《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革探討

宋鏈 胡浩 賀建

摘 要： 《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程是一門重要的必修專業(yè)課，其教學(xué)內(nèi)容在土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃中占重要地位。本文針對(duì)應(yīng)用型本科高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程，從精煉教學(xué)內(nèi)容、改革課堂教學(xué)方法、構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系三方面進(jìn)行了初步探討。

關(guān)鍵詞： 高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);教學(xué)改革

伴隨著全國(guó)城市化的推進(jìn)，過(guò)度人口和建筑密度均導(dǎo)致城市用地日趨緊張且地價(jià)高漲，使得建筑向空間發(fā)展，高層建筑成為必然趨勢(shì)?！陡邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、計(jì)算及讀圖能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力起重要作用。因此，本文依據(jù)教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)行了關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教改的總結(jié)和探討，旨在提高教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的工程能力，完善應(yīng)用型本科的教學(xué)體系。

一、精煉教學(xué)內(nèi)容

本課程主要教學(xué)內(nèi)容包括：高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系及其特點(diǎn)與應(yīng)用范圍;風(fēng)荷載及地震作用的計(jì)算方法;概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原則;框架、剪力墻、框剪三種基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計(jì)算方法;三種體系的框架及剪力墻構(gòu)件的配筋計(jì)算方法和構(gòu)造要求;延性設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)分析軟件的應(yīng)用及特點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容相當(dāng)繁雜，涉及到知識(shí)的綜合應(yīng)用，又密切聯(lián)系各相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和具體的工程實(shí)踐。加之，教學(xué)計(jì)劃32學(xué)時(shí)，內(nèi)容多且課時(shí)少。因此，精煉本課程的教學(xué)內(nèi)容十分必要，主要圍繞如下三方面進(jìn)行改革：

（一）緊密圍繞教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)內(nèi)容在定位和設(shè)計(jì)上應(yīng)符合應(yīng)用型的目標(biāo)和理念，知識(shí)的構(gòu)成列為如下模塊：結(jié)構(gòu)分析，如結(jié)構(gòu)靜力、動(dòng)力、穩(wěn)定、極限分析以及軟件分析;荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，包括荷載分類、可靠度理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理，結(jié)構(gòu)的受力性能、承載力計(jì)算方法。首先在選擇教材時(shí)，其內(nèi)容緊密聯(lián)系課程體系模塊。因此，本課程教材采用了普通高等教育土建學(xué)科“十五”國(guó)家規(guī)劃教材。其次彌補(bǔ)教學(xué)涉及到的相關(guān)知識(shí)，通過(guò)參考書[1，2]和網(wǎng)站擴(kuò)大學(xué)習(xí)范圍，及時(shí)了解行業(yè)動(dòng)態(tài)。

（二）教學(xué)內(nèi)容分層次

《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的先修課程為《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》、《建筑結(jié)構(gòu)抗震》等，其綜合了這些課程的部分內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)的融合度高且概念多，重復(fù)或相似的內(nèi)容所占比例較高。因此需要注重舊知識(shí)的典型和差別，新舊知識(shí)之間的銜接。將教學(xué)內(nèi)容分層次，重新提煉并整合為一個(gè)新系統(tǒng)，著重突出內(nèi)容的重難點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)把握知識(shí)點(diǎn)之間的共同規(guī)律形成網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到融會(huì)貫通的作用。

（三）注重理論與實(shí)踐并重

本專業(yè)的主要就業(yè)崗位包括：設(shè)計(jì)院、建筑公司、監(jiān)理單位、房地產(chǎn)開發(fā)公司等。因此，課程應(yīng)當(dāng)緊扣行業(yè)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生能夠?qū)⒗碚撨\(yùn)用到實(shí)際中。這就要求教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，在高層建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)部分增加三大實(shí)踐模塊：結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)，如建筑結(jié)構(gòu)，分別介紹其設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)規(guī)定及構(gòu)造要求;結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與測(cè)試，如各類結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與測(cè)試的內(nèi)容、原理和方法;結(jié)構(gòu)工程施工，如施工方法與技術(shù)。

二、改革課堂教學(xué)方法

由于本課程獨(dú)特的特點(diǎn)，學(xué)生往往只能注重工程個(gè)別環(huán)節(jié)，難以把控工程整體，教學(xué)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)枯燥乏味。為了解決該問(wèn)題，在課堂教學(xué)中需靈活地采用多種教學(xué)方式來(lái)進(jìn)行改革。

利用多媒體課件，多媒體信息平臺(tái)能展現(xiàn)出表現(xiàn)力豐富、感染性強(qiáng)、交互性好等優(yōu)點(diǎn)。可引入大量的高層建筑圖片、工程設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場(chǎng)照片，穿插部分相關(guān)三維動(dòng)畫和視頻，建筑實(shí)體、模型來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)。

通過(guò)“黑板+粉筆”傳統(tǒng)教學(xué)方式，主要針對(duì)計(jì)算內(nèi)力及構(gòu)件設(shè)計(jì)部分存在的理論推導(dǎo)過(guò)程。利用板書講解，讓學(xué)生跟隨老師的步驟循序漸進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理。

突出典型高層建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)案例，同時(shí)將相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行系統(tǒng)的講解，解決學(xué)習(xí)環(huán)境的封閉，學(xué)生與實(shí)際工程接觸少的問(wèn)題，避免單純的講授抽象的結(jié)構(gòu)理論。

采用啟發(fā)式和互動(dòng)教學(xué)方法，以思考題的形式引發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，發(fā)表各自的見解，不僅能發(fā)現(xiàn)其問(wèn)題，活躍課堂氣氛，增強(qiáng)教與學(xué)的互動(dòng)，而且提高學(xué)生主觀能動(dòng)性。

三、構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系

本課程開設(shè)在第七學(xué)期，緊接而來(lái)即實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與就業(yè)，均考驗(yàn)著學(xué)生所學(xué)知識(shí)能否達(dá)到工作要求，能否適應(yīng)行業(yè)要求，是否具備專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境下，用人單位往往更看重的是畢業(yè)生的工程意識(shí)和能力，能較快地轉(zhuǎn)換從學(xué)生到工程師的角色。而現(xiàn)階段《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的傳統(tǒng)教學(xué)體系已經(jīng)很難適應(yīng)社會(huì)需求。因此，需在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，構(gòu)建合理的實(shí)踐教學(xué)體系，如下三方面：

（一）實(shí)踐實(shí)訓(xùn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)

布置實(shí)踐實(shí)訓(xùn)任務(wù)：如針對(duì)課程內(nèi)容中的各章節(jié)特點(diǎn)，通過(guò)安排學(xué)生分小組，進(jìn)行各課題的調(diào)研。課題由教師擬定，例如調(diào)查現(xiàn)有高層建筑有哪些結(jié)構(gòu)體系？高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工存在哪些問(wèn)題？讓學(xué)生經(jīng)歷一系列的綜合實(shí)訓(xùn)，通過(guò)真實(shí)體驗(yàn)，在完成任務(wù)的過(guò)程中，將所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐技能的轉(zhuǎn)換、理解和運(yùn)用，在觀摩中加深對(duì)高層建筑的了解。

（二）課堂與實(shí)習(xí)地點(diǎn)一體化

該課程在直觀教學(xué)環(huán)境中更有利于教學(xué)實(shí)施，如組織參觀設(shè)計(jì)院，施工地、實(shí)驗(yàn)室等，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)地點(diǎn)的一體化。以課程各章節(jié)關(guān)鍵知識(shí)為主線，從探索、實(shí)施課堂與實(shí)習(xí)地點(diǎn)一體化為突破口，將“教、學(xué)、做”融進(jìn)教學(xué)全過(guò)程，形成了多元化的教學(xué)模式。例如，針對(duì)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，組織學(xué)生進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，了解剪力墻的布置，框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)加強(qiáng)布置，剪力墻的邊緣構(gòu)件的配筋等。百聞不如一見，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)時(shí)的講解，直接提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

（三）工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

加強(qiáng)與工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的聯(lián)系，通過(guò)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其主要體現(xiàn)在兩方面內(nèi)容。一是國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定條文，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)理論和規(guī)范內(nèi)容的綜合應(yīng)用，使學(xué)生畢業(yè)后能盡快地適應(yīng)到實(shí)際工程中，在實(shí)踐中能夠正確查找規(guī)范，并且靈活運(yùn)用;二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，不僅需要熟練操作步驟，而且了解結(jié)構(gòu)程序各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的意義，及其在結(jié)構(gòu)總體分析中的作用。通過(guò)開展課程設(shè)計(jì)，重點(diǎn)加強(qiáng)學(xué)生在這兩方面內(nèi)容的鍛煉，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)加強(qiáng)實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]包世華，張銅生.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算.上冊(cè)[M].清華大學(xué)出版社，2013.

[2]傅學(xué)怡.實(shí)用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.