结构钢范文第1篇
摘 要 基于2005—2014年南京市产业结构和用水结构的相关统计数据，运用灰色关联分析方法，构建产业结构与用水结构的关联度和耦合度模型，研究南京市产业结构与用水结构的互动耦合机制及其关联性，结果表明：南京市产业结构与用水结构关联度在0.5以上，属于中等关联；产业结构对用水结构的关联序为第三产业（0.566）、第一产业（0.563）、第二产业（0.557），用水结构对产业结构的关联序为生活用水（0.696）、农业用水（0.601）、工业用水（0.582）；南京市产业结构与用水结构耦合的空间差异明显，主城区属于协调型，江宁区与六合区属于磨合型，浦口区、高淳区与溧水区属于拮抗型；南京市产业结构与用水结构的耦合度在时间上显示出阶段性波动的特点，第一阶段（2005—2007年）属于磨合时期，第二阶段（2008—2010年）从磨合转向拮抗时期，第三阶段（2011～2014年）逐渐向协调方向发展.
关键词 产业结构；用水结构；灰色关联分析；耦合度；南京市
Key words industrial structure； water utilization structure； gray relational analysis； coupling-degree； Nanjing city
南京市位于江苏省的西南部，是长三角地区的重要门户城市，属于亚热带季风气候，降水量丰富，境内河湖密布，水资源总量丰富，2014年全市水资源总量达到30.76 亿m3，但人均占有量只有374.39 m3，远远低于国际公认的人均水资源1 700 m3的警戒线[1].随着南京市城市化及产业的快速发展，南京市对水资源的需求日益增长，对当地水资源的開发利用程度也越来越高，用水结构的合理与否成为影响经济发展的重要方面.与此同时，产业结构合理与否对区域经济发展具有举足轻重的地位，产业结构的优化布局能促进资源能源等要素向各个产业合理流动，由此可见，探讨产业结构与用水结构之间的互动耦合机制及其关联程度显得尤为重要.
目前国内学者已采用多种不同的方法对多个地区产业结构与用水结构之间的关系进行研究，如云逸[2]等以北京市为例建立成分数据回归模型，证明用水结构变动与产业结构变动具有一致性；蒋桂芹[3]等以安徽省为例通过比较水资源生产率指标初步分析产业结构与用水结构之间的协调发展程度；吴丽[4]等以宁夏为例利用多目标优化模型，对产业结构与用水之间的协调进行研究，从而评价产业结构调整的合理性.相比而言，近年来对南京市水资源的研究则主要集中于水资源可持续利用和承载力等方面[5-6]，较少将其与产业结构联系起来，因此本文拟采用灰色关联度分析方法，在寻求产业结构与用水结构互动影响因素的基础上，从时空尺度上定量分析南京市产业结构与用水结构的关联程度及其变化，为合理配制水资源和优化调整产业结构提供理论依据.
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源及处理
鉴于统计数据的可获取性，产业结构指标的原始数据来源于《南京市统计年鉴》（2006—2015），部分市辖区的数据来自于各市辖区的统计公报，用水结构指标的原始数据均来自于《南京市水资源公报》（2005—2014），依据数据的可得性和科学性以及南京市各市辖区空间分布范围，将南京市11个市辖区分为6个区域，分别是主城区、江宁区、浦口区、六合区、高淳区以及溧水区.
1.2 指标体系构建
研究产业结构与用水结构两大系统耦合關系的一个重要方面在于构建科学合理的指标体系，本文在遵循科学性、可操作性、可比性、独立性等原则的基础上，结合文献研究成果[7-8]，同时依据南京市的实际情况，分别构建产业结构指标与用水结构指标体系（图1）.
1.3 研究方法
由于产业结构与用水结构耦合作用的交错性与复杂性，本文采用能较为全面分析两系统多因素交互作用的灰色关联度模型[9]：
在关联度矩阵的基础上分别按行或列求其平均值[11]（式（2）、（3）），再根据所求得值的大小及其对应的值域范围选取出产业结构对水资源利用最主要的影响因素，以及用水结构对产业结构调整最重要的制约因素：
2 结果分析
2.1 产业结构与用水结构互动影响机制
水资源是影响一个区域生态环境、经济发展水平和产业结构变化的重要内在资源驱动力和制约因素，同时，产业结构的优化调整有利于提高用水效率，促进水资源持续利用.产业结构系统与用水结构系统之间存在着相互促进、相互制约的关系，两者互动耦合作用主要表现在：一方面，产业结构的调整对用水结构产生巨大影响.由于各产业部门对水资源的消耗不尽相同，不同的产业发展模式会在很大程度上改变对水的需求，不合理的产业发展模式，其在发展过程中排放大量的废水、废气等污染物不可避免地会污染水体，导致水资源质量下降，用水效益降低，既不利于产业结构的进一步调整，也不利于水资源的合理开发与利用；另一方面，用水结构的变化对调整产业结构有较大影响.随着经济规模的不断扩大，用水需求随之增大，继而引起各产业部门用水结构发生变化，进一步影响产业结构的发展（图2）.
为进一步揭示两个系统之间交互耦合作用主要驱动力，将计算的关联度结果（式2和式3）进行简单的平均并排序，分别得到产业结构对用水结构产生影响的主要因素、用水结构对产业结构产生制约作用的主要因素，以及两个系统之间的耦合关系.
2.1.1 产业结构影响用水结构的主要因素 利用南京市2005～2014年的数据，计算产业结构与用水结构的关联系数，得到两系统间的关联度矩阵（表2），从表中可以看出关联度系数都在0.5以上，表明这10年间南京市产业结构与用水结构的关联性较强，产业结构对用水结构关联度最大的两个指标分别是：二、三产业结构比例X7（0.739）和万元生产总值能耗X8（0.741）.二、三产业结构比例主要反映南京市产业结构高度化的发展程度，一般来说产业结构发展程度越高，各产业部门的用水效率就越高，从而使得南京市用水结构更趋合理.万元生产总值能耗主要体现各产业部门的资源能源利用效率，万元生产总值能耗低表明资源利用效率较高，即水资源的利用效率也较高，一定程度上能够改善该城市的用水效益.第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值对用水结构的关联序为：第三产业（0.566）、第一产业（0.563）、第二产业（0.557），第三产业与用水结构关联度最高.这是因为南京市近几年来经济发展迅速，第三产业尤其是服务业等发展迅猛，其增加值已占到56%以上，第三产业用水日益增多，水资源逐渐从高耗水行业向节水行业转移，使用水结构更加合理，用水效率不断提高.同时，第一产业与用水结构关联度也较高，第一产业（主要指农业）一直是用水大户.近些年来南京市农业用水效率逐年提高，但到2014年为止，农业万元增加值用水量是工业万元增加值用水量的37.97倍，农业用水量占南京市总用水量的38%以上，第一产业仍是水资源消耗大户，其对用水结构的影响超过第二产业.
2.1.2 用水结构对产业结构发展的约束因素 由表2可知，用水结构对产业结构的关联度都在0.5以上，用水结构对产业结构关联度最大的指标是单位人口生活用水量Y4（0.696）.在农业用水、工业用水和生活用水中，生活用水与产业结构关联度最高，生活用水相对于工业用水来说，对水资源的污染程度较小，耗水量也较少，表明南京市用水结构渐趋合理，有利于促进产业结构进一步转型升级.用水结构对产业结构关联度较大的指标是：农业万元增加值用水量Y1（0.601）和单位面积农田灌溉用水量Y2（0.622），这两个指标的关联度都在0.6以上，表现出较强的关联性，农业一直是用水大户，农业的发展离不开水资源的供给，但是相对于工业和服务业来说，农业的生产效率比较低下，用水效率不高.
2.2 南京市产业结构与用水结构耦合度的空间差异
为分析南京市产业结构与用水结构耦合度的空间分布特点，以2014年为参考年，根据耦合度大小并结合南京市各区经济及产业结构发展状况，大致将南京市6大区域划分为协调、磨合和拮抗3种类型（图3）.值得说明的是，利用灰色关联方法计算出的系统关联耦合度只是相对的，并没有绝对的分类标准，一般来说，系统关联耦合度越小，表明两系统之间的关联性与制约性越弱，两系统间越协调，实际上各区域之间的耦合关系并不稳定，可能会出现反复或是受到相邻区域发展的影响，但这恰好说明了产业结构与用水结构之间的复杂性与动态性.具体分类步骤如下：首先对各区域的经济发展状况进行大致的划分，同时依据南京市本身的特点和所选指标的情况，选取人均GDP、第二产业增加值占GDP的比重、第三产业增加值占GDP的比重三项指标来反映各区域的经济发展状况；其次利用SPSS 22.0中的Hierarchical Cluster方法对上述3项指标数据进行组间聚类，得到南京市各区域经济发展分类结果，然后与耦合度划分的结果进行叠加；最后进行合并与调整，得出最终的组合类型.
（1）协调型.主要是主城区，2014年产业结构与用水结构的耦合度为0.66，属于协调型耦合区.主城区是南京市的经济与金融中心，经济总量巨大，2014年这一地区人均GDP超过13万元，第三产业比重超过70%，合理的产业发展模式使得各产业用水也趋于协调和稳定.主城区农业用水量较低，水资源主要用于居民生活服务业以及环境保护，水资源利用效益和效率高.总体上主城区产业结构与用水结构在较高水平上趋于协调，其相互间的关系很弱，因此耦合度较小.
（2）磨合型.包括江宁区和六合区，2014年这2个地区产业结构与用水结构耦合度均为0.61，属于磨合型耦合区.2014年江宁区二、三产业增加值占GDP的比重已超过95%，对外贸易和固定资产投资额较大，经济发展效益较高，同时江宁区农业用水比重低，工业用水和生活用水比重大，水资源利用效益较高，但与主城区相比，万元GDP排污量大，水资源保护投入方面也较小，用水结构不尽合理.六合区二、三产业增加值占GDP比重超过90%，与主城区相比，人均GDP、固定资产投资额以及出口贸易额较低，在整个南京市地区，六合区水资源总量最为丰富，工业用水和单位人口生活用水量大，但六合区作为南京市规划的工业园区，万元GDP排污量最大，水环境污染严重.总体上看这两个区域的产业结构与用水结构还处于适应和磨合阶段，耦合度也较小.
（3）拮抗型.包括浦口区、高淳区和溧水区，2014年这些区域的产业结构与用水结构的耦合度分别为0.74，0.72和0.70，属于拮抗型耦合区.这3个区中，浦口区经济发展速度最快，2014年浦口区二、三产业增加值占GDP的比重超过90%，但与主城区和江宁区相比，区域内人均GDP、固定资产投资额以及出口贸易额不高，万元生产总值能耗较大，用水结构中工业用水比重大，单位人口生活用水和生态环境用水比重小，用水效益较低，区内污水处理设施较落后，水质污染严重.高淳区和溧水區是南京市重要的农业基地，第一产业占有一定比例，农业万元增加值用水量和农田灌溉用水量较大，相比其他区域来说，工业用水比重不大，生活用水和生态用水比重较小，一般而言，农业较第二产业和第三产业发展缓慢，农业生产产值低，用水效率不高.因此这三个区域用水结构急需调整，而用水结构调整在很大程度上依赖于各产业部门用水量的调整与变化，尤其取决于产业结构的调整，产业结构的优化与升级会对用水结构产生直接的影响，二者之间的关联性较高，使这些区域处于产业结构与用水结构相互作用的拮抗、限制阶段，因此耦合度最大.
2.3 南京市产业结构与用水结构耦合的阶段性分析
图4是2005—2014年南京市产业结构与用水结构耦合度变化曲线图，近10年间，除2013年耦合度值略低外，其他年份都保持在0.5以上的耦合度，个别年份如2009年和2010年耦合度都达到0.7以上，表现出明显的波动性，一方面表明产业结构与用水结构耦合作用关系密切，另一方面也说明在这10年间，随着南京市经济的不断发展，产业结构与用水结构耦合的强度、协调程度等存在较明显的差别，大致可将其划分为三个阶段：第一阶段为2005—2007年，南京市产业结构与用水结构耦合度在0.52～0.61之间，两系统耦合关系处于磨合阶段.这一时期南京市经济发展速度平稳，人均GDP增长率保持在10%左右，产业结构呈现出二、三、一的模式，万元GDP排污量较大，水环境污染严重，生活用水及生态用水比重较小，用水结构不尽合理，总体上表现为产业结构与用水结构相互适应与磨合阶段.第二阶段为2008—2010年，产业结构与用水结构耦合度在0.65～0.77之间，总体趋势表现为产业结构与用水结构耦合强度逐渐提高，产业结构与用水结构耦合由磨合转向拮抗.受到2008年金融危机的影响，这一时期南京市人均GDP增长速度有所下降，固定资产投资额以及出口贸易额明显降低，经济发展显现出较大的不稳定性，进而导致产业发展陷入低谷，工业用水与生活用水比重相对减小，用水结构处于低效用水阶段，因而此阶段产业结构与用水结构表现出较高的耦合度，两系统处于拮抗阶段.第三阶段为2011—2014年，产业结构与用水结构逐渐转向协调发展.经济危机过后，南京市迎来了新的发展契机—成为2014年夏季青年奥运会的举办地，为了顺利举办青奥会，南京市积极调整产业结构，改善用水结构，取得了明显的成效：万元生产总值能耗逐渐降低，产业结构呈现出三、二、一的模式，产业结构趋于合理；2014年工业用水重复利用率达到80%以上，工业万元增加值用水、农业万元增加值用水以及万元GDP排污量逐年减少，水资源利用效率大大提高，这些变化反应出南京市产业结构与用水结构的关系逐渐从磨合向协调方向发展，由图4的耦合度曲线也可看出其耦合度值逐渐变小.根据图中曲线的走向，今后几年耦合度值也有逐渐上升的可能，其耦合关系也有可能从协调再次转向拮抗，因此今后也需要继续关注两者之间的耦合关系.
3 讨论
为促进南京市产业结构与用水结构协调发展，需要在已有“三、二、一”产业结构布局的基础上进一步调整用水结构：农业上采用喷灌、滴灌的方式，发展节水型农业；工业上不断引进新技术与新方法，提高电力、化工等高耗水产业的用水效率；同时，进一步扩大第三产业用水比重，减少第一产业用水量，提高水资源的利用效益，最终实现产业结构与用水结构协调发展.
参考文献：
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结构钢范文第2篇
Fig.
1
轻钢结构厂房一
Fig.
2
轻钢结构厂房二
Fig.
3
轻钢结构厂房三
Fig.
4
轻钢结构厂房结构体系组成
轻型门式刚架的结构体系包括以下组成部分：
1、主结构：刚架、吊车梁、支撑系统;
2、围护结构：屋面檩条、墙面檩条、屋面板和墙板等;
3、辅助结构：楼梯、平台、栏杆等;
4、基础。
二、围护结构的组成
轻钢结构的围护系统包括檩条、墙梁、墙面及屋面彩板、收边系统、采光系统、排水系统和通风系统等。
Fig.
5
围护结构一
Fig.
6
围护结构二
刚架、支撑系统以及吊车梁组成了结构的主要受力骨架，即主结构体系。屋面檩条和屋面檩条既是围护材料的支承结构，又为主结构梁柱提供了部分侧向支撑作用，构成了建筑的次结构。外部荷载(风、雪等)直接作用在围护结构上，通过围护结构再传递到主结构上。
Fig.
7
冷弯薄壁型钢
三、设计流程
1.
收集资料;
1.1
建筑平行作业图：
包括平、立、剖面;
门洞、窗户位置、标高;
厂房墙面、屋面做法;
厂房有无吊顶;
檐口高度、檐口节点。
1.2
公用专业(主要是暖通专业和水道)所提的资料：
屋面风机的重量和位置;
管道的重量和位置;
屋面开洞的位置和大小。
2.墙梁、檩条截面计算;
使用PKPM钢结构模块中的工具箱计算
3.绘制节点图纸。
要重视节点图纸
四、程序计算参数的选取
a.檩条计算参数的选取
Fig.
8
檩条计算界面一
1、注意不是所有的屋面檩条都是5连跨，下列情况就需要考虑檩条的实际跨度：
(1)屋顶通气器和屋顶天窗在端跨一般不设置(有时候第二跨也不设置)，此时檩条为单跨简支(或两跨连续);
(2)屋面有横向采光通风天窗或顺坡通气器时，檩条可能会被打断，檩条应根据实际情况确定跨数;
(3)檩条本身的跨数就少于5跨。
2、屋面材料选择时，若有吊顶，须选取“有吊顶”选项。檩条仅支承压型钢板屋面时，挠度控制为l/200;有吊顶时，挠度控制为l/240。
《冷弯薄壁钢结构技术规范》第8.1.6-2;
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表3.4.2-2。
3、屋面倾角：建筑图所标的是坡度，需要换算成角度。有弧形屋面梁时，须考虑檩条倾角的不断变化。
4、拉条道数的设置：
当檩条跨度≤4米时，一般不设置拉条;
当檩条跨度>4米、≤6米时，一般在檩条跨中设置一道拉条;
当檩条跨度>6米、≤9米时，一般设置两道拉条(三分点处);
当檩条跨度为12米时，一般设置三道拉条。
拉条均为双层拉条，同时约束檩条上、下翼缘。
5、檩条间距：
檩条的间距一般控制在1.0~1.5米之间，常用的间距有1.2、1.4、1.5米。檩条间距不得超过1.5米;对于屋面荷载较大的部位(例如高低垮处)，局部檩条间距可以小于1米。若有吊顶，间距不大于1.2米。
6、檩条搭接长度的取值：檩条搭接长度取跨长的10%(两边各5%)。9米跨度一般取500mm，12米跨度一般取600mm。
7、屋面一般采用斜卷边Z形连续檩条。当柱距≥12米，且屋面荷载较大时，可采用格构式檩条或高频焊接H型钢。
8、截面选择：
设计时尽量选择标准截面，常用的标准截面高度有：200、220、250mm，常用的标准截面厚度有2.0、2.2、2.5mm，若需选择非标准截面，可通过“檩条库”选项增加截面参数。
标准截面详见《钢结构设计手册》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》;截面也参考《檩条墙梁的计算比较》。
注意：(1)非标准截面的截面厚度不得大于3.0mm;(2)非标准截面的截面高度不宜大于280mm，若高度大于280mm，须采用加强措施，避免檩条侧向失稳。
Fig.
9
檩条计算界面二
9、分析参数中：
(1)“屋面板能阻止檩条上翼缘受压测向失稳”选项，不选择。
(2)“构造保证风吸力下翼缘受压稳定性”选项，不选择。屋面下层彩钢板可以起到约束檩条下翼缘的作用，偏于安全，我们不选择此选项。
(3)“考虑活荷最不利布置”和“程序自动计算檩条截面自重”选项，选择。
(4)验算规范选择“薄钢规范GB50018”。门规CECS102：2002中，檩条仅支承压型钢板屋面时，挠度控制为1/150;薄钢规范GB50018中，挠度控制为1/200。
(5)支座双檩条考虑连接刚度折减系数取0.5。
(6)支座双檩条考虑连接弯矩调幅系数取0.9。
10、屋面自重：柱距不超过9米时，取0.3KN/㎡;柱距12米时，取0.35KN/㎡。
注意：有吊顶的厂房，需要计算吊顶重量(及风管重量)，然后叠加到屋面自重中。
11、雪荷载不均匀系数的取值：
(1)普通位置不均匀系数1.25(全部屋面均乘1.25);
(2)高低跨处不均匀系数2.0(影响范围：2倍的高差，但不小于4米，不大于8米);
(3)屋顶通风器和屋顶天窗两侧不均匀系数2.0(规范中取1.1，考虑到实际情况，我们规定取2.0;影响范围同高低跨处);
(4)注意一些地区的特殊规定：沈阳地区规定雪荷载的不均匀系数提高1.5倍，且按照百年一遇的基本雪压进行考虑。
12、风吸力的验算：对于屋面高度高于15米、基本风压大于0.4KN/㎡的厂房，需要验算屋面周边檩条的风吸力，此时屋面恒载取0.2
KN/㎡，风压体型取-2.2。
屋面周边的范围详见《建筑结构荷载规范》第41页。
b.墙梁计算参数的选取
Fig.
10
墙梁计算界面
1、柱距不超过9米时，墙梁一般按照C形简支墙梁设计;柱距12米时，墙梁一般按照Z形连续墙梁进行设计。
2、注意C形墙梁的开口方向。口朝上时，计算应力比小。
3、“墙板能阻止墙梁外翼缘侧向失稳”、“构造保证风吸力内翼缘侧向稳定性”选项，不选择。墙板确实能约束墙梁的内外翼缘，偏于安全，我们不选择这两个选项。
4、拉条设置的原则同屋面檩条。
5、风荷载的取值：
(1)调整后的基本风压值：注意按照《建筑结构荷载规范》的规定值乘以1.05(见《门规》第56页);
(2)背风体型系数：当吊车吨位大于20t时，对于墙角处的负风压系数，应按照《建筑结构荷载规范》第41页的规定取值。
五、设计注意事项
一、檩条部分
1、注意避开刚架拼接点。跨度9米的檩条中心线离拼接点的距离不小于250mm;跨度12米的檩条中心线离拼接点的距离不小于350mm。
Fig.
11
刚架拼接点
Fig.
12
刚架拼接点
2、第一道檩条的位置需要根据檐口节点(天沟大样)进行调整。
Fig.
13
外天沟节点
3、檩条的安装方向：Z形檩条上翼缘的肢尖朝向屋脊方向，图纸中增加示意图。
Fig.
14
檩托布置示意图
4、确定屋面是否有预留洞。若有，应根据留洞大小调整檩条间距。
5、当柱距≥12米(即檩条跨度≥12米)时，一般每隔一个檩条间距设置一排C形钢，C形钢的截面高度可取檩条截面高度的一半，C形钢设置的位置同拉条。
6、屋面檩条设计时，当单坡超过50m或者两跨，需要在中间正方两个方向设置斜拉条。
7、若使用多段线(PL线)画图，应定义线宽。
8、檩条节点详图中，应仔细核对螺栓孔的位置、檩托板的大小及垫片的尺寸等相关细节。
注意：9米跨的檩条单个檩托处设置4个螺栓;12米跨的檩条单个檩托处设置6个螺栓。
9、设计墙梁和檩条时，须注意《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第7.2.14条：在檐口位置，刚架斜梁与柱内翼缘交接点附近的檩条和墙梁处，应各设置一道隅撑。
10、屋面檩条的隅撑，应隔一设一，间距不大于3米;在柱头处应加密(3道或4道)。
Fig.
15
隅撑设置示意图
11、隅撑的计算见《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第6.1.6-4条。
12、隅撑与檩条的连接，不宜设计成双螺栓;若单螺栓计算不能满足要求，可考虑加密隅撑，减小单个隅撑的受力。
二、墙梁部分
1、墙梁计算和画图前，应先确定墙面材料。若为夹芯板(或称“横板”)，则墙梁间距均采用1米;若为普通压型钢板(或称“竖板”)，则墙梁间距不大于1.5米即可。
2、一般每隔5道拉条设置一对斜拉条，以分段传递墙体自重。
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》第8.4.2条。
Fig.
16
拉条设置示意图
3、若使用多段线(PL线)画图，应定义线宽。
4、墙梁立面布置图中，最下面一根墙梁标高和砌体墙压顶圈梁标高的确定，常用的方法有两种：
(1)将墙梁的标高定为1.5左右(以1.2米高的砌体墙为例)，压顶圈梁顶标高定为1.2;标高1.5左右的墙梁遇窗户处断开，压顶圈梁在窗框对应的位置增设预埋件。
(2)将墙梁的标高定为1.2米，压顶圈梁顶标高定为：1.2-墙梁翼缘宽。
注意：无论按照哪种方法确定标高，都需要核对建筑图纸中此处的节点大样，以便与建筑图纸保持一致。
Fig.
17
方案一
Fig.
18
方案一
Fig.
19
方案二
Fig.
20
方案二
5、厂房内隔墙墙梁注意以下地方：
(1)有走道板的地方，纵向内隔墙的拉条无法通过;
(2)横向内隔墙的墙梁需要避开吊车梁与吊车轨道。
6、有竖向窗时应注意，窗框(包括竖向的窗框和窗顶、窗低墙梁)的构件尺寸应通过计算确定。
Fig.
21
窗框图一
Fig.
22
窗框图二
7、当厂房大门是提升门时，设计时注意下列内容：
(1)门柱需延伸至
门高×2+500
的高度;
(2)大门所承受的风荷载会通过导轨传给门柱，计算门柱时要考虑此荷载;
(3)核对大门上方是否有足够的空间：高度方向是否满足
门高×2+500;是否有走道板、系杆等构件，走道板和系杆离墙边应留一定的距离，以便让导轨和大门升上去。
Fig.
23
提升门一
Fig.
24
提升门二
8、当厂房大门是推拉门时，需在门梁上部设置一根H型钢(或双槽钢、双C形钢)用于固定悬挂推拉门的导轨，计算此H型钢时，应考虑通过导轨传过来的大门所承受的风荷载，以及门的重量。
Fig.
25
推拉门一
Fig.
26
推拉门二
9、注意常用雨篷详图的适用范围和计算条件，雨篷梁并非双墙梁就够，须计算确定雨篷梁的构件大小。雨篷悬挑长度一般取≤1米。
10、墙梁节点详图中，应(与墙梁立面布置图)核对是否缺少墙梁连接节点，并应仔细核对螺栓孔的位置、檩托板的大小及垫片的尺寸等相关细节。
注意：9米跨的墙梁单个檩托处设置4个螺栓;12米跨的墙梁单个檩托处设置6个螺栓。
11、核对墙面是否有预留洞(主要是暖通专业)：
(1)核对洞口是否碰墙梁。若碰墙梁，应与相关专业商量调整;
(2)若洞口需放置一些较轻的设备(例如轴流风机)，应增加节点做法。
Fig.
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结构钢范文第3篇
摘要：合理的结构设计不仅可以发挥其最大的使用价值，满足人们对居住的需求，也为房地产开发商赢得良好的口碑，从而增加其经济效益。在结构设计中任何的疏忽都有可能造成整个设计的失败和整个工程的质量问题，为建筑工程安全埋下了的隐患。
关键词：建筑 结构设计
一、结构设计中常见的问题
（一）在框架结构设计中，只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架。现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方面的地震作用应由该方向的抗侧力构件来承担。就是说，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对于非抗震设计，而纵向地按普通的连续梁进行设计，梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置不合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。
（二）在当前结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，有可能会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋 结构中的一个薄弱的部位。另外构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、以及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压被出现裂缝。
（三）承重柱截面高度设计过小。一些结构设计得误认为六度设防就是不设防，不图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大（因一些结构设计手册中规定：当梁柱的线刚度比大于4时，计算简图中梁柱节点可简化为铰支）。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种情况多发生于六度抗震设防区。这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做往往会忽略了梁柱间的刚结作用，加之以柱截面的配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子而梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。严重的是，这样的结构一旦遭遇地震作用，即会倒塌。
（四）楼板设计常见问题。
楼板刚度不足：设计按多跨连续板进行配筋计算，侧重于满足结构安全，较少考虑混凝土收缩特性和温度变形等多种因素。楼板高度比仅为L/33～L/35。其刚度较小对裂缝控制很不利。楼板构造配筋设计不周：设计在支座处按常规配设负筋，在中部板面不配钢筋。当板面出现温度变形或混凝土收缩，因无构造钢筋约束，板面即出现裂缝。楼板内布线欠合理：由于水电施工图由各专业设计。实际施工中出现水电管交叉叠放，或由于设计考虑管内容线面积，部分预埋管径≥25mm，且设计管线位置在楼板跨中。即在单层双向配筋处，楼板有效截面受到很大程度削弱，成为楼板最易开裂的部位。当楼板收缩应力大于混凝土极限拉强时，即出现沿管线表面呈直线状的裂缝。
二、结构设计的内容和方法
1、建筑结构的平面设计
在绘制平面布局图的时候，首先要做的就是对建筑物所在地的地质构造、抗震烈度，以及建筑物周围的环境、建筑设施等进行调查。其中在对抗震设防烈度进行评估的过程中，如果建筑物所在地的抗震设法烈度，是六度区时，这时就不用对建筑物进行界面抗震演算了，但是一定要符合建筑抗震设计的规范和相关的抗震措施的要求。如果时间比较宽松，设计师就可以对砌体结构直接设计，不用在电脑软件中建模了；但是要处理好构件的受压情况。必要的时候，设计师要到实地进行考察以确保准确性，如果时间比较有限，最好的方法就是直接在电脑软件里输入建模进行计算。如果抗震设防烈度在七度区时或是更高的情况，最好就是利用电脑进行建模运算，然后利用软件的图层功能，直接冻结相关的层，在建立新的柱层、梁层、板钢筋层等等在内的图层结构，这样不但能够提高绘制的效率，方便不同结构间的平面图修改、复制，也提高了准确度。
2、屋顶的结构图设计
因为不同的建筑所处的地理环境、气候、用途等的不同，所以对于屋顶的设计也不同，比如在南方的多雨气候中，屋顶面的设计多是坡型的，北方地区房屋面大部分是平整的。对于坡型屋面的结构设计一般采用的就是梁板式和折板式这两种方式。折板式使用于建筑平面比较规整，版跨度不大，屋面的坡度和屋脊线转折的复杂度较小的坡型屋面，反之就适用于梁板式。在梁板筋的构造中，其中的某些部分的板负筋要拉通以便抵抗拉力。板厚一般是不小于120厚。
3、建筑结构设计的大样详图
在整个建筑详图保证准确的前提下，大样详图的设计可以在此基础上直接进行绘制，在设计中要遵循的原则是保证结构受力的合理性和施工过程中的快捷方便，在一定的标高和外形尺寸上要注意的就是和整体的建筑协调一致。此外建筑的实际标高和结构标高之间是存在一定差距的，设计人员要处理好这个差距在大样详图上的显示。
4、建筑机构设计中的楼梯的设计
每一个高层的建筑都会有楼梯，楼梯在设计中是比较难控制的，因为它的结构是镂空的，楼梯的受力情况、梯板、梁等都是十分关键的设计。梁的设计要注意的是梁下的净高要满足建筑的要求，梁的作用就是要保证上下楼层的位置、高度、结构等的统一，对于不对称的部位可以适当的采用折板楼梯构造，折板楼梯在设计中要特别注意的是把钢板在楼梯的折角处断开，然后进行各自的固定，这主要是怕由于局部的受力较大出现断裂的情况。在对楼梯的设计过程中，要注意梯的宽度，不宜过窄，这样会增加楼板的受力，容易出现断裂，所以梯板的设计要和整个楼梯的设计相一致。
三、加强结构设计中的技术优化
建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的\"经济适用\"房。
（一）从建筑上分析结构设计优化方法可分为房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量两个方面。
房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
（二）通过结构优化设计模型。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
四、结语
结构设计是一项系统、全面的工作，房地产开发商应加强选择优秀的设计人才。优秀的设计师不仅要有扎实的理论基础，在遵循设计规范的条件下，对结构设计方案进行有效地创新和完善。
参考文献：
谭国荣. 浅谈建筑结构设计内容及注意事项【J】中国房地产.2012.6
结构钢范文第4篇
是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用，所以，购房户大可不必为其专业术语所蒙蔽。
剪力墙结构。钢筋混凝土的墙体构成的承重体系。剪力墙结构指的是竖向的钢筋凝土墙板，水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板，大载墙上，这样构成的一个体系，叫剪力墙结构。为什么叫剪力墙结构，其实楼越高，风和载对它的推动越大，那么风的推动叫水平方向的推动，如房子，下面的是有约束的，上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动，摇摆的浮动限制的非常小，靠竖向墙板去抵抗，风吹过来，板对它有一个对顶的力，使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的浮度特别小，在结构允许的范围之内，比如：风从一面来，那么板有一个相当的力与它顶着，沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力，正好相当于一种剪切，相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往上剪力越大，因此，把这样的墙板叫剪力墙板，也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风和载，包括水平方向的地震力和风对它的一个推动。
框架结构
框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱，再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。
框架结构由梁柱构成，构件截面较小，因此框架结构的承载力和刚度都较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构
的墙体是填充墙，起围护和分隔作用，框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间，但抗震性能差。
砌体结构
砌体结构
以砌体为主制作的结构称为砌体结构。它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很快。由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差，因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外，砖砌体所用粘土砖用量很大，占用农田土地过多，因此把实心砖改成空心砖，特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料，以及利用工业废料，如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。
优缺点
砌体结构的主要优点是：①容易就地取材。砖主要用粘土烧制;石材的原料是天然石;砌块可以用工业废料──矿渣制作，来源方便，价格低廉。②砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。③砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。④砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。
砌体结构的缺点是：①与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。②砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。③砌体的抗拉和抗
剪强度都很低，因而抗震性能较差，在使用上受到一定限制;砖、石的抗压强度也不能充分发挥。④粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占用农田，影响农业生产。
结构钢范文第5篇
【摘要】随着人们生活水平的提高，建筑技术日新月异的发展，人们对建筑的需求日渐呈现出多样化。在新的形势下，智能土木结构的出现，在一定程度上满足了人们的建筑需求。在现代建筑结构中，智能土木结构促进了土木工程的应用，提升了建筑性能。在本文中，笔者介绍了智能土木结构概念、类型及其在现代建筑结构中的应用。
【关键词】现代建筑结构；智能土木结构；应用；类型
当前，人们对建筑功能的要求越来越多，对居住舒适度的要求也越来越高。由于传统建筑结构多为物理力学性能结构，人们对结构控制的难度比较大，结构一旦失效，可能出现多种多样的问题。而智能土木结构的出现，很大程度上改变了这一现状，在结构中应用信息采集、传输功能材料与元器件等，提升了建筑结构的整体性能。
一、智能土木结构的内涵及其分类
（一）智能土木结构的内涵
在基本材料中融入具备仿生命功能的材料，使结构具备人们所期望的智能结构，就是智能材料结构。在土木工程结构中，应用智能结构，称之为智能土木结构。从整体来看，智能土木结构是一种仿生结构体系，综合应用了传感器、控制器、主结构与驱动器，实现了结构自控、损伤自修复，并具有较强的环境适应能力，同时可在发生危险时，有效进行自我保护。
智能土木结构出现后，结构耐久性、安全性与强度评估更加完整和准确，不仅提高了土木结构预测能力，而且在很大程度上减少了维护费用。在现代建筑结构中，智能土木结构以其优越性，具备宽广的应用潜江，在桥梁、大坝与高层建筑等现代建筑结构中均有着良好的应用。
（二）智能土木结构分类
（1）嵌入式结构。在基体材料中嵌入集动作、传染与控制功能的仪器与材料，并利用计算机技术实现对内部结构信息的采集与检测、加工处理，并将处理结果传输给控制处理器，这种结构称为嵌入式智能土木结构。
（2）基体与智能材料耦合结构。一些材料本身具备智能功能，可随自身力学与物理状态的改变而改变自身某些性能，比如碳纤维混凝土材料，导电性能可随自身受力情况的变化而改变，因此为获取结构内部信息提供了便利性。
二、智能土木结构在现代建筑结构中的实际应用
（一）智能传感元件的应用
在现代建筑结构中，迈入或粘贴一些智能传感软件，实现对建筑物的健康监测，是智能传感元件在现代建筑结构中应用的一个典范。将智能土木结构中的智能传感元件应用到建筑健康监测中，可检测与综合评价建筑的安全性、稳固性，同时也能保证检测结果的准确性，获取准确的数据，进而判断建筑的健康状况，预测建筑的寿命，为建筑维修或直接报废提供数据资料。
对于部分大规模建筑结构而言，建筑结构修建周期长，且应用设备比较陈旧，传统传感器无法适应内部环境，这时采用高性能传感器检测建筑结构健康，具有重要的作用，而光纤、智能材料等在土木结构中的应用，开创了土木工程发展的新时代，具有划时代的意义，使得建筑结构的发展出现了新契机。
（二）工程健康检测的实施
在建筑结构损伤与检测检测中，智能土木结构发挥着不可替代的作用，智能土木结构的出现具有重要的意义。在建筑结构健康检测中，一般会使用目测方法，同时还能够利用超声波、X射线与声发射等无损检测方法，从而提高建筑物健康检测的准确性，了解建筑内部结构的破损情况，可为建筑结构的维修提供准确依据，提高检测效率与准确性。比如建筑结构内部发生损伤后，外部就会出现裂缝或裂纹，而在外部力量的作用下，裂缝或裂纹会加剧内部结构的损伤，并以声速扩散，而这些均可以被特殊材料制作而成的传感元件所感知，通过分析相关检测数据，管理人员便可掌握内部结构的损害情况，进而及时规划建筑结构，避免发生安全事故。
（三）现代建筑节能支持
在现代建筑结构中，智能土木结构非但具备安全检测功能，同时还可为智能建筑提供节能技术。在目前建筑结构中，节能技术已经得到了广泛应用，而在建筑耗能规模较大的当今今天，建筑师们提出了节能建筑概念。因此，在智能建筑设计与建设过程中，尽可能应用节能器具与材料，利用智能土木结构的监测控制能力，在外部环境出现变化时，及时与合理调整建筑耗能，对于降低建筑能耗具有重要的意义。绿色建筑实现的前提，即在现代建筑中利用节能技术，促进建筑节能与绿色环保。
三、智能土木结构在现代建筑中提升的策略
（一）提升智能传感技术
为了更好在现代建筑结构中应用智能土木结构，应提高智能传感技术，以实现传感元件的性能优化。这是势在必行的事情。从仿生学角度看，对于现代建筑物来说，传感器如同其本身的感受器官，提升建筑感受能力，则应注重智能传感技术的提高，从技术的系统性入手，增强智能传感器的感知、识别与处理能力，并在此基础上，增强智能传感器系统的可靠性与灵敏度。
在现代建筑工程中，应用智能传感元件，应保证不对建筑外形结构产生影响，同时也要保证建筑结构的相容性，将对建筑物的影响降到最低，增强建筑抗干扰能力。
（二）智能控制集成系统的发展
如果将建筑比作人体，则智能控制系统相当于人体的大脑神经中枢，属于最高级的部分，智能控制系统不仅决定着感觉系统与运动系统程序，而且还担负着整个脑神经的高级运转协调功能。在现代建筑智能土木结构中安装智能集成系统，可使得建筑对一些比如强降雨、风暴等迅速作出反应，减少损失与人员伤亡。所以，相关研究部门应重视智能控制集成系统的开发、研究与应用，以更好实现对整个环境的控制，保证建筑结构的安全性。
（三）加大对结构应用的研究
智能土木结构属于一种新的结构类型，在现代建筑结构中，智能土木结构虽然有着良好的应用效果，但是整体来看，该结构的应用仍处于初级阶段，结构应用中还存在着不少的问题和不足，比如结构选择不当、技术应用水平低等问题，阻碍了智能土木结构在现代建筑结构中应用的发展。为了提高智能土木结构的应用水平，应加大对结构应用的研究，准确把握智能土木结构内涵、类型及其适用条件，根据建筑功能、性质与规模的不同，合理选择智能土木结构的类型，提升结构应用的水平。
另外，由于智能土木结构可为建筑提供节能技术，实现建筑的生态环保。所以为了降低建筑能耗，还应加大对节能技术应用的研究，提高太阳能、地热能与风能的利用率，降低化石燃料的使用率，降低建筑对周围环境的影响。
结 语
总之，随着智能技术与建筑的发展，在现代建筑结构中，各种智能技术得到了良好应用。而其中，智能土木结构综合应用了多种技术与材料，其在建筑结构中的应用，提高了建筑健康检测能力与安全性，满足了人们对建筑智能化的要求。在本文中，笔者首先分析了智能土木结构的内涵、分类，然后介绍了现代建筑结构中智能土木結构的应用，最后笔者结合自身工作经验，提出了智能土木结构应用水平提升的策略，包括提高智能传感技术水平、发展控制集成系统等。
参考文献：
[1]李沁羽.智能土木建筑技术的发展与应用[J].科技创新导报，2013，19：1124-1125.
[2]吕秀丽.浅谈智能土木结构[J].城市建设理论研究（电子版），2011，22：1098-1099.
[3]焦朋，吴顺聚.土建技术中的建筑施工[J].城市建设理论研究（电子版），2013，18：214-215.
[4]吴海华.现代建筑结构中智能土木结构的应用[J].硅谷，2015，01：123-124.
[5]司马小.浅谈智能土木结构理论[J].现代城市理论研究，2014，23：145-146.
结构钢范文第6篇
1.1 化学知识结构
化学知识结构是存在于个体之外的知识, 是人类的一般知识, 以著作、论文等形式存在。广义的讲, 化学知识结构就是化学学科体系, 是人类迄今为止所积累的化学知识的总和。在学校教育中, 我们是从狭义的角度去理解化学知识结构的, 通常, 我们把化学教材中的知识结构等同于化学的知识结构。
1.2 化学认知结构
化学认知结构是个体的知识, 根据现代信息加工心理学对知识的分类理论 (把知识分为陈述性知识和程序性知识) , 化学认知结构是贮存于个体长时记忆系统内有关化学的陈述性知识和程序性知识 (包括策略性知识) 的实质性内容和它们彼此之间的联系[1]。
2 化学知识结构与化学认知结构的区别
化学知识结构与化学认知结构的主要区别如下。
第一, 知识的类型不同。从广义的知识分类来看, 化学知识结构主要是陈述性知识, 也包括有一般的程序性知识, 而认知结构既包括陈述性知识和一般的程序性知识, 还包括有特殊程序性知识——策略性知识。策略性知识是在个体掌握陈述性知识、运用规则和概念对外办办事 (获得程序性知识) 的过程中获得的。
第二, 知识的表现形式不同, 教材中的知识主要以文字符号详细表达, 而学生头脑中的知识则主要是以意义表达, 也就是说, 详细的文字或图像资料是以简约化了的形式保存在学生的长时记忆中的。
第三, 知识的完备性不同。教材中的知识是完备的、系统的, 顺序性和逻辑性很强, 而学生头脑中的知识结构往往是很不完备的、缺乏系统性的, 知识的顺序性也淡化了, 代之以一种立体的表现出层次性和网络性的结构贮存。对新知识的掌握而言, 学生不一定能将教材的结构准确纳入到自己的认知结构中去。个体的认知结构的形成过程是一个学习者主动建构知识的过程[2]。
二者的区别表明, 化学知识结构不会自动的转化为的个体的认知结构, 学生并不是把教材中知识结构直接搬到自己的头脑中来形成自己的认知结构, 而是以已有的经验为基础、通过与外界的相互作用来形成自己的认知结构。因此, 认知结构的形成过程是一个学习者主动建构知识的过程。
3 化学知识结构与化学认知结构之间的关系
化学知识结构与化学认知结构存在联系:第一, 化学知识结构和认知结构是可以相互转化的。奥苏伯尔认为, 学生的认知结构是从教材的知识结构转化而来的。学生在学习过程中, 按照教材的知识结构来理解知识, 从而形成自己的认知结构。同时, 从某种程度上讲, 教材的知识结构也可以由人的认知结构转化而来, 化学学科知识是人类智慧的结晶, 即化学教育工作者将人们已经积累的化学知识进行精选, 按照学生的认知规律、社会对化学教育的要求等因素的综合考虑来组织教材, 从而形成一定的化学知识结构。
第二, 教材的知识结构有转化为学生的认知结构的可能。在奥苏伯尔的学习论中, 他区分言语材料的逻辑意义、潜在意义和学习个体的心理意义。逻辑意义相当于知识结构;潜在意义是指个体具有适当原有知识条件情况下能被个体同化的人类知识;心理意义指个体所习得的知识, 即个体的认知结构。教材中的知识不仅具有逻辑意义, 还具有潜在意义, 这部分具有潜在意义的知识, 是能够被学生所接受的, 也就是处在学生的“最近发展区”, 它与学生原有的认知结构是存在着直接关系的。
化学知识结构和认知结构的关系说明, 化学知识结构是能够转化为学生的认知结构的, 而这种转化是有条件的, 不是随意的, 当教材的知识结构能够被学生理解, 能够与学生头脑中原有认知结构发生实质性的、有意义的联系时, 认知结构趋于完备、系统化。
4 化学知识结构向学生的认知结构转化的途径和方法
4.1 教材本身具有良好的逻辑结构
布鲁纳认为, 不论我们选择什么学科, 务必是学生理解该学科的基本结构。学生的学习结构是从外界化学知识结构转化而来的。良好认知结构的构建过程就是学生头脑中的知识不断接受外界知识的过程。因此, 教材的逻辑结构在学生良好的认知结构的构建过程中起着很重要的作用。我们当前使用的教材都比较注重教材的逻辑结构, 如目前的高一化学新教材中的知识体系安排, 先安排氧化还原反应、离子反应、化学反应中的能量等理论性的知识, 这些理论性的知识具有高度的概括性, 能帮助学生更好地理解元素化合物知识;接下来学习的卤素、碱金属等元素族的知识, 为物质结构和元素周期律理论提供丰富的事实材料, 教材体现了由具体到一般的逻辑顺序;之后教材编写了硫和硫酸、碳族元素、氮族元素及镁铝等, 此时则运用物质结构、元素周期理论指导这些元素化合物知识的学习, 这是一般到具体的逻辑关系。
值得注意的是, 过分强调化学学科的知识结构体系, 不利于学科知识的更新, 一些反应化学学科发展的最新的科技成果难以在化学教材中体现出来, 也不利于学科知识与社会生活的结合。同时, 过分强调学科知识结构, 还难以兼顾学生的认知特点。所以, 在化学课程改革中, 要从学生的认知特点和社会的需求对化学教育的要求出发, 改变原来教材过分强调知识逻辑结构的状况。但是不是应该完全放弃逻辑结构呢?我们认为, 整个教材体系中, 逻辑体系可以不必要求太缜密, 但不能放弃逻辑结构。如在章节或某个知识范围内, 还是要慎重考虑学科的逻辑结构, 因为好的逻辑结构是有利于学生形成良好的认知结构的。
4.2 教师帮助学生利用教材的知识结构形成良好的认知结构
学生认知结构的形成, 既可以由教材直接转化而来, 也可以在教师的指导下获得, 而教师指导时效率更高, 这个过程经过了教师中介, 体现了教师在学生认知结构的形成中起主导作用。
首先, 教师要注意引导学生熟悉教材的逻辑结构, 包括熟悉教材中各个部分之间的逻辑联系和每个部分内的知识的结构, 从宏观和微观上把握教材的结构。在宏观上, 把握教材的总体结构, 让学生了解教材由个别到一般、再由一般到个别的编排顺序 (对于个别的元素族, 先选取有代表性的元素重点选讲, 再推及一般的性质, 最后介绍该族其它元素及其化合物的性质) 。在微观结构上, 如介绍某一元素及其化合物时, 教材大都以一定的内在逻辑结构安排, 即先讲解结构, 再论述性质, 接着介绍制法和用途。这反映了化学中的方法论思想, 即结构决定性质、性质决定用途。
其次, 教师还要深入了解学生原有的认知结构, 把握好教学起点。学生的原有的认知结构是学生学习的必要条件, 学生头脑中已有的知识经验对新的知识经验能起到同化作用, 如果没有必要的知识基础和背景知识, 就难以有效将新知识同化到原有的认知结构之中, 难以取得应有的教学效果。因此, 教师要深入了解学生原有的知识结构状况, 从而把握教学起点, 进行有针对性的教学, 有效地将化学知识结构纳入到学生原有的认知结构之中。
再次, 教师要运用教学策略, 设法降低教材中知识结构与学生的认知结构相关。教材中, 有时不可避免地出现学生在当前阶段难以理解的知识, 这时, 教师就要运用适当的策略, 设法降低教材知识结构的难度, 使新知识能与学生的“已知”产生联系。如在高一化学中学习气体的性质时, 学生在物理课中还没有学习过理想气体状态方程, 如果我们直接拿出理想气体状态方程让学生记住, 学生势必难以理解。但如果我们从学生能够理解的气体的热胀冷缩性质引出气体温度和体积之间的正比关系, 用类比的方法引出气体分子数与压强成正比的关系, 就可以帮助学生建立起对气体分子数、压强、温度和体积之间关系的直观认识。
4.3 一种形成化学认知结构的策略——化学概念图制作技术
化学概念众多, 这给教学带来了一定的难度。要有效的进行化学概念教学, 就必须注意概念之间的联系。一个比较适用的方法就是将概念组织起来构成知识网络, 我们称之为概念图制作技术。概念图的实质就是以科学命题的形式表示概念之间的关系, 它帮助学生首先弄清教学内容中少数几个关键性的概念, 最后用具体的例子证实概念, 通过这种方法, 把尽可能多的基本概念有机地联系起来。这种概念的组织形式与认知结构中知识的表征形式有很大的相似之处, 陈述性知识正是通过命题网络来表征的, 所以我们以制作概念图这种形式来学习概念, 能帮助学生更好地形成认知结构。
一个概念图通常包括以下几个方面:第一, 命题, 用来表示概念之间的联系。第二, 概念的层次等级, 概念图中的概念之间必是存在一定的关系:上位概念、下位概念和并列概念。第三, 概念的横向联系, 概念图必须反映出同一或不同抽象层次概念之间的横向联系。第四, 实例, 概念图中的概念还应用具体事例丰富和加强学生对概念的认识。下图是中学化学中有关电解质溶液的一个概念图[3]。
概念图制作技术是通过在教师指导下学生绘制知识网络图的方法来帮助学生掌握知识, 它是一种将教学内容中的概念和命题具体化的技术。由于学生对概念的理解 (有可能是不完整的甚至是错误的理解) 以及学生从不同角度去看概念之间的关系, 就会得到不同的概念图, 因此, 概念图制作技术能够发挥学生的主动性和创造性, 能够促使学生主动的复习知识和巩固知识, 还能训练学生进行知识总结和分类的能力, 使学生形成良好的认知结构。
摘要：本文试论了化学知识结构与认知结构的含义以及两者之间的区别与联系, 并探讨了化学知识结构转化为学生认知结构的途径和方法。
关键词：化学知识结构,化学认知结构,转化
参考文献
[1] 邵瑞珍.教育心理学[M].上海:上海教育出版社, 1997, 218.
[2] 刘炳华.谈认知结构理论对化学教学的启示[J].化学教育, 1999 (4) :7.