邵蓮芬

（黃淮學(xué)院 建筑工程學(xué)院，河南 駐馬店 4 63000）

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)改革探索

邵蓮芬

（黃淮學(xué)院 建筑工程學(xué)院，河南 駐馬店 4 63000）

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容的選擇與組織，應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標(biāo)，理論與實(shí)踐并重，并注意兼顧不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。根據(jù)該課程實(shí)踐性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，教學(xué)中教師應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生提高實(shí)踐技能、掌握關(guān)鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，將“教、學(xué)、做”有機(jī)結(jié)合起來；要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)；應(yīng)做到教師講授、學(xué)生自學(xué)、課堂討論相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合；應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動到建筑設(shè)計院、工作室參觀實(shí)踐，從而不斷提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震等知識的綜合應(yīng)用，作為培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計、施工、預(yù)算、招投標(biāo)工作的高級工程技術(shù)人才的土木工程專業(yè)，一般將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工技術(shù)管理、預(yù)算和招投標(biāo)等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有密切聯(lián)系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計崗位的主要工作內(nèi)容已由多層建筑設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔咏ㄖO(shè)計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構(gòu)件，哪些是構(gòu)造構(gòu)件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應(yīng)如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學(xué)習(xí)；土木工程預(yù)算和招投標(biāo)管理工作中大量的分析計算都要靠計算機(jī)來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎(chǔ)上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學(xué)習(xí)。工程專業(yè)開設(shè)該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學(xué)中還存在不少現(xiàn)實(shí)問題。鑒于此，本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)過程等方面探討高層建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革問題，希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。

一、課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土建行業(yè)對人才的要求特別是對學(xué)生工程素質(zhì)的要求越來越高，企業(yè)歡迎的是具有完備知識結(jié)構(gòu)又具備較強(qiáng)工程能力的人才。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程涉及很多計算，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，但該課程的學(xué)時往往十分有限，因此，合理選擇教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。該課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標(biāo)，理論與實(shí)踐并重，并注意兼顧不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學(xué)四年級第一學(xué)期，主要內(nèi)容包括緒論、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系與布置、高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算分析和設(shè)計要求、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑地下室和基礎(chǔ)設(shè)計等，與先修課程混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、工程結(jié)構(gòu)抗震等有緊密聯(lián)系，也存在一定的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。為了保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，教師處理與已開設(shè)課程重復(fù)的內(nèi)容時，應(yīng)做到“重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點(diǎn)”［1］。例如：荷載計算部分的一些內(nèi)容與混凝土結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容相似，按照相似的內(nèi)容講典型的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計算（考慮風(fēng)震系數(shù)），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)等課程的相關(guān)內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何調(diào)整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù)；高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)工程課程存在內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，教師可重點(diǎn)講解高層建筑“筏板基礎(chǔ)”“樁基+筏板”設(shè)計中的常見錯誤及其原因。

二、課程教學(xué)模式

在開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程時，學(xué)生已具備一定的專業(yè)技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學(xué)模式是近年來該課程教學(xué)的主要特點(diǎn)之一。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實(shí)踐性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生提高實(shí)踐技能、掌握關(guān)鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，將“教、學(xué)、做”有機(jī)結(jié)合，著力體現(xiàn)應(yīng)用性、實(shí)踐性和開放性的課程理念。將“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式有機(jī)融入教學(xué)過程，有利于處理“懂”與“會”的關(guān)系，學(xué)生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、建筑設(shè)計院、工程施工現(xiàn)場等場所，廣泛開展直觀教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的一體化，從而有效提升學(xué)生的綜合能力。

三、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂教學(xué)、PKPM軟件應(yīng)用、工程設(shè)計實(shí)踐和考核［2］。以下從四個方面探討該課程的教學(xué)改革。

（一） 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)應(yīng)以講解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本設(shè)計理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等內(nèi)容為主；要有明確的教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略和具體的學(xué)習(xí)評價指標(biāo)；要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)；要注意培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的觀念，力促學(xué)生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)中，還應(yīng)做到課堂講授、自學(xué)、討論相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合［3］。

第一，課堂講授與自學(xué)相結(jié)合。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)講授基本概念、基本原理和難點(diǎn)，并向?qū)W生指定課外自學(xué)的內(nèi)容和思考題，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，化解教學(xué)內(nèi)容多而課時有限的矛盾。

第二，開展課堂討論，啟發(fā)學(xué)生開展積極的思維活動［4］。大學(xué)生思想獨(dú)立性強(qiáng)，思維靈活，喜歡獨(dú)立思考問題。因此，在全班或小組內(nèi)圍繞一個問題開展討論，讓學(xué)生各抒己見，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分提高教學(xué)效果。如在高層結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容的教學(xué)中，可讓學(xué)生以某“高層設(shè)計采用哪種結(jié)構(gòu)體系較合理”為題在班級范圍內(nèi)開展討論，讓學(xué)生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，也可提高學(xué)生的表達(dá)能力。

第三，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合。在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題。對于較抽象的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)組織學(xué)生開展課堂討論或課外學(xué)習(xí)小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容，組織開展以高層結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論知識和常規(guī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學(xué)生的知識運(yùn)用能力。

第四，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。筆者的調(diào)查表明，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都感覺到“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”難以理解，難以聯(lián)系具體工程實(shí)例；結(jié)構(gòu)設(shè)計只是停留在單個構(gòu)件上，不明確結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的思路。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容引入工程實(shí)例，通過對工程實(shí)例的詳細(xì)講解，使學(xué)生加深對理論知識的理解，提高應(yīng)用能力。比如，對高層建筑常用的三種結(jié)構(gòu)，即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，教師可借助實(shí)際工程項(xiàng)目，依次詳細(xì)講解抗側(cè)力構(gòu)件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實(shí)例講解使學(xué)生理清結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體思路，加深對規(guī)范條文的理解。需要說明的是，教師教學(xué)中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，也可來自教師指導(dǎo)學(xué)生完成的工程設(shè)計實(shí)踐項(xiàng)目。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計實(shí)踐（包括結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的有效手段。

（二） PK PM軟件應(yīng)用教學(xué)

PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)的重點(diǎn)是理解和掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程，主要有以下三個教學(xué)步驟：

（1） 結(jié)構(gòu)布置的講解與練習(xí)。在此步驟中，要通過講解和練習(xí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規(guī)”關(guān)于結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的基本要求。結(jié)構(gòu)平面布置要求平面形狀簡單、規(guī)則、對稱、質(zhì)心和剛心重合［5］30-31；結(jié)構(gòu)豎向布置的要求主要是抗側(cè)力構(gòu)件沿豎向不突變等。

（2） P KPM 基本計算參數(shù)輸入練習(xí)。在此步驟中，應(yīng)要求學(xué)生按照相關(guān)要求，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況輸入PKPM相關(guān)參數(shù)，并理解基本風(fēng)壓、基本雪壓、設(shè)計地震分組、抗震設(shè)防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。

（3） PKPM計算結(jié)果的分析判斷和參數(shù)調(diào)整。在此步驟中，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過對計算結(jié)果的分析，判斷結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（三） 工程設(shè)計實(shí)踐教學(xué)

開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實(shí)踐教學(xué)，有利于學(xué)生強(qiáng)化工程概念和感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，提高創(chuàng)新能力。在工程設(shè)計實(shí)踐教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生分組參觀調(diào)查當(dāng)?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ?，了解其?gòu)型、結(jié)構(gòu)體系、存在的施工問題等；可以讓學(xué)生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學(xué)樓、辦公樓、賓館等框架結(jié)構(gòu)的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結(jié)構(gòu)的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的建模。

（四） 課程考核

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的常規(guī)考核方法是筆試成績與平時成績相結(jié)合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導(dǎo)致學(xué)生只重視理論而忽視實(shí)踐，不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高。該課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，可采用筆試、上機(jī)操作、實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)資格”考試；上機(jī)操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)運(yùn)用PKPM軟件完成滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)建模；實(shí)踐環(huán)節(jié)成績占總成績的30%，內(nèi)容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實(shí)踐教學(xué)中的表現(xiàn)等。

四、教學(xué)過程的組織

如前所述，在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題，其中預(yù)習(xí)的內(nèi)容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu)，調(diào)查了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工中存在的問題等，并形成文字。導(dǎo)入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過總結(jié)引出新課題。在講授新課的過程中，教師應(yīng)突出重點(diǎn)，把握難點(diǎn)，可按照理論講授—例題解析—學(xué)生練習(xí)—?dú)w納總結(jié)的步驟組織教學(xué)。如在講解高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時，可先分述每種結(jié)構(gòu)體系的概念，再舉例分析典型的結(jié)構(gòu)體系布置，然后讓學(xué)生畫出附近教學(xué)樓等高層建筑的結(jié)構(gòu)，最后歸納總結(jié)常見建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇。課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)一般可采取學(xué)生自由發(fā)言與教師總結(jié)相結(jié)合的方式，而在安排有小組前期調(diào)研的情況下，應(yīng)緊緊圍繞小組代表的匯報發(fā)言開展現(xiàn)場提問。另外，教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動到建筑設(shè)計院、工作室參觀實(shí)踐，以實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，不斷提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。例如，為了提高應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量，黃淮學(xué)院在其大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設(shè)置了建筑設(shè)計院校內(nèi)實(shí)踐基地，為土木工程、建筑工程等專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐提供了良好的平臺，教師引導(dǎo)學(xué)生到這里結(jié)合教學(xué)內(nèi)容參觀實(shí)踐，無疑能夠有效地促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)所學(xué)理論知識的內(nèi)化和實(shí)踐應(yīng)用能力的提升。

［1］ 牛海成，徐海賓.面向可持續(xù)發(fā)展的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)改革探討［J］.高等建筑教育，2013（22）：72—75.

［2］ 劉圓圓.淺談《高層建筑設(shè)計》課程改革方案［J］.城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（36）：8119—8120.

［3］ 孟麗巖，王濤，陳勇，等.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)方法的改革與實(shí)踐［J］.黑龍江教育（理論與實(shí)踐），2015（3）：77—78.

［4］ 曹忠民.精品課程“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報，2006（1）：48—50.

［5］ 史慶軒，梁興文.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.北京：科學(xué)出版社，2015.

〔責(zé)任編輯 張繼金〕

G642.0

A

1006-5261（2016）04-0154-03

2015-10-27

河南省中青年骨干教師資助計劃（2013GGJS-213）；河南省科技攻關(guān)計劃項(xiàng)目（142102310108）

邵蓮芬（1974—），女，河南駐馬店人，副教授。