孟遠(yuǎn)遠(yuǎn),劉　健,陳英杰

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)　水利與土木工程學(xué)院,新疆　烏魯木齊　830052)

“受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算”的教學(xué)方法探討

孟遠(yuǎn)遠(yuǎn),劉健,陳英杰

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院,新疆烏魯木齊830052)

[摘要]針對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》中“受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算”章節(jié)的公式多、概念多、構(gòu)造要求多等特點(diǎn),從注重知識(shí)點(diǎn)之間邏輯關(guān)系的講解；注重計(jì)算公式、構(gòu)造要求的建立依據(jù)及推導(dǎo)過(guò)程；注重構(gòu)件設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與合理性等方面對(duì)“受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算”章節(jié)的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算；教學(xué)方法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.10.170

受彎構(gòu)件承載力計(jì)算是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》中的重點(diǎn)內(nèi)容,其中受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算又是受彎構(gòu)件承載力計(jì)算中的難點(diǎn),其公式多、概念多、構(gòu)造要求多,學(xué)生在學(xué)習(xí)該章內(nèi)容時(shí)往往感到內(nèi)容煩瑣、公式復(fù)雜、理解困難,做課程設(shè)計(jì)也是通過(guò)模仿例題生搬硬套,不理解各步驟的意義及其邏輯關(guān)系,這都是由于學(xué)生沒(méi)有真正理解混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理和工程實(shí)質(zhì)。下面以“受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算”章節(jié)在教學(xué)中存在的問(wèn)題為研究對(duì)象,就問(wèn)題產(chǎn)生的原因及如何改進(jìn)教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

1知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系混亂

受彎構(gòu)件在荷載作用下可能發(fā)生正截面破壞或斜截面破壞,當(dāng)正截面受彎承載力有保證的情況下,構(gòu)件會(huì)沿剪力最大或彎矩和剪力都較大的截面發(fā)生破壞,破壞截面與構(gòu)件的軸線斜交。在受彎梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中,學(xué)生常忽略正截面承載力計(jì)算與斜截面承載力計(jì)算的先后關(guān)系。在教學(xué)過(guò)程中可用圖表的方式向?qū)W生直觀地展現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系(見(jiàn)下圖),加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)各章節(jié)的連貫性,為培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮問(wèn)題的能力奠定基礎(chǔ)。

受彎構(gòu)件承載力計(jì)算邏輯關(guān)系

2計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程及構(gòu)造要求的建立依據(jù)理解有誤

受彎構(gòu)件斜截面的破壞形態(tài)主要有三種：斜壓破壞、剪壓破壞、斜拉破壞。它們都屬于脆性破壞,是設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免的,但脆性程度不同,其排序?yàn)椋盒崩茐?斜壓破壞>剪壓破壞。所以我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定用構(gòu)造措施來(lái)防止斜拉、斜壓破壞,通過(guò)計(jì)算來(lái)防止剪壓破壞,其中計(jì)算要求與構(gòu)造要求如下：

2.1計(jì)算要求

Vu=Vc+Vs+Vsb

(1)

其中,Vu：梁斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值。

Vc：混凝土剪壓區(qū)受剪承載力設(shè)計(jì)值。

Vs：與斜裂縫相交的箍筋的受剪承載力設(shè)計(jì)值。

Vsb：與斜裂縫相交的彎起鋼筋的受剪承載力設(shè)計(jì)值。

2.2構(gòu)造要求

①截面最小尺寸的要求。②箍筋的要求。

學(xué)生反映做作業(yè)就是依葫蘆畫瓢的過(guò)程,根本不理解公式及構(gòu)造要求的建立依據(jù),究其原因是學(xué)生沒(méi)有掌握斜截面三種破壞形態(tài)的破壞原理及破壞特征。所以,首先，應(yīng)抓住斜截面受剪承載力是由混凝土、箍筋及彎起鋼筋三部分提供的這個(gè)思路,引導(dǎo)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用公式；其次,強(qiáng)調(diào)公式的建立依據(jù)：式(1)是以剪壓破壞的受力特征為依據(jù)建立的,因此,建立了構(gòu)造要求以保證構(gòu)件發(fā)生斜截面三種破壞形態(tài)中的剪壓破壞,構(gòu)造要求中截面最小尺寸的要求是為了避免構(gòu)件發(fā)生斜壓破壞,箍筋的要求是為了避免構(gòu)件發(fā)生斜拉破壞。通過(guò)對(duì)公式意義及建立依據(jù)的講解,使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶構(gòu)造措施,以避免出現(xiàn)由于死記硬背造成的記憶不牢和做題時(shí)生搬硬套等問(wèn)題。

3彎起鋼筋配置錯(cuò)誤

3.1對(duì)彎起鋼筋缺乏感性認(rèn)識(shí)

在受彎構(gòu)件斜截面承載力腹筋的計(jì)算中,學(xué)生常認(rèn)為彎起鋼筋是需額外配置的受力鋼筋,忽略了彎起鋼筋是由縱向鋼筋彎起得來(lái)的概念。在一般的連續(xù)梁設(shè)計(jì)中應(yīng)先滿足跨中處正截面承載力要求,這時(shí)所配置的縱筋僅在跨中正彎矩最大值處得到充分利用,在臨近支座處正截面受彎承載力大大富余,這時(shí)往往將部分縱筋彎起得到彎起鋼筋。在教學(xué)過(guò)程中宜多與實(shí)際工程相結(jié)合,結(jié)合圖片講解彎起鋼筋的概念,使學(xué)生對(duì)彎起鋼筋的形態(tài)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)；引導(dǎo)學(xué)生綜合考慮受彎構(gòu)件正截面承載力與斜截面承載力,在選配縱向受力鋼筋時(shí)應(yīng)考慮到彎起鋼筋,以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性、合理性的要求。

3.2忘記驗(yàn)算彎起點(diǎn)處斜截面抗剪承載力

在受彎構(gòu)件斜截面承載力腹筋的計(jì)算中，一旦配置彎起鋼筋學(xué)生常忘記驗(yàn)算彎起點(diǎn)處斜截面受剪承載力。若利用彎起鋼筋受剪,則鋼筋的彎起點(diǎn)與彎終點(diǎn)需同時(shí)滿足計(jì)算要求和構(gòu)造要求,在構(gòu)造要求滿足的前提下，需注意彎起點(diǎn)處彎起鋼筋提供的受剪承載力發(fā)生了變化,它是斜截面受剪承載力的薄弱位置,為保證彎起點(diǎn)處斜截面受剪承載力滿足要求需驗(yàn)算彎起點(diǎn)處受剪承載力。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生積極思考計(jì)算要求與構(gòu)造要求的建立依據(jù),讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.3彎起點(diǎn)與彎終點(diǎn)的概念模糊

對(duì)于彎起鋼筋的設(shè)置學(xué)生常常會(huì)糾結(jié)于先確定彎起點(diǎn)還是彎終點(diǎn),這是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)彎起點(diǎn)及彎終點(diǎn)的概念模糊。不論先確定彎起點(diǎn)或彎終點(diǎn)都是可行的,只要保證梁各截面的正截面受彎承載力、斜截面受剪承載力、斜截面受彎承載力均滿足要求,那么結(jié)果都是正確的,但不一定是經(jīng)濟(jì)、合理的。先確定彎起點(diǎn)與先確定彎終點(diǎn)兩種計(jì)算模式的側(cè)重點(diǎn)不同,需驗(yàn)算的內(nèi)容不同,在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思索兩種計(jì)算模式的共性和差異,讓學(xué)生理解所學(xué)知識(shí)；鼓勵(lì)學(xué)生自主地去探討如何在計(jì)算正確的前提下設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)。

4結(jié)論

“受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算”章節(jié)是《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》這門課程中的一個(gè)難點(diǎn),對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí),空間想象能力要求較高。在短時(shí)間內(nèi)很難使學(xué)生理解所學(xué)知識(shí),學(xué)生往往靠機(jī)械記憶去死背公式和構(gòu)造要求,這是不現(xiàn)實(shí),也沒(méi)有必要的。在教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)注重概念、基礎(chǔ)知識(shí)及各知識(shí)點(diǎn)間邏輯關(guān)系的講解,著重培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問(wèn)題的能力；強(qiáng)調(diào)公式及構(gòu)造要求的建立依據(jù)和推導(dǎo)過(guò)程,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)公式及構(gòu)造要求的理解；引導(dǎo)學(xué)生注重理論計(jì)算的同時(shí)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、合理性；鼓勵(lì)學(xué)生將課程內(nèi)容與實(shí)際工程相結(jié)合,在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感,從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

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[基金項(xiàng)目]新疆水利水電工程重點(diǎn)學(xué)科基金(項(xiàng)目編號(hào)：xjslgczdxk20101202)；新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教研項(xiàng)目資助。

[作者簡(jiǎn)介]孟遠(yuǎn)遠(yuǎn)(1989—),女,安徽蕭縣人,碩士,助教。研究方向：結(jié)構(gòu)工程。