《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)研究

汪文萍

【摘要】《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》是水利專業(yè)的重要課程。文章針對該課程教師難講、學(xué)生難學(xué)的現(xiàn)狀，從把握課程提點、教與學(xué)兩方面提出了課程改革措施。

【關(guān)鍵詞】水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 教學(xué)研究 改革

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）09-0033-02

《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》是水利類各專業(yè)最重要的專業(yè)基本技能課程，是專業(yè)課程如水工建筑物、水利工程施工的基礎(chǔ)，也是頂崗實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計的先修課程。該課程公式多、構(gòu)造要求規(guī)定多，與現(xiàn)行規(guī)范緊密相關(guān)，教好學(xué)好該課程難度大。結(jié)合多年課程教學(xué)實踐經(jīng)驗，認(rèn)為要教好、學(xué)好該課程，需從對課程特點的把握、教與學(xué)二個方面下功夫。

一、把握課程特點

1.先修課程多，需要堅實基礎(chǔ)從知識結(jié)構(gòu)來看，學(xué)習(xí)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需要先修數(shù)學(xué)、建筑材料、工程力學(xué)。尤其是工程力學(xué)的內(nèi)力計算、基本概念如截面慣性矩、長短柱等，學(xué)生都必須學(xué)好。

2.理論實踐性強(qiáng)，體現(xiàn)創(chuàng)新性

本課程內(nèi)容是學(xué)習(xí)鋼筋混凝土基本構(gòu)件和常用結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。設(shè)計是對常見的梁、板、柱進(jìn)行設(shè)計或截面校核而且答案不唯一。課程的實驗、習(xí)題等教學(xué)環(huán)節(jié)均具有較強(qiáng)實踐性，故可借助該課程教學(xué)進(jìn)行學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在實際教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)創(chuàng)新性。

3.半理論半經(jīng)驗性，構(gòu)造規(guī)定多

很多計算公式都是基于實驗、理論分析和工程實踐經(jīng)驗得到的，如受彎構(gòu)件斜截面承載力計算公式，具有半理論半經(jīng)驗性質(zhì)。與其他課程不同，一些目前理論上不清楚或?qū)嵺`中難于把握的部分，如構(gòu)造鋼筋的設(shè)置通過采用合理構(gòu)造措施可滿足需要的可靠度要求。

4.與相關(guān)課程聯(lián)系與區(qū)別

工程力學(xué)是針對均質(zhì)、單一彈性材料。本課程以工程力學(xué)知識為基礎(chǔ)，要根據(jù)結(jié)構(gòu)的可靠度理論、荷載分項系數(shù)、荷載組合情況求結(jié)構(gòu)內(nèi)力，然后進(jìn)行配筋。計算方法與材料力學(xué)彈性均質(zhì)材料有較大不同，教學(xué)過程中需明確區(qū)分。

二、需講授的關(guān)鍵問題

1.明確幾個基本概念

（1）承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)

設(shè)計構(gòu)件遵循安全、適用、耐久的原則。一般按極限承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，按正常使用極限狀態(tài)驗算。兩種狀態(tài)的可靠度要求不同，計算所用材料、荷載的取值也不一樣。

（2）設(shè)計值和標(biāo)準(zhǔn)值

結(jié)構(gòu)設(shè)計實際上主要解決荷載效應(yīng)和材料抗力之間的關(guān)系，使得抗力滿足一定可靠度荷載效應(yīng)的要求，因此必須理解設(shè)計值和標(biāo)準(zhǔn)值的含義及應(yīng)用情況。通常承載力設(shè)計時荷載和材料均取用設(shè)計值而正常使用極限狀態(tài)驗算時均取標(biāo)準(zhǔn)值。

2.突出水利特色

（1）水工混凝土結(jié)構(gòu)所處特殊環(huán)境

工作環(huán)境不同是水工混凝土結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的最大不同。由于水的存在，使得承載能力和耐久性要求與其他行業(yè)混凝士結(jié)構(gòu)不同。如結(jié)構(gòu)在水下和水上部位，混凝土保護(hù)層要求差別較大，不同部位正常使用極限狀態(tài)要求不同。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受高水壓力時，必須考慮裂縫在水壓力作用下被劈裂的可能性。如渡槽、蓄水池要考慮抗裂計算。

（2）標(biāo)準(zhǔn)的梁板柱結(jié)構(gòu)較少，結(jié)構(gòu)規(guī)格尺度變化大

水工結(jié)構(gòu)的尺寸大多是根據(jù)水力條件、使用條件等來確定，沒有標(biāo)準(zhǔn)梁板柱，結(jié)構(gòu)規(guī)格尺度變化大（如水閘底板），設(shè)計時很難套用。建議列舉例題時可結(jié)合水工建筑物教學(xué)要求，如蓄水池、渡槽、排架設(shè)計，為后續(xù)水工建筑物學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（3）行業(yè)規(guī)范的差別

水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中計算基本原理、材料強(qiáng)度、荷載組合等與其他混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范都有較大不同，具有水利特色。例如，目前水利部門頒發(fā)的SL 191-2008，電力部門的DL/T5057-2009和原建設(shè)部的GB 50010-2010規(guī)范整體框架基本接近，但有諸多不同。如規(guī)范計算荷載設(shè)計值時采用分項系數(shù)不同，正截面承載力計算超筋判斷標(biāo)準(zhǔn)不同。

3.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

本課程中基本概念多、公式復(fù)雜、構(gòu)造措施多，難于理解不易掌握。在實際教學(xué)中，筆者采取了以下措施以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（1）緒論部分必須講好

緒論擔(dān)負(fù)了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的責(zé)任，必須講好。教學(xué)中筆者采用了結(jié)合學(xué)科發(fā)展和工程實例、跨學(xué)科、多視角、多交叉、重實踐、視聽結(jié)合的教學(xué)方式，結(jié)合已發(fā)生的典型工程事故案例并分析事故的原因，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。讓學(xué)生充分認(rèn)識到該課程重要、實用，需重視，同時基于現(xiàn)有基礎(chǔ)是可以學(xué)好的和必須學(xué)好的。

（2）搞好現(xiàn)場實習(xí)

利用專業(yè)認(rèn)識實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，安排學(xué)生到就近已建成的水電工程或正在施工中的建筑工地參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生對框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)等常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，鋼筋的配置、錨固、搭接、延伸和彎起等構(gòu)造要求，有一些初步的感性認(rèn)識。在教學(xué)過程中，我們還會帶領(lǐng)學(xué)生到施工工地進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，從而提高學(xué)生的感性認(rèn)識。以教學(xué)樓為例分析圖紙、比對實物以加深理解，提高對課堂所學(xué)知識的認(rèn)識水平

（3）結(jié)合工程三維圖進(jìn)行講解

因為學(xué)生對實際工程認(rèn)識不夠，缺乏必要的概念，在講解渡槽配筋時，對鋼筋的種類、位置不容易理解。教師提前準(zhǔn)備好CAD三維配筋圖，將不同類型鋼筋的放置位置、數(shù)量、形狀加以區(qū)分，從多個角度觀察，會取得事半功倍的效果。

（4）改革成績評定方法

根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》課程特點，采用過程性考核與結(jié)果性考核相結(jié)合的考核方式。成績組成如下圖。

本課程組已經(jīng)建設(shè)有題庫，類似于駕照模擬考試，學(xué)生注冊后即可練習(xí)，可以分項目分題型進(jìn)行自測。在進(jìn)行終結(jié)性考核時，采用開卷考試的形式，避免死記硬背公式，效果較好。

4.保證教學(xué)實踐環(huán)節(jié)質(zhì)量

對于課程設(shè)計，采用一人一題、考勤、最終答辯的方法，保證每人都是自己完成設(shè)計任務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量。我們結(jié)合后續(xù)專業(yè)課程如水工建筑物要涉及到的渡槽、排架、工作橋作為設(shè)計素材，為專業(yè)課程的教學(xué)打下較好的基礎(chǔ)。

綜上，筆者在最近幾年水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)實踐過程中，通過開展課堂教學(xué)和實踐教學(xué)改革，針對高職學(xué)生特點淡化理論計算、強(qiáng)化操作實踐，跟蹤國內(nèi)水利類高職院校的教學(xué)狀況和需求現(xiàn)狀，探索了一條以實際工程案例為導(dǎo)向的水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法，以期為全面構(gòu)筑學(xué)生的能力培養(yǎng)體系做出積極貢獻(xiàn)。