導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

關(guān)鍵詞建筑表達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全建筑情感爭(zhēng)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐

■前言

一段時(shí)間以來，由法國(guó)巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)2E侯機(jī)廳通道部分倒塌事故引起的對(duì)結(jié)構(gòu)安全問題的討論成為業(yè)界甚至各種傳媒的熱門話題，由之引起的對(duì)國(guó)家大劇院以及各奧運(yùn)在建項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全再認(rèn)識(shí)的聲音也不時(shí)傳起。特別是對(duì)正在設(shè)計(jì)施工中的奧運(yùn)項(xiàng)目，按照政府決策部門的意見，建設(shè)單位組織結(jié)構(gòu)有關(guān)專家逐個(gè)項(xiàng)目地進(jìn)行了更為嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全評(píng)估。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全是我們所有從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究工作者必須面對(duì)和回答的問題，巴黎戴高樂機(jī)場(chǎng)事故是結(jié)構(gòu)在其設(shè)計(jì)使用壽命初期（投入運(yùn)營(yíng)一年），在常規(guī)荷載作用（沒有恐怖襲擊、沒有惡劣的區(qū)域突發(fā)自然災(zāi)害）的情況下發(fā)生的，就是說，一定是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或施工的某個(gè)環(huán)節(jié)給結(jié)構(gòu)留下了致命的內(nèi)部缺陷才造成的，這一缺陷既可能是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論方面的，也可能是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造方面的，既可能是結(jié)構(gòu)材料使用方面的，還可能是建造過程中的施工質(zhì)量控制方面的，等等。無論什么原因，這種結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則所不允許的，引起我們的警覺也是應(yīng)該的。

另一方面，我們也還是應(yīng)該理性地、科學(xué)地、全面地分析和把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全問題。其實(shí)，追溯人類改造自然、改造世界的歷史足跡，我們還是有理由對(duì)當(dāng)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和建造技術(shù)的發(fā)展水平感到自豪的。雖然我們現(xiàn)在感覺是越來越累，越來越難，但是在力學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的有力支撐下，我們所從事的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造技術(shù)的發(fā)展還是基本上滿足了那些滿腦子求新求奇，求高求廣的所謂當(dāng)代建筑師的表達(dá)欲望與需求的。

■世界上沒有自由的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，但假如沒有我們，也就沒有建筑表達(dá)的自由

建筑師設(shè)計(jì)東西，無非表達(dá)兩種需求，一種是傳統(tǒng)意義上的功能需求，另外一種就是表達(dá)建筑情感，或者說是通過建筑表達(dá)情感。這種情感表達(dá)方面的需求可能是來自公眾的，也可能是來自政府或領(lǐng)導(dǎo)意志的，還可能就是直接來自建筑師的美學(xué)修為的。建筑師可以利用建筑特有的元素，比如建筑材料的材質(zhì)、裝飾材料的色彩等進(jìn)行其建筑情感的表達(dá)，但是這種表達(dá)的效果和能力是有限的，建筑師更重要的手段則是借助結(jié)構(gòu)的能力完成這一表達(dá)需求，從這個(gè)意義上說，建筑師豐富的想象力既給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了課題、帶來了挑戰(zhàn)，同時(shí)也就給結(jié)構(gòu)工程師帶來了風(fēng)險(xiǎn)。

國(guó)家大劇院超大超深的地下結(jié)構(gòu)體量，橢球拋物面殼體屋頂和圍繞殼體的環(huán)形水池都是安得魯實(shí)現(xiàn)其劇院功能需求與其情感表達(dá)需求的手法和元素。為了在不超越人民大會(huì)堂的限定高度內(nèi)，完成劇場(chǎng)功能對(duì)豎向尺度的需求，“深入地下”是其自然的（也許是無奈的）選擇；橢球拋物面殼體屋頂罩住其下的三個(gè)功能劇場(chǎng)是建筑師進(jìn)行區(qū)域空間整和的一種手段，在這塊區(qū)域上的建筑物進(jìn)行這樣的整和處理我認(rèn)為是必要的；建筑師設(shè)置環(huán)形水池的目的在于其制造區(qū)域?qū)庫(kù)o氣氛的需要，這種建筑情感表達(dá)上的需求也是必要的。

國(guó)家大劇院總平面圖

同樣的，在建的國(guó)家體育場(chǎng)（簡(jiǎn)稱“鳥巢”）以及國(guó)家游泳中心（簡(jiǎn)稱“水立方”）等標(biāo)志性建筑，她們不單單是承載著滿足舉辦奧運(yùn)會(huì)各單項(xiàng)體育功能方面的需求，也還要承載著通過其“別樣”的建筑形象來表達(dá)全國(guó)人民百年奧運(yùn)夢(mèng)想成真的情感需求，承載著要為最出色的一屆奧運(yùn)會(huì)留下最出色的“建筑遺產(chǎn)”的使命。

自然的，建筑師是無法單獨(dú)承擔(dān)這樣的使命的，必須依靠結(jié)構(gòu)工程師的支持來實(shí)現(xiàn)其“特別”的表達(dá)需求。或者說，結(jié)構(gòu)工程師在這個(gè)時(shí)侯是沒有選擇的自由的，只有絞盡腦汁為建筑師的這種需求尋找“解決方案”，于是，百年之前的理論物理學(xué)命題“泡沫理論”被結(jié)構(gòu)師拿來經(jīng)過有趣的數(shù)學(xué)變換，最終成了表達(dá)建筑師“看似無序的水分子結(jié)構(gòu)”的最好載體。

國(guó)家游泳中心總平面圖

■建筑結(jié)構(gòu)形式的爭(zhēng)議多半不是“好與不好”的問題，而是“值與不值”的問題

為了滿足建筑師們的“浪漫”需求，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成方式無能為力的時(shí)候，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師就必須探索新的、非傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成方式。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本形式，可以說已經(jīng)被我們認(rèn)識(shí)的差不多了，但是，這種說法只是限于基本體系，并不意味著創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)形態(tài)可能性的減少，在擁有無限多樣的物種的豐富多彩的世界里，限定結(jié)構(gòu)形態(tài)的類型顯然是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)就是在既要保證結(jié)構(gòu)安全同時(shí)又要滿足建筑美學(xué)需求的杠桿上尋找一個(gè)平衡點(diǎn)。只是，世界上終究沒有免費(fèi)的午餐，當(dāng)各種或是張揚(yáng)的、或是陌生的結(jié)構(gòu)形態(tài)出現(xiàn)的時(shí)候，在結(jié)構(gòu)材料科學(xué)還沒有長(zhǎng)足的發(fā)展的時(shí)候，在我們還不得不用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料去實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)個(gè)“浪漫”的需求的時(shí)候，對(duì)結(jié)構(gòu)安全的關(guān)注也就從來沒有象現(xiàn)在這樣引起一端又一端的“爭(zhēng)議”。

從一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究工作者的角度看待這些“爭(zhēng)議”，我認(rèn)為很多時(shí)候我們是可以在力學(xué)或規(guī)范的原則內(nèi)尋找到這個(gè)“平衡點(diǎn)”的，隨后的問題是，這會(huì)要我們付出多大的“代價(jià)”，或者說要我們支付多大的“結(jié)構(gòu)成本”？我認(rèn)為對(duì)這個(gè)我們要支付的成本“值與不值”的不同看法是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式“爭(zhēng)議”的焦點(diǎn)問題。

其實(shí)，作為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師，常常是不能判斷建筑的形象與情感“效益”與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的“成本”之間到底誰(shuí)高誰(shuí)底的，因?yàn)榍罢呤呛茈y量化的。我們所能做的就是在保證建筑功能與美學(xué)需求的諸種可選擇的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式中找到成本較低的解決方案。

國(guó)家游泳中心南北剖面圖

國(guó)家大劇院南北剖面圖

例如，在國(guó)家大劇院工程結(jié)構(gòu)的第一輪初步設(shè)計(jì)時(shí)，法國(guó)ADP公司確定的結(jié)構(gòu)底板的頂面標(biāo)高為-26.0米，這個(gè)標(biāo)高受到了中國(guó)建筑與結(jié)構(gòu)工程師的質(zhì)疑，如此深的基槽，且不說開挖與降水的成本會(huì)很高，結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)的抗浮設(shè)計(jì)成本更是一項(xiàng)很大的投入，為此，我們建議在保證其建筑功能需要的前提下，盡可能提高建筑底面標(biāo)高，法方在修改后的初步設(shè)計(jì)中將這一標(biāo)高提高到了-22.0米。

與上述情形相反，國(guó)家游泳中心工程的建筑設(shè)計(jì)由于采用了ETFE雙層充氣膜，這種膜材的造價(jià)很高，所以，在相對(duì)深挖（增加基礎(chǔ)開挖與結(jié)構(gòu)抗浮成本）和抬升建筑總高度（增加圍護(hù)膜材的用量）的比較選擇中建筑師完全依賴的就是綜合成本最小化的原則。

■結(jié)構(gòu)工程師要給浪漫的建筑師和建筑師的浪漫設(shè)定一條底線

作為一名結(jié)構(gòu)工程師，我們還應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，結(jié)構(gòu)科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展遠(yuǎn)沒有達(dá)到可以令建筑師們的“浪漫思維”無約無束的境地。在實(shí)際結(jié)構(gòu)的建造過程中影響結(jié)構(gòu)安全的因素眾多，一方面，建筑結(jié)構(gòu)理論歸根結(jié)底是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，理論與實(shí)際的偏差不可避免，另一方面，建造技術(shù)的發(fā)展水平和區(qū)域差異以及施工質(zhì)量控制等等方面的諸多因素，都會(huì)給實(shí)際建造完成的建筑結(jié)構(gòu)安全性能帶來某種程度的不確定性。

所以，建筑師們?cè)谕ㄟ^建筑表達(dá)其美學(xué)或情感需求的時(shí)候，結(jié)構(gòu)工程師們還是要給他們?cè)O(shè)定一條底線。這條底線不僅依賴于當(dāng)代人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)水平，而且還依賴于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展水平，依賴于結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展水平。在某種程度上，我們可以允許他們突破某些“規(guī)范”條文的底線，但是不能允許他們突破“基本力學(xué)準(zhǔn)則”的底線。尤其是當(dāng)我們面對(duì)國(guó)外建筑師的時(shí)候，這一點(diǎn)做起來很難，譬如在和安德魯?shù)姆▏?guó)ADP團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)國(guó)家大劇院的過程中，我們就經(jīng)歷了多次的“爭(zhēng)執(zhí)與說服”的過程。

國(guó)家游泳中心的設(shè)計(jì)過程也給了我們很多啟示，在建筑師浪漫的創(chuàng)意和結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)之間還是有較長(zhǎng)的一段路要走的，因此，我們投入很多精力進(jìn)行了這種新型多面體空間鋼框架結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究，最終才可以保證這種結(jié)構(gòu)的安全、可靠。

鋼骨架結(jié)構(gòu)效果

ETFE充氣枕結(jié)構(gòu)

■不能認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性是永遠(yuǎn)的矛盾

實(shí)際上，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性的憂慮往往會(huì)束縛住我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)造性探索的步伐，雖然這種憂慮不是多余的。發(fā)生巴黎機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)倒塌事故后，我們聽到的幾乎都是對(duì)安德魯主持設(shè)計(jì)的建筑的一片懷疑之聲，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們，尤其是從事重要公共建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師們更是增添了更多的謹(jǐn)慎與小心。

我認(rèn)為，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)始終是：按照建筑的功能與美學(xué)需求確定安全、合理的結(jié)構(gòu)體系；進(jìn)而依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所確定的原則對(duì)結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)與結(jié)構(gòu)抗力進(jìn)行符合結(jié)構(gòu)實(shí)際工作條件（性能）的分析；最終應(yīng)做到在規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的各種荷載作用下，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的使命，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的自始至終的關(guān)切無疑是必要的，另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性不但是當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的必然要求，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)自身發(fā)展的要求。國(guó)家大劇院、國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家游泳中心以及新中央電視臺(tái)等建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)造性探索可以為我們跟蹤當(dāng)今世界先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念提供一些線索，也可以讓我們檢視一下很多經(jīng)驗(yàn)的、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維是否還適應(yīng)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的要求。

篇2

高層建筑結(jié)構(gòu)在模型上一般可以假想為一個(gè)從地基出發(fā)并不斷上升的懸臂構(gòu)件。高層建筑主要承受水平作用效應(yīng)和豎向作用效應(yīng)，水平作用效應(yīng)一般指風(fēng)荷載，在抗震設(shè)防地區(qū)還包括水平地震作用。豎向作用效應(yīng)則一般由結(jié)構(gòu)自重荷載產(chǎn)生，在抗震設(shè)防烈度為8、9度時(shí)的大跨度和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的高層建筑，還應(yīng)考慮豎向地震作用。在這些作用效應(yīng)下，結(jié)構(gòu)整體及主體構(gòu)件均需具有足夠的承載能力、剛度和延性，整體的設(shè)計(jì)注重概念，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定中對(duì)于建筑形體的規(guī)則性要求，包括平面布置的規(guī)則性及豎向布置的規(guī)則性。結(jié)構(gòu)在抵抗彎曲方面來說，結(jié)構(gòu)體系務(wù)必滿足:不能使建筑物產(chǎn)生傾覆;在承受荷載時(shí)，它的支撐體系的某些部位不應(yīng)被壓屈、壓碎或者直接被拉伸破壞;同時(shí)彎曲側(cè)移不能超出彈性極限的范圍。而結(jié)構(gòu)在抵抗剪力方面來說，結(jié)構(gòu)體系務(wù)必滿足:建筑物不至于發(fā)生剪切破壞;同時(shí)結(jié)構(gòu)的整體剪切側(cè)移不能超過彈性極限的范圍。最后對(duì)于結(jié)構(gòu)的地基和基礎(chǔ)來說，由于高層建筑一般是高次不靜定結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)體系在支承點(diǎn)處應(yīng)避免較大的不均勻變形，從而可以防止出現(xiàn)較大的二次內(nèi)力。

1．2高層建筑結(jié)構(gòu)的傳力路線

高層建筑的豎向平面結(jié)構(gòu)和水平平面結(jié)構(gòu)都必須有明確的傳力路線。以某個(gè)作用在樓面上的重力荷載為例，它要通過樓蓋構(gòu)件的彎曲傳遞給豎向結(jié)構(gòu)的某個(gè)構(gòu)件，直到建筑物的基礎(chǔ)和地基。傳力路線的模式根據(jù)結(jié)構(gòu)的類別和布置而異。高層建筑的底層往往只允許有少量的立柱，以便有足夠的空間可以設(shè)置寬敞的入口、前廳或廣場(chǎng)。這時(shí)，有較密柱間距的上層結(jié)構(gòu)的重力荷載，就要通過另一種結(jié)構(gòu)體系傳給底層立柱以及底層立柱基礎(chǔ)。當(dāng)高層建筑的樓層平面有突變時(shí)(如樓層有收進(jìn)，或由矩形平面變成其他形狀的平面時(shí))，或結(jié)構(gòu)體系有變化時(shí)，它們的傳力路線也會(huì)發(fā)生改變，這時(shí)往往既要有豎向的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，也要有水平方向的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。在高層建筑結(jié)構(gòu)傳力路線中還有一個(gè)區(qū)別于底層建筑結(jié)構(gòu)的特殊問題，那就是高層建筑的每個(gè)立柱都承受著上層傳來的重力荷載，要考慮它們各自在施工和使用過程中豎向壓縮量的差異。這既要在設(shè)計(jì)中加以考慮，也要在施工過程中及時(shí)加以調(diào)整，以保證各層樓面的水平度，減小因不同柱的壓縮量有過大差異而引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

2概念設(shè)計(jì)

2．1抗關(guān)于側(cè)力構(gòu)件合理布置規(guī)定

對(duì)于一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)單元，在設(shè)計(jì)上的通常做法是，一般會(huì)盡力避免設(shè)計(jì)出應(yīng)力集中的縮頸和凹角部位;而且盡量不要在這些部位設(shè)置樓、電梯間。整個(gè)結(jié)構(gòu)外形也要避免外挑，尺寸內(nèi)收也不宜過急，避免在結(jié)構(gòu)上形成薄弱部位。最大限度地防止因局部結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞，而出現(xiàn)全部結(jié)構(gòu)失去承載力的情況。

2．2關(guān)于高寬比的規(guī)定

高寬比的規(guī)定是對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度、整體穩(wěn)定、抗傾覆能力、承載能力以及經(jīng)濟(jì)合理性的綜合考慮，是長(zhǎng)期工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際工程來看，這一限值是比較經(jīng)濟(jì)合理與實(shí)用。但隨著目前高層建筑的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)其實(shí)高寬比并不是必須要滿足的。實(shí)際工程已有一些超過高寬比限制的例子(如深圳京基100大廈高441．8m，共100層，高寬比為9．5，天津117大廈，高597m，共117層，高寬比為9．7)，當(dāng)然高寬比超過限值時(shí)，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的受力分析，并施加可靠的構(gòu)造措施。

2．3短肢剪力墻的設(shè)置問題

在新的規(guī)范中，將墻肢截面高度與厚度比為5－8的剪力墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制。比如在剪力墻設(shè)計(jì)等級(jí)為四級(jí)，短肢剪力墻的配筋率要求是1%以上，而普通剪力墻則為0．2%。高厚比較小的構(gòu)件的脆性破壞較大，不利于抗震。所以，在具體的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里，設(shè)計(jì)師們應(yīng)該充分利用其它現(xiàn)有構(gòu)造形式來代替短肢剪力墻，減少不必要的麻煩。

2．4嵌固端的設(shè)置問題

在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的選擇上，如何準(zhǔn)確地確定嵌固端位置是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題，這直接關(guān)系到實(shí)際的受力狀態(tài)與選擇的計(jì)算模型是否符合以及內(nèi)力等相應(yīng)計(jì)算結(jié)果是否無誤。因?yàn)楝F(xiàn)在高層結(jié)構(gòu)通常會(huì)設(shè)有一層或者是二層的地下室(可以當(dāng)作人防工程來使用)，而嵌固端的選擇，可以結(jié)合各層的剛度變化，再根據(jù)它的實(shí)際布置狀況，可以選擇在一層頂板的位置，也可以是二層頂板的位置，同時(shí)在地下室其他樓層等部位也是有很大可能的。但是在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們往往會(huì)忽略了一系列需要注意的問題，例如嵌固端的設(shè)置和剛度比的限制等問題，忽視這些問題將會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量和后期數(shù)據(jù)的分析造成很大的隱患。

3地基與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在基礎(chǔ)的具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑破壞或影響正常使用的程度來確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)。首先，地基計(jì)算應(yīng)滿足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定;其次，由于高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)均為甲級(jí)或乙級(jí)，因此均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì);若地下室存在上浮問題時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。下面就高層建筑中不同的基礎(chǔ)類型分別闡述在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)注意的事項(xiàng):在對(duì)箱基和筏基的梁板進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)，務(wù)必相應(yīng)地扣除底板上直接作用的梁板荷載和自重，當(dāng)出現(xiàn)箱筏的四邊區(qū)格和地基反力過大的情況，這時(shí)要對(duì)梁板進(jìn)行加強(qiáng)配筋;而在進(jìn)行箱基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮洞口上下的連梁的影響，驗(yàn)算其截面面積，若洞口的位置或者大小有變動(dòng)，要復(fù)核連梁的抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度;若是進(jìn)行整體箱基和筏基的設(shè)計(jì)，必須考慮樁土的因素，其共同工作會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成一定程度的影響。

4結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

4．1結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇

當(dāng)前比較常用的計(jì)算軟件一般包括:建科院PKPM其中的SAT-WE，MIDAS，ANYSYS，ETABS，SAP等。由于各個(gè)軟件使用的計(jì)算模型有一定區(qū)別，所以在各個(gè)軟件計(jì)算結(jié)果上就會(huì)有或大或小的差異。實(shí)際工程中，務(wù)必考慮結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算模型的具體特點(diǎn)，在進(jìn)行整體分析時(shí)選擇最恰當(dāng)?shù)能浖?，并使用不同軟件進(jìn)行對(duì)比分析計(jì)算，從不同軟件計(jì)算的相差較大的結(jié)果中，選擇最接近工程實(shí)際情況的數(shù)據(jù)。若不能選擇合適的計(jì)算軟件，不但會(huì)消耗大量的時(shí)間和精力，更重要的是會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)埋下安全隱患，造成日后的工程問題。所以為了保險(xiǎn)起見，通常在布置復(fù)雜的高層設(shè)計(jì)中，宜使用不少于兩種不同的模型來進(jìn)行內(nèi)力分析和計(jì)算。

4．2剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的確定

在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的底部加強(qiáng)部位一般采取增加邊緣構(gòu)件箍筋和墻體的布筋來防止地震荷載的影響，預(yù)防結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性破壞，從而能夠比較有效的改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，在現(xiàn)行的規(guī)范中，明確指出剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可以參考?jí)χ?/8和底部?jī)蓪佣咧械妮^大值;而部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部的取值，可考慮以上兩層的高度及墻肢總高度1/8中的較大值。一般情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的剪力墻截面厚度bw的取法按照以下規(guī)定，按照一、二級(jí)級(jí)抗震標(biāo)準(zhǔn)的情況，bw宜選擇剪力墻無支長(zhǎng)度的1/16或?qū)痈?按照三、四級(jí)抗震標(biāo)準(zhǔn)的情況，bw宜選擇剪力墻無支長(zhǎng)度的1/20或?qū)痈摺５趬Φ资芰^小且結(jié)構(gòu)層高相對(duì)較高的情況下，其厚度還按上述要求取值，就顯得很不經(jīng)濟(jì)。所以，根據(jù)具體的工程實(shí)踐，厚度可以適當(dāng)減小，而且必須按照下面的公式計(jì)算穩(wěn)定性。

篇3

2結(jié)構(gòu)選型

國(guó)家規(guī)范《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》和《廣東省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中均給出在保證安全、耐久的前提下，采用資源消耗低和環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)體系的要求，規(guī)范指出符合要求的結(jié)構(gòu)體系主要包括輕鋼結(jié)構(gòu)體系、砌體結(jié)構(gòu)體系和木結(jié)構(gòu)體系。因此該工程在方案階段確定結(jié)構(gòu)體系時(shí)，根據(jù)建筑使用功能要求，進(jìn)行了多方案的比較：方案1：木結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)不是木材出產(chǎn)地，需要從外地運(yùn)進(jìn)木材，這樣規(guī)模的商務(wù)辦公樓，如果采用了木結(jié)構(gòu)，一方面會(huì)消耗大量的森林資源，另一方面，單純的木結(jié)構(gòu)也不能完全滿足建筑的使用功能要求。這個(gè)方案不可取。方案2：砌體結(jié)構(gòu)體系。工程所在地區(qū)屬于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，該結(jié)構(gòu)體系對(duì)于縱橫墻間的距離是有要求的不能太大，同時(shí)墻體的開窗面積是有限定的。這樣就很難滿足現(xiàn)在建筑的功能要求，而且這種體系的抗震性能較差，因此不采用該方案。方案3：鋼框架與鋼筋混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)過往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在多層建筑中采用框架結(jié)構(gòu)既能很好滿足建筑功能要求，又對(duì)抗震設(shè)防方面有利，同時(shí)又是合理、適用的體系。采用鋼結(jié)構(gòu)可以減少對(duì)周邊的環(huán)境影響，滿足綠色建筑的要求。但是這個(gè)方案又存在一個(gè)問題：因?yàn)榇嬖诖罅康木G化面積，給鋼結(jié)構(gòu)防水措施提出了更高的要求，在這方面的材料消耗相應(yīng)增多；也會(huì)增加使用階段的維護(hù)成本，不符合規(guī)范在建筑全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源的要點(diǎn)，該方案不是綠色建筑最佳的結(jié)構(gòu)方案，因此也未被采用。方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。該方案是在方案3的基礎(chǔ)上把鋼框架改為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，保留部分結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。對(duì)照規(guī)范的內(nèi)容綜合各方面的因素，因地制宜，進(jìn)行多方案比較，確定符合規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、適用、節(jié)約資源的目標(biāo)，并且根據(jù)工程實(shí)際情況，盡可能采用可再利用的建筑材料。通過方案比選，本工程選用方案4：鋼筋混凝土框架與部分鋼結(jié)構(gòu)組合體系。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①入口處的8根“7字形”裝飾柱以及其連接的橫梁，8根柱子建筑要求外觀尺寸為700×1300，有16m高，橫梁跨度為30m，建筑外觀尺寸要求為800×1500，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，一方面構(gòu)件自重輕，可以減小地震作用，另一方面在處理橫梁與框架柱的連接節(jié)點(diǎn)上也變得容易。在工程成本上，采用鋼結(jié)構(gòu)較現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省人工、外腳手架、模板及支撐系統(tǒng)費(fèi)用，另外工期效益顯著。②中庭屋蓋部分，建筑設(shè)計(jì)為不上人的采光屋面，該屋面跨度為30m，三邊支承。一方面因?yàn)榭缍缺容^大，如果采用鋼筋混凝土，其自重必然較大，其次從建筑空間效果來看，在二層平臺(tái)花園以及其他各層均可以看到該屋蓋，如果采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不夠輕盈。所以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上決定采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖7所示。③對(duì)于兩處從二層平臺(tái)花園上三、四樓的樓梯，因?yàn)榻ㄖ笞龀蓱冶坌问?，中間不加柱子，從節(jié)省材料以及造型美觀考慮，把它做成鋼木組合樓梯（鋼骨架木踏步樓梯），從而達(dá)到既美觀輕巧又相對(duì)省材的目的。

4優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)專業(yè)在綠色建筑設(shè)計(jì)中最突出的內(nèi)容是節(jié)材，因此該工程在設(shè)計(jì)圖紙出來以后，根據(jù)綠色建筑的要求，為了達(dá)到進(jìn)一步節(jié)材的目標(biāo)，對(duì)主體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)圖紙作了進(jìn)一步的優(yōu)化，其中優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過調(diào)整次梁的布置，相對(duì)原設(shè)計(jì)一個(gè)房間三道次梁改為兩道次梁，從而增大板的跨度，使其在盡量不增加截面厚度以及鋼筋量的基礎(chǔ)上，達(dá)到最大優(yōu)化值。優(yōu)化前與優(yōu)化后的18～28軸三層結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖8、圖9所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算得出，前后兩個(gè)設(shè)計(jì)成果在混凝土用量上基本持平，而在鋼筋用量上，前一個(gè)含鋼量為35.63kg/m2，而后一個(gè)為33.40kg/m2，這一優(yōu)化節(jié)省了6%鋼筋用量；同時(shí)因?yàn)闇p少了一道次梁，在建筑模板方面也會(huì)相應(yīng)減少材料損耗。另外，拔風(fēng)塔中央的準(zhǔn)800直徑的圓柱也作了優(yōu)化，由原來C25,配18根25鋼筋的混凝土柱改為準(zhǔn)800×10的鋼管柱，這樣既節(jié)省混凝土8.8m3，鋼材量用量也從原來的1.35噸，減少為0.434噸，并且節(jié)省人工、模板及支撐系統(tǒng)費(fèi)用，工期效益顯著。綜上，優(yōu)化后的本工程符合國(guó)家規(guī)范《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》和《廣東省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)建筑工程提出的資源消耗低和環(huán)境影響小的要求，節(jié)省了鋼筋用量，減少材料損耗。

篇4

2煤炭工業(yè)礦井建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的改進(jìn)措施

煤炭工業(yè)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)安全性，因而其設(shè)計(jì)要求較一般的建筑設(shè)計(jì)高出很多，同時(shí)由于以往建筑設(shè)計(jì)對(duì)功能、安全等指標(biāo)的過于注重，而忽視了其他方面的考慮，使得設(shè)計(jì)上存在一些問題，需要在具體設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)展要求。

2.1明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)模型

煤炭工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的成型由各項(xiàng)具有重要作用的指標(biāo)數(shù)據(jù)決定，這也是在設(shè)計(jì)中的重要參考依據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)方案的最終完成有著重大影響[3]。建筑設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)包括目標(biāo)參數(shù)、控制參數(shù)等的設(shè)定都要結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，將波動(dòng)幅度小的參數(shù)選擇出來，作為指標(biāo)形成參照標(biāo)準(zhǔn)，能夠在設(shè)計(jì)中更加精準(zhǔn)地得出與目標(biāo)參數(shù)相符的數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)中，建筑材料以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸、面積等指標(biāo)需要在建設(shè)前設(shè)定出來，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)前處理。相似的函數(shù)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)多組，以便在比較中找出最優(yōu)化的方案。通過函數(shù)分析煤炭工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，為工程建設(shè)最大限度地節(jié)省了時(shí)間、材料等。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全性與使用年限等的硬性規(guī)定，設(shè)計(jì)要權(quán)衡約束條件，結(jié)合力學(xué)等科學(xué)確定架構(gòu)的剛性、結(jié)構(gòu)形變限度等，確保符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)設(shè)計(jì)各項(xiàng)重要指標(biāo)都確定之后，以此為參考建立標(biāo)準(zhǔn)模型，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加直觀化，有助于煤炭工業(yè)建筑的最終建設(shè)。

2.2綜合計(jì)算數(shù)據(jù)，選擇最佳設(shè)計(jì)方案

煤炭工業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了龐雜的數(shù)據(jù)確定外，還設(shè)計(jì)多項(xiàng)計(jì)算程序的運(yùn)行，這也是改進(jìn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[4]。由于煤炭工業(yè)建筑要求高，變量復(fù)雜，多種設(shè)計(jì)條件在其中需要綜合考慮，因而對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)建筑建構(gòu)的精確化。在計(jì)算當(dāng)中，結(jié)合實(shí)際需要，采取不同方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行演算，轉(zhuǎn)化約束條件，節(jié)省時(shí)間，恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方式能夠推動(dòng)程序的最優(yōu)化，使其用途更加齊全，運(yùn)行更加高效，多個(gè)小程序的有機(jī)組合，形成程序的綜合化，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更有保障。通過程序的運(yùn)算，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，在模型的矯正下，根據(jù)現(xiàn)實(shí)要求，選擇煤炭工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最佳的方案。通過對(duì)這個(gè)方案進(jìn)行可行性的評(píng)估以及安全性等的結(jié)合，進(jìn)行具體實(shí)施建設(shè)。同時(shí)，在以往建設(shè)中對(duì)煤礦建筑美觀因素考慮不足的具體情況下，將外觀等參數(shù)置入計(jì)算當(dāng)中，在方案中加以體現(xiàn)，從而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人性化。

2.3綜合分析計(jì)算結(jié)果，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量

由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中參數(shù)的復(fù)雜性，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果也多樣化，主要的設(shè)計(jì)人員要將計(jì)算結(jié)論加以統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行綜合分析，通過各個(gè)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的比對(duì)，形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)[5]。在此基礎(chǔ)上，從多個(gè)角度抓住方案細(xì)節(jié)，分析異同點(diǎn)，避免因疏忽而遺漏了關(guān)鍵點(diǎn)，致使出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的漏洞。煤炭工業(yè)的建筑建設(shè)是一項(xiàng)綜合的工程，需要?jiǎng)佑么罅康馁Y源，因此，設(shè)計(jì)上必須精益求精，在考慮節(jié)省成本的同時(shí)，對(duì)建設(shè)技術(shù)也要相應(yīng)地加以改進(jìn)。通過對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果的綜合分析，設(shè)計(jì)方案的比對(duì)，消除了建設(shè)中的各項(xiàng)弊端，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加趨于科學(xué)性，從而保證了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了重要的保障。

篇5

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震等知識(shí)的綜合應(yīng)用，作為培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計(jì)、施工、預(yù)算、招投標(biāo)工作的高級(jí)工程技術(shù)人才的土木工程專業(yè)，一般將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程施工技術(shù)管理、預(yù)算和招投標(biāo)等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有密切聯(lián)系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)崗位的主要工作內(nèi)容已由多層建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔咏ㄖO(shè)計(jì)；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的識(shí)圖與讀圖等知識(shí)，清楚高層建筑中哪些是主要受力構(gòu)件，哪些是構(gòu)造構(gòu)件，在施工過程中遇到一些簡(jiǎn)單的高層事故應(yīng)如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學(xué)習(xí)；土木工程預(yù)算和招投標(biāo)管理工作中大量的分析計(jì)算都要靠計(jì)算機(jī)來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎(chǔ)上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學(xué)習(xí)。工程專業(yè)開設(shè)該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學(xué)中還存在不少現(xiàn)實(shí)問題。鑒于此，本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)過程等方面探討高層建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革問題，希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。

一、課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土建行業(yè)對(duì)人才的要求特別是對(duì)學(xué)生工程素質(zhì)的要求越來越高，企業(yè)歡迎的是具有完備知識(shí)結(jié)構(gòu)又具備較強(qiáng)工程能力的人才。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程涉及很多計(jì)算，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，但該課程的學(xué)時(shí)往往十分有限，因此，合理選擇教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。該課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標(biāo)，理論與實(shí)踐并重，并注意兼顧不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期，主要內(nèi)容包括緒論、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系與布置、高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用、高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析和設(shè)計(jì)要求、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高層建筑地下室和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等，與先修課程混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、工程結(jié)構(gòu)抗震等有緊密聯(lián)系，也存在一定的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。為了保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，教師處理與已開設(shè)課程重復(fù)的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)做到“重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點(diǎn)”[1]。例如：荷載計(jì)算部分的一些內(nèi)容與混凝土結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容相似，按照相似的內(nèi)容講典型的原則，對(duì)該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算（考慮風(fēng)震系數(shù)），而活荷載計(jì)算可不考慮不利布置；框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的一些內(nèi)容，與混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)等課程的相關(guān)內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，對(duì)該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何調(diào)整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù)；高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)部分的一些內(nèi)容，與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)工程課程存在內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，教師可重點(diǎn)講解高層建筑“筏板基礎(chǔ)”“樁基+筏板”設(shè)計(jì)中的常見錯(cuò)誤及其原因。

二、課程教學(xué)模式

在開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程時(shí)，學(xué)生已具備一定的專業(yè)技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學(xué)模式是近年來該課程教學(xué)的主要特點(diǎn)之一。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生提高實(shí)踐技能、掌握關(guān)鍵知識(shí)為主線，整合課程各個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)和項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，將“教、學(xué)、做”有機(jī)結(jié)合，著力體現(xiàn)應(yīng)用性、實(shí)踐性和開放性的課程理念。將“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式有機(jī)融入教學(xué)過程，有利于處理“懂”與“會(huì)”的關(guān)系，學(xué)生可以先懂后會(huì)，也可以先會(huì)后懂或邊懂邊會(huì)。此外，教師還可以把課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、建筑設(shè)計(jì)院、工程施工現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)所，廣泛開展直觀教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的一體化，從而有效提升學(xué)生的綜合能力。

三、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂教學(xué)、PKPM軟件應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)實(shí)踐和考核[2]。以下從四個(gè)方面探討該課程的教學(xué)改革。

(一)課堂教學(xué)

課堂教學(xué)應(yīng)以講解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等內(nèi)容為主；要有明確的教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略和具體的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)；要注意培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的觀念，力促學(xué)生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，還應(yīng)做到課堂講授、自學(xué)、討論相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合[3]。第一，課堂講授與自學(xué)相結(jié)合。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)講授基本概念、基本原理和難點(diǎn)，并向?qū)W生指定課外自學(xué)的內(nèi)容和思考題，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，化解教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發(fā)學(xué)生開展積極的思維活動(dòng)[4]。大學(xué)生思想獨(dú)立性強(qiáng)，思維靈活，喜歡獨(dú)立思考問題。因此，在全班或小組內(nèi)圍繞一個(gè)問題開展討論，讓學(xué)生各抒己見，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，充分提高教學(xué)效果。如在高層結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容的教學(xué)中，可讓學(xué)生以某“高層設(shè)計(jì)采用哪種結(jié)構(gòu)體系較合理”為題在班級(jí)范圍內(nèi)開展討論，讓學(xué)生在愉快的氛圍下通過主動(dòng)思考掌握高層結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)知識(shí)。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，也可提高學(xué)生的表達(dá)能力。第三，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合。在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題。對(duì)于較抽象的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)組織學(xué)生開展課堂討論或課外學(xué)習(xí)小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容，組織開展以高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論知識(shí)和常規(guī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的小型競(jìng)賽活動(dòng)，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。第四，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。筆者的調(diào)查表明，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都感覺到“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”難以理解，難以聯(lián)系具體工程實(shí)例；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是停留在單個(gè)構(gòu)件上，不明確結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的思路。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容引入工程實(shí)例，通過對(duì)工程實(shí)例的詳細(xì)講解，使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，提高應(yīng)用能力。比如，對(duì)高層建筑常用的三種結(jié)構(gòu)，即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，教師可借助實(shí)際工程項(xiàng)目，依次詳細(xì)講解抗側(cè)力構(gòu)件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實(shí)例講解使學(xué)生理清結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體思路，加深對(duì)規(guī)范條文的理解。需要說明的是，教師教學(xué)中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，也可來自教師指導(dǎo)學(xué)生完成的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計(jì)實(shí)踐（包括結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)質(zhì)量的有效手段。

(二)PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)

PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)的重點(diǎn)是理解和掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過程，主要有以下三個(gè)教學(xué)步驟：(1)結(jié)構(gòu)布置的講解與練習(xí)。在此步驟中，要通過講解和練習(xí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規(guī)”關(guān)于結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的基本要求。結(jié)構(gòu)平面布置要求平面形狀簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱、質(zhì)心和剛心重合[5]30−31；結(jié)構(gòu)豎向布置的要求主要是抗側(cè)力構(gòu)件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計(jì)算參數(shù)輸入練習(xí)。在此步驟中，應(yīng)要求學(xué)生按照相關(guān)要求，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況輸入PKPM相關(guān)參數(shù)，并理解基本風(fēng)壓、基本雪壓、設(shè)計(jì)地震分組、抗震設(shè)防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。(3)PKPM計(jì)算結(jié)果的分析判斷和參數(shù)調(diào)整。在此步驟中，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，判斷結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求，并對(duì)不滿足要求的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

(三)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)，有利于學(xué)生強(qiáng)化工程概念和感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高創(chuàng)新能力。在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生分組參觀調(diào)查當(dāng)?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ?，了解其?gòu)型、結(jié)構(gòu)體系、存在的施工問題等；可以讓學(xué)生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學(xué)樓、辦公樓、賓館等框架結(jié)構(gòu)的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結(jié)構(gòu)的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結(jié)構(gòu)的建模。

(四)課程考核

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的常規(guī)考核方法是筆試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)相結(jié)合，但筆試成績(jī)一般占總成績(jī)的80%，這容易導(dǎo)致學(xué)生只重視理論而忽視實(shí)踐，不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高。該課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，可采用筆試、上機(jī)操作、實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的考核方式。其中，筆試成績(jī)占總成績(jī)的50%，試卷的制作可參考國(guó)家“注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)資格”考試；上機(jī)操作成績(jī)占總成績(jī)的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)用PKPM軟件完成滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)建模；實(shí)踐環(huán)節(jié)成績(jī)占總成績(jī)的30%，內(nèi)容包括考察報(bào)告的撰寫情況、在分組建模實(shí)踐教學(xué)中的表現(xiàn)等。

四、教學(xué)過程的組織

如前所述，在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題，其中預(yù)習(xí)的內(nèi)容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu)，調(diào)查了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工中存在的問題等，并形成文字。導(dǎo)入新課時(shí)，教師可用5分鐘左右的時(shí)間了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過總結(jié)引出新課題。在講授新課的過程中，教師應(yīng)突出重點(diǎn)，把握難點(diǎn)，可按照理論講授―例題解析―學(xué)生練習(xí)―歸納總結(jié)的步驟組織教學(xué)。如在講解高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，可先分述每種結(jié)構(gòu)體系的概念，再舉例分析典型的結(jié)構(gòu)體系布置，然后讓學(xué)生畫出附近教學(xué)樓等高層建筑的結(jié)構(gòu)，最后歸納總結(jié)常見建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇。課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)一般可采取學(xué)生自由發(fā)言與教師總結(jié)相結(jié)合的方式，而在安排有小組前期調(diào)研的情況下，應(yīng)緊緊圍繞小組代表的匯報(bào)發(fā)言開展現(xiàn)場(chǎng)提問。另外，教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)到建筑設(shè)計(jì)院、工作室參觀實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，不斷提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。例如，為了提高應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量，黃淮學(xué)院在其大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設(shè)置了建筑設(shè)計(jì)院校內(nèi)實(shí)踐基地，為土木工程、建筑工程等專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐提供了良好的平臺(tái)，教師引導(dǎo)學(xué)生到這里結(jié)合教學(xué)內(nèi)容參觀實(shí)踐，無疑能夠有效地促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)所學(xué)理論知識(shí)的內(nèi)化和實(shí)踐應(yīng)用能力的提升。

作者:邵蓮芬 單位:黃淮學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

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篇6

2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

商業(yè)樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，采用樁加防水板基礎(chǔ)。根據(jù)前期試樁檢測(cè)報(bào)告結(jié)論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁?；A(chǔ)埋深12.1m，遠(yuǎn)大于建筑結(jié)構(gòu)高度的1/18。經(jīng)復(fù)核，風(fēng)荷載及水平地震作用下基底均不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，可滿足高層建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定要求。

3地下車庫(kù)設(shè)計(jì)

地下車庫(kù)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部增加的剪力墻，主要有兩個(gè)作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負(fù)零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保證室內(nèi)外高差處水平力的傳遞。商業(yè)樓室內(nèi)及室外相關(guān)范圍內(nèi)，正負(fù)零零層采用梁板式結(jié)構(gòu)，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。

4上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)超限情況的判定根據(jù)“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》的通知(建質(zhì)〔2010〕109號(hào))”，對(duì)商業(yè)樓的超限情況判定如下:①商業(yè)樓結(jié)構(gòu)高度29.2m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屬于A級(jí)高度高層建筑，高度不超限。②商業(yè)樓3層以上豎向構(gòu)件縮進(jìn)大于25%，屬尺寸突變(立面收進(jìn));③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業(yè)樓3層和4層之間質(zhì)心相差達(dá)18m，大于相應(yīng)邊長(zhǎng)的15%，同時(shí)，考慮偏心扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業(yè)樓屬于超限高層建筑。(2)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算分析在小震作用下，全部結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，構(gòu)件承載力和變形應(yīng)該滿足規(guī)范的相關(guān)要求。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進(jìn)行了整體內(nèi)力及位移計(jì)算，兩種軟件的計(jì)算結(jié)果基本一致，結(jié)構(gòu)體系滿足承載力、穩(wěn)定性和正常使用的要求。樓層最大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對(duì)不規(guī)則建筑應(yīng)采用時(shí)程分析進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時(shí)程曲線計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，三組時(shí)程曲線計(jì)算得到的底部剪力平均值大于CQC法計(jì)算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規(guī)范要求。時(shí)程分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系無明顯薄弱層，時(shí)程分析法包絡(luò)值較CQC法計(jì)算結(jié)果小，故結(jié)構(gòu)的小震彈性設(shè)計(jì)由CQC法計(jì)算結(jié)果控制。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對(duì)商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。兩個(gè)方向罕遇地震下性能點(diǎn)最大層間位移角均小于1/50，小于規(guī)范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業(yè)樓所用結(jié)構(gòu)體系能保證大震不倒的設(shè)計(jì)要求。在通過二階段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的基本設(shè)防目標(biāo)以外，針對(duì)本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標(biāo):①設(shè)防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內(nèi)雙層雙向鋼筋不屈服;②設(shè)防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設(shè)計(jì)，正截面抗彎按不屈服設(shè)計(jì);PMSAP樓板應(yīng)力分析結(jié)果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應(yīng)力集地區(qū)域，在多遇地震作用下，樓板主拉應(yīng)力不大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板不會(huì)開裂，在設(shè)防地震作用下，應(yīng)力集中位置樓板主拉應(yīng)力略大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但適當(dāng)加大樓板配筋，即可滿足樓板內(nèi)鋼筋不屈服。在設(shè)防地震作用下，利用SATWE進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)和不屈服設(shè)計(jì)，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計(jì)算結(jié)果一起進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實(shí)可行。通過以上性能化設(shè)計(jì)措施，在對(duì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性影響較小的情況下，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)偏心布置和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中對(duì)稱均勻布置，避免剛度中心與質(zhì)量中心之間存在過大的偏離;加強(qiáng)構(gòu)件的剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭性能。計(jì)算時(shí)，考慮偶然偏心的影響，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加強(qiáng)受扭轉(zhuǎn)影響較大部位構(gòu)件的強(qiáng)度、延性及配筋構(gòu)造。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，將考慮偶然偏心下的最大位移比嚴(yán)格控制在1.4以下，第一扭轉(zhuǎn)周期和第一平動(dòng)周期比嚴(yán)格控制在0.9以下。針對(duì)立面收進(jìn)帶來的扭轉(zhuǎn)不利影響而采取的抗震措施詳?shù)?1)條。構(gòu)造上，對(duì)收進(jìn)樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強(qiáng)配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內(nèi)大跨度區(qū)域樓板厚120mm，屋面大跨度區(qū)域樓板厚130mm，收進(jìn)部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強(qiáng)配筋。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010》的相關(guān)規(guī)定，體型收進(jìn)部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級(jí)提高一級(jí)，框架柱在此范圍內(nèi)箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進(jìn)部位以下兩層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件配筋加強(qiáng)。針對(duì)因開洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計(jì)算時(shí)按實(shí)際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續(xù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;同時(shí)，構(gòu)造加厚連廊等薄弱區(qū)域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。

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在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對(duì)偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程組的求解，提高了對(duì)結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過常微分方程求解器的直接求解，對(duì)有限元線進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，有效對(duì)一般力學(xué)問題進(jìn)行計(jì)算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問題的計(jì)算效果。而包世華教授對(duì)半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜力、動(dòng)力、穩(wěn)定性的分析驗(yàn)證中，提高了對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的效果。

2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法

高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法在高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又被稱為時(shí)程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要是對(duì)地震波直接輸入結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動(dòng)力方程，通過逐步積分法實(shí)現(xiàn)對(duì)地震過程中速度、加速度、位移等的時(shí)程變化，完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的描述。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下彈性及非彈性階段的內(nèi)力變化進(jìn)行深入研究，有效對(duì)高層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn)的損壞、開裂、屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要輸入地震波為隨機(jī)人工地震波，結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算多采取層模型。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法還加大了對(duì)樓板結(jié)構(gòu)變形的分析，使用并列多質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)和評(píng)議進(jìn)行研究，有效提高了對(duì)土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動(dòng)的模擬效果。

近年來我國(guó)還高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法中對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行分析，取得顯著進(jìn)展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法能夠有效對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提高對(duì)結(jié)構(gòu)延展性、變形的實(shí)際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法預(yù)計(jì)的破壞形態(tài)與實(shí)際地震的破壞效果非常接近，有效對(duì)地震危害進(jìn)行防護(hù)處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)前對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的整體看法不一。部分人員認(rèn)為采取大型高速計(jì)算機(jī)對(duì)典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過程中要對(duì)研究算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)近似方法進(jìn)行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的逐漸發(fā)展，越來越多國(guó)家在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過程中開始對(duì)地震波根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。

3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法

基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種新方法?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的被動(dòng)分析道主動(dòng)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，對(duì)設(shè)計(jì)具有非常好的促進(jìn)效果。基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)空間的要求較為嚴(yán)格，設(shè)計(jì)過程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進(jìn)行充分分析，實(shí)現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對(duì)剛度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時(shí)，要對(duì)剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實(shí)際應(yīng)用效果。目前我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計(jì)的過程中還存在較多問題。我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處?kù)堆芯亢桶l(fā)展階段。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對(duì)基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入研究，對(duì)剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有效分析，從本質(zhì)上提高數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。

4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法

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2.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

2.1結(jié)構(gòu)地震分析法

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是對(duì)結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)的分析，需要確定內(nèi)力組合及截面設(shè)計(jì)的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、彈性時(shí)程分析方法、振型分解反應(yīng)譜法、非線彈性靜力分析法以及非線彈性時(shí)程分析法。其中最為簡(jiǎn)單的屬底部剪力法，其在質(zhì)量、剛度沿高度分布較均勻的結(jié)構(gòu)中較為適用。假設(shè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)以線性倒三角形的第一振型為主。并通過第一振型周期的估計(jì)來確定地震影響系數(shù)。對(duì)于較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，采用振型分解反應(yīng)譜法來計(jì)算，它的思路就是根據(jù)振型疊加原理，將各種振型對(duì)應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。而彈性時(shí)程分析適用于特別不規(guī)則和特別重要的結(jié)構(gòu)中，將建筑物看作彈性或彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)，直接輸入地面振動(dòng)加速度記錄，對(duì)運(yùn)動(dòng)方程積分，從而得到各質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度和剪力時(shí)程變化曲線。非線彈性時(shí)程分析法可以準(zhǔn)確完整的反映結(jié)構(gòu)在地震作用下反應(yīng)的全過程。按非線彈性時(shí)程分析法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，能改善結(jié)構(gòu)抗震能力和提高抗震水平。非線彈性靜力分析法考慮了結(jié)構(gòu)彈塑性特性，在結(jié)構(gòu)分析模型上施加某種特定傾向力模擬地震水平側(cè)向力，并逐級(jí)單調(diào)增大，構(gòu)件一旦屈服，修改其剛度直到結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)。

2.2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

為了確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力最佳，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力等方面都達(dá)到最佳，質(zhì)量分布均勻，平面對(duì)稱、規(guī)則抗側(cè)向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系是優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)方案，從而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。

（1）根據(jù)我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，建筑持力層的選擇非常重要，它關(guān)系著整個(gè)建筑物的安全性能，同時(shí)規(guī)范還指出，建筑的形體要適當(dāng)，要求建筑的形狀及抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則，并有整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。

（2）抗震結(jié)構(gòu)體系布置是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，如房屋建造中框架結(jié)構(gòu)體系和砌體結(jié)構(gòu)的選擇問題。地震后會(huì)有余震，抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道抗震防線。如框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了避免部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力，將不承受重力荷載的構(gòu)件用作傳遞途徑。

（3）傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震是通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的抗震性能(強(qiáng)度、剛度、延性)來抵御地震作用的，即由結(jié)構(gòu)本身儲(chǔ)存和消耗地震能量。消能減震設(shè)計(jì)指在結(jié)構(gòu)中設(shè)置消能器來消耗地震輸入的能量，減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，減小結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和避免結(jié)構(gòu)物直接倒塌以達(dá)到預(yù)期防震減震要求。隔震設(shè)計(jì)指在建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔離層，即安裝隔震裝置，通過隔震裝置延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的基本周期，避免地震能量集中使結(jié)構(gòu)發(fā)生屈服和破壞。這是一種以柔克剛積極主動(dòng)的抗震對(duì)策,是一種新方法、新對(duì)策、新途徑。

（4）盡可能多設(shè)置幾道抗震防線，一個(gè)較好的抗震建筑結(jié)構(gòu)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如果只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。如像教學(xué)樓這種相對(duì)大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結(jié)構(gòu)，其縱、橫方向的剛度不均勻，很容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，而整個(gè)結(jié)構(gòu)只有框架一道防線，一旦柱子發(fā)生破壞，沒有其他約束措施，整個(gè)框架因喪失全部承載能力而倒塌。防止脆性和失穩(wěn)破壞，增加延展性。設(shè)計(jì)不良的細(xì)部結(jié)構(gòu)常常發(fā)生脆性和失穩(wěn)破壞，應(yīng)該防止。剛度的選擇有助于控制變形，在不增加結(jié)構(gòu)的重量的基礎(chǔ)上，改變結(jié)構(gòu)剛度，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。

（5）場(chǎng)地條件就是導(dǎo)致建筑震害過于嚴(yán)重的關(guān)鍵因素，所以選擇最為有利的地形最大限度的防止建筑物出現(xiàn)在不利于抗震功能發(fā)揮的區(qū)域。選擇在抗震過于危險(xiǎn)的區(qū)域來建造房屋，有可能對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來危害。在汶川地震時(shí)，北川縣城西的房屋建造在有滑坡隱患的山體之下，在地震的作用下，山體崩塌、滑坡，將大量的房屋掩埋，死亡1600人，損失慘重。

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2高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

大底盤多塔建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮到該結(jié)構(gòu)的抗震效果，關(guān)于多塔樓建筑的抗震效果也是現(xiàn)代人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題。在大多數(shù)的大底盤多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要采用“調(diào)”、“抗”、“放”的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，因此設(shè)計(jì)出了一種適用于高層建筑的新型連體剛結(jié)構(gòu)。同時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)服務(wù)和工程質(zhì)量方面的研究，實(shí)踐結(jié)果表明該項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)經(jīng)受住多種受力考驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果。此外，從整體的設(shè)計(jì)模型中可以看出，在大底盤多塔結(jié)構(gòu)中距離塔樓較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到的振動(dòng)影響較小。換句話說，在水平力的作用下，多塔樓對(duì)于距離塔樓較遠(yuǎn)的構(gòu)件的影響較小。由此，我們可以得出，在滿足大底盤頂層上部塔樓嵌固層的條件下，可以對(duì)塔樓各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分計(jì)算，并且這樣的大底盤塔樓結(jié)構(gòu)計(jì)算符合塔樓結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，對(duì)于這些結(jié)構(gòu)的計(jì)算將用于后續(xù)的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中。另外，大底盤頂層樓板平面要具有足夠的剛度來滿足其嵌固功能，可以采用大底盤頂層樓板與人防結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，得到頂層樓板的板厚厚度要達(dá)到300mm。對(duì)于板配筋設(shè)置采用雙重雙向拉通的方式，板的配筋率要在0.3%之上。針對(duì)落地的剪力墻的配筋要滿足設(shè)計(jì)計(jì)算要求，其配筋值應(yīng)為其對(duì)應(yīng)上部短肢剪力墻配筋值的1.1倍以上。

3高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算分析

對(duì)高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)要采用兩種不同的力學(xué)模型結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，以確保對(duì)此不規(guī)則結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析的可靠性。對(duì)于B級(jí)高度的高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足的計(jì)算要求如下：首先，采用兩個(gè)或兩個(gè)以上力學(xué)模型三維分析軟件對(duì)此類建筑的整體內(nèi)力位移進(jìn)行計(jì)算；其次，在對(duì)此類建筑進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)要考慮到結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，其振型數(shù)值要在塔樓數(shù)值的9倍及其以上，并且還要滿足振型的參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%；最后對(duì)于此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充運(yùn)算采用彈性時(shí)程分析的方法。對(duì)于結(jié)構(gòu)中薄弱層的彈塑性變形的驗(yàn)證，采用彈塑性靜力或動(dòng)力分析方法。針對(duì)那些豎向不規(guī)則的多塔結(jié)構(gòu)或是高層建筑中某一層建筑的抗側(cè)剛度在其上一層抗側(cè)剛度的70%之下，或是其抗側(cè)剛度值是其上相鄰3層樓層側(cè)向剛度平均值的80%之下，或是高層建筑中某層建筑的豎向抗側(cè)力構(gòu)建之間不連續(xù)，此樓層的薄弱層抗震標(biāo)準(zhǔn)值的地震剪應(yīng)力需要乘以1.15的增大系數(shù)。對(duì)于高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要滿足JGJ3-20025.1.13的規(guī)定。

4高層建筑大底盤不規(guī)則多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

針對(duì)高層建筑的9度抗震設(shè)計(jì)，進(jìn)行多塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其結(jié)構(gòu)選用要盡量避免帶夾層、連體、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)。針對(duì)高層建筑的抗震度在7度或是8度時(shí)，在選用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，選用兩種或以下種類的建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)錯(cuò)層的建筑房屋高度要分別≤80m和≤60m，其框架剪力墻結(jié)構(gòu)錯(cuò)層建筑房屋的高度與剪力墻結(jié)構(gòu)高度的要求相同。

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1.2教師教學(xué)方法單一，反思調(diào)整不及時(shí)教師主要是為完成教學(xué)任務(wù)，在目前各高職院校強(qiáng)化動(dòng)手能力，采取2+1學(xué)習(xí)方式，即2年在校內(nèi)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，1年校外實(shí)習(xí)，這樣學(xué)生的理論課學(xué)習(xí)課時(shí)數(shù)就有所減少，若還按原來傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用滿堂灌的方式，在有限的時(shí)間內(nèi)將全部知識(shí)都傳授給學(xué)生；甚至有些教師試圖通過多媒體授課，將大量的知識(shí)信息放到課件中，不停給學(xué)生展示，學(xué)生根本來不及思考就硬性地接受，可想而知，這樣得到的知識(shí)無法應(yīng)用到實(shí)踐中。

1.3重視理論學(xué)習(xí)，缺乏動(dòng)手能力建筑結(jié)構(gòu)課程理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)，傳統(tǒng)做法是將全部理論知識(shí)講授給學(xué)生，而學(xué)生動(dòng)手參與設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)較少，很多學(xué)生課程學(xué)得不錯(cuò)，但不會(huì)應(yīng)用，真正進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就無從下手，高分低能現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

1.4教學(xué)內(nèi)容更新較慢新時(shí)期的高職教學(xué)理念是培養(yǎng)高技能人才，因此在教學(xué)內(nèi)容上也應(yīng)適應(yīng)技能培養(yǎng)方面的調(diào)整，但教材更新還達(dá)不到這個(gè)要求，很多課本上還沒有體現(xiàn)設(shè)計(jì)理念。

2以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法

2.1引入以設(shè)計(jì)案例為導(dǎo)向的教學(xué)模式根據(jù)高職高專以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)理念，改革課程教學(xué)體系，突出以實(shí)踐教學(xué)為重點(diǎn)的相關(guān)內(nèi)容，針對(duì)不同就業(yè)崗位群，將建筑結(jié)構(gòu)各章節(jié)內(nèi)容歸納整理成各具體的、切合實(shí)際的工程設(shè)計(jì)案例。即將課程內(nèi)容項(xiàng)目化，將項(xiàng)目分解成各任務(wù)，針對(duì)不同任務(wù)對(duì)應(yīng)于實(shí)際工程案例，各案例均來自工程設(shè)計(jì)任務(wù)。每當(dāng)學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目課程，就能針對(duì)該課程項(xiàng)目完成一項(xiàng)實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)任務(wù)，將教材中單一算例用工程設(shè)計(jì)案例來代替，避免學(xué)生學(xué)習(xí)課程時(shí)的盲目性，即所學(xué)知其所用，真正調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過真正的工程設(shè)計(jì)案例，更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)課程理論，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思維，培養(yǎng)學(xué)生以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的建筑課程教學(xué)模式，更好地為學(xué)生走向工作崗位提供保障。

2.2以設(shè)計(jì)案例為向?qū)У慕虒W(xué)方法與教學(xué)手段改革傳統(tǒng)教學(xué)方法是以教師課解為中心，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)。課堂上主要是教師唱主角，學(xué)生缺乏參與熱情，有的學(xué)生上課無精打采，甚至上課玩手機(jī)，根本聽不下去課。以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的教學(xué)方法就是要轉(zhuǎn)變這種狀況，授課以學(xué)生為中心，學(xué)生參與到課堂的教學(xué)中，每個(gè)學(xué)生都是承擔(dān)設(shè)計(jì)案例的設(shè)計(jì)者，完成一堂課的教學(xué)需要由學(xué)生、主講教師、設(shè)計(jì)室及實(shí)訓(xùn)中心多個(gè)方面配合完成。由于建筑結(jié)構(gòu)課程是以設(shè)計(jì)為主的，其教學(xué)目的也是要讓學(xué)生掌握工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，達(dá)到進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及能識(shí)讀工程結(jié)構(gòu)施工圖。那么為了達(dá)到這上目標(biāo)，有設(shè)計(jì)室參與到教學(xué)中是最好不過的了，因?yàn)榭梢酝ㄟ^設(shè)計(jì)室的實(shí)際工程項(xiàng)目作為授課的直接案例，這部分列入教師備課教案的一部分，每次課教針對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行案例布置，當(dāng)然這需要教師通過事先將學(xué)生分組形式，將本次課程內(nèi)容分組布置成設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生要完成設(shè)計(jì)任務(wù)需要掌握的理論知識(shí)，就是學(xué)生要主動(dòng)探究的內(nèi)容。教師可以借助于多媒體演示以及建筑結(jié)構(gòu)模型實(shí)訓(xùn)室，讓學(xué)生參與到理論知識(shí)學(xué)習(xí)中來，如設(shè)計(jì)任務(wù)解決需要的理論依據(jù)、設(shè)計(jì)原理、計(jì)算公式、公式的適用條件、以及設(shè)計(jì)規(guī)范等，學(xué)生都會(huì)感興趣，此時(shí)教師講授這部分知識(shí)，恰好與學(xué)生探究的知識(shí)達(dá)到一致，教與學(xué)的互動(dòng)效果也達(dá)到了統(tǒng)一。同時(shí)充分利用實(shí)訓(xùn)室的教學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)講課、實(shí)訓(xùn)一體化。學(xué)生所學(xué)到的理論知識(shí)，通過實(shí)訓(xùn)室模型，達(dá)到了理論與實(shí)踐的結(jié)合，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)成果，交由設(shè)計(jì)室參與評(píng)定，這樣能給學(xué)生營(yíng)造出一種真實(shí)的工程設(shè)計(jì)氛圍，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)變成了主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果也就體現(xiàn)出來了。

2.3以設(shè)計(jì)案例為導(dǎo)向的學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定以設(shè)計(jì)案例為導(dǎo)向的教學(xué)方法，需要從根本上改變以往的期末一次考試定成績(jī)的方法。既然強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)，那么考核方法重在設(shè)計(jì)過程的考核，通過考核及時(shí)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知程度、對(duì)實(shí)踐知識(shí)的掌握程度，每個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況、設(shè)計(jì)方案的取舍、小組學(xué)生的協(xié)調(diào)配合等都能很好地反映出來，這樣通過各小組對(duì)比，以及設(shè)計(jì)任務(wù)完成的時(shí)間、質(zhì)量，根據(jù)事先確定的學(xué)習(xí)過程考核細(xì)則，可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行綜合評(píng)定。