中外土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)抗震與減震課程比較研究

魯正+楊玉玲

摘要：地震嚴重危及人民生命和財產(chǎn)安全，中國是一個地震多發(fā)的國家，增強土木工程結(jié)構(gòu)的抗震能力勢在必行。抗震與減震課程是一門涉及多種專業(yè)知識的課程，文章以同濟大學(xué)、香港理工大學(xué)、帝國理工大學(xué)及加州大學(xué)伯克利分校等世界級土木強校為例，主要討論抗震與減震課程研究生階段各校授課內(nèi)容，通過對比研究課程設(shè)置，取長補短，不斷提高中國土木工程專業(yè)的教育質(zhì)量，加強研究生能力培養(yǎng)，促進中國研究生教育的轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：抗震與減震；土木工程專業(yè)；課程設(shè)置；教學(xué)改革方案

中圖分類號：G40-0593；TU352 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）04-0041-04

地震是一種嚴重危及人民和生命財產(chǎn)安全的自然災(zāi)害。近年來，世界范圍內(nèi)的強烈地震導(dǎo)致的建筑物損壞、倒塌以及人員傷亡令人觸目驚心。中國是一個地震多發(fā)的國家，增強土木工程結(jié)構(gòu)的抗震能力勢在必行，按照“拓寬專業(yè)面，加強基礎(chǔ)”的教學(xué)指導(dǎo)方針[1]各高校開設(shè)了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程，防災(zāi)減災(zāi)工程及防護工程學(xué)科也受到了普遍的關(guān)注。文章以同濟大學(xué)、香港理工大學(xué)、帝國理工大學(xué)及加州大學(xué)伯克利分校等世界級土木強校為例，對比研究土木工程專業(yè)抗震與減震課程的設(shè)置情況。

一、課程設(shè)置概況

抗震與減震課程作為土木工程專業(yè)課，具有極強的理論性和實踐性，主要學(xué)習(xí)地震成因及結(jié)構(gòu)抗震基本知識，場地、地基和基礎(chǔ)的抗震，單、多自由度結(jié)構(gòu)體系地震反應(yīng)，地震作用計算和結(jié)構(gòu)抗震驗算，各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計等內(nèi)容[2]。

同濟大學(xué)土木工程學(xué)院防災(zāi)方向研究生培養(yǎng)方案中將結(jié)構(gòu)抗震與減震設(shè)為專業(yè)學(xué)位課，課程主要內(nèi)容包括：建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計基本知識，建筑結(jié)構(gòu)抗震非線性靜力分析理論和技能，建筑結(jié)構(gòu)隔震和消能減震設(shè)計概念、理論和分析手段等。

香港理工大學(xué)土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的部分課程設(shè)置與同濟大學(xué)防災(zāi)專業(yè)核心課程類似，其中與結(jié)構(gòu)抗震與減震課程對應(yīng)的是樓宇抗震設(shè)計。

帝國理工大學(xué)土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)分為混凝土結(jié)構(gòu)、地震工程、綜合結(jié)構(gòu)工程及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計四個模塊，其中地震工程模塊與防災(zāi)專業(yè)更為接近。對比同濟大學(xué)防災(zāi)核心課程與帝國理工大學(xué)地震工程模塊課程發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)結(jié)構(gòu)抗震與減震課程的是混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。

加州大學(xué)伯克利分校土木工程專業(yè)有兩個與防災(zāi)相關(guān)的專業(yè)，分別為結(jié)構(gòu)工程專業(yè)和機械與材料專業(yè)，與結(jié)構(gòu)抗震與減震課程對應(yīng)的是地震防護系統(tǒng)、抗震設(shè)計和高等地震分析。

四個學(xué)校均開設(shè)了結(jié)構(gòu)抗震與減震課程或其相關(guān)課程。同濟大學(xué)和香港理工大學(xué)均只開設(shè)了一門課程，而帝國理工大學(xué)開設(shè)了兩門，加州大學(xué)伯克利分校開設(shè)了三門。其中，帝國理工大學(xué)雖然開設(shè)兩門課程，但課程以結(jié)構(gòu)形式加以區(qū)分而非從主要內(nèi)容進行細化。加州大學(xué)伯克利分校開設(shè)的課程則兼具深度和廣度，并對當(dāng)下應(yīng)用日益廣泛的地震防護系統(tǒng)和較難的高等地震分析單獨開課，使學(xué)生可以根據(jù)自身興趣和課題方向選課，為其科研和實踐奠定堅實的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容

四所學(xué)校對應(yīng)結(jié)構(gòu)抗震與減震課程的內(nèi)容如下表。

從學(xué)分設(shè)置而言，同濟大學(xué)的結(jié)構(gòu)抗震與減震課程為2學(xué)分，香港理工大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校每門課程的學(xué)分均為3分，同濟大學(xué)抗震課程的學(xué)分偏少，而加州大學(xué)伯克利分校三門課程共9學(xué)分，學(xué)生可根據(jù)自己的研究方向、興趣和自身能力選修。

各高校抗震與減震課程的設(shè)置情況及課程內(nèi)容與大學(xué)所處國家（地區(qū)）地理位置及其研究生教育的特點有關(guān)。從開課的內(nèi)容可以看出，香港理工大學(xué)和帝國理工大學(xué)的授課內(nèi)容只涉及抗震設(shè)計，雖然帝國理工根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式開設(shè)了不同的課程，專業(yè)性更強，但在內(nèi)容上沒有太多拓展，對于時下應(yīng)用日益廣泛的結(jié)構(gòu)振動控制系統(tǒng)涉及不多，因此可以看出這兩所大學(xué)對于結(jié)構(gòu)抗震與減震課程的要求相對較低，這一現(xiàn)象與這兩所大學(xué)所處地理位置的地震危險性以及所處國家或地區(qū)的研究生教育特點有關(guān)。香港理工大學(xué)地處中國香港，香港地區(qū)雖然有較大斷裂，但由于該斷裂處于較完整的火山巖和花崗巖巖體中，不具備發(fā)生中強地震的充分條件[3]。帝國理工大學(xué)地處倫敦，而倫敦地震活動水平處于中低水平[4]。因此，對抗震內(nèi)容的學(xué)習(xí)要求相對不高。對于研究生教育特點，香港地區(qū)高校專業(yè)及課程設(shè)置往往從實際出發(fā)，取決于社會需求，有較強的社會適應(yīng)性[5]。香港理工大學(xué)更是主張“實用為本，學(xué)以致用”，其課程設(shè)置與社會需求緊密結(jié)合，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合充分，為社會培養(yǎng)了大量高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合型人才。與之類似，英國現(xiàn)行的研究生教育培養(yǎng)模式也是應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，市場起導(dǎo)向作用[6]，在中國香港和英國這種以強調(diào)應(yīng)用性為主的研究生培養(yǎng)模式下，由于所處的地域地震危險性不高，因此，抗震與減震課程要求相對較低。

同濟大學(xué)開設(shè)的結(jié)構(gòu)抗震與減震課程涉及抗震設(shè)計與地震防護系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容，且本科階段同濟大學(xué)開設(shè)有建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程，主要講授抗震設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，恰好與研究生階段的內(nèi)容有效銜接。中國內(nèi)地的研究生教育正處于轉(zhuǎn)型期[7]，逐步從擴大規(guī)模向提高質(zhì)量轉(zhuǎn)變，教學(xué)質(zhì)量有所提高，教學(xué)內(nèi)容更加深入，但轉(zhuǎn)型還未徹底，因此在課程設(shè)置和內(nèi)容安排上可能還存在不足，應(yīng)結(jié)合自身情況，不斷深化改革，最終形成獨具特色的研究生教育培養(yǎng)模式。

加州大學(xué)伯克利分校開設(shè)地震防護系統(tǒng)、抗震設(shè)計和高等地震分析三門課程，在廣度和深度上都更勝一籌，但是在總課時有限的情況下，多數(shù)學(xué)生也只能選修其中的一門或兩門，其中高等地震分析課程專業(yè)性太強，適合此類研究方向或?qū)Υ擞袕娏遗d趣的學(xué)生選修，不能全面普及。這與美國的研究生教育特點有關(guān)，美國研究生教育的課程設(shè)置靈活、系統(tǒng)，與科研結(jié)合緊密。此外，美國的研究生教育非常重視課程學(xué)習(xí)，美國的研究生院為學(xué)生提供了大量可供選修的課程，學(xué)生對課程的選擇具有較大的自主權(quán)。

就課程內(nèi)容安排而言，加州大學(xué)伯克利分校開設(shè)的課程涉及抗震設(shè)計、地震防護系統(tǒng)和抗震分析等內(nèi)容；同濟大學(xué)的課程涉及抗震設(shè)計和地震防護系統(tǒng)兩個方面；香港理工大學(xué)和帝國理工大學(xué)均只涉及抗震設(shè)計。顯而易見，加州大學(xué)伯克利分校、同濟大學(xué)兩所高校所有開設(shè)的課程涉及的內(nèi)容更廣。就授課內(nèi)容的深度和專業(yè)性而言，帝國理工大學(xué)與香港理工大學(xué)均只涉及抗震設(shè)計的內(nèi)容，但帝國理工大學(xué)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式開設(shè)不同的課程，更加深入且細化，專業(yè)性更強；加州大學(xué)伯克利分校的三門課程更加專業(yè)、細化、深入，且涉及時域、頻域分析等高難度內(nèi)容。同濟大學(xué)一門課程安排抗震設(shè)計和地震防護系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容有不夠深入的嫌疑，但考慮到同濟大學(xué)本科階段已開設(shè)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程，主要講授抗震設(shè)計內(nèi)容，恰好與研究生課程結(jié)構(gòu)抗震與減震課程互為補充，這樣的課程設(shè)置方式也較為合理。endprint

三、教學(xué)改革思路和總結(jié)

通過比較研究可以看出：不同高校土木工程專業(yè)中結(jié)構(gòu)抗震與減震課程的設(shè)置與其所處國家（地區(qū)）的地域特點及研究生培養(yǎng)模式密切相關(guān)，主要區(qū)別：在開課數(shù)量上，同濟大學(xué)與香港理工大學(xué)均只開設(shè)一門課程，帝國理工大學(xué)與加州大學(xué)伯克利分校都開設(shè)了多門課程；在課時安排上，同濟大學(xué)的課時安排偏少；在授課內(nèi)容的深度和廣度上，不同的學(xué)校有不同安排，所處地域?qū)Υ擞幸欢ㄓ绊憽?/p>

教學(xué)改革是一項系統(tǒng)性和綜合性的工程，需長期堅持[8]，在進行教學(xué)改革時，應(yīng)結(jié)合學(xué)校

自身情況及所處地域環(huán)境，積極借鑒并吸收其他學(xué)校的可行經(jīng)驗。

（一）增加課時

抗震與減震課程作為日益受關(guān)注的土木工程專業(yè)課程，其重要性不言而喻，課時是授課內(nèi)容和質(zhì)量的保證，適當(dāng)增加課時很有必要。

（二）合理增設(shè)課程數(shù)量

把結(jié)構(gòu)抗震與減震作為一門課程進行講授并不利于學(xué)生結(jié)合自身研究方向選擇課程，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增設(shè)課程，拓展所學(xué)內(nèi)容并加深難度，使不同學(xué)生能根據(jù)自己的研究方向和興趣選修課程，為其后期進行科學(xué)研究和工程實踐打下堅實基礎(chǔ)。

（三）深化改革，促進轉(zhuǎn)型

中國的研究生教育經(jīng)過多年發(fā)展已基本形成培養(yǎng)模式多樣、學(xué)科種類齊全的研究生教育體系，為社會的建設(shè)與發(fā)展提供了有力的人才保障，但也應(yīng)認識到，中國的研究生教育與其他教育強國相比還有較大的差距，因此，應(yīng)當(dāng)抓住轉(zhuǎn)型期的關(guān)鍵機遇，不斷提高教育質(zhì)量，加強研究生教育的能力培養(yǎng)，不斷深化改革、促進中國研究生教育的轉(zhuǎn)型。

參考文獻：

[1]董事爾，趙渝林， 明成林.寬口徑土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].高等建筑教育， 2008，42（1）：18-21.

[2]戴素娟， 孫黃勝， 高秋梅.淺談結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程教學(xué)改革[J].土木建筑教育改革理論與實踐， 2008（10）： 94-95.

[3] 岳中琦.與香港地區(qū)地震危險性相關(guān)的汶川地震災(zāi)害調(diào)查的五點認識[J].華南地震， 2011，31（2）： 14-20.

[4]Paul W.Burton.英國的地震危險性[J].地震學(xué)刊， 1995（S1）：49-51.

[5] 王璐，曾云亮.香港研究生教育的質(zhì)量管理及啟示[J].學(xué)位與研究生教育，2003（2）： 40-43.

[6] 魯正，劉傳名，武貴.英國高等工程教育及啟示[J].高等建筑教育，2016，25（3）： 41-45.

[7]王戰(zhàn)軍.轉(zhuǎn)型期的中國研究生教育[J].學(xué)位與研究生教育，2010（11）： 1-5.

[8]潘毅，李彤梅，黃云德.建筑類建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討與嘗試[J].高等建筑教育，2010，19（6）：119-121.

Abstract：Earthquake endangers peoples life and property security seriously. China is an earthquake-prone country， and it is imperative to enhance the seismic resistant ability of structures. Structural seismic control and shock absorption is involved in a variety of professional knowledge. The paper studies the curriculum provision of structural seismic control and shock absorption course of Tongji University， The Hong Kong Polytechnic University， Imperial College and UC Berkeley. With the comparative studies we want to improve the teaching quality， enhance the students ability training， and promote the transition of graduate education

Keywords： structural seismic control and shock absorption； civil engineering specialty； curriculum provision； teaching reform schemes

（編輯 梁遠華）endprint