×××××××学院
教学计划设计
（适用于研究领域和项目课程）
（20XX/20XX学年第一学期）
课程名称（全称）钢结构工程建设
专业的建筑工程技术
附属学院（系）建筑工程技术学院
所授课程
总课程学时为 96 学时。学期学时为 96 学时。
课程总学分：6.0 本学期学分：6.0
任课老师
学习单元三教案设计
学习情境、项目
姓名
学习单元3 管桁架结构工程施工
学习情境、项目
单位名称
分单元2 普通管桁架结构加工及安装
学习地点
视频直播课堂
小时
4小时
学习资源
（设备、材料、工具）
视频直播设备、《钢结构工程建设》精品课程网站、管桁架详图（含模型）、投影仪、电脑、AutoCAD和3D3S软件、工单、技术交底记录等。
教材、参考书
教材：《钢结构工程建设》，中国建筑工业出版社，2011年，第1版；
参考书籍：《钢结构工程施工规范》GB50755-2012； 《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010； 《3D3S钢结构设计软件V10》软件使用说明书。
班级
每周
星期
部分
1.学习目标（知识、技能、素质）
学习目标：
1. 知识目标
1）普通管桁架结构特点分析；
2）普通管桁架结构工程量统计方法
3）普通钢结构的吊装验证；
2. 技能目标
1）能够熟练阅读普通管桁架结构图并组织讲解；
2）能够根据项目特点选择加工、安装设备；
3）具有普通管桁架加工、组装、吊装能力；
3、质量目标
1）养成遵守国家规范、程序和标准的习惯
2）培养良好的团队合作工作作风
主要知识点：
1、管桁架结构的组成及力学特性分析；
2、管桁架结构力学模型的简化；
3、管桁架结构现场拼装方法；
4、管桁架结构施工计算原则；
主要技能点：
1、管桁架结构图的阅读；
2、管桁架结构加工制作；
3、管桁架结构现场拼装；
4、管桁架结构施工计算；
5、管桁架结构吊装施工法。
2. 学习内容
主要描述管桁架结构的组成及力学特性、图纸阅读；管桁架构件加工设备及制造技术；管桁架结构现场组装；管桁架结构计算；管桁架施工及安装方法等
1、管桁架结构组成及力学特性；
2、管桁架结构加工设备及制造技术；
3、管桁架加工、胎架制作及管桁架结构现场拼装；
4、管桁架吊装验证、支撑架计算等施工计算；
5、管桁架吊装安装方法。
三、重点难点分析
由于学生在学习本课程之前已经学习过《建筑制图与制图》、《建筑力学》、《建筑结构基础》等课程，因此具备看懂管桁架结构图纸以及操作AutoCAD和3D3S计算软件的能力。 。但在管桁架结构的结构体系和模型简化方面的综合技能还比较薄弱。基于本专业建筑工人岗位的培养目标和本课程的目标是使学生初步具备常见普通管桁架结构的加工与安装能力，本分单元的重点难点分析为如下：
要点：
1、管桁架安装方式的选择；
2、管桁架结构施工计算——管桁架吊装验证及支撑架计算；
困难：
1、管桁架结构施工计算；
4. 学术状况分析
1. 学生特点
我学习的动力不是很大，我不愿意预习和复习，我不愿意学习理论计算内容，我不愿意思考，我愿意去做。
2.学生已有一定的知识基础
在本课程之前，学生已完成《建筑制图与制图》、《建筑工程施工测量》、《建筑材料与检验》、《建筑力学》、《建筑结构基础》等专业平台课程，并已具备基本技能。钢结构图纸识别、结构体系分析、钢构件计算、节点结构设计等相关理论知识。
3.学生已有技能基础
学生具备基本的钢结构制图能力、结构体系分析能力、钢构件计算能力、节点结构设计能力、简单的AutoCAD软件操作能力和3D3S结构软件操作能力等。
4. 学生现场体验
去年钢结构课程设计结论，学生们已经在工地实习了近三个月。他们对施工现场施工人员的工作内容和要求有一定的了解，对施工方案的具体内容以及如何实施技术交待有切身的经验和感受。
5、知识和技能不足
建筑力学、建筑结构理论知识不扎实；理论与实践脱节；分析解决问题的能力不足，国家法规的具体要求不明确，遵守国家法规和标准的职业习惯尚未养成。
5、教学设计
基本原则：
1、将教学内容和信息资源有机整合，打造具有工程体验功能、教学实施功能、学习效果评价功能和实时互动交流功能的多功能信息化教学环境。
2、根据管桁架结构工程施工工作流程组织教学，力求做到“学做一体化”，做到“干中学、干中学”。
3、充分利用视频直播课堂、多媒体课件、网络课程等信息化教学手段，调动学生的积极性和主动性，促进学生自主学习、主动学习。
教学组织：
遵循学生的认知规律，以信息化学习情境为载体，以任务驱动为主线，本单元24小时分为“案例指导”、“案例分析”、“任务确定”、“任务实施”，有“考核评价”、“拓展改进”六个环节。
教学方法和手段：
1、案例教学法
这种情景教学首先通过引入工程案例或实例来介绍课程的重点和难点；
2.过程互动教学法
教学过程中，鼓励学生主动回答或做实训问题；
3、阶段性总结教学方法
内容讲解和虚拟安装培训过程中不断总结，强调重点难点和能力要求描述；
4、“任务驱动”法，下达工作任务单，由学生分组完成，学生互相评价，教师评价点评。
6. 学习过程
第 1 节：案例指南（10 分钟）
为了调动学生学习的积极性和主动性，了解职场环境和职业技能，我们尽量充分利用施工现场的直播课堂设备，利用直播课堂资源直播现场的施工情况。龙鑫集团和中南集团在全国近200个工地推进。选择合适的工程案例，用实时的现场图像设置学习情境，使学生在单元学习之初就能直观地理解和理解学习内容。
第 2 节：案例分析（35 分钟）
利用国家精品课程网站《钢结构工程施工》的动画资源，介绍精选的普通管桁架工程案例的结构组成、结构特点、加工制作、施工安装等。
第 3 节：确定任务（10 分钟）
下发工作任务清单（含交底记录表）：根据施工人员的工作任务和课程标准的要求，本单位制定管桁架加工设备的选型和制作、管桁架安装方式的选择、管桁架吊装验证和支撑架计算，编制管桁架施工方案有四项任务。管桁架工程图纸已在本课程开始时发布。
1、管桁架加工设备的选型与制作——考核标准：正确选型加工设备；
2、管桁架安装方式的选择——考核标准：能够确定多种安装方式并比较经济技术指标；
3、管桁架吊装校核及支撑架计算——考核标准：能够正确使用3D3S等软件进行吊装校核及支撑架计算；
4、管桁架施工方案编制——考核标准：方案安全、经济、合理、可行。
第 4 节：任务实施（80 分钟）
教学班分为4个小组，按照管桁架工程施工“加工制作——方案选定——施工计算——现场拼装——施工安装”的工作流程进行任务实施。
首先采用三维漫游动画，让学生直观了解钢结构企业加工车间的布局和钢构件加工生产设备，进行直观体验。将管桁架构件的设备性能、参数以及整个加工过程以动画的形式呈现给学生，激发学生的思维。学习兴趣促进学生自主学习、主动学习。针对某一任务，各小组组织管桁架加工简报并讨论其装配方案，让学生仿佛置身于钢结构加工车间，帮助学生掌握设备性能参数、加工工艺、加工简报要点、组装方法。为学生创造一个真实、体验式的学习环境，激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习、主动学习。
管桁架加工动画及讲解（15分钟）
管桁架分段拼装方案（10分钟）
管桁架吊装验证（25分钟）
管桁架施工简介和实施（30分钟）
1、观看钢结构加工动画，了解加工设备的性能和用途。 （10分钟）
观看钢结构企业厂区、加工车间、设备布置、设备类型的动画，然后讲解加工车间设备的技术参数、适用范围、加工方法等；重点讲解典型的管桁架加工设备，使学生掌握设备参数及其操作方法和加工制造工艺；
2、各组组织管桁架加工情况说明会（10分钟）
1）结合本任务管桁架结构的加工特点分析（大部分钢管截面较小，钢管最大规格为φ245×20，最小规格为φ60×4）；
2）加工设备选型：根据本任务的项目特点，选用HID-600MTS五维数控相贯线切割机和PB330相贯线切割机即可满足本项目的加工要求；
3.讨论其组装计划（10分钟）
1）按组进行管桁架加工交底记录，并填写管桁架加工交底记录表；
2）讨论拼装方案：启发学生思考采用直拼法、卧拼法还是倒拼法哪个更方便？ （环桁架采用正向拼接方式，次桁架采用倒向拼接方式，主桁架采用水平拼接方式，更加合理）
4. 启发学生运用所学知识对给定的管桁架模型进行力学和结构分析，并选择安装顺序。 （10分钟）
鼓励学生运用所学知识对给定的管桁架模型进行力学和结构分析，并根据分析结论和现场施工条件给出两种安装方法。鼓励学生思考在这个项目中是否可以使用其他安装方式，并用动画的形式呈现给学生，搭建过程一目了然。对各种安装方式的技术经济指标进行比较分析，指导学生最终选择施工方案。
1）本任务管桁架具有跨度大、杆件截面小、空间刚度要求高的特点，必须有效传递施工荷载。经分析，施工过程中其自重无法有效传递至四根2000×2000桁架。在混凝土柱上必须安装支撑框架，以承受施工过程中管桁架的自重和施工荷载。
2）由于管桁架构件截面较小，大多为<φ76×4，施工时易产生较大的截面应力而造成破坏。由于主桁架的荷载传递到环桁架上，因此相关的施工计算就显得尤为重要。
3）为了降低施工成本，引导我们思考可以使用多少支撑框架来满足项目的施工要求。
方案一：安装顺序为环桁架安装-侧面主桁架-中间主桁架（每个主桁架配备3个支撑架，共33个支撑架）。 ——安全可靠钢结构课程设计结论，但措施成本较高
方案二：安装顺序为环桁架安装-侧面主桁架-中间主桁架（每个主桁架在跨度中间设有1个支撑架，当支撑架数量达到3个时，将第一个支撑架移至主桁架下面共有3个支撑架）。 ——该措施成本较低，节省支撑架90%，但安全性稍差，但经计算，仍能满足本工程的安装要求。
对比方案1和方案2的技术经济指标，选择方案2较为合理。
计划 1 计划 2
引导学生思考其他可能的选择。
方案3：安装顺序为环桁架安装-侧面主桁架-中间主桁架-侧面主桁架（每个主桁架在跨度中间设有2个支撑架，支撑架下方设置滑轨。当支撑数量达到6个后，将其中的3个滑到下一个主桁架的底部，然后随着主桁架的吊装而滑动另外3个支撑，这样总共6个支撑交替实施）。 ——措施成本较少，节省80%的支撑架，安全性比方案2高，但滑动轨道的措施成本较多，滑动过程安全性较差。
5、管桁架吊装验证及支撑架计算（15min）
根据选定的施工方案，指导学生运用预科中掌握的CAD和3D3S软件操作技能，结合任务给出的管桁架模型，对施工支撑架进行建模计算，并进行管道吊装校核桁架，使学生能够建立施工安全掌握支撑架建模、设计和管桁架的基本概念吊装验证计算方法非常容易掌握，因为软件工具的使用是基于三维的学生在建筑制图和制图培训中已经熟悉的 CAD 建模技能。可以增强学生的自信心和成就感，为学生创造一个教学实施环境。功能化的学习环境，从而突破了本课程的重点和难点。
1）组织学生根据给定的管桁架模型，使用软件进行桁架吊装计算。
2）支撑架计算
经计算，管桁架和支撑架满足安装要求。 （引导学生思考如果不符合要求如何对管桁架进行加固）
6.管桁架虚拟拼装安装（30分钟）
1) 管桁架虚拟装配（8min）
然后结合国家标准的要求，以图片、动画的形式对管桁架装配进行讲解，指导学生选择合理的装配方法，并利用CAD软件结合给定模型实现管桁架组装在软件中，避免了对监管规定的无聊解释。
2）管桁架虚拟安装（22min）
组织学生根据任务给出的模型和各组选定的施工工艺，利用三维CAD在CAD软件中模拟支撑架设置和工程吊装，实施安装。
3）最后将实际项目的施工过程形成word文档格式的施工方案，然后结合实际案例对施工方案的要点进行讲解，并组织各组学生讲解施工和施工。管桁架的安装。
第 5 节：评估和评估（20 分钟）
1、打开《钢结构工程建设》精品课程网站，对该子单元进行自测（10分钟）
利用《钢结构工程建设》精品课程网站中的自测和考试系统，测试学生的基础知识和关键技能，获取学生的学习状况，在网站后台查看每位学生的考核结果，观察表现全班成绩分布情况，了解学生对各部分知识点的理解和掌握情况。根据成绩分配，安排薄弱环节强化训练，并附有课后作业。
2. 教师对各组披露记录表进行评价（10分钟）
第 6 节：扩展和改进（25 分钟）
本子单元根据学生对所学知识掌握情况的观察结果，不断拓展学生的学习内容，将更为复杂的“复杂管桁架结构加工与安装”过程以以下形式呈现给学生：动画，同时进行讲解，起到了巩固和提高之前所学知识和技能的作用，从而增强了学生适应复杂工程建设工作的能力。
1.打开《钢结构工程建设》精品课程网站观看图片和动画（22分钟）
2.布置作业（3分钟）
1）总结胀形复杂管桁架现场拼装安装方法，总结其优缺点及适用情况，编写胀形复杂管桁架专用吊装方案。
2）在《钢结构工程施工》精品课程网站上观看《重型管桁架》搭建安装动画，总结现场拼装安装方法。
3）在《钢结构工程施工》精品课程网站上观看《扭杆管桁架》搭建安装动画，总结现场拼装安装方法。
六、工作成果及考核（结果形式及考核方式）
工作成果：
1、管桁架吊装计算表；
2、支持框架计算书；
3、普通管桁架吊装专项方案
评价方法：
1、测试自我评价；
2.教师评价。
7. 课外作业
1、复习所学的知识和技能；
2、编写复杂管桁架拓展专用吊装方案；
3、在课程网站上撰写《重型管桁架》现场拼装安装方法总结报告；
4、在课程网站上撰写《弯扭杆管桁架》现场拼装安装方法的总结报告。
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