PKPM建筑结构设计软件课程教学探讨

 摘要： 就PKPM在建筑业中的应用，针对当前教学现状的不足，分析探讨课程教学改革的若干问题，突出以培养学生实践技能为主的教学模式，提出了课程在教学内容、教学模式、教学方法和考核方式等方面的改革新举措。　

关键词： PKPM；教学内容；教学模式；教学方法；实践能力

0引言 　　

随着科技的发展，计算机硬件技术和建筑结构分析理论在不断地发展和完善，计算机辅助设计（CAD）系统在建筑工程设计领域中被越来越广泛的应用。其中由中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件是目前国内使用最为广泛的结构计算软件之一，国内大多数设计院结构设计是通过该软件来完成的，已经成为结构设计人员必须正确掌握熟练应用的基本技能。基于此，在高校的建筑工程专业中作为专业基础课被普遍开设，该课程是集实践性、实用性为一体的专业课程，以结构设计为基础，教授PKPM系列软件的基本操作以及在结构施工图中的应用，学好该课程不仅能使学生掌握对软件的熟练操作，更能使学生对以前所学建筑结构类课程基础理论知识的应用有一个新的认识和提高，旨在培养学生利用软件进行结构设计的基本能力，使学生具备对各种错综复杂因素的综合分析能力和解决工程实际问题的能力。 　　
但是从作者在教学及研究中发现，目前的教学现状并不尽如人意，由于该课程的教材、案例等不像混凝土结构等传统课程那样充足适用，教学内容陈旧，教学手段和方法不科学，教学过程没有充分考虑结构设计的过程，理论与实践没能很好的结合，教学仅停留在基本命令使用的初级层面上,不够深入,从而使得学生在课程学习阶段能掌握的设计内容很少，以至于在后续的专业课和课程设计中，不能很好的发挥计算机辅助设计的优点，不能灵活应用软件处理设计中的实践问题。并且考试形式单一，考核不全面，传统的考核方式是笔试加机试,甚至只有笔试。由于考试时间的限制,一般出的题目较单一，只是关于基本操作命令应用的,尽管一定程度上可以反映学生的初步学习掌握情况，但并不能将学生的真实的设计思路体现出来。因此，有必要对PKPM这门计算机辅助设计课程进行一定的研究和改革，探索出一套切实有效的教学方法，使学生真正做到学有所用。 　　

1课程内容的选定 　　

PKPM是一套集建筑设计、结构设计、设备设计及概预算、施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统，所以我们没有必要教授PKPM所有的功能和命令，教学内容需要根据专业进行取舍。针对建筑工程专业，最主要的四大课程内容是：任务一：结构平面计算机辅助设计（PMCAD）；任务二：框排架计算机辅助设计（PK）；任务三：结构空间有限元分析设计软件（SAT-8）；任务四：基础工程计算机辅助设计（JCCAD）。教学时从了解软件的基本功能和主要技术条件入手，在学生熟悉各级菜单命令及其操作方法的基础，循序渐进地掌握PMCAD结构建模的主要步骤、荷载的输入、计算数据文件形成、结构平面施工图的绘制，PMCAD接力PK、PMCAD接力SAT-8进行内力计算和配筋并绘制梁柱施工图的方法、SAT-8(PK)接力JC-CAD、地质资料输入、地基基础计算、绘制基础施工图等操作。 　　

2多媒体教学新模式 　　

为了将教师讲授与学生上机更好的结合起来，可将教学地点安排在计算机房，使听课的学生人手一台电脑。采用新兴的多媒体教学软件，使教师操作的内容能同步显示在学生机上，实现教师一人对学生多人的手把手教授。然后针对教师的演示安排学生动手练习，并基于这些命令去完成相关的课堂作业，使学生能对所学的命令能够通过练习得到强化。为了防止教师在演示过程中，学生急于动手操作而不认真听讲的现象，可通过相关的软件控制学生机操作，在教师讲解阶段学生机只能观看而不能操作，使学生真正看懂后再解控学生机进行练习，真正做到当堂的内容当堂消化，效果明显。 　　
对于初学的学生，执行命令时切记不要死记硬背，要教会其看命令行的提示，看懂提示并根据提示做出正确的操作，这一点对于真正的掌握PKPM操作是非常重要的。如果能看懂命令行的提示，即便遇到没有学过的命令，也可以根据命令行的提示进行操作，进而不断扩充学生的知识和操作能力。在有限的学时内，掌握好基础命令即可，强调学会对构件建模的简化分析，应该用哪些命令和功能去实现，做到举一反三。 　　

3加强实践能力的培养 　　

以往的教学经验显示，学习PKPM最大的敌人就是遗忘，因此应适度淡化课堂讲授学时，强化实践训练教学，全方位将理论与应用相结合，最大限度发挥学生的主观能动性，循循诱导，让学生在实践过程中领悟内容，降低理论知识遗忘率，真正进入理论与应用融合的境界。 　　
在PKPM实践教学这一阶段，可以以不同种类的工程项目为载体，如砖混结构、框架结构等，让学生使用PMCAD进行结构建模，然后接力SAT-8进行有限元计算，再把上部结构模型数据传到JCCAD进行基础设计，最后采用施工图设计模块对自动生成的施工图进行后处理并转换为AutoCAD图形进行编辑，从而完成一套工程项目的结构施工图。在教学指导过程中要引导学生参照实际工程项目的设计要求为依据来对自己所做项目的设计参数进行选取，如对结构的抗震等级、结构体系的布置方式、不同用途房间的活荷载、构件的截面尺寸、材料的强度等级、钢筋的强度等级和采用的直径等的选取。并采用正确的检查方法以保证结构设计信息、计算信息等输入的正确性。如通过对整楼模型的仔细观察，检查构件布置是否正确；通过平面荷载显示校核这一模块中的荷载图，来分析荷载输入的正确性等。应让学生知道这些提前给定的参数经过计算后是否合理，将直接影响结构的安全和经济。因此应强调学生仔细阅读分析计算结果文件，即SAT-8计算完成后子菜单“分析结果图形和文本显示中”的内容，包含建筑结构设计信息WMASS.OUT文件、周期、振型、地震力WAQ.OUT文件、结构位移WDISP.OUT文件、内力WNL.OUT文件、配筋WPJ．OUT文件等输出文件。这部分内容虽然不包含施工图，但是是前边计算结果的一个直观显示，能使我们观察到计算结果是否符合规范，各工况下的荷载图是否正确，结构平面和竖向布置是否规则对称，从而进一步反映出前边设计是否正确合理。教师应对分析结果文件的常见问题给予总结说明，然后由学生对自己工程项目的计算结果进行分析，找出参数不合理的原因，提出改正措施，修改后再计算，分析后再修改计算，直到找到理想的结果。通过这个反复试算的过程，使学生掌握模型优化的具体方法和操作能力。结构模型优化完成后，在进行施工图绘图的时候,要求学生能够正确选择和使用结构施工图的绘图软件，能够快速准确地绘出施工图。并强调施工图绘制与结构制图知识的结合，避免在绘制结构施工图时出现很多不规范绘图问题，从而保证施工图的完整性和正确性以及图面质量。在这个实践教学过程中会综合运用到大量以前所学的混凝土结构、建筑抗震、地基基础、工程制图等知识，这样完成项目时可以大大提高学生综合运用以前所学知识解决实际问题的能力，都会觉得自己的专业技能又进步了，有强烈的成就感，也激发了进一步更深入学习的积极性。 　　

4考核方式的改革 　　

考试是教学过程中的一个非常重要的环节，是教学信息反馈的重要途径，更是检查教学效果、巩固学生所学知识、改进教学工作和促进学校教育目标实现的重要手段。本课程由于其实践性教强，传统的笔试考核方法显现出很多弊端，不能很好的评价学生的学习状况，也偏离了本课程注重实践的培养目标。作者认为应采取笔试和机试相结合的方法，并且应以机试作为检验教学效果的主要手段。笔试主要考察学生对设计程序、基本理论和规范规程的掌握程度，机试主要检验学生对辅设计软件的熟练程度和基本操作技能。要求学生在规定时间内快速完成相应的结构施工图的绘制。实践证明，这种考核方式，能比较客观的考查学生总体知识和技能的掌握情况，能更好地激发学生的学习积极性和主动性。在平时作业的要求方面，可适当放宽时间，但一定要求学生本人动手去做，不能眼高手低，在课堂上看教师演示时觉得很简单而缺少练习，真正使用时才发现不会操作。并且在今后的课程里面要增设计算机辅助设计（PKPM）的课程设计，也作为整个课程考核中的一部分。 　　

5结论 　　

对于操作性强的PKPM课程的教学和学习，合理的选择教学内容，积极的采用多媒体教学新模式，加强实践能力的培养，运用综合的考试考核方式，真正的激发学生的学习积极性和主动性，使学生学会灵活运用，掌握计算机辅助设计的真本领，这才是我们教学的最终目的。 　　

参考文献： 　　
[1]王娜，靳元峻.PKPM建筑结构设计软件课程教学方法的探讨[J]．河北广播电视大学学报，2006（5）：4647． 　　
[2]欧新新，崔钦淑.建筑结构设计与PKPM系列程序应用[M]．北京：机械工业出版社，2005．130131． 　　
[3]张字蠢，划海成，张星源.PKPM结构设计应用[M].上海：同济大学出版社，2006．1718． 　　
[4]王小红，罗建阳.建筑结构CADPKPM应用[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．2425．