，框架頂部設置鋼柱支撐上部網架、網殼結構，既能滿足建筑功能，又能節省建筑成本。此部分設計以手算為主，包括框架梁、框架柱、樓板、樓梯、基礎、雨篷、預埋件設計。

（三）加強畢業設計資料庫的建設高校普遍存在設計資料陳舊和數量不足的現象，尤其是大跨空間結構方面的設計資料更少。學校應增加投入力度，盡快更新規范和規程及標準圖集。隨著科技進步和網絡普及，資料庫的建設也應跟上時代的發展，可以嘗試在校園內建立一個畢業設計網站，收錄各種類型的畢業設計實例，建筑設計、施工及驗收規范，結構計算手冊和構造圖集等。此畢業設計網站可實現網絡資源共享，信息更新速度快，查閱方式比傳統方式便捷。

（四）完善指導教師分組制度根據專業方向、新老教師搭配、自愿組合等原則，建立畢業設計指導教師小組，每組推薦一位經驗豐富的老教師作為小組負責人。小組負責人組織本組成員對年輕教師進行崗位培訓，拓寬年輕教師的思路，提高其指導水平，適時地邀請一些經驗豐富、德高望重的專家舉行講座。定期考核年輕指導教師的教學實踐能力，建立長期有效的監督處理機制。

（五）強化過程管理，培養學生獨立解決問題的能力畢業設計的效果、質量與指導教師采取的管理、指導密切相關。指導教師應定期檢查學生畢業設計的進度和質量，特別要做好開題報告、中期進度檢查和答辯前的檢查工作。在畢業設計指導過程中，指導教師要啟發學生的思路，采取討論式、探討式的教學方法。當學生面對問題時，提倡學生自己查閱資料，自己解決問題，并鼓勵學生在畢業設計中運用新技術、新材料，進行多種結構方案的比較，建立優化設計的概念，培養學生自我發展能力，為走向社會打下堅實的基礎。

三、結語

為適應市場經濟發展的需要、拓寬學生的就業面，在校期間對土木工程專業畢業生的“鋼結構”設計能力的培養勢在必行。對“大跨空間結構”畢業設計中存在的問題應進行歸納、總結與分析，并針對這些問題提出相應的改進措施，使學生在大學畢業參加實際工作前，能夠完成較為復雜的大跨空間結構工程設計。

作者：李海鋒韓雪單位：華僑大學土木工程學院華僑大學廈門工學院