孟麗巖 王 濤 高紅梅 陳 勇

(黑龍江科技大學建筑工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

·建筑業(yè)管理與政策研究·

高層建筑結構設計課程的教學改革與實踐★

孟麗巖 王 濤 高紅梅 陳 勇

(黑龍江科技大學建筑工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

為滿足教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”對應用型人才培養(yǎng)的要求，分析了高層建筑結構設計課程在教學中存在的一些問題，對該課程的教學內容、教學方法、考核方式和實踐環(huán)節(jié)等方面進行了教學改革與實踐，旨在提高大學生的工程實踐能力。

結構工程師，高層建筑結構設計課程，工程實踐能力

在土木工程專業(yè)的課程設置中，高層建筑結構設計是重要的專業(yè)課程之一，在本科階段它重點講述高層混凝土結構的布置原則、框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構以及筒體結構的設計方法，在上述教學內容中既有深入細致的力學分析，同時還要密切聯系各種相關的現行的設計規(guī)范尤其是結構抗震設計規(guī)范和具體的工程實踐，因此高層建筑結構設計是一門知識點多、信息量大、綜合性強、理論性與實踐性并重的課程，不管是對老師還是學生都是難度較大的課程。我校在專業(yè)建設初期就開設了高層建筑結構設計這門課程，在十幾年的建設中已初步取得了一定的成果，但在實際教學中還存在一些問題，制約本門課程的進一步發(fā)展，總結如下。

1 我校高層建筑結構設計課程存在的問題

1)課程知識點多且更新快，授課內容容易脫節(jié)。高層建筑結構設計是土木工程專業(yè)重要的傳統課程，課程內容豐富，理論嚴謹，注重學生工程實踐能力的培養(yǎng)。隨著科學技術的進步和實驗方法的完善，新的結構和新的技術不斷出現，因此該課程的內容在不斷擴充，分析設計方法也在不斷完善，任課教師不了解新規(guī)范的變化，在教學過程中就很難將最新的知識傳授給學生，和當前的設計方法脫節(jié)。

2)教學實踐環(huán)節(jié)的針對性不強。培養(yǎng)工程實踐能力是一般本科院校土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，我?，F實行的“3+1”的教學模式就是針對該人才培養(yǎng)目標提出的。所謂的“3+1”人才培養(yǎng)目標就是在本科四年中拿出一年的時間用于教學的實踐環(huán)節(jié)，這里的實踐環(huán)節(jié)包括各種課程設計和生產實習，學生通過課程設計會對一些基本結構和構件的設計有初步的了解，但在生產實習環(huán)節(jié)大多數學生從事的只是最基本的體力勞動，對實際工程的認識不夠?，F在高層建筑結構設計課程的每個知識點大多均為解決工程實際問題提煉而成，如果學生缺乏對工程結構的認識，那么對于高層結構中的概念設計、計算方法和構造措施就理解不夠。

3)教學學時偏少，與抗震課程內容交叉重疊，教學方法與手段落后。在一般本科院校中，高層建筑結構設計為32學時，且開在第七學期，臨近畢業(yè)學生面臨就業(yè)、考研等多重壓力，很難安心學習；在課程內容上高層建筑結構設計課程的內容與荷載結構設計方法、結構抗震設計的部分內容交叉重疊，分開教學導致知識點分散，教學效果不理想；課堂教學中大多采用傳統的填鴨式教學方法，學生接觸不到實際工程，體驗不到以理論來指導實踐的快樂，故無法激發(fā)學生的學習興趣。

4)考核方式不盡合理?，F在的高校仍然采用應試教育思想指導下的傳統的考試模式，采用平時成績加期末考試成績的方法,考試形式單一、內容片面，很難全面客觀地評價教學效果。作者根據近2年對高層建筑結構設計課程的考試方法進行改革，聯系國家注冊結構工程師的考試大綱和考核方式，讓學生接觸工程實踐，讓學生體會到學有所用的成就感，取得了一些成果。

針對上述高層建筑結構設計教學中存在的些許問題，課題組的老師進行了相關的教學改革并在2012年申請了黑龍江省教育科學規(guī)劃課題項目獲得了資助。

2 高層建筑結構設計課程改革的內容和方法

1)精簡授課內容，避免不必要的重復。高層建筑結構設計是在荷載結構設計方法、鋼筋混凝土結構、砌體結構和結構抗震設計課程修完之后開設的，與這些先修課程有著密切的聯系，因此在教學過程中有部分內容交叉重疊，如豎向荷載和風荷載的計算；抗震設計中地震作用的計算；鋼筋混凝土結構設計中框架結構的分析計算方法等這些內容均與先修課程重復，這就需要任課教師在滿足教學大綱的前提下充分做好授課計劃，事先做好已有知識和新內容之間的區(qū)分和銜接，避免與前述課程內容重復，造成學時的不必要浪費。在課堂講解中做到重復的內容講差別，相似的內容講典型，重點鍛煉學生運用計算方法和分析方法解決問題的能力，提高工程實踐能力。

2)在課程內容的設置上，注重加強學生對概念設計的理解。在現有的高層建筑結構設計教材中，概念設計一般位于教材的第一、第二章，主要講解結構體系與布置原則，但實際上，概念設計貫穿于結構設計的全過程。在教學中以生動易于學生理解的實例講解晦澀難懂的理論，讓學生從根本上理解。

如剛度在高層結構設計中有著重要的地位，那么我們在確定結構體系時應如何選擇。在教學中通過討論一座小塔樓的幾種結構方案，研討如何提高剛度，塔樓的平面尺寸相同邊長均為5.2 m，結構截面均為4 m2，如圖1所示為三種不同的結構方案簡圖。

方案1：由4根1 m見方的小柱組成，其截面剛度為4根柱截面剛度的和：

方案2：將4根1m見方的小柱拍扁，做成4片獨立的墻，每片為0.2m×5m。由于墻體出平面的剛度很小，而平面內的剛度比出平面的剛度要大得多，在水平荷載的作用下，垂直荷載方向墻的剛度可以忽略不計，荷載僅由沿著荷載方向的兩片墻來承受，故其剛度為：

方案3：若將上述4片墻在墻角處連成整體，形成箱形截面，根據材料力學知識，箱形截面的剛度為：

簡單的案例分析，我們就可以清晰的看到框架、剪力墻和筒體三種結構形式之間結構剛度的關系，以便學生在結構選型時進行正確的判斷。這種案例分析一方面我們采用力學的方法進行分析能夠讓學生體會到學以致用的樂趣，又對新知識的學習加深了印象，受到了學生的肯定。

3)改革考核方式，重點提高學生的知識運用能力。在土木建筑行業(yè)，與高層建筑結構設計相關的行業(yè)規(guī)范是《高層混凝土結構技術規(guī)程》和《抗震設計規(guī)范》。在土木工程專業(yè)課的學習過程中，大多數學生都以教材為主，而很少學習規(guī)范或者閱讀一些參考資料，這就違背了一名未來土木工程師所必須遵循的基本理論。為了培養(yǎng)學生的工程師意識，在授課過程中適時引用規(guī)范中的條文進行講解說明，既可以使學生接觸到行業(yè)發(fā)展的最新動態(tài),又對學生將來走上工作崗位后,考取注冊結構工程師的職業(yè)資格有一定幫助。在考核方式上，采用注冊結構工程考試的考試模式，開卷考試，在考試過程中可以攜帶相關教材以及規(guī)范，重點考核學生運用所學理論知識解決實際工程問題的能力，這樣學生對知識點的理解更深刻、掌握更扎實，達到“卓越工程師”的人才培養(yǎng)目標。

4)強化課程設計、畢業(yè)設計、設計競賽等環(huán)節(jié)，提高學生實踐創(chuàng)新能力。在高層建筑結構課堂理論教學中，采用“五延伸”的教學方法，理論教學向現場、課程設計、畢業(yè)設計和各種知識競賽、設計競賽延伸，進一步提高學生的設計實踐能力和創(chuàng)新思維能力。a.課內教學向實驗現場延伸，能夠使學生對各種不同的結構有感官的認識，激發(fā)學生學習的興趣。b.課內教學向課程設計延伸，采取手算為主、電算校核、手算電算相結合的方式開展課程設計，使學生進一步加深對基本理論和計算方法的理解，初步體驗到成功的樂趣。c.課內教學向畢業(yè)設計延伸，畢業(yè)設計是土木工程專業(yè)最為重要的實踐環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設計，使學生具備基本的設計能力，初步具備結構工程師的基本素質，實現“卓越工程師”的人才培養(yǎng)目標。d.課內教學向設計競賽、學科知識競賽延伸，組織校內各種設計競賽，為學生創(chuàng)造出良好的培養(yǎng)動手能力的環(huán)境，鼓勵學生積極參加省內及全國大學生結構設計大賽，開闊學生的眼界，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。e.課內教學向課外科技活動延伸，積極組織學生參加課外科技活動，參與到教師的科研活動中來，激發(fā)學生的創(chuàng)新科研能力。

3 結語

高層建筑結構是土木工程專業(yè)的重要專業(yè)課程，作者通過多年的教學實踐，對該課程的教學內容、教學方法和考核方式進行了改革與實踐，取得了一定的成果。但由于專業(yè)的發(fā)展和各種因素的影響，該課程的改革還有很多事情要做，是一種值得繼續(xù)探索和研究的系統工程。

[1] 安靜波,王春紅.高層建筑結構設計課程的教學改革與實踐[J].高等建筑教育,2014(3):44- 46.

[2] 宋彬彬.高層建筑結構設計課程教學改革的探索[J].湖南理工學院學報，2013(3):87-89.

[3] 阮建湊，陳 穎.基于卓越土木工程師培養(yǎng)的實踐教學研究[J].重慶科技學院學報(社會科學版),2011(17)：166-168.

[4] 牛海成，徐海斌.面向可持續(xù)發(fā)展的高層建筑結構設計課程教學改革探討[J].高等建筑教育，2013(2):72-75.

Teaching reform and practice of high-rise building structure design course★

MENG Li-yan WANG Tao GAO Hong-mei CHEN Yong

(SchoolofCivilEngineering,HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology,Harbin150022,China)

To meet the requirement of applied talents cultivation training according to the “education program of excellence engineer promulgated” by the ministry of education, the teaching problems existing in the course of high-rise building structure design are analyzed. The teaching reform and practice of the teaching contents, teaching methods, assessment mode and practice training have been carried on to improve college students’ engineering practical ability.

structural engineer, high-rise building structure design course， engineering practice ability

1009-6825(2014)34-0244-02

2014-09-20

孟麗巖(1977- )，女，副教授； 王 濤(1978- )，男，副教授

G642.0

A

★:黑龍江省教育科學規(guī)劃青年專項課題“基于卓越計劃高層建筑結構抗震設計課程體系改革的理論與實踐研究”(課題編號：GBD1212066)；黑龍江省教育科學規(guī)劃青年專項課題“‘3+1’人才培養(yǎng)模式下土木工程專業(yè)結構設計類課程改革的理論與實踐研究”(課題編號：GBD1213065)