建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程的教學(xué)探索與實(shí)踐

萬 俊 趙躍萍

(武漢科技大學(xué)城市學(xué)院，湖北 武漢 430083)

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建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程的教學(xué)探索與實(shí)踐

萬 俊 趙躍萍

(武漢科技大學(xué)城市學(xué)院，湖北 武漢 430083)

結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的特點(diǎn)，分析了該課程在教學(xué)中存在的一些問題，并從教學(xué)方式、內(nèi)容及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面，探索了提高該課程教學(xué)質(zhì)量的措施，旨在實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，教學(xué)方法，課程內(nèi)容，教學(xué)效果

0 引言

目前，科學(xué)技術(shù)還不能準(zhǔn)確預(yù)測并控制地震的發(fā)生。但工程實(shí)踐證明，完全可以運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段來減輕和防止地震災(zāi)害，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計是減輕地震災(zāi)害的一種積極有效的方法。而我國是多震國家，地震發(fā)生的地域范圍廣，且強(qiáng)度大[1]?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》強(qiáng)制規(guī)定：抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計[2]。

2016年6月1日正式實(shí)施的第五代《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，適當(dāng)提高了我國建筑工程的整體抗震設(shè)防要求，取消了不設(shè)防區(qū)域[3]。因此，抗震設(shè)計課程在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中顯得尤為重要，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程在土木工程專業(yè)教學(xué)中的重要性更加突出。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程教學(xué)中存在的問題

1.1 學(xué)時短、知識點(diǎn)繁多

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課，土木工程專業(yè)學(xué)生學(xué)好這門課在走出校門的工作中將會受益匪淺[4]，但是由于各種原因，學(xué)生掌握這門課的情況往往卻不令人滿意。

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計教材與抗震設(shè)計規(guī)范聯(lián)系非常緊密，屬于運(yùn)用型學(xué)科，每章的公式繁多且難以理解。同時，抗震規(guī)范對于各種不同的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)定了必須遵守的抗震措施，這些條文規(guī)定大多比較枯燥乏味。而在目前的教學(xué)中，課程課時在48學(xué)時，課時相對較少，如何在有限的課時內(nèi)，完成教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到良好的教學(xué)效果是教師所要解決的一個問題。

1.2 與其他課程聯(lián)系緊密

本課程涉及到的課程又較多，主要涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、地基與基礎(chǔ)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、工業(yè)廠房設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計、橋梁工程等[4]。這些課程里，除了橋梁工程的抗震不屬于本課程的內(nèi)容，其他均屬于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的課程內(nèi)容。因而，如何與其他相關(guān)課程做好銜接，讓學(xué)生能將整個結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與之前所學(xué)的非抗震設(shè)計結(jié)合起來，是教師需要解決的另一難題。

1.3 課程安排時間偏后，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏

由于這門課程屬于綜合性比較強(qiáng)的課程，所以一般情況下都安排在第七學(xué)期。而這一學(xué)期，學(xué)生往往會忙于考研復(fù)習(xí)和找工作，因此在課堂上的積極性不高，課下沒有心思花時間去預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)，布置的課后練習(xí)題往往達(dá)不到預(yù)期的效果。目前大多數(shù)高等院校的培養(yǎng)計劃里，沒有專門針對抗震設(shè)計的課程設(shè)計實(shí)踐環(huán)節(jié)。

因而，如何充分利用課堂上的時間，使得學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，能將抗震的知識運(yùn)用到實(shí)際的工程案例里，是教學(xué)效果的一大難題。

2 課程教學(xué)采用的方式

2.1 注重概念性的教學(xué)，與小習(xí)題相結(jié)合

由于地震動的隨機(jī)性和建筑物自身特性的不確定性，使地震造成的破壞程度很難準(zhǔn)確預(yù)測，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，一般包括三個層面的內(nèi)容：抗震概念設(shè)計，抗震計算和驗(yàn)算，抗震構(gòu)造措施[1]。在這三個層面上，其中抗震概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施，大多不需要很多的計算，只需要設(shè)計時遵守規(guī)范上相應(yīng)的規(guī)定，例如：結(jié)構(gòu)的平面形狀及結(jié)構(gòu)豎向形狀等。在老師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，往往會忽視這一部分，認(rèn)為不是難點(diǎn)，只是把教材和規(guī)范上所列出來的要求簡單的陳述。這樣學(xué)生在聽的過程中，往往也比較枯燥。但是在實(shí)際工程中，抗震概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施在整個結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中是非常重要的一個環(huán)節(jié)，是大多數(shù)建筑物滿足第三設(shè)計水準(zhǔn)——“大震不倒”。

因此，筆者在教學(xué)的過程中，在講述概念設(shè)計和構(gòu)造措施時，不僅僅是簡單的陳述規(guī)范的要求，而是注重講述與習(xí)題的相結(jié)合，每講到一個知識點(diǎn)時，會相應(yīng)的以一個小習(xí)題，加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握。并且在整個課程中，都以三個層面講解，從而達(dá)到抗震的三個水準(zhǔn)。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不需要硬性的記憶繁瑣的公式和要求，根據(jù)三個層面依次通過習(xí)題去加深對公式和要求的理解和應(yīng)用。

2.2 加強(qiáng)學(xué)生的互動與積極性，考核方式多樣化

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計屬于綜合性科目，本門課中涉及抗震計算的例題，計算量都非常的大。而例題都具有綜合性，有助于學(xué)生掌握整個抗震設(shè)計的過程。例如：通過框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計例題，學(xué)生就可以很清楚的知道，做框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時的步驟與過程。但是，在課堂上，如果單靠老師講解例題，耗時多，學(xué)生聽例題的效果也不如自己動手做例題的效果好。并且在結(jié)課考試中，由于考試時間的有限，也無法去考核學(xué)生做一個完整的抗震設(shè)計。

因此，有關(guān)抗震計算的這部分內(nèi)容，筆者采用老師講述理論的知識點(diǎn)，由學(xué)生講解例題的方法。具體的操作辦法是：讓學(xué)生以小組為團(tuán)隊，分步驟講解例題。這需要學(xué)生在課下花一定的時間自己去預(yù)習(xí)例題，但是這個時間相比學(xué)生各自去完成一道相類似的習(xí)題的時間少很多。并且在課堂上，能充分的調(diào)動學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。在學(xué)生分組講述的過程中，老師會在旁邊引導(dǎo)和幫助，對學(xué)生講解的錯誤及時的糾正，并且對重點(diǎn)與難點(diǎn)的地方加以輔助講解。

學(xué)生這一部分的表現(xiàn)也將作為結(jié)課考核成績的一部分。

2.3 與其他學(xué)科相結(jié)合，使學(xué)生系統(tǒng)的掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計體系

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不僅要運(yùn)用到一些基礎(chǔ)課程的知識，而且要將抗震的知識應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

例如：運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識求解框架結(jié)構(gòu)的梁柱自重、風(fēng)載等作用下的內(nèi)力，將這些內(nèi)力和地震作用下的內(nèi)力進(jìn)行組合，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理知識的基礎(chǔ)上，增加抗震的知識，進(jìn)行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。

因而，在教學(xué)過程中要注重與其他課程的聯(lián)系，筆者在講解的過程中，增強(qiáng)了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)在抗震作用下設(shè)計與非抗震設(shè)計下的設(shè)計的對比。例如：鋼筋混凝土的框架梁柱在非抗震下和抗震設(shè)計下的截面配筋異同；框架梁在非抗震和抗震設(shè)計下的構(gòu)造措施異同。通過與其他課程的銜接，使學(xué)生逐步掌握較為系統(tǒng)的專業(yè)知識體系。

另外，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程與高層建筑設(shè)計課程在內(nèi)容上有一部分的重疊，可以采取兩門課程分擔(dān)不同的課程內(nèi)容。例如：把剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計及框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，放在高程建筑設(shè)計課程里講述。這樣可以更有效的利用有限的課時，但是需要注意兩門課程中間上課時間的銜接，這需要講授兩門課的教師進(jìn)行協(xié)調(diào)。

2.4 加強(qiáng)與畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的聯(lián)系，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力

在教學(xué)過程中有意識地針對畢業(yè)設(shè)計中所可能遇到的問題進(jìn)行講解，如：講解結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的取法及抗震時地震作用效應(yīng)與其他荷載作用效應(yīng)的組合。

在畢業(yè)設(shè)計階段，會在學(xué)生的設(shè)計任務(wù)中增加抗震要求。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計的過程中，能通過實(shí)踐，進(jìn)一步的掌握抗震設(shè)計的知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

2.5 與前沿科研相結(jié)合

在講授土木工程抗震課程時，加強(qiáng)科研與教學(xué)的結(jié)合，及時將最新科研成果引入到課堂教學(xué)中，將最新的科研發(fā)展與課程中基礎(chǔ)知識相融合。

同時，鼓勵學(xué)生利用課下時間去圖書館借閱一些土木工程方向的書籍期刊，例如：土木工程學(xué)報、世界地震工程等。還可以將網(wǎng)絡(luò)與課程聯(lián)系起來，鼓勵學(xué)生課下瀏覽土木在線、網(wǎng)易土木、中華鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)性的論壇。利用每節(jié)課的開始3 min，讓一名學(xué)生講自己了解了哪些有關(guān)抗震的研究信息或工程實(shí)例，這樣既可以調(diào)動學(xué)生的自主性，也可以使學(xué)生更加了解土木專業(yè)的前沿科研動態(tài)，擴(kuò)展了學(xué)生的視野。學(xué)生在了解的過程中，也能逐漸找到自己最為感興趣的研究點(diǎn)，為學(xué)生以后的研究生繼續(xù)深造或工作做了一定的準(zhǔn)備。

3 結(jié)語

筆者通過對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程的教學(xué)工作中的實(shí)踐和探索，在一定程度上提高了課堂教學(xué)效果。通過學(xué)生的學(xué)習(xí)情況反饋可以看出，學(xué)生有清晰的概念，有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，能運(yùn)用所學(xué)的知識獨(dú)立的分析問題和解決問題。但教學(xué)改革是永無止境的，作為教師，需要不斷的提高自身的專業(yè)知識水平，了解掌握學(xué)科的前沿科研動態(tài)，做到以科研推動教學(xué)。同時在教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，不斷根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)方法改革，從而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，適應(yīng)新時期對土木專業(yè)人才的需求。

[1] 陳 娟.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2012：1-3，102-104.

[2] GB 50011—2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 18306—2015,中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].

[4] 王建強(qiáng),曾 力.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計教學(xué)探索[J].高等建筑教育，2010(19)：122-124.

The teaching exploration and practice of building structure seismic design course

Wan Jun Zhao Yueping

(CityCollege,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430083,China)

Combining with the teaching practice and experience, this paper introduced the characteristics of seismic structure design course, analyzed some existing problems in the course teaching, and from the teaching mode, content and practice link and other aspects, explored the measures to improve the teaching quality of the course, to achieve the teaching goal.

building structure seismic design, teaching method, course content, teaching effect

1009-6825(2016)24-0254-02

2016-06-15

萬 俊(1984- )，女，助理工程師； 趙躍萍(1984- )，女，工程師

G642.0

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