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研究土木工程設計實(shí)踐課程中結構軟件的運用的論文
0 引言。
著(zhù)眼于城市建設行業(yè)對卓越結構工程師實(shí)踐創(chuàng )新能力的需求[1]，在本校土木工程專(zhuān)業(yè)低年級和高年級本科課程中持續設置設計類(lèi)實(shí)踐課程。一方面，引入結構繪圖軟件（ 如探索者、浩辰CAD） 、結構分析與設計軟件（ SAP2000，PKPM，盈建科） 以及 BIM軟件（ Revit 軟件） ，建立適合本科低年級建筑工程設計實(shí)踐的教學(xué)框架； 另一方面，以 SAP2000，PKPM 為主要工具，在低年級設計實(shí)踐訓練的基礎上，建立本科高年級軟件設計實(shí)踐課程框架。
以上在本校建筑工程設計實(shí)踐教學(xué)環(huán)節中所使用的軟件，均為城市建設領(lǐng)域的主流結構軟件，實(shí)用性強且易于掌握。本文介紹了用于課程教學(xué)結構軟件的功能與特點(diǎn)，以及其在本校土木工程專(zhuān)業(yè)建筑工程設計實(shí)踐教學(xué)中的教學(xué)安排、教學(xué)內容和教學(xué)資源，具有一定借鑒和參考價(jià)值。
1 結構軟件簡(jiǎn)介。
1。 1 探索者（ TSSD） 軟件。
探索者軟件的主要功能是繪制結構平面圖，包括： 梁、柱、墻、樓梯、雨篷陽(yáng)臺、承臺、基礎。軟件提供結構繪圖中常用的圖面標注編輯工具，包括： 尺寸、文字、鋼筋、表格、符號、比例變換等多個(gè)工具，幾乎覆蓋了所有在圖中可能遇到的問(wèn)題解決方案，可以大幅度提高工程師的繪圖速度。TSSD 還具有板、梁、柱、基礎、承臺、樓梯的計算功能。
1。 2 浩辰 CAD 結構軟件。
浩辰 CAD 結構軟件可以快速生成復雜的直線(xiàn)和圓弧軸網(wǎng)，可成批布置梁、柱、墻、基礎，并對其平面尺寸、位置、編號等進(jìn)行編輯，可自動(dòng)布置樓板正筋、負筋、附加箍筋、附加吊筋，標注配筋值和尺寸，快速繪制樓板配筋圖。該軟件還具有齊備的結構繪圖輔助工具，包括鋼筋、尺寸、文字、表格、符號等結構專(zhuān)業(yè)的繪圖工具，能夠對施工圖進(jìn)行文字、尺寸、標高、標號的標注、編輯、修改。
1。 3 SAP2000 軟件。
SAP2000 軟件是通用結構分析設計軟件，在我國工程界得到了廣泛的應用，主要適用于比較復雜的結構，如橋梁，體育場(chǎng)，大壩，海洋平臺，工業(yè)建筑，發(fā)電站，輸電塔，高層建筑。SAP2000 具有強大的功能，如建模功能（ 二維模型、三維模型等） 、編輯功能（ 增加模型、增減單元、復制與刪除等） 、分析功能（ 時(shí)程分析、動(dòng)力反應分析、push—over 分析等） 、荷載功能（ 節點(diǎn)荷載、桿件荷載、板荷載、溫度荷載等） 以及設計功能等。上述功能的實(shí)現均是在同一個(gè)可視化界面中實(shí)現的，用戶(hù)界面十分友好。
1。 4 PKPM 軟件。
PKPM 軟件擁有先進(jìn)的結構分析軟件包，容納了國內最流行的各種計算方法，如平面桿系、矩形及異形樓板、墻、板的三維殼元及薄壁桿系、梁板樓梯及異形樓梯、各類(lèi)基礎、砌體及底框抗震、鋼結構、預應力混凝土結構分析、建筑抗震鑒定加固設計等。全部結構計算模塊能夠反映我國規范要求的荷載效應組合，設計表達式，抗震設計的各項要求。
1。 5 盈建科（ YJK） 軟件。
盈建科軟件是多、高層建筑結構空間有限元計算分析與設計軟件，采用人機交互方式引導用戶(hù)逐層布置結構構件并輸入荷載，通過(guò)樓層組裝完成模型的建立。結構計算采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等桿系構件，采用在殼元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻，對于樓板提供剛性板和各種類(lèi)型的彈性板計算模型，能夠自動(dòng)完成荷載效應組合、考慮抗震要求的調整、構件設計及驗算等。
1。 6 Revit 結構軟件。
Revit 是我國建筑業(yè) BIM 體系中使用最廣泛的軟件之一。Revit 結構是一款功能強大的工具，能創(chuàng )建鋼結構和混凝土結構設計。使用鋼結構模塊，利用 Revit 結構軟件提供的建筑信息模型創(chuàng )建模型，可快捷生成鋼結構施工圖，使用框架模塊創(chuàng )建動(dòng)態(tài)模型和高質(zhì)量的混凝土結構施工圖。
2 教學(xué)框架與教學(xué)內容。
本校在土木工程專(zhuān)業(yè)二年級第二學(xué)期開(kāi)設了“土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐”課程，在建筑工程方向主要安排基于平面整體表示法的軟件繪圖和基于簡(jiǎn)單結構分析的軟件計算�！巴聊竟こ虒�(zhuān)業(yè)實(shí)踐”課程的教學(xué)內容如表 1 所示�？紤]到學(xué)生已經(jīng)學(xué)習了“土木工程制圖”“結構力學(xué)”等先修課程，而尚未學(xué)習“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”和“結構動(dòng)力學(xué)”等課程，故將實(shí)踐教學(xué)集中在設計行業(yè)常用的探索者（ TSSD） 結構繪圖軟件和SAP2000 結構分析軟件，通過(guò)鋼筋混凝土結構梁、柱、墻配筋施工圖訓練、靜定梁、靜定剛架及靜定平面桁架內力計算訓練，使學(xué)生初步掌握繪制結構施工圖及簡(jiǎn)單構件靜力分析的基本操作。同時(shí)，對于其他業(yè)界使用較多的結構繪圖、結構分析與設計軟件，則以簡(jiǎn)介和概述的形式使得學(xué)生對其有初步的了解。
隨著(zhù)學(xué)生課程學(xué)習的逐步深入，本校在完成“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”以及“結構動(dòng)力學(xué)”課程教學(xué)的基礎上，于本科四年級第一學(xué)期開(kāi)設了“土木工程設計軟件應用”課程，在建筑工程方向設計實(shí)踐中主要講授 SAP2000，PKPM在建筑結構分析和設計中的應用，包括： 結構建模、結構模態(tài)分析、結構抗震分析與設計及結構非線(xiàn)性分析�！巴聊竟こ淘O計軟件應用”課程的教學(xué)內容如表 2 所示。教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)超靜定剛架和排架結構分析、超靜定桁架和組合結構分析、單質(zhì)點(diǎn)和多質(zhì)點(diǎn)體系模態(tài)分析、地震作用時(shí)程分析和反應譜分析、鋼筋混凝土框架結構施工圖設計的講授和訓練，使學(xué)生能夠掌握結構高級分析技術(shù)的一些常用命令、操作步驟以及結構分析結果背后蘊含的結構設計概念，同時(shí)能夠較為全面地認識建筑結構設計的整個(gè)流程，從而為畢業(yè)設計乃至畢業(yè)后的工作奠定了軟件計算分析基礎。
3 教學(xué)資源。
“土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐”和“土木工程設計軟件應用”兩門(mén)課程的主講教師從事教學(xué)、工程設計和工程實(shí)踐十多年，是“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”“高層建筑結構”等課程的主講教師，積累了豐富的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗和工程經(jīng)驗。教學(xué)過(guò)程中，除了介紹結構軟件基本理論外，還采用大量例題進(jìn)行上機訓練，所選用例題的原型均選自于建筑結構施工圖設計示例[2]、結構力學(xué)教材[3]、土木工程常用軟件應用教材[4，5]
并進(jìn)行了相應的改寫(xiě)，以求滿(mǎn)足課程教學(xué)的需要。同時(shí)，主講教師聯(lián)合與國內主流工程設計軟件高技術(shù)企業(yè)工程師，借助于結構軟件（ 如 Revit 結構軟件、盈建科軟件） 的應用講座和演示觀(guān)摩多個(gè)環(huán)節，促進(jìn)學(xué)生和工程設計行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員的交流和溝通。
4 結語(yǔ)。
當前工程界使用的結構繪圖和分析軟件較多，本校從中選擇了適合本科階段建筑工程設計實(shí)踐課程的結構軟件，將其納入到培養學(xué)生工程能力的實(shí)踐課程中，通過(guò)校企聯(lián)合使得學(xué)生在校學(xué)習期間，能夠充分開(kāi)展基于大型結構軟件的實(shí)踐環(huán)節訓練，從而為學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入城市建設奠定良好的技術(shù)基礎。
參考文獻：
[1] 陳長(cháng)冰，胡曉軍，夏 勇，等。 卓越工程師計劃中核心能力的培養探討———以土木工程專(zhuān)業(yè)為例[J]。 廊坊師范學(xué)院學(xué)報（ 自然科學(xué)版） ，2011，11（ 6） ：111—115。
[2] 中國建筑西北設計研究院有限公司。 建筑結構施工圖設計示例[M]。 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2012。
[3] 龍馭球，包世華。 結構力學(xué)教程[M]。 第 3 版。 北京： 高等教育出版社，2012。
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