建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法探索

楊波

黃岡師范學(xué)院 湖北 黃岡 438000

正文：

對(duì)于土木工程專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)課。在這門(mén)課程當(dāng)中，同時(shí)涉及到地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)等多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，而且隨著我國(guó)抗震經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、抗震研究的不斷深入，對(duì)抗震設(shè)計(jì)課程又提出了更高的要求，進(jìn)一步加大了教學(xué)難度。需要全體專(zhuān)業(yè)課教師對(duì)當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施進(jìn)行探索與研究，確保教學(xué)成果符合國(guó)家對(duì)建設(shè)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。

1.強(qiáng)化課程之間的聯(lián)系

在當(dāng)前的工程抗震設(shè)計(jì)中，仍以靜力設(shè)計(jì)為主。這就突出了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與前繼專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之間的聯(lián)系與區(qū)別。由于反應(yīng)譜理論決定了建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，因此，這一理論成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的核心概念?；诜磻?yīng)譜理論的重要作用，這一理論也成為結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析與等效靜力分析之間的紐帶。因此，授課老師一方面需要對(duì)反應(yīng)譜理論這一概念進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的講解，還要從反應(yīng)譜理論出發(fā)，對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析轉(zhuǎn)換為等效靜力分析進(jìn)行準(zhǔn)確闡述。反應(yīng)譜之所以能夠形成規(guī)范中的設(shè)計(jì)譜，需要大量的地震動(dòng)時(shí)程記錄加速度反應(yīng)譜曲線(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)為其提供支撐，再借助相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行平滑處理方可實(shí)現(xiàn)。所以說(shuō)，通過(guò)規(guī)范中的設(shè)計(jì)譜，工作人員不但可得到單自由度結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最大恢復(fù)力，還可以將該力視為側(cè)向荷載用于單自由度結(jié)構(gòu)的質(zhì)點(diǎn)處，對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析轉(zhuǎn)換為等效靜力分析這一過(guò)程得到完成。所說(shuō)的規(guī)范中的設(shè)計(jì)譜，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)預(yù)估結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能遭受的地震作用進(jìn)行充分利用。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和鋼結(jié)構(gòu)基本原理及其設(shè)計(jì)中，荷載匯集的目的是為了確定結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的最不利荷載，恒荷載和活荷載雖然都屬于靜力荷載，但地震作用卻屬于動(dòng)力荷載，這一區(qū)別就是荷載匯集可作為諸多課程之間紐帶的主要原因，將此荷載匯集作為各個(gè)課程之間的聯(lián)系點(diǎn)，可對(duì)反應(yīng)譜理論進(jìn)行充分詳盡的講解，從而在一定程度上提升學(xué)生的知識(shí)層次，最終幫助學(xué)生將各門(mén)課程的理論知識(shí)連接成一個(gè)有機(jī)的整體。

2.加強(qiáng)震害系統(tǒng)性分析

地震雖然給人類(lèi)帶來(lái)了災(zāi)難，但也為人類(lèi)貢獻(xiàn)了寶貴的抗震資料，抗震設(shè)計(jì)理論就是借助大量的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)得以形成的?？梢哉f(shuō)，每一次大的地震，都會(huì)促使抗震設(shè)計(jì)理論得以提升與發(fā)展。但由于地震災(zāi)害具有很強(qiáng)的偶發(fā)性與突發(fā)性，導(dǎo)致抗震設(shè)計(jì)理論始終沒(méi)有形成一套完善的理論體系，無(wú)法對(duì)砌體結(jié)構(gòu)震害和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)震害做出準(zhǔn)確的解釋。因此，非常有必要加深學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解與認(rèn)知。例如2008年汶川特大地震對(duì)小學(xué)校舍的破壞最為嚴(yán)重，而且導(dǎo)致多名中小學(xué)生傷亡。通過(guò)災(zāi)后調(diào)查結(jié)查顯示，框架柱震害要遠(yuǎn)比框架梁嚴(yán)重得多，而且結(jié)構(gòu)底層柱頂所遭到的破壞要比柱腳嚴(yán)重得多。之所以會(huì)這樣，主要是因?yàn)椴环弦话憧蚣芙Y(jié)構(gòu)“強(qiáng)柱弱梁”的原則。根據(jù)這一原因提出以下防范措施：首先，提高校舍建設(shè)施工中的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)；其次，對(duì)“強(qiáng)柱弱梁”的抗震措施進(jìn)行有效落實(shí)，讓學(xué)生要充分掌握抗震知識(shí)，從而掌握正確的抗震設(shè)計(jì)理念。

3.及時(shí)更新抗震設(shè)計(jì)理念

中國(guó)的抗震規(guī)范具有三個(gè)水準(zhǔn)基本設(shè)防目標(biāo)，即：小震不壞，中震可修，大震不倒。對(duì)于大部分建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，只需要借助小型地震作用進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算和彈性層間位移驗(yàn)算即可滿(mǎn)足其需要；再通過(guò)相應(yīng)的抗震措施，滿(mǎn)足第二和第三水準(zhǔn)的相關(guān)要求。在日本的建筑基準(zhǔn)法中，規(guī)定了兩個(gè)水準(zhǔn)的抗震設(shè)計(jì)。其中，第一水準(zhǔn)相當(dāng)于我國(guó)的中震水平，工作人員需按照容許應(yīng)力進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性強(qiáng)度驗(yàn)算；第二水準(zhǔn)相當(dāng)于我國(guó)的大震水平，需要工作人員同時(shí)結(jié)構(gòu)層間變形、極限層剪力、剛度率和偏心率進(jìn)行驗(yàn)算。此外，美國(guó)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相當(dāng)于我國(guó)的中震水平，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震承載力驗(yàn)算和變形驗(yàn)算。在驗(yàn)算的過(guò)程中，需要借助不同延性等級(jí)來(lái)滿(mǎn)足設(shè)防水準(zhǔn)的相關(guān)要求。通過(guò)中、日、美三個(gè)國(guó)家抗震設(shè)計(jì)方法的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)的第二水準(zhǔn)和第三水準(zhǔn)抗震目標(biāo)屬于定性設(shè)計(jì)，從表面上看，雖然運(yùn)用設(shè)計(jì)方法的難度有所降低，但第二水準(zhǔn)和第三水準(zhǔn)卻成為保護(hù)結(jié)構(gòu)抗震安全性的關(guān)鍵手段。通過(guò)這種方法，學(xué)生可以更加深刻的理解抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，從而對(duì)我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)方法形成更加深刻的理解。一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須充分發(fā)揮出結(jié)構(gòu)體系、關(guān)鍵構(gòu)件的塑性變形能力。只有這樣，才能順利實(shí)現(xiàn)降低地震災(zāi)害損失的目的。

4.全方位掌握抗震知識(shí)

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生對(duì)于地震的了解渠道較為單一，現(xiàn)如今，教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生們?nèi)轿坏恼莆湛拐鹬R(shí)。具體包括以下幾項(xiàng)措施：首先，讓學(xué)生們觀(guān)看發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)的視頻，從而地震所造成的影響產(chǎn)生一個(gè)宏觀(guān)的了解；此后，利用地震振動(dòng)臺(tái)真實(shí)模擬地震的全過(guò)程，還可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力推覆試驗(yàn)，讓學(xué)生們了解結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)的基本情況。通過(guò)教學(xué)方法，學(xué)生們必然會(huì)對(duì)地震過(guò)程、認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)及其破壞力產(chǎn)生更深層次的了解，同時(shí)激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而更加認(rèn)真的學(xué)好抗震知識(shí)。

結(jié)束語(yǔ)：

近些年來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程受到越來(lái)越多的關(guān)注，雖然我國(guó)針對(duì)此門(mén)課程的講解已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗(yàn)，在今后的教學(xué)實(shí)踐中，仍需對(duì)其進(jìn)行持續(xù)不斷的探索與完善?？傮w來(lái)說(shuō)，在授課的過(guò)程中，應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與其他課程之間的聯(lián)系，明確震害經(jīng)驗(yàn)與各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，了解各國(guó)抗震設(shè)計(jì)方法。教師還應(yīng)該通過(guò)震害分析的點(diǎn)面結(jié)合開(kāi)展相關(guān)教學(xué)工作，充分激發(fā)出學(xué)生的積極性，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的有效提升。