《砌體結(jié)構(gòu)》教學(xué)改革探索與實(shí)踐

摘要：針對(duì)砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的若干問(wèn)題，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行系列改革。教學(xué)實(shí)踐表明，改善了教學(xué)時(shí)效，提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)，達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：砌體結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；工程素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）04-0152-02

一、引言

盡管砌體結(jié)構(gòu)存在環(huán)保差、強(qiáng)度低、勞動(dòng)生產(chǎn)率低等缺點(diǎn)，一定程度上限制了其應(yīng)用和發(fā)展，但在相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，其仍將是我國(guó)一種主要的承重體系。《砌體結(jié)構(gòu)》課程亦是土木工程專業(yè)重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程之一。很多高校土木工程專業(yè)砌體結(jié)構(gòu)的教學(xué)由原先《砌體結(jié)構(gòu)》一門獨(dú)立課程，后來(lái)作為《混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的一部分講授。砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)學(xué)時(shí)由最初的32學(xué)時(shí)，現(xiàn)在多壓縮至不到一半，學(xué)時(shí)明顯減少。目前，絕大多數(shù)高校本科教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置上沒(méi)有砌體結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；而在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，無(wú)論教師還是學(xué)生一般也都不選擇砌體結(jié)構(gòu)題目。但實(shí)際情況卻是，不少土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位，對(duì)看似簡(jiǎn)單的砌體結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計(jì)或施工工作不知從何下手、無(wú)法勝任。砌體結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工方法等一直是注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師執(zhí)業(yè)資格考試考察的核心內(nèi)容之一。為此，在提高對(duì)砌體結(jié)構(gòu)重要性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，在專業(yè)課授課學(xué)時(shí)不斷壓縮的背景下，以提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)為目標(biāo)的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

二、砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

作為土木工程專業(yè)重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程，砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中相關(guān)內(nèi)容和方法普遍沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)與實(shí)際工程接軌，存在的主要問(wèn)題如下。

1.缺乏房屋整體設(shè)計(jì)方法、構(gòu)件之間整體性和關(guān)聯(lián)性。砌體結(jié)構(gòu)亦稱混合結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)體系繁雜，從上至下包括樓（屋）蓋（鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)）、墻柱（砌體結(jié)構(gòu)）、剛性基礎(chǔ)（土力學(xué)及地基基礎(chǔ)）等課程。目前，砌體結(jié)構(gòu)教材內(nèi)容和課程教學(xué)的重點(diǎn)是砌體力學(xué)性能及構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)方法，缺乏整體性概念，缺少各構(gòu)件之間的相互聯(lián)系。如此，學(xué)生缺乏對(duì)房屋的整體設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造要求的掌握，以及對(duì)構(gòu)件之間整體性和關(guān)聯(lián)性的了解，面對(duì)一個(gè)實(shí)際工程不知如何下手。

2.重構(gòu)件輕體系，重計(jì)算輕構(gòu)造。一幢砌體結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)，往往是結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)造設(shè)計(jì)工作量大，計(jì)算工作量相對(duì)較少。從某種程度上講，“構(gòu)造”比“計(jì)算”更重要，因“構(gòu)造”往往是決定“計(jì)算”是否有效的保證。構(gòu)造設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否，在很大程度上反映了設(shè)計(jì)人員的水平。但是教師受自身的工程素質(zhì)，學(xué)生受應(yīng)試教育、考試等影響，往往出現(xiàn)“重構(gòu)件輕體系，重計(jì)算輕構(gòu)造”的現(xiàn)象。

3.缺乏對(duì)砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展方向的引導(dǎo)。盡管墻體材料改革在我國(guó)已進(jìn)行了20多年，但目前許多高校砌體結(jié)構(gòu)的教學(xué)、考試仍以粘土磚為主，不利于新型墻體材料的推廣。

4.缺乏研讀規(guī)范的意識(shí)、習(xí)慣。砌體結(jié)構(gòu)課程涉及到《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《砌體工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、《混凝土小型砌塊建筑技術(shù)規(guī)程》、《多孔磚砌體結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》等多本規(guī)范和規(guī)程。教師在教學(xué)過(guò)程中缺乏對(duì)規(guī)范相關(guān)知識(shí)的說(shuō)明與重視，學(xué)生多以教材作為主要參考資料，而很少去閱讀、學(xué)習(xí)相關(guān)的規(guī)范規(guī)程。這種學(xué)法、教法不利于學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

三、砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

1.優(yōu)化課程內(nèi)容，增強(qiáng)課程之間的聯(lián)系。目前大多數(shù)教材內(nèi)容安排上，多是先講砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，然后講解砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這與實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程不符。為此，為優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整原則是：按照實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先后順序組織教學(xué)，即按照“方案設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)選型→結(jié)構(gòu)體系→結(jié)構(gòu)組成→結(jié)構(gòu)布置（橫墻承重、縱橫墻承重、混合承重）→樓（屋）蓋設(shè)計(jì)→房屋靜力計(jì)算方案（剛性、剛彈性、彈性）→墻、柱高厚比驗(yàn)算（即滿足正常使用極限狀態(tài)）→墻、柱結(jié)構(gòu)計(jì)算（計(jì)算單元→計(jì)算簡(jiǎn)圖→荷載計(jì)算→內(nèi)力分析→內(nèi)力組合）→墻、柱構(gòu)件設(shè)計(jì)（按照承載能力極限狀態(tài)計(jì)算墻、柱構(gòu)件承載力，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全）→過(guò)梁、挑梁和墻梁的構(gòu)件設(shè)計(jì)（按照承載能力極限狀態(tài)計(jì)算過(guò)梁、挑梁和墻梁構(gòu)件承載力，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全）→基礎(chǔ)設(shè)計(jì)→構(gòu)造措施和構(gòu)造處理（如材料強(qiáng)度、截面尺寸、圈梁、構(gòu)造柱、節(jié)點(diǎn)大樣等）”這條主線組織教學(xué)內(nèi)容。

2.運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程整體性的認(rèn)識(shí)。砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)目的之一就是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程整體性的認(rèn)識(shí)。引入“項(xiàng)目教學(xué)法”，選定一幢典型的砌體結(jié)構(gòu)建筑如宿舍樓為例，按照如上教學(xué)內(nèi)容先后順序講授，課堂教學(xué)舉例，布置學(xué)生作業(yè)，包括作業(yè)講解都來(lái)源于所選定的教學(xué)案例，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)指導(dǎo)教學(xué)，讓學(xué)生任務(wù)明確，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，該項(xiàng)目的樓（屋）蓋采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用墻下條形剛性基礎(chǔ)，加強(qiáng)課程之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程整體性的認(rèn)識(shí)。

3.運(yùn)用對(duì)比式教學(xué)法，突出教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)科或知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。砌體結(jié)構(gòu)課程與混凝土結(jié)構(gòu)課程既有關(guān)聯(lián)，又有不同。故在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)，既要把握結(jié)構(gòu)類課程的共性，又要重點(diǎn)突出砌體結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)。運(yùn)用與混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)比方法講解，既省時(shí)間又易被學(xué)生接受，譬如：（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、荷載計(jì)算方法以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法。總體上講，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、荷載計(jì)算方法以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法與混凝土結(jié)構(gòu)是一致的，但也有兩處明顯不同之處：①砌體結(jié)構(gòu)墻、柱無(wú)須進(jìn)行裂縫寬度和撓度驗(yàn)算，通過(guò)高厚比驗(yàn)算來(lái)確保正常使用極限狀態(tài)適用性要求；②砌體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，如傾覆、滑移、漂浮等，應(yīng)把砌體結(jié)構(gòu)作為一個(gè)剛體進(jìn)行驗(yàn)算。（2）砌體材料的物理力學(xué)性能。砌體材料塊材、砂漿的物理力學(xué)性能與鋼筋、混凝土材料進(jìn)行比照，同樣是學(xué)習(xí)砌體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。（3）房屋空間工作性能影響系數(shù)。砌體結(jié)構(gòu)房屋空間工作性能影響系數(shù)與鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房吊車荷載空間作用分配系數(shù)，二者原理上基本相同。（4）靜力計(jì)算方案的彈性方案。砌體結(jié)構(gòu)單層房屋靜力計(jì)算方案的彈性方案與鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房鉸接排架的計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行對(duì)比，不同之處在于二者的截面形式，前者是等截面墻柱，后者是上、下柱變階截面。（5）墻柱高厚比驗(yàn)算。將墻柱高厚比的概念與鋼筋混凝土柱長(zhǎng)細(xì)比的概念進(jìn)行對(duì)比；高厚比、長(zhǎng)細(xì)比分別用來(lái)劃分砌體和鋼筋混凝土長(zhǎng)柱或短柱，二者反映了柱長(zhǎng)度和截面邊長(zhǎng)之間的關(guān)系。（6）上部墻體荷載折減系數(shù)。砌體結(jié)構(gòu)反映因梁上墻體內(nèi)拱作用的上部墻體荷載折減系數(shù)，與鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮到支承梁對(duì)板的推力的有利影響，應(yīng)將設(shè)計(jì)彎矩折減，二者原理上存在共性。（7）局部受壓承載力計(jì)算公式中的提高系數(shù)。砌體結(jié)構(gòu)局部受壓承載力計(jì)算公式中的提高系數(shù)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)后張法錨具下局部承壓承載力的提高系數(shù)，二者原理上基本相同。

以上知識(shí)點(diǎn)，采用對(duì)比方法講解，教學(xué)效果較好，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生處理工程問(wèn)題的能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生的《規(guī)范》意識(shí)，加強(qiáng)土木工程規(guī)范與建筑法規(guī)的教育。土木工程專業(yè)課程教學(xué)中，結(jié)合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程進(jìn)行講授，避免學(xué)生對(duì)規(guī)范知之甚少或不會(huì)運(yùn)用，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)范的意識(shí)。譬如：在講解砌體抗壓強(qiáng)度章節(jié)時(shí)，舉歷年一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試題為例：采用Mu10的普通粘土磚，M7.5水泥砂漿砌筑成的磚柱，截面尺寸為360×240mm2，經(jīng)查表知其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為2.71N/mm2，當(dāng)其施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)，求其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為（ ）。

A.1.196N/mm2 B.1.33N/mm2

C.1.69N/mm2 D.1.183N/mm2

按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2001規(guī)范，答案是A；按GB50003-2011規(guī)范，答案是B。究其原因，兩規(guī)范對(duì)水泥砂漿砌筑時(shí)的調(diào)整系數(shù)取值不一樣?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-20113.2.3“當(dāng)砌體用

5.促進(jìn)學(xué)生墻體材料改革的意識(shí)，增強(qiáng)采用新型墻材的主動(dòng)性。近十多年來(lái)，墻材革新、節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策的落實(shí)及低碳、綠色建筑的發(fā)展，砌體結(jié)構(gòu)類別和應(yīng)用范圍有所擴(kuò)大?！镀鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2011增添了成熟的可推廣應(yīng)用的新型材料——混凝土普通磚和混凝土多孔磚，蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚；輕骨料混凝土砌塊、輕集料混凝土砌塊。教學(xué)上教師要跟上砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展，在教材滯后的背景下，增加這些新型砌體材料性能、設(shè)計(jì)及構(gòu)造等教學(xué)內(nèi)容。譬如，考慮到工程實(shí)際應(yīng)用，教師可以把以粘土實(shí)心磚為主的教學(xué)內(nèi)容改成蒸壓灰砂磚砌體結(jié)構(gòu)或混凝土小型空心砌塊進(jìn)行講解。具體地，講授砌體抗壓性能時(shí)，以蒸壓灰砂磚砌體結(jié)構(gòu)或混凝土小型空心砌塊砌體為例；講解墻體計(jì)算時(shí)，也以蒸壓灰砂磚砌體結(jié)構(gòu)或混凝土小型空心砌塊砌體為例，增強(qiáng)學(xué)生采用新型墻材的知識(shí)儲(chǔ)備，促進(jìn)學(xué)生墻體材料改革的意識(shí)和自信心。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行系列改革和實(shí)踐，改善了教學(xué)時(shí)效，培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì)，提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

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