葉琳 吳競(jìng) 姜國(guó)銘

摘 要 建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)的必修課程之一?？紤]到應(yīng)用型本科的學(xué)生畢業(yè)后能將所學(xué)的理論知識(shí)與工作實(shí)踐盡快結(jié)合，通過在本科教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生翻閱規(guī)范、圖集，到施工單位了解工程項(xiàng)目的實(shí)際操作流程，并自己動(dòng)手完成簡(jiǎn)單的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和模型制作，探索新的授課方法，對(duì)該課程的教學(xué)提出一些新的思路。

關(guān)鍵詞 建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);教學(xué)改革;創(chuàng)新思維;應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）08-0093-03

Practice and Exploration of Teaching Reform of Applied Under-graduate Architecture Concrete Structure Design//YE Lin， WU Jing， JIANG Guoming

Abstract The design of concrete structure is one of the compulsory courses of civil engineering. For the students of applied undergra-duate， considering that after graduation， students can combine the theoretical knowledge and work practice as soon as possible， in the process of undergraduate teaching， the students are trained to read the specifications and atlas， go to the construction unit to understand the actual operation process of the project， and do the design calcula-

tion and model making of the simple concrete structure by them-selves. The paper explores the new teaching method and puts for-ward some new ideas to the teaching course.

Key words architectural concrete structure design; teaching reform; innovative thinking

1 前言

為了響應(yīng)國(guó)家對(duì)于大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際相結(jié)合，在土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)計(jì)劃中，對(duì)于建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一必修課程，針對(duì)學(xué)校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)課程的授課方法進(jìn)行教學(xué)改革，讓學(xué)生在通過書本學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的過程中培養(yǎng)翻閱規(guī)范、圖集的習(xí)慣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生到施工單位了解工程項(xiàng)目的實(shí)際操作流程，并讓學(xué)生動(dòng)手完成簡(jiǎn)單的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和模型制作，實(shí)現(xiàn)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算到模型制作的一系列操作，盡量模擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)活動(dòng)的流程[1-2]。在這個(gè)過程中也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新思維，這些對(duì)學(xué)生畢業(yè)后盡快服務(wù)于社會(huì)是非常有意義的。

2 實(shí)踐方案

建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中樓蓋結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)兩部分是本科生應(yīng)重點(diǎn)掌握的內(nèi)容，而對(duì)于初學(xué)者，特別對(duì)于未接觸過實(shí)際工程的學(xué)生而言，也是比較難以理解的。所以針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況，在教學(xué)過程中將學(xué)生分為六個(gè)人一組，每組給定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)書，包括以下內(nèi)容。

1）工程概況：基于一個(gè)假想工程的兩層兩跨框架結(jié)構(gòu)及建筑物平面圖、立面圖及剖面圖。

2）設(shè)計(jì)資料，包括結(jié)構(gòu)形式、水文地質(zhì)、樓屋面做法、材料選用等。

3）設(shè)計(jì)內(nèi)容：按建筑功能要求確定主要承重體系，選擇結(jié)構(gòu)方案;假定主要構(gòu)件的截面尺寸;結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算;結(jié)構(gòu)施工圖繪制。

4）設(shè)計(jì)要求：了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容;訓(xùn)練結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本技能;掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法;理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理。

按照任務(wù)書中的已知條件，查閱規(guī)范和圖集確定未知參數(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算和結(jié)構(gòu)施工圖的繪制。

施工圖完成后，考慮到模型制作突出板、梁、柱、基礎(chǔ)、樓梯等構(gòu)件鋼筋的布置、搭接、錨固等構(gòu)造要求，并考慮模型與真型的比例（1/10）問題，不進(jìn)行模板搭設(shè)、混凝土澆灌等工藝的模擬。在模型制作過程中，對(duì)于不同構(gòu)件處鋼筋的連接和錨固，需要學(xué)生查閱圖集并走訪工地后完成。

3 實(shí)踐過程

結(jié)構(gòu)計(jì)算 根據(jù)建筑施工圖，確定結(jié)構(gòu)的承重體系，完成平面布置方案，對(duì)結(jié)構(gòu)各主要構(gòu)件的尺寸進(jìn)行估算。為了節(jié)省時(shí)間且能掌握基本的計(jì)算過程，要求每組學(xué)生分工完成框架體系中單榀承重框架的計(jì)算（可分為邊榀、一般中榀、樓梯榀），包括板（彈性方法、塑性方法）、次梁、主梁、柱子、基礎(chǔ)、樓梯的計(jì)算。計(jì)算過程中學(xué)生應(yīng)經(jīng)常查閱規(guī)范，除滿足相應(yīng)的計(jì)算公式和驗(yàn)算條件外，還應(yīng)滿足規(guī)定的構(gòu)造要求和抗震要求。同時(shí)，要求學(xué)生在計(jì)算時(shí)明確各個(gè)構(gòu)件大概的受力圖（包括彎矩圖、剪力圖、軸力圖），以更加深刻明了地理解結(jié)構(gòu)受力形式而非單純套用公式。

結(jié)構(gòu)施工圖繪制 根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，完成標(biāo)準(zhǔn)層及屋面結(jié)構(gòu)平面布置圖、次梁配筋圖、主梁配筋圖、柱平面布置圖及配筋圖、基礎(chǔ)平面布置圖及配筋圖。繪圖過程應(yīng)嚴(yán)格按照房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖系列圖集的要求完成。

模型制作 根據(jù)已繪制的結(jié)構(gòu)施工圖，考慮到整體制作的難度以及觀賞效果確定模型的制作比例為1：10。用不同粗細(xì)和顏色的鐵絲來表示不同的鋼筋，如圖1所示。

由于1：10的制作比例，構(gòu)件的截面較小，選取最具代表性，荷載種類較多，包括了樓梯的一跨。同時(shí)，為了方便模型制作，采取先制作基本構(gòu)件再進(jìn)行組合的方法。

為了保證整體穩(wěn)定性，使鐵絲間不容易產(chǎn)生滑移、錯(cuò)動(dòng)的現(xiàn)象，用錫焊的方法進(jìn)行鐵絲的連接，如圖2所示。

為了整體連接以及模型的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)處也用焊接的方式，如圖3所示。

4 教學(xué)探索

傳統(tǒng)的教學(xué)以課本為主，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難將知識(shí)點(diǎn)理解透徹，即使是很認(rèn)真的學(xué)生，在很多情況下也是靠記憶力來學(xué)習(xí)，所以知識(shí)在大腦里留存的時(shí)間比較短暫。而靠理解力得到的知識(shí)則能保留很長(zhǎng)時(shí)間，且學(xué)生能靈活應(yīng)用。文字形式的內(nèi)容不夠直觀，難以理解。本科階段的實(shí)踐環(huán)節(jié)如認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，雖然相對(duì)課本比較直觀，但學(xué)生沒有親自動(dòng)手，還是不能完全理解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中復(fù)雜的理論和構(gòu)造要求。

針對(duì)這一問題，引入教學(xué)模型的制作，不考慮模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)應(yīng)力相同的力學(xué)性能，僅考慮構(gòu)件的受力而使鋼筋的布置不同，為理解基本原理和構(gòu)造要求而服務(wù)。在這個(gè)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和主觀能動(dòng)性，如在模型制作過程中開始采用銅絲綁扎，結(jié)果效果很差，容易出現(xiàn)滑動(dòng)的現(xiàn)象，所以改用錫焊解決這一問題;培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的能力，如樓梯柱的基礎(chǔ)處理，由于采用獨(dú)立基礎(chǔ)，樓梯柱的基礎(chǔ)需要另行計(jì)算，但考慮到樓梯柱的荷載較小，學(xué)生經(jīng)過討論和查閱資料，確定按照構(gòu)造進(jìn)行配筋，框架柱基礎(chǔ)的處理也簡(jiǎn)單化;培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和堅(jiān)持不懈的精神，r讓學(xué)生通過自己動(dòng)手去切身體會(huì)將圖紙變?yōu)閷?shí)體的過程，實(shí)時(shí)解決問題，建立學(xué)習(xí)的興趣，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。

5 結(jié)論建議

對(duì)初學(xué)者來說，想要在短時(shí)間內(nèi)了解或熟悉混凝土結(jié)構(gòu)是困難的，需要讓他們對(duì)將要學(xué)的知識(shí)有一個(gè)初概念十分重要，而在教學(xué)過程中制作結(jié)構(gòu)模型恰恰為學(xué)生提供了這種機(jī)會(huì)。制作模型的過程是學(xué)生自主思考、相互協(xié)作以及與教師探討的過程，他們可以在學(xué)習(xí)本門學(xué)科中提前了解結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造，分析各節(jié)點(diǎn)的受力情況，同時(shí)為之后的計(jì)算設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，了解結(jié)構(gòu)受力不僅是套用公式，還需全方面考慮。

建議是在最初時(shí)先讓學(xué)生做一個(gè)自己所理解認(rèn)識(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)模型以及CAD圖，在后期結(jié)束時(shí)將初模型與參考正確圖紙所做的模型進(jìn)行對(duì)比，找錯(cuò)誤并理解為什么，在改變學(xué)生的固定思維認(rèn)知的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生查找規(guī)范和翻閱圖集的能力。最后以答辯的形式結(jié)束，讓每個(gè)學(xué)生充分思考并歸納總結(jié)，對(duì)自己的勞動(dòng)成果進(jìn)行反饋。

參考文獻(xiàn)

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[2]楊先奎，楊軍.框架輕板建筑和裝配式大板建筑的工業(yè)化施工方法[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007（3）：54-58.

作者：葉琳，同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院土木工程系，研究方向?yàn)橥聊竟こ?吳競(jìng)，同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院土木工程系，副教授，研究方向?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi);姜國(guó)銘，同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院土木工程系（314051）。