混凝土結(jié)構(gòu)原理學(xué)生作業(yè)反映的問(wèn)題探討

陳 小 英

(重慶科技學(xué)院，重慶 401331)

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混凝土結(jié)構(gòu)原理學(xué)生作業(yè)反映的問(wèn)題探討

陳 小 英

(重慶科技學(xué)院，重慶 401331)

介紹了混凝土結(jié)構(gòu)原理課程的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生在該課程作業(yè)中普遍出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，并從注重理論講解、理論與實(shí)踐相結(jié)合、引導(dǎo)學(xué)生思考等方面，提出了該課程的教學(xué)方法，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

混凝土結(jié)構(gòu)原理，教學(xué)方法，承載力，配筋率

0 引言

《混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程是土木工程專業(yè)大三第五個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)平臺(tái)課，該門課程是學(xué)習(xí)《材料力學(xué)》和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等力學(xué)課程之后，需要學(xué)生具有一定的力學(xué)理論基礎(chǔ)才能很好的掌握該門課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。該門課程是一門基于試驗(yàn)和理論的研究來(lái)指導(dǎo)工程應(yīng)用的課程，它的特點(diǎn)為“概念多、原理多、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多、計(jì)算公式多”[1，2]，因此，理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生們很難在短時(shí)間內(nèi)找到自己合適的學(xué)習(xí)方法，作業(yè)中常常出現(xiàn)比較多的基礎(chǔ)錯(cuò)誤，老師在教學(xué)中需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)作業(yè)中的問(wèn)題，結(jié)合學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行查找問(wèn)題出現(xiàn)的原因，跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度組織有效的課程教學(xué)。

1 作業(yè)中出現(xiàn)的普遍問(wèn)題及原因分析

1)截面有效高度計(jì)算錯(cuò)誤。

截面的有效高度是縱向受拉鋼筋的合力點(diǎn)到截面受壓區(qū)邊緣的豎向距離[3]。該參數(shù)是鋼筋混凝土構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算中一個(gè)非常重要的參數(shù)。如果該參數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤則按其參數(shù)計(jì)算出的配筋量也是錯(cuò)誤的。仔細(xì)查看過(guò)程以及與同學(xué)交流才發(fā)現(xiàn)同學(xué)們沒(méi)有很好的掌握該參數(shù)的正確計(jì)算方法，而老是套用教材中有效高度的計(jì)算公式即單層布筋時(shí)，或者雙層布筋時(shí)，而沒(méi)有正確理解該參數(shù)的本質(zhì)含義。

2)最小配筋率驗(yàn)算的錯(cuò)誤。

按教材的配筋率的定義是縱向受拉鋼筋總截面與正截面的有效面積的比值。因此學(xué)生們?cè)谑軓潣?gòu)件及受壓構(gòu)件最小配筋率的驗(yàn)算時(shí)直接用計(jì)算出的數(shù)值與最小配筋率的限值進(jìn)行比較。而GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范8.5.1[4]條規(guī)定：受彎構(gòu)件、大偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉鋼筋的配筋率按全截面面積扣除受壓翼緣面積后的截面面積計(jì)算，受壓構(gòu)件的全部縱向鋼筋和一側(cè)縱向鋼筋的配筋率以及軸心受拉構(gòu)件和小偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉鋼筋的配筋率均按構(gòu)件的全截面面積計(jì)算。因此對(duì)于配筋率在不同的地方其計(jì)算是不同的，而同學(xué)們沒(méi)有很好的掌握這個(gè)區(qū)別。

3)承載力計(jì)算時(shí)荷載值錯(cuò)誤。

在驗(yàn)算變形、裂縫寬度時(shí)，應(yīng)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，在計(jì)算截面承載力時(shí)為了滿足可靠度的要求，應(yīng)采用比其標(biāo)準(zhǔn)值大的荷載設(shè)計(jì)值。而同學(xué)們常常是直接按題目中的荷載進(jìn)行后續(xù)的承載力計(jì)算或變形和裂縫寬度的驗(yàn)算，而沒(méi)有關(guān)注題目中給的是什么樣的荷載值?；蛘呤窃谟?jì)算荷載的設(shè)計(jì)值時(shí)將荷載的分項(xiàng)系數(shù)錯(cuò)誤套用而未分清是恒荷載或是活荷載的分項(xiàng)系數(shù)。

4)受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算時(shí)公式錯(cuò)用。

對(duì)集中荷載作用下(包括作用有多種荷載，其中集中荷載對(duì)支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%以上的情況)的獨(dú)立梁，斜截面承載力計(jì)算公式的混凝土項(xiàng)中的系數(shù)，與一般受彎構(gòu)件則中取值不同。因此在進(jìn)行受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)受彎構(gòu)件的約束條件和荷載情況進(jìn)行判斷再確定為何值。同學(xué)們?cè)谧鳂I(yè)中常常直接套用0.7的系數(shù)而沒(méi)有之前的判斷。

5)受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算時(shí)驗(yàn)算不全。

軸心受壓構(gòu)件配置鋼筋的計(jì)算完成后需要驗(yàn)算其單側(cè)截面和全截面的最小配筋率是否滿足要求，同時(shí)還要驗(yàn)算全截面的最大配筋率；偏心受壓構(gòu)件則不僅要驗(yàn)算其單側(cè)截面和全截面的最小配筋率以及全截面的最大配筋率，同時(shí)還要驗(yàn)算垂直于彎矩方面按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算已經(jīng)配置好的鋼筋能否滿足其承載力。這與受彎構(gòu)件正截面計(jì)算相比需要驗(yàn)算的種類比較多，因此也容易遺漏。

6)鋼筋直徑的選擇與構(gòu)件類型不符。

對(duì)于不同的構(gòu)件其常用的鋼筋一般都在教材相應(yīng)章的第一節(jié)里的構(gòu)造要求進(jìn)行了說(shuō)明，比如受彎構(gòu)件縱向鋼筋：梁常用的直徑為12 mm，14 mm，16 mm，18 mm，20 mm，22 mm和25 mm；板常用直徑是6 mm，8 mm，10 mm和12 mm，而受壓構(gòu)件的縱向鋼筋直徑通常在16 mm～32 mm范圍內(nèi)選用。同時(shí)市面上能買到的鋼筋也不是任意直徑，比如直徑為7 mm，9 mm，11 mm，13 mm，15 mm，17 mm，19 mm，21 mm，23 mm，24 mm就沒(méi)有。因此同學(xué)們?cè)跇?gòu)件配置鋼筋時(shí)想當(dāng)然地進(jìn)行配置則是不符合專業(yè)的構(gòu)造要求的。而同學(xué)們的作業(yè)中常常會(huì)出現(xiàn)類似的情況，比如，在梁的縱向鋼筋配置時(shí)配置10根6 mm直徑的鋼筋是不正確的，因?yàn)檫@樣可能鋼筋在布置時(shí)滿足了鋼筋與鋼筋凈距的要求，而截面的寬度放置不下該數(shù)量的鋼筋，另外就是選擇這么小的鋼筋直徑也不符合常用直徑的選擇。因此，對(duì)于不同構(gòu)件的鋼筋直徑在進(jìn)行配置時(shí)不僅要考慮常用直徑的選擇，還要考慮到鋼筋的凈距的要求，在現(xiàn)有的截面寬度范圍內(nèi)布置得下才可以。

2 作業(yè)中出現(xiàn)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)教學(xué)方法

1)注重基本原理、概念的講解。

從學(xué)生們的作業(yè)中反映的問(wèn)題來(lái)看學(xué)生們對(duì)于基本概念不清楚，對(duì)于一些基礎(chǔ)性的知識(shí)沒(méi)有很好的掌握。比如在計(jì)算截面的有效高度時(shí)因?yàn)闆](méi)有掌握其基本概念而直接套用教材里的公式，同時(shí)也沒(méi)有弄懂教材里的單層布筋是一類環(huán)境且假定箍筋為10 mm，縱筋假定為20 mm得來(lái)的，因此，要能正確計(jì)算截面的有效高度不僅要弄懂截面有效高度的定義，還得弄明白保護(hù)層的概念以及構(gòu)件常用鋼筋直徑等。現(xiàn)比如配筋率的計(jì)算，這就要求首先明白計(jì)算的配筋率的目的是什么，然后才能對(duì)應(yīng)選擇是用“全截面”或“有效截面”計(jì)算配筋率。

2)注重計(jì)算公式的建立與構(gòu)建圖形相結(jié)合。

比如本課程中構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算是核心的教學(xué)內(nèi)容之一，該部分主要是因?yàn)槌惺艿膬?nèi)力及截面的不同致使公式眾多，如若沒(méi)有教給學(xué)生較好的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生們要掌握好該部分內(nèi)容則相當(dāng)困難。而該部分內(nèi)容是學(xué)生們必須要掌握的內(nèi)容，而同學(xué)們看到該部分的公式繁多且每個(gè)公式均有其適用范圍，如果全靠死記硬背的學(xué)習(xí)方法極容易產(chǎn)生畏難情緒，從而不能學(xué)好該部分相關(guān)知識(shí)。因此，在教學(xué)中重在授之以“漁”而不是授之以“魚(yú)”，讓同學(xué)們借助于空間想象力，構(gòu)建各類正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖，在此基礎(chǔ)之上，再利用力學(xué)平衡知識(shí)自行推導(dǎo)相應(yīng)的計(jì)算公式。在這個(gè)教學(xué)活動(dòng)中重點(diǎn)不是在推導(dǎo)公式的過(guò)程而是構(gòu)建正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖?？梢哉f(shuō)如果能構(gòu)建受彎構(gòu)件單筋矩形截面的正截面承載力的計(jì)算簡(jiǎn)圖，則只要洞悉不同之處受彎構(gòu)件的雙筋矩形截面、T形截面以及偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖則非常容易構(gòu)建。

3)注重與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)。

本課程的許多教學(xué)內(nèi)容來(lái)源于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，其應(yīng)用性較強(qiáng)，所學(xué)的知識(shí)最終將用到實(shí)踐中去。如果作為老師只懂得拿著課本或者規(guī)范去給學(xué)生灌輸知識(shí)的話，學(xué)生們會(huì)覺(jué)得十分枯燥再加上難以理解而較容易失去學(xué)習(xí)該門課程的興趣。在整個(gè)教學(xué)中要注重與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，動(dòng)眼觀察，動(dòng)腦思考，從而便于理解。

一方面，本課程有課帶實(shí)驗(yàn)，即鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁受彎破壞實(shí)驗(yàn)和鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的受壓破壞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)讓同學(xué)們參與粘貼應(yīng)變片、混凝土和鋼筋的材性實(shí)驗(yàn)以及加強(qiáng)培養(yǎng)動(dòng)手能力，通過(guò)安排學(xué)生采集數(shù)據(jù)、讀取變形值和觀察裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，并觀察構(gòu)件的破壞特征，將教材中描述的與實(shí)驗(yàn)所見(jiàn)進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生們積極思考。

另一方面，本課程開(kāi)設(shè)之前有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，之后有生產(chǎn)實(shí)習(xí)，在工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的環(huán)節(jié)中，老師可以有意識(shí)地選擇一些正在進(jìn)行鋼筋作業(yè)的工地，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入工地觀察鋼筋的加工，讓學(xué)生們有一個(gè)直觀感受，可以促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)知識(shí)的理解。

最后，本課程學(xué)習(xí)之后還安排有課程設(shè)計(jì)即通過(guò)一個(gè)常用、典型的鋼筋混凝土樓蓋——現(xiàn)澆式單向板肋梁樓蓋的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容有梁與板的結(jié)構(gòu)布置、荷載計(jì)算、板、次梁和主梁的內(nèi)力計(jì)算與配筋，最后繪制出樓蓋結(jié)構(gòu)施工圖并整理計(jì)算書，通過(guò)以上內(nèi)容讓學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)與設(shè)計(jì)方法運(yùn)用于具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，提高專業(yè)設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)造性思維能力，使所學(xué)知識(shí)能夠融會(huì)貫通。

4)在教學(xué)中設(shè)置任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生思考。

在學(xué)生們的作業(yè)中反映出了不少常見(jiàn)的問(wèn)題，課下與學(xué)生們多次溝通與交流并深度分析常見(jiàn)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)這些常見(jiàn)問(wèn)題很大程度上是源于學(xué)生們不動(dòng)腦思考而直接套用教材中的公式或者是按照教材中類似的例題進(jìn)行步驟套用的結(jié)果，因此，在平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)中如何引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行深度思考就尤為重要。設(shè)置任務(wù)可以有多種形式，其中一種就是任務(wù)教學(xué)，該方法是老師提煉學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在老師的引導(dǎo)下圍繞任務(wù)進(jìn)行探索，在問(wèn)題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，查閱多方面的資料，進(jìn)行主動(dòng)的學(xué)習(xí)，比如在講鋼筋與混凝土的粘結(jié)之前，給學(xué)生們布置任務(wù)“鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力出現(xiàn)時(shí)在構(gòu)件的哪些部位”。另一種就是在核心內(nèi)容講授完成之后，給學(xué)生們分組把講授的內(nèi)容制作成圖文并茂的PPT，并通過(guò)任務(wù)完成后的成果進(jìn)行答辯。比如在講完單筋矩形截面正截面承載力計(jì)算之后，給學(xué)生們布置任務(wù)“將單筋矩形截面正截面承載力的公式推導(dǎo)以及相應(yīng)的截面設(shè)計(jì)和承載力驗(yàn)算兩類問(wèn)題的計(jì)算步驟制作成圖文并茂的PPT，尤其是兩類問(wèn)題的計(jì)算步驟重點(diǎn)在邏輯思維的展現(xiàn)”，這不僅要求學(xué)生們要掌握好所學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)還得進(jìn)行深度思考如何在PPT里展現(xiàn)，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)原理課程教學(xué)內(nèi)容多、概念多、構(gòu)造多、實(shí)踐性強(qiáng)、對(duì)力學(xué)知識(shí)要求較高，一周4學(xué)時(shí)～6學(xué)時(shí)的理論課的安排很難讓學(xué)生們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)掌握所學(xué)知識(shí)。作業(yè)是老師與學(xué)生溝通的一種方式，可以直觀反映學(xué)生們對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況。作為老師應(yīng)該高度重視學(xué)生作業(yè)中反映出的共性問(wèn)題，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，深度分析問(wèn)題，在充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況之后，對(duì)教學(xué)的方式和進(jìn)度做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，采取有效的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生們更好地理解課程內(nèi)容，并掌握適用專業(yè)所需的學(xué)習(xí)方法與思維方式，從而提高教學(xué)效果。

[1] 孫惠得，許金余，楊文星，等.《混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程“多元化”教學(xué)方法和考核方式的探索與實(shí)踐[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)，2012，14(sup)：241-243.

[2] 雷 洋，劉 幸.對(duì)學(xué)生在混凝土結(jié)構(gòu)原理中常見(jiàn)問(wèn)題的探討[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版)，2012，14(sup)：249-250.

[3] 東南大學(xué),天津大學(xué)，同濟(jì)大學(xué).混凝土結(jié)構(gòu)(上冊(cè))[M].第5版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[4] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

On problems in students’ homework for concrete structural principle

Chen Xiaoying

(ChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China)

The paper introduces the features for the course of the concrete structure, analyzes the reasons for the problems in students’ homework, and points out the teaching methods of the course from the interpretation of theories, combination between theories and practice, and guidance for students’ consideration, so as to achieve better teaching effect.

concrete structural principle, teaching method, loading capacity, reinforcement ratio

1009-6825(2016)24-0234-02

2016-06-17

陳小英(1975- )，女，博士，副教授

G642.0

A