混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)細(xì)節(jié)探討

丁永剛

摘要：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是土木工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在課程體系中居于重要地位。文章從課程的特點(diǎn)及實(shí)際課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，梳理和剖析

教學(xué)中需要注意的若干細(xì)節(jié)問題，旨在帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，確保課堂教學(xué)質(zhì)量與效果，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，為其進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；課程教學(xué)；教學(xué)探討

中圖分類號(hào)：G642；U37-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2014）04-0088-04

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是土木工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，與現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程密切相關(guān)；同時(shí)，它又是學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)生畢業(yè)后的工作有深遠(yuǎn)的影響。因此，該課程在土木工程專業(yè)課程體系中占有舉足輕重的地位[1-2]。

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的課堂教學(xué)一般在60學(xué)時(shí)左右，具有信息量大、符號(hào)多、概念多、計(jì)算公式多、構(gòu)造要求多等顯著特點(diǎn)[3]。因此，注重關(guān)鍵細(xì)節(jié)，精心組織好課堂教學(xué)，使學(xué)生盡快掌握相關(guān)知識(shí)，建立相應(yīng)的知識(shí)構(gòu)架體系尤為重要。筆者結(jié)合自身的課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)教學(xué)中應(yīng)注意的若干細(xì)節(jié)進(jìn)行了梳理和剖析，以求提高教學(xué)質(zhì)量與效果。

一、非中文字符的識(shí)別與學(xué)習(xí)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中有大量的非中文字符，這是由于土木工程學(xué)科的來源及科學(xué)表達(dá)的通用性要求，使得各類字符形成課程學(xué)習(xí)的基本文字，公式成為課程的語句，公式推導(dǎo)成為邏輯演練和論述的形式表達(dá)，因而熟悉課程中的非中文字符對(duì)于課程的學(xué)習(xí)和概念理解影響較大。

總的來說，課程中出現(xiàn)的非中文字符以英文字母和希臘字母居多。對(duì)于希臘字母，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程前也遇到過一些，但根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)學(xué)生對(duì)其不是“真認(rèn)識(shí)”，存在讀音不準(zhǔn)、書寫不規(guī)范等問題，甚至有些學(xué)生還會(huì)把部分希臘字母和英文字母搞混淆。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課程授課之初，可抽出專門時(shí)間，采用多媒體輔助教學(xué)，教學(xué)生正確書寫、準(zhǔn)確發(fā)音，并將其牢固掌握。

對(duì)于以英文來表達(dá)的字符，在課堂授課時(shí)將英文全稱及意義告訴學(xué)生，這樣既可以幫助學(xué)生理解記憶，也有助于學(xué)生下一步學(xué)習(xí)專業(yè)英語，提高利用外文文獻(xiàn)資料獲取專業(yè)知識(shí)的能力。解釋公式中出現(xiàn)的字符，可幫助學(xué)生理解和掌握公式，調(diào)節(jié)課堂氣氛，提高課堂教學(xué)效果。課程相關(guān)字符的英文意義整理如下。

二、與其他課程叫法不同的專業(yè)名詞或符號(hào)表達(dá)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的學(xué)習(xí)要以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等先修課程為基礎(chǔ)， 同時(shí)對(duì)其他后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)方法的形成起著引領(lǐng)的作用。但是，在當(dāng)前的相關(guān)教材中，有些重要專業(yè)名詞的叫法或符號(hào)表達(dá)是不一致的，這將會(huì)使部分初學(xué)者產(chǎn)生困惑。主講教師應(yīng)明確說明兩者表達(dá)的意義相同，今后應(yīng)逐步習(xí)慣混凝土結(jié)構(gòu)課程體系的叫法和符號(hào)表達(dá)。筆者對(duì)此類名詞和符號(hào)梳理如下。

（一）強(qiáng)度與承載力

強(qiáng)度與承載力的英文都可寫作strength，在材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程鋼結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件或截面的安全性是通過應(yīng)力形式給出的強(qiáng)度條件保證的，在這些課程中，無論對(duì)于材料本身還是構(gòu)件或截面，都以“強(qiáng)度”一詞表述[5-6]。而在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中，對(duì)于材料的物理力學(xué)性能亦使用“強(qiáng)度”一詞，而對(duì)于構(gòu)件或截面及結(jié)構(gòu)的性能，其設(shè)計(jì)計(jì)算基本公式則通過靜力平衡條件以內(nèi)力形式給出，因此使用“承載力”一詞[4]。應(yīng)該指出，在一些早期的混凝土結(jié)構(gòu)教材及專業(yè)文獻(xiàn)中都稱為強(qiáng)度，這種叫法不夠確切。

（二）偏心受壓構(gòu)件與壓彎構(gòu)件，偏心受拉構(gòu)件與拉彎構(gòu)件

圖1（a）所示的軸心壓力N與彎矩M共同作用的正截面與圖1（b）所示的偏心距為e0=M/N的偏心受壓正截面是等效的。在混凝土結(jié)構(gòu)理論體系中，其承載力計(jì)算公式是按后者建立的，因而稱為偏心受壓構(gòu)件[7]；而在鋼結(jié)構(gòu)理論體系中，其強(qiáng)度計(jì)算公式是按前者建立的，從而稱為壓彎構(gòu)件[8]。同樣，當(dāng)軸向力為拉力時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)理論體系中稱為偏心受拉構(gòu)件，而鋼結(jié)構(gòu)理論體系中稱為拉彎構(gòu)件。課堂教學(xué)中，宜引導(dǎo)學(xué)生建立兩種結(jié)構(gòu)理論體系不同的思維習(xí)慣。

（三）中和軸與中性軸

在受彎構(gòu)件及偏心受壓構(gòu)件等正截面承載力計(jì)算中，其正應(yīng)力的符號(hào)可能會(huì)發(fā)生變化，即正截面上有些區(qū)域受拉，有些區(qū)域受壓，兩者之間的過渡軸在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程中稱作“中和軸”，而在材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程中則稱作“中性軸”，在課堂教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生說明兩者意義相同。

三、例題講解

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)的最終目標(biāo)是讓學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通過解答具體題目來體現(xiàn)。然而，課程涉及的材料性能復(fù)雜、知識(shí)點(diǎn)瑣碎，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)難以掌握。此時(shí)，任課教師要教學(xué)生學(xué)會(huì)刪繁就簡(jiǎn)、抓住主線，在清晰的思路指導(dǎo)下展開

學(xué)習(xí)。例如，正截面承載力計(jì)算均符合平截面假定，只要在概念上清楚達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)構(gòu)件截面上鋼筋和混凝土的應(yīng)力分布情況，繪制截面受力狀態(tài)圖，根據(jù)平衡關(guān)系很容易寫出正截面承載力計(jì)算公式，切忌死記硬背。例題講解特別重要，它使得學(xué)生能夠及時(shí)掌握相關(guān)內(nèi)容，建立學(xué)習(xí)自信心。

在講授完相關(guān)理論知識(shí)后，任課教師可給出設(shè)計(jì)計(jì)算的流程框圖，進(jìn)而結(jié)合理論知識(shí)和流程框圖，講解相應(yīng)的例題。要對(duì)每一類題目的解答步驟做系統(tǒng)梳理總結(jié)，大致可分為以下幾步。

一是資料整理。將解答該題目所需的基本參數(shù)數(shù)據(jù)一一列出，如混凝土強(qiáng)度等級(jí)與設(shè)計(jì)強(qiáng)度、鋼筋級(jí)別與設(shè)計(jì)強(qiáng)度，截面有效高度，相對(duì)界限受壓區(qū)高度。

二是必要的討論與判別。這一步視題目的具體情況而定，如受彎構(gòu)件正截面承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)判別單筋是否可行，即有無必要采用雙筋截面；形截面受彎構(gòu)件的截面類型判別；偏心受壓構(gòu)件正截面承載力設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)大、小偏心受壓破壞的初步判別等。判別結(jié)果不同，對(duì)應(yīng)的基本公式亦不同。

三是計(jì)算求解。按照前述方法，寫出承載力計(jì)算基本公式，將資料整理

中所列基本數(shù)據(jù)代入計(jì)算求解。此時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)注意驗(yàn)算公式的適用條件。

四是選配鋼筋。根據(jù)計(jì)算求解結(jié)果，查鋼筋表選配鋼筋。此時(shí)，提醒學(xué)生注意滿足相關(guān)的構(gòu)造要求。

上述求解步驟，任課教師需帶領(lǐng)學(xué)生完整地完成一次訓(xùn)練，特別是第一次接觸計(jì)算例題。整個(gè)解答思路與過程要讓學(xué)生清晰，混凝土、鋼筋強(qiáng)度取值和鋼筋表等要結(jié)合授課所用教材帶領(lǐng)學(xué)生翻閱，讓學(xué)生一開始就對(duì)此印象深刻，養(yǎng)成規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算習(xí)慣，做到早日熟練掌握。其中，承載力計(jì)算基本公式的列出是關(guān)鍵，在學(xué)生還不夠熟練時(shí)，可教導(dǎo)其先寫出基本公式，再根據(jù)基本公式里的具體參數(shù)整理相關(guān)數(shù)據(jù)。

另外，從教學(xué)方法上，還可考慮結(jié)合課程習(xí)題課，讓學(xué)生在黑板上實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，其他學(xué)生在下面同步練習(xí)。最后，任課教師帶領(lǐng)大家一起查看黑板上學(xué)生的解答情況并進(jìn)行講解。這樣做針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生印象深刻，會(huì)收到事半功倍的效果。

四、結(jié)語

由于課程內(nèi)容體系的特點(diǎn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)中容易產(chǎn)生教師難教和學(xué)生難學(xué)的問題。然而，“細(xì)節(jié)決定成敗”，只要任課教師以積極主動(dòng)的心態(tài)對(duì)待，注重相關(guān)的細(xì)節(jié)，不斷探索適宜的教學(xué)模式和教學(xué)方法，用心做事、盡職盡責(zé)，就會(huì)使得課堂充滿活力，讓學(xué)生充分熱情，確保學(xué)生對(duì)于本課程知識(shí)內(nèi)容的理解和掌握，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，從而為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，乃至畢業(yè)后的工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[8] GB50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[9] 龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)I——基本教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

[10]龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)II——專題教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

（編輯 梁遠(yuǎn)華）

三是計(jì)算求解。按照前述方法，寫出承載力計(jì)算基本公式，將資料整理

中所列基本數(shù)據(jù)代入計(jì)算求解。此時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)注意驗(yàn)算公式的適用條件。

四是選配鋼筋。根據(jù)計(jì)算求解結(jié)果，查鋼筋表選配鋼筋。此時(shí)，提醒學(xué)生注意滿足相關(guān)的構(gòu)造要求。

上述求解步驟，任課教師需帶領(lǐng)學(xué)生完整地完成一次訓(xùn)練，特別是第一次接觸計(jì)算例題。整個(gè)解答思路與過程要讓學(xué)生清晰，混凝土、鋼筋強(qiáng)度取值和鋼筋表等要結(jié)合授課所用教材帶領(lǐng)學(xué)生翻閱，讓學(xué)生一開始就對(duì)此印象深刻，養(yǎng)成規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算習(xí)慣，做到早日熟練掌握。其中，承載力計(jì)算基本公式的列出是關(guān)鍵，在學(xué)生還不夠熟練時(shí)，可教導(dǎo)其先寫出基本公式，再根據(jù)基本公式里的具體參數(shù)整理相關(guān)數(shù)據(jù)。

另外，從教學(xué)方法上，還可考慮結(jié)合課程習(xí)題課，讓學(xué)生在黑板上實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，其他學(xué)生在下面同步練習(xí)。最后，任課教師帶領(lǐng)大家一起查看黑板上學(xué)生的解答情況并進(jìn)行講解。這樣做針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生印象深刻，會(huì)收到事半功倍的效果。

四、結(jié)語

由于課程內(nèi)容體系的特點(diǎn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)中容易產(chǎn)生教師難教和學(xué)生難學(xué)的問題。然而，“細(xì)節(jié)決定成敗”，只要任課教師以積極主動(dòng)的心態(tài)對(duì)待，注重相關(guān)的細(xì)節(jié)，不斷探索適宜的教學(xué)模式和教學(xué)方法，用心做事、盡職盡責(zé)，就會(huì)使得課堂充滿活力，讓學(xué)生充分熱情，確保學(xué)生對(duì)于本課程知識(shí)內(nèi)容的理解和掌握，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，從而為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，乃至畢業(yè)后的工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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[9] 龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)I——基本教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

[10]龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)II——專題教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

（編輯 梁遠(yuǎn)華）

三是計(jì)算求解。按照前述方法，寫出承載力計(jì)算基本公式，將資料整理

中所列基本數(shù)據(jù)代入計(jì)算求解。此時(shí)，一定要強(qiáng)調(diào)注意驗(yàn)算公式的適用條件。

四是選配鋼筋。根據(jù)計(jì)算求解結(jié)果，查鋼筋表選配鋼筋。此時(shí)，提醒學(xué)生注意滿足相關(guān)的構(gòu)造要求。

上述求解步驟，任課教師需帶領(lǐng)學(xué)生完整地完成一次訓(xùn)練，特別是第一次接觸計(jì)算例題。整個(gè)解答思路與過程要讓學(xué)生清晰，混凝土、鋼筋強(qiáng)度取值和鋼筋表等要結(jié)合授課所用教材帶領(lǐng)學(xué)生翻閱，讓學(xué)生一開始就對(duì)此印象深刻，養(yǎng)成規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算習(xí)慣，做到早日熟練掌握。其中，承載力計(jì)算基本公式的列出是關(guān)鍵，在學(xué)生還不夠熟練時(shí)，可教導(dǎo)其先寫出基本公式，再根據(jù)基本公式里的具體參數(shù)整理相關(guān)數(shù)據(jù)。

另外，從教學(xué)方法上，還可考慮結(jié)合課程習(xí)題課，讓學(xué)生在黑板上實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，其他學(xué)生在下面同步練習(xí)。最后，任課教師帶領(lǐng)大家一起查看黑板上學(xué)生的解答情況并進(jìn)行講解。這樣做針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生印象深刻，會(huì)收到事半功倍的效果。

四、結(jié)語

由于課程內(nèi)容體系的特點(diǎn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)中容易產(chǎn)生教師難教和學(xué)生難學(xué)的問題。然而，“細(xì)節(jié)決定成敗”，只要任課教師以積極主動(dòng)的心態(tài)對(duì)待，注重相關(guān)的細(xì)節(jié)，不斷探索適宜的教學(xué)模式和教學(xué)方法，用心做事、盡職盡責(zé)，就會(huì)使得課堂充滿活力，讓學(xué)生充分熱情，確保學(xué)生對(duì)于本課程知識(shí)內(nèi)容的理解和掌握，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，從而為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，乃至畢業(yè)后的工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[8] GB50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[9] 龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)I——基本教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

[10]龍馭球，包世華，匡文起，等. 結(jié)構(gòu)力學(xué)II——專題教程[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2006.

（編輯 梁遠(yuǎn)華）