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學(xué)生對工程設(shè)計總體整合能力差，進(jìn)度前松后緊，主次不分，過多糾纏細(xì)節(jié)

畢業(yè)設(shè)計是對本科四年所學(xué)的專業(yè)知識的全面綜合應(yīng)用，涉及多門課程的綜合問題，雖然學(xué)生已做過單門的課程設(shè)計，掌握了相關(guān)知識的綜合能力。但在畢業(yè)設(shè)計過程中，整體思路不清晰，分不清什么內(nèi)容是重點(diǎn)，必須仔細(xì)分析不能含糊；也分不清什么是次要步驟可以大致計算。對于一般的框架結(jié)構(gòu)形式，畢業(yè)設(shè)計常常分為以下幾個步驟（見圖1），各步驟環(huán)環(huán)相扣，牽一發(fā)而動全身。

（一）讀懂建筑圖是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)學(xué)生一般都是根據(jù)教師提供的建筑圖和相關(guān)資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此讀懂建筑圖，充分了解建筑師的設(shè)計意圖，理解項目的功能和布局是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。很多學(xué)生第一次看見建筑施工圖，容易被建筑圖中的一些次要信息（比如凸窗、裝飾線條和小洞口）吸引或干擾而忽略與結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息。對于結(jié)構(gòu)專業(yè)，軸網(wǎng)尺寸、建筑布局功能、層高、墻體材料選用（容重）、內(nèi)外墻厚度、衛(wèi)生間樓板是否下沉、有無建筑凈高限制等等這些信息關(guān)系到下一步的結(jié)構(gòu)分析，必須逐一核實(shí)。

（二）結(jié)構(gòu)布置是重點(diǎn)結(jié)構(gòu)布置的基本原則一般是：框架柱的柱位與建筑師協(xié)商，基本在建筑圖中已標(biāo)明；框架柱最好能有雙向的框架梁拉結(jié)；隔墻下一般應(yīng)設(shè)梁；客廳、臥房盡量不設(shè)梁；外立面梁截面高度盡量等于層高減去窗戶高度，可免去設(shè)置窗過梁；為減小柱截面對室內(nèi)使用空間的影響，可使用異形柱或扁柱。

（三）樓板和次梁的計算是畢業(yè)設(shè)計的次要內(nèi)容對于樓板和次梁的計算，學(xué)生并不是首次遇到，他們在為期二周的鋼筋混凝土樓蓋課程設(shè)計中已得到訓(xùn)練。但因為畢業(yè)設(shè)計的初期就做這部分工作，學(xué)生很認(rèn)真并過于謹(jǐn)慎局促，每塊板、每一條小次梁都逐一計算，并常常糾結(jié)于一些細(xì)枝末節(jié)的小問題。比如板跨是否應(yīng)按書本要求取板的計算跨度？計算跨度是取板的凈跨還是直接取中線到中線距離？樓板計算是否按塑性設(shè)計？尤其是住宅結(jié)構(gòu)，房間布局較為零散，次梁較多，相同尺寸和相同邊界條件的板很少，學(xué)生耗費(fèi)大量的時間，計算每塊板的內(nèi)力和配筋，重復(fù)工作量很多。快速有效的方法是將尺寸相近、邊界條件相同的板塊歸并分為幾檔，每檔取尺寸最大的某板塊計算內(nèi)力和配筋，其他剩余的板配筋參照該板配筋，這樣既節(jié)省大量時間又提高了效率。在這個環(huán)節(jié)中，學(xué)生應(yīng)掌握實(shí)際工程中板的邊界支承條件的確定原則：一般相鄰板面標(biāo)高不大于3厘米、板面鋼筋能拉通的板邊為固定邊；相鄰板面標(biāo)高大于等于5厘米、板面鋼筋不能拉通的板邊為簡支邊板。

（四）水平荷載作用下的內(nèi)力計算是重點(diǎn)框架水平荷載作用下的內(nèi)力計算是畢業(yè)設(shè)計的重點(diǎn)，并通過結(jié)構(gòu)最大層間水平側(cè)移值來判斷結(jié)構(gòu)剛度是否滿足規(guī)范要求。水平荷載包括風(fēng)荷載和地震作用。需要強(qiáng)調(diào)的是要求先計算整棟建筑物的風(fēng)荷載，然后按側(cè)移剛度D值分配到各榀框架。學(xué)生常常出現(xiàn)錯誤是取該榀框架左右相鄰軸線距離的一半之和作為風(fēng)荷載的受風(fēng)面積，并按此計算該榀框架的風(fēng)荷載值。

（五）荷載效應(yīng)組合是畢業(yè)設(shè)計的難點(diǎn)荷載效應(yīng)組合是畢業(yè)設(shè)計的難點(diǎn)，主要是組合工況多。對于60m以下的框架結(jié)構(gòu)，一般風(fēng)荷載效應(yīng)與地震作用效應(yīng)不同時組合，其組合工況主要有七種。由于框架柱的彎矩、軸力和剪力沿柱高是變化的，因此取柱的上下端作為控制截面。框架梁除取兩端為控制截面外，還應(yīng)在跨度中部取最大正彎矩的截面為控制截面。根據(jù)框架抗震設(shè)計強(qiáng)柱弱梁的指導(dǎo)思想，豎向荷載作用下的梁端彎矩要進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)幅系數(shù)一般取0．85。這個環(huán)節(jié)經(jīng)常學(xué)生容易出錯，要特別提醒調(diào)幅一定是在與水平荷載效應(yīng)組合之前，而且調(diào)幅的對象是豎向荷載作用下的梁端彎矩，不能是水平荷載，柱端彎矩不能調(diào)幅。另外，在進(jìn)行上述七種組合時，框架梁僅需組合梁端彎矩，梁跨內(nèi)的最大彎矩是沒有辦法組合的，因為每一種工況下的最大彎矩點(diǎn)的位置不盡相同。有的學(xué)生往往會取梁跨的中點(diǎn)彎矩進(jìn)行組合計算，該計算結(jié)果沒有任何意義，浪費(fèi)時間。正確的做法是豎向荷載作用下梁端彎矩調(diào)幅后與水平荷載下的梁端彎矩組合，形成組合后的梁端彎矩，再取梁的隔離體，按靜定單跨梁來計算梁的最大彎矩所在的位置及相應(yīng)的最大彎矩。這部分的計算工作量很大，建議學(xué)生采用EXCEL表格的形式完成，每位學(xué)生根據(jù)自己的理解和需求自行設(shè)計組合內(nèi)力表格并不斷調(diào)整完善。

計算機(jī)軟件分析中的幾個關(guān)鍵點(diǎn)

畢業(yè)設(shè)計要求采用工程設(shè)計軟件復(fù)核手算結(jié)果，雖然學(xué)生在《結(jié)構(gòu)CAD》這門課中了解一些有關(guān)主流軟件的基本知識，但并未真正計算一個完整的實(shí)際結(jié)構(gòu)。學(xué)生在建模計算時，會碰到很多問題，并常常糾纏一些無關(guān)緊要小問題，導(dǎo)致程序既容易出錯，又浪費(fèi)時間拖延進(jìn)度。指導(dǎo)教師要重點(diǎn)講解程序執(zhí)行規(guī)范條文必須滿足的相關(guān)條件、各類輸入?yún)?shù)的合理取值、軟件正確運(yùn)行的操作步驟、計算結(jié)果的解讀和判斷，要指導(dǎo)學(xué)生從全局出發(fā)，抓大放小，掌控關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

（一）計算模型的建立和必要的簡化平面圖形輸入時模型的簡化處理是否合理非常關(guān)鍵。比如當(dāng)梁中線與柱中線不對齊時，學(xué)生常常困惑是按偏心輸入還是忽略偏心？這時有兩種選擇：如果不采用程序自動生成的施工圖，建議忽略偏心，按中線對齊輸入，構(gòu)件配筋時考慮偏心適當(dāng)調(diào)整配筋，如此才能簡單快捷安全；如果需要程序自動生成的施工圖，可考慮偏心按實(shí)際輸入。荷載的輸入和折減也是學(xué)生們最為關(guān)心的問題，比如墻體荷載中門窗洞口荷載是否扣除？是統(tǒng)一用一個折減系數(shù)還是每個門窗洞口逐個扣除計算？衛(wèi)生間樓板是否下沉？下沉后回填荷載的取值大小等等。樓板自重除程序自動計算外，尚應(yīng)考慮裝修荷載1．0～1．5kN／m2，高級裝修取上限，普通裝修取下限。上述問題看似很小，卻是設(shè)計中必然要遇到的，而書本上很少提及，常常制約了學(xué)生的進(jìn)度，教師應(yīng)結(jié)合各具體工程實(shí)際情況給于明確的指導(dǎo)。

（二）電算結(jié)果的合理性判斷和調(diào)整電算結(jié)果是否合理不僅僅是查看結(jié)果有無超筋、出錯等紅色標(biāo)識，還應(yīng)重點(diǎn)核實(shí)以下六個比值或參數(shù)：框架柱軸壓比、周期比、位移比、剪重比、有效質(zhì)量系數(shù)和層間受剪承載力比。柱軸壓比是為了保證柱的塑形變形能力和保證框架的抗倒塌能力，希望框架柱最終破壞為大偏心受壓破壞。周期比主要是控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與平動為主的第一周期之比不應(yīng)大于0．9（A級高度高層建筑）。位移比是衡量結(jié)構(gòu)平面布置是否規(guī)則的指標(biāo)，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。剪重比是控制各樓層最小水平地震剪力，以確保結(jié)構(gòu)的安全。因為地震影響系數(shù)在長周期段下降較快，對于基本周期大于3．5秒的結(jié)構(gòu)，由此計算所得的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小，而實(shí)際地震動態(tài)作用對結(jié)構(gòu)的破壞具有更大的影響，有效質(zhì)量系數(shù)是判別結(jié)構(gòu)振型數(shù)是否選取足夠的指標(biāo)。當(dāng)程序輸出的有效質(zhì)量系數(shù)超過0．9時就意味著振型數(shù)的數(shù)量足夠，由此得到的地震作用合適。層間受剪承載力比［2］是為了防止樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承載能力突變導(dǎo)致的薄弱層破壞的控制指標(biāo)。該指標(biāo)與構(gòu)件配筋有關(guān)，一般較容易滿足。上述指標(biāo)真正反映了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要意義，是畢業(yè)設(shè)計的精髓所在，教師應(yīng)重點(diǎn)指導(dǎo)。

施工圖的繪制

施工圖的繪制是畢業(yè)設(shè)計的最后環(huán)節(jié)，也是學(xué)生最薄弱的環(huán)節(jié)。之前所做的全部工作最終都體現(xiàn)在圖紙上。圖紙質(zhì)量是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成績判定的重要依據(jù)。而學(xué)生往往在前面的計算分析中花費(fèi)大量時間，以致留個繪圖的時間很短，圖紙質(zhì)量不盡如人意。主要存在兩個問題。

（一）將軟件后處理自動生成的施工圖不做任何修改直接打印上交存在一個很普遍的現(xiàn)象就是一些學(xué)生往往圖省事，直接將軟件后處理自動生成的施工圖不做任何調(diào)整和修改直接打印上交，造成圖紙與畢業(yè)設(shè)計要求相差甚遠(yuǎn)。比如框架梁配筋，軟件是根據(jù)程序計算的配筋量按用料最省的原則選配鋼筋，如此導(dǎo)致鋼筋直徑偏小，鋼筋數(shù)量較多。常常是梁寬為200mm的截面配置了4～5條直徑很小的鋼筋，完全沒有考慮施工的不便和工程設(shè)計的習(xí)慣做法，令人啼笑皆非。

（二）圖紙繪制要參考學(xué)校所在地區(qū)建筑設(shè)計院約定俗成的繪圖習(xí)慣我國幅員遼闊，南北地區(qū)、東西部地區(qū)由于歷史、文化和氣候的差異，造成各個地區(qū)的繪圖習(xí)慣存在較大差別，每個地區(qū)均有適合本地區(qū)施工的、約定俗成的繪圖習(xí)慣。因此除了要求學(xué)生按制圖規(guī)范繪制施工圖外，還應(yīng)參考學(xué)校所在地區(qū)各大建筑設(shè)計院約定俗成的繪圖習(xí)慣。有的學(xué)生喜歡在網(wǎng)上下載一些來歷不明的施工圖，并以此為參照繪制施工圖，結(jié)果造成圖紙表達(dá)不清晰、錯漏甚至怪異。由于我校地處經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的珠江三角洲地區(qū)，大部分學(xué)生留在該地區(qū)的建筑設(shè)計院、房地產(chǎn)公司和施工單位工作。學(xué)生掌握符合本地區(qū)習(xí)慣的制圖方法加強(qiáng)了與將來實(shí)際工作的密切聯(lián)系，有利于學(xué)生盡快適應(yīng)結(jié)構(gòu)工程師的角色。

結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計是進(jìn)行工程教育和工程訓(xùn)練的一個重要過程，畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量、效果關(guān)系到畢業(yè)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)以及對將來工作的適應(yīng)程度，意義重大［3］。選題全面、科學(xué)指導(dǎo)、抓大放小、強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)、注重與工程相結(jié)合是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的有效途徑。

作者：陳蘭單位：華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院