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混凝土结构设计基本原理范文1
关键词：混凝土结构基本原理；课堂教学；教学计划；多样性教学方法
中图分类号：TU37；G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）04005905
混凝土结构基本原理作为土木工程专业中重要的专业必修基础课程，其主要任务是培养学生掌握钢筋及混凝土两种材料所组成结构构件的基本力学性能，具备混凝土结构构件设计能力，理解其与先修课程（如材料力学、结构力学）和平行课程（如钢结构）的关联性，要求学生掌握钢筋和混凝土两种材料组成的混凝土结构构件在承受轴向力、弯矩、剪力、扭矩以及共同作用时的截面设计和承载能力评估，掌握预应力混凝土结构构件在轴心拉力和弯矩作用下的承载能力计算和评估，掌握混凝土构件裂缝宽度和挠度确定的基本原理和验算方法。为学习后续课程混凝土结构设计和毕业设计打好基础。图1为与该课程相关的先期、平行和后期课程。
图1 混凝土结构基本原理的先期课程、平行课程及后续课程示意图
我国高校土木工程专业的混凝土结构基本原理与北美国家课程设置有所不同。笔者在美国田纳西大学和加拿大麦吉尔大学做访问学者期间跟班学习混凝土结构课程，两所大学土木工程专业的本科生在该门课程上的学时为每周3小时，共36学时，学习内容包括基本原理和结构[1]，课程紧密结合设计规范，授课教师更加注重实际应用。而我国的教学将混凝土结构基本原理和结构
设计分为两门课程，在两个学期完成，原理部分64学时，设计部分36学时，学生能更好地理解混凝土结构的基本原理。
笔者以90分钟课堂教学为例，结合同济大学混凝土结构课程教学实践，阐述了多样性教学的意义，揭示了教学计划在课堂教学中的重要地位，反映了中国高校混凝土结构课程教学特色。
一、 混凝土结构基本原理教学特色
积极发挥课堂特色是提高教学质量的有力举措。笔者所在高校（同济大学）以顾祥林教授为首的“混凝土结构基本原理”教学团队在长期教学实践活动中形成了自己的教学特色，这些特色包括立体化教材、国际化办学、开放性以及自选式试验等。立体化教材是指采用教学团队编制的中文教材[2]、试验指导书和英文教材（即将出版），并集纸质教材、多媒体电子教案、教学录像、试验录像、试件陈列室等多种表现形式于一体。土木工程专业国际化办学指通过研究国际化模式并初步实践，加强双语教学和英文教材建设。开放性、自选性试验指专门配置了混凝土结构教学实验平台[3]，开放性、自选式教学试验贯穿整个理论教学过程。试验录像在课程网站上，可随时观看学习。课堂是发挥和展示这些特色教学形式的平台，根据教学大纲要求科学合理安排好课堂时间是提高教学效果的根本保证。同济大学混凝土结构基本原理课程先后被国家、上海市、学校评为精品课程。这些课堂特色的形成凝结了几代人的不断努力和探索实践，是CDIO工程教育模式的具体表现[4]。
二、混凝土结构基本原理教学方法的多样性
课堂教学方法的多样性有利于提高教学效果。多样性的课堂教学方法分别在学习模式、双语教学、考评方式、教研结合中充分体现。
引导学生采用先进的学习模式。自主学习、研究性学习和实践性学习是先进的学习模式，课堂教学中通过回答开放性问题（包括概念型、知识型和资源型等三种类型），让学生自己在思考和查阅资料中找到问题的答案，培养学生自主学习能力；根据个人兴趣和专业需要安排学生选择教学实验，接触工程实际，提高解决实际问题的能力，初步掌握正确的思考和研究方法。
双语教学和全英文教学。本课程开出完全用英语讲课的平行班，供学生自由选课，以满足学生的不同需求。随着学生英文水平的提高和国际化要求，目前全英文教学取代了双语教学。2014―2015年度选修人数占学生总数的10%。
考试方法改革。采取灵活的成绩评定方式：理论考查占90%，实验报告占10%。采取激励机制，将研究性学习和实践性学习的考评作为附加成绩。
教学团队的教师承担多项国家级、省部级课题以及实践应用课题，课题中大多为混凝土结构课题的试验研究项目。充分利用这种优势，积极引导学生参与课题研究，积极在各类课题科研试验项目中锻炼学生实践能力，强化感性认识，加深课本理论的理解，认清学科发展前沿。同时积极把国家标准、规范和规程的研究成果反映到课程教学中。由于《既有建筑物结构检测与评定标准》《装配式混凝土结构技术规程》《纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程》等标准、规程为本课程组教师参与编写，授课教师根据编写体会进行深层次的讲解，使学生及时掌握学科发展前沿和动态。此外，积极组织学生参加土木工程学院大学生创新实践训练计划（SITP）项目。
三、 混凝土结构基本原理课堂教学
混凝土课程具有内容多，公式符号多，构造规定多，工程实践强等特点。该课程可分为承载能力和使用性能两大部分。承载能力涵盖正截面承载能力和斜截面承载能力。正截面承载力包括轴向力、弯矩，以及弯矩与轴力共同作用时的混凝土结构构件的截面承载力，斜截面承载力包括混凝土结构构件承受剪力和扭矩时截面上的承载能力。使用性能作为课程的一个部分，简单介绍混凝土结构构件的变形，包括裂缝宽度、受弯构件挠度的计算方法。承载能力分析和使用性能课时比例为14∶1。结合试验研究，从加载到破坏全过程，提炼混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎等代表性的状态，以力的不同类型作用下的承载能力分析方法分析其破坏机理。
缜密、细致、科学的课堂教学计划是提高教学效果的关键。以混凝土结构基本原理课程中“斜截面受剪承载力”教学环节为例，根据教学大纲制定科学合理的教学计划，并对每一步教学分配合理的教学时间是提高课堂教学质量的有效途径。教学计划中应突出基本概念和原理，理论联系实际，注重系统性、新颖性和趣味性。
（一） “斜截面抗剪承载能力性能与计算”章节教学内容及要求
该章节教学内容包括：（1）无腹筋梁的受剪性能；（2）有腹筋梁的受剪承载力计算；（3）保证斜截面受弯承载力计算的构造要求。
该章节教学的基本要求：（1）熟悉无腹筋梁斜裂缝出现前后的应力状态；（2）掌握剪跨比的概念，无腹筋梁斜截面受剪的三种破坏形态以及腹筋对斜截面受剪破坏形态的影响；（3）熟练掌握矩形、T形和工字形等截面受弯构件斜截面受剪承载力的计算模型、计算方法及限制条件；（4）掌握受弯构件钢筋的布置、梁内纵筋的弯起、截断及锚固等构造要求。
（二）90分钟课程教学计划与实施
教学环节根据教学内容的第（2）点和教学要求的第（3）条展开，在90分钟的教学环节中，考虑特定时间内围绕教学目的划分若干步骤完成知识点、重点及难点的复习、解释和讨论，在此过程中合理安排教师与学生互动时间（表1）。
步骤教学目的教学知识点重点及难点教生扮演角色时间分配
1巩固平截面假定在受剪承载力分析中的不适，以及巩固斜截面的基本假定正应力与剪应力的共同作用决定构件的裂缝位置及走向斜裂缝的出现 学生讨论为主5分钟
2复习斜截面受剪承载力的实验研究复习剪跨比的概念，剪跨比对抗剪破坏模式的影响剪跨比作用的原因学生讨论为主10分钟
3复习无腹筋梁受剪承载力无腹筋梁承载力计算公式推导忽略不确定因素，
简化计算模型 学生讨论为主5分钟
4有腹筋受剪承载力计算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承载力计算公式推导桁架模型中的裂缝间混凝土简化为桁架模型中的压杆教师讲解为主25分钟
5有腹筋梁受剪承载力的半理论半经验公式受剪承载力计算公式的组成及应用上限和下限值的确定教师解释为主25分钟
6受剪承载力公式及应用小结及作业布置剪跨比计算、临界截面确定、箍筋面积计算和间距确定、最小配箍率和截面限制条件的验算等教师讲解为主20分钟
表1中的步骤1―3用于巩固与复习，加深学生对剪跨比概念的理解，为后续的斜截面受剪承载力性能和计算作铺垫。这3个步骤以学生讨论为中心，共分配20分钟时间。步骤4―6用于讲解新的知识点，通过前3个步骤将学生的注意力集中于课堂教学之后，教师确认大部分学生掌握了构件斜截面抗剪的基本特征和关键参数时，以教师为主进行步骤4―6的教学，根据内容需分配70分钟时间。
步骤1实施时，结合先期课程（材料力学）和该课程第二章的材料性能中的相关内容，复习公式（1）中的正应力和剪应力产生的内力，正应力源于弯矩，而剪应力源于剪力。
σtp，cp=σ2±σ24+τ2 （1）
裂缝的发展方向与τ/σ比值有关，与水平方向夹角为1/2arctan（2τ/σ）；τ/σ越大，裂缝发展方向越陡。
步骤2实施时，必然涉及剪跨比的概念，这时可引导学生深化剪跨比的概念，为什么剪跨比能够决定构件抗剪破坏的模式，可从裂缝发展与构件长度方向的夹角大小判断，裂缝发展方向与构件长度方向的夹角越小，构件的抗剪承载能力越低。而决定夹角大小的是τ/σ，剪应力τ取决于剪力V的大小，而σ可由弯距M推算出来。这样，σ/τ可以用弯距M与剪力V和截面有效高度h0乘积的比值，可以表示为
MVh0= VaVh0=ah0（2）
ah0称为剪跨比λ。
如此，σ/τ∝MVh0，τ/σ与λ成反比。τ/σ越大，λ越小，受剪承载力越大。进而，可以用剪跨比λ说明构件抗剪破坏模式。
步骤3实施时，复习在剪压破坏模式下，沿斜裂缝取隔离体，忽略斜裂缝截面上难以确定的纵向钢筋的销栓力和裂缝间的摩擦力，得出无腹筋梁的受剪承载力为
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
（3）
步骤4实施时，重点说明桁架模型，箍筋作为桁架的拉杆，上下弦纵向钢筋作为桁架的拉杆和压杆，裂缝间混凝土作为桁架的斜压杆。在桁架模型中学生往往对斜压杆难以理解。构件抗剪破坏时，斜裂缝间的混凝土受到上下纵向钢筋的约束分析，斜裂缝间混凝土受压，可以理解为斜压杆。然后，讲解纵向钢筋的受力，再说明水平钢筋的受力，最终得出有腹筋梁的受剪承载力为
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα（4）
由公式（3）和（4）叠加，得出受剪承载力计算理论公式。
讲解步骤（3）和（4）之后，学生基本上可以接受这样一种思路：虽然斜截面受剪承载力性能与计算不符合平截面假定，但它仍然利用“实验―基本假定―计算模型―基本公式―适用条件―公式应用”的线索，从中体现课程的系统性。
实施步骤5过程中，在讲解为什么不用最大配箍率作为承载能力的上限时，利用实验研究结果（图2）解释。从图1可以看出，随着配箍率的增大，即横坐值的增加，纵坐标将不再变化，这表明受剪承载力Vu 与构件截面有效面积bh0的比值保持不变，因此受剪承载力受截面面积的控制或限制，解释了受剪承载力上限值的确定方法。
图2 受剪承载力/抗拉承载力比值与配箍率关系图
为开拓学生解决问题思路，可从解析角度解释。试验研究中表明，当配箍率超过一定值后，则在箍筋屈服前，斜压杆混凝土已压坏，故取斜压破坏作为受剪承载力的上限。而《混凝土结构设计规范》[5]是通过控制受剪截面的剪力设计值不大于斜压破坏时的受剪承载力来防止由于配箍率过高而产生的斜压破坏。学生对这一点往往难以理解，对从配箍率控制转化为截面面积控制感到困惑。
其实，在叠加公式（3）和（4），得到受剪承载力计算理论公式（5）后，
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0（5）
不妨定义最大配箍率ρsv=1.2ftfyv，并将该配箍率带入公式（5），简单变化后可得
Vu=0.25βcfcbh0（6）
如此变化，即可得到规范设置的依据。
在第6个步骤中，为了增强学生的工程概念，在公式应用时，启发学生思考作用在梁上的集中荷载的工程意义。通常情况下，学生根据实验课获取的经验认为集中荷载是分配梁产生的或者是千斤顶给予的。通过启发学生的思考，引导他们从实际结构的主次梁考虑，解释集中荷载的位置其实就是另一方向梁的支座位置，集中荷载大小即为另一方向梁的支座反力。往往在这个时刻，学生会恍然大悟，记忆深刻，产生良好的教学效果。接着，讨论在集中荷载部位实际上应如何布置箍筋，是配在次梁支座的两侧还是放在支座的中间，只要从受剪承载力的基本原理出发，学生能得出应放在支座两侧的正确答案，因为支座处的实际计算截面积远大于bh0。如此，不仅增强了学生对工程概念的理解也提高了学习兴趣，体现了课程的新颖性和趣味性。
公式多、教材繁、考试难是多样化教学方法实施前学生对混凝土结构基本原理课程的普遍反映。多样化教学的实施加强了混凝土结构基本原理课堂教学的新颖性、趣味性、系统性，改变了学生被动学习的局面，提高了学生自主学习能力。2014年，同济大学通过网上评议调查，93%的学生反映课程教学方法灵活多样，激发了学生的兴趣和深度思考；97%的学生反映课程内容丰富新颖，具有挑战性；93%的学生反映多样化教学效果很好。从2014―2015年度学生期终考试中构件受剪承载力考题的抽查结果来看，90%以上的学生能掌握配箍率限界的概念，并能合理判断受剪控制截面和熟练应用计算公式进行抗剪配筋设计。
四、结语
同济大学混凝土结构基本原理课堂教学实践证明，通过多样化的教学方法可培养和提高学生自主学习能力，充分发挥90分钟内不同时段的教学效能是提高教学效果的重要途径。因此，只有坚持这些鲜明的教学特色，才能更好地保证和提高混凝土结构基本原理课堂教学质量。参考文献：
[1] Edward G Nawy. Reinforced concrete（fifth edition）[M]. New Jersey： Pearson Education， Inc. 2003.
[2] 顾祥林. 混凝土结构基本原理[M]. 上海： 同济大学出版社，2011.
[3] 顾祥林，林峰，黄永嘉，等. “混凝土结构基本原理”本科教学实验平台建设[J]. 实验室研究与探索， 2009， 28（2）：37-40.
混凝土结构设计基本原理范文2
关键词：混凝土结构设计原理；双语教学；教学方法
中图分类号：TU37-4 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0083-04
开展双语教学是目前高等学校教学改革的趋势，旨在培养具有坚实专业理论知识和良好专业外语交流能力的人才。
武汉大学土木建筑工程学院面对本科生开设的混凝土结构基本原理课程，也早在几年前开展了双语教学，课程组在教学实践中不断总结和改进教学方法，取得了良好的教学效果。
一、混凝土结构设计原理双语教学的特点及其开展方式
（一）双语教学特点
混凝土结构设计原理是土木工程专业开设的第一门专业课程，具有其特殊性，主要表现为以下3点。
（1）教材内容与国家规范、规程或标准（为叙述方便，以下简称“规范”）密切联系。因此，教学内容既要包括一般的概念、基本理论，又要适合中国工程实践的特点（建筑法规、设计和施工规范）。直接使用国外已有的英文教材不完全适合国内双语教学课程。
（2）与其他专业课程之间密切联系，如之后相继开设的建筑结构抗震设计、高层建筑结构设计等。
（3）专业课的课程学习与其他教学环节，如课程设计和毕业设计密切联系。
上述特殊性在某种程度上极大地增加了开展双语教学的难度，必须找到可行、合理的解决办法和配套措施，才有可能使双语教学达到预期效果。
（二）双语教学方式
根据课程的特殊性，开展双语教学有如下几种选择方式。
1.将中文教材翻译成英文版教材
目前出版的教材有武汉理工大学出版社的Concrete Structural Fundamentals，
此教材基于中国规范（GB50010―2002），内容章节安排均同中文教材，为中文教材的翻译版，教学主要用翻译版教材讲授，目前也有学校采用此种方式开展双语教学。
采用此种方式在内容上虽然与国家规范、规程或标准一致，适合中国的工程实践特点，同时能提高学生专业英语的听读能力，但有两点不足：其一，没有满足双语教学拓展学生视野、学习发达国家课程内容的目的；其二，会削弱学生对中文教材及相应中国规范内容或概念专业表述的理解，在有些表述上还可能会带来概念混淆。
例如，依据中国规范，受弯构件斜截面的破坏形态有三种类型，分别是斜压破坏、剪压破坏及斜拉破坏[1]。而依据美国ACI规范，斜截面的破坏形态被划分为四类：Arch-rib failure，Diagonal-tension failure， Shear-compression failure and Shear-bond failure[2]。其中对斜压破坏的翻译依据中文直译为Diagonal- compression failure ，与ACI中类似破坏模式Arch-rib failure表述上并不一致，破坏的具体描述也不尽相同。因而，采用翻译版作为主导教材并不合适，反而可能让学生感染了一些“Chinglish”的表达。当然，翻译版可以推荐为学生的课外学习参考书，作为从中文教材向英文原版教材的过渡。
2.中文教材与原版英文教材并重
采用中文教材用中文讲授，原版英文教材用英文讲授的方式 [3]，中文部分占50～60%，英文部分占40～50%。混凝土结构基本原理课程现有学时为54，采用此种方式，学时数要增加到90以上，相当于两门同类课程的学时数。这种方式的好处在于完全符合教育部和学校开展双语教学的目的，同时满足学生就业的要求，但是总学时数大幅度增加，教学计划需作较大调整。
3.中文教材为主、原版英文教材为辅
中文部分占70～80%，英文部分占20～30%。采用此种方式，学时数要增加到72以上，约相当于1.5 倍同类课程的学时数，教学计划也要作一定的调整。此种方式是目前在教学计划不作大调整的基础上一种比较可行和合理的选择，也是目前课堂教学所采用的双语教学方式。
（三）双语教学目的
双语教学应定位于使学生掌握中国规范及相应的专业理论和应用知识，同时了解国外相关科学技术的发展状况，从而对所学内容有一个比较全面的了解。
（1）实施双语教学，绝对不能忽视或减少中文教材和中国规范的教学内容。在专业课程双语教学中，采取中文教材为主、原版英文教材为辅或并重的形式比较合理，并且在讲授中文教材时采用中文，在讲授原版英文教材时采用英文，从而使学生准确理解并掌握基于各自规范的中文及英文混凝土结构设计相关理论和应用知识的规范表达。
（2）在双语教学中，采用原版英文教材介绍发达国家或地区的课程内容，注重讲解国外在混凝土基本原理研究领域所取得的成果以及国内外在基本原理和结构设计方面的异同，使学生进一步了解中国规范在当前所处的发展水平和今后应努力的方向。
二、课堂教学讲授方法与案例
（一）讲授方法
由于混凝土结构设计原理课程的英文教材内容多、难度大，并且相互之间的内容并不完全对应，因此，如何组织课堂教学在很大程度上决定双语教学效果，下面对此进行讨论和分析。
1.先中文内容后英文内容的讲授方法
全面系统地讲授中文教材和相应的教学环节，然后完成英文教材相应内容的教学环节。该方法的主要特点为以下三方面。
（1）中文教学内容的讲授比较系统。对于初学者来讲，混凝土结构设计原理是一门难度较大的课程，学生要经历一个从理论性到实践性课程学习的过渡阶段。在这个过程中，思维方式要产生变化。学生普遍缺乏专业实践经验，常常感到不适应，有些学生在课程结束后，似乎还未入门。因此，采用此方法可使课堂讲授较连贯，学生能够全面了解和巩固课程内容、重要知识点和工程实践中的实际应用，完成上述过程的平稳过渡。
（2）为英文教学内容的讲授奠定基础。系统完成中文教学内容的讲授后，能够相对降低学生学习和理解英文知识点的难度。在此基础上，进行英文教材的讲授，在学生对混凝土结构基本理论有一定系统了解的前提下学习英文教材的相关知识，从而能够进行基本对比，判断和掌握英文教学内容。
（3）由于课程内容难度较大、实践性较强，并且中文教学内容多达十章，通过一次讲授，学生难以完全吸收，易出现顾此失彼的现象。完成中文教材内容再进行英文教材讲授时，学生可能已忘记中文教材的相关内容，导致部分中文教材内容的重复讲解。
2.中文内容与英文内容交叉的讲授方法
按对应章节先完成中文教材内容的讲授然后进行英文教材内容的讲授。
（1）中英文教材内容的对比及时。对同一内容采用不同教材同步学习，使学生相对及时地了解和掌握知识点及其异同，可有效避免遗忘。
（2）中英文两种语言的交替应用。中英文教材对课程内容的描述、措辞及专业术语的定义不是一一对应的，可能出现词汇意义不完全对等和完全不对等的情况，也可能出现具有同一物理意义的专业术语在中英文中有多种表达方式的情况。中英文两种语言的交替应用，不但可以使学生学到专业知识，还可使学生深入理解不同语言的使用环境和物理意义。双语教学的真正目的是使学生既能学到专业知识又能提高两种语言的专业交流能力。
（3）中英文教材内容的不完全对应增加了教学的难度。例如，中文教材论述截面承载力的各章节所表现的规律性较强，一般是介绍受力过程（或破坏形态），然后介绍基本假定，在此基础上导出基本计算公式和适用条件，最后提出若干构造要求。英文教材则将受力过程（或破坏形态）、基本假定和计算方法融为一体。在讲授时，教师不能完全按照英文教材内容照本宣科，而是要将其内容进行一定的重组，使学生建立中英文教材内容的对应性，从而能够牢固地掌握所学内容。
基于以上两种方法的实践和效果比较，目前采用中文内容与英文内容交叉的讲授方法。
（二）教学案例
课程所用教材：中文教材为东南大学等四校合编的《混凝土结构设计原理》，英文教材是根据Alan Williams所著Design of Reinforced Concrete Structures（美国哥伦比亚大学、康奈尔大学等高校采用的教学参考书）主要内容选编的自编教材。
在课堂教学中，每一章内容的教学思路是：中文按教材线索讲述英文相应章节的讲述比较中外计算理论及设计方法的异同。
1.中文按教材线索讲述
中文教材主要根据构件承受不同类型的内力来划分章节。在介绍各种受力构件承载力的章节里，规律性强，一般遵循的逻辑是：结合试验描述受力过程（或破坏形态）给出合理的基本假定确定设计计算方法及适用条件计算配筋提出构造要求。
2.英文相应章节讲述
英文教材主要针对不同类型的受力构件，即梁、板、柱的设计来组织内容。一般从力学的角度分析构件的受力模型，提出设计计算方法，中间包含计算假定以及相关系数的取值依据。内容组织相对笼统，注重设计过程，理论分析相对简化。因此需根据中文内容作相应调整和归纳，根据学生英语实际水平采用全英文或中英文相结合的方式讲授。
3.总结与归纳
笔者认为双语教学最为关键的一点在于最后一个环节，即如何引导学生比较中外计算理论及设计方法的异同。
此环节中，在总结英文教材中相应理论和设计重点的基础上，分析归纳中外教学内容的异同点，在归纳的同时又会对中文教材中的设计理论和设计方法加深理解，进一步理清内容之间的逻辑关系和设计思路。
下面以中文教材第四章“受弯构件的斜截面承载力”和英文教材Chapter 4 “Shear of concrete beams”为例，介绍中英文交叉教学在总结与归纳环节中的教学思路。课堂教学按以下内容展开。
（1）设计理论的总结与比较：member shear resistance in theory（构件抗剪承载力理论），the types of shear failure modes（抗剪失效模式），基于美国ACI规范和中国GB50010―2010设计方法的总结与比较。
ACI： based on truss analogy and tests
Vu=Vc+Vs
GB50010―2010： based on empirical expressions （to analysis the relationship between the variables affecting the shear capacity of beams； VaandVdare neglected ）
Vu=Vc+Vs
（2）设计步骤的总结与比较（如图1）。
（3）为引导学生课后进一步加深对构件设计理论和设计方法的理解，采取课外开放式学习思路，锻炼和提高学生英文书面表达能力。课后除布置一定量的习题外，给出综合性较强的思考题，要求学生用英文以小论文的形式完成，并作为平时成绩计入课程的最终评定结果。
Tutorial questions：
Give some differences between ACI and GB in the design for rectangular beams subject to flexure and shear.
Give a summary of the strength design methods for rectangular beams subject to flexure and shear according to ACI.
三、结语
在专业课中实施双语教学，追求的应是效果而不是形式。混凝土结构设计原理双语教学是一个十分复杂的系统工程，其中包括教材的选择与重组、课时的调整、教学方式的选择、课堂教学内容的组织和开展、学生考核方式的调整以及教学CAI课件的建设等环节。文章仅围绕教学法的相关方面进行了分析和探讨，为使课程的双语教学达到预期教学效果，其教学方法和其他配套环节还需在实践中不断总结、探讨和改进。
参考文献：
[1]东南大学等.混凝土结构设计原理[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]ALAN WILLIAMS. Design of reinforced concrete structures [M].Second Edition.Engineering Press，2000.
[3]刘幸.对土木工程专业本科生开展专业课双语教学的可行性研究[J].武汉大学教育研究，2006（3）：56-59.
Bilingual teaching method of concrete structural fundamentals
FANG Mei， LIU Xing
（School of Civil Engineering， Wuhan University， Wuhan 430072， P. R. China）
混凝土结构设计基本原理范文3
关键词：工程结构；课程教学；工程造价
中图分类号：G6423 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0061-04
工程结构是工程造价专科专业的一门核心课程，64学时（不含课程设计），也是建筑施工、工程项目管理等课程的先行课程，其内容涵盖建筑结构设计基本原理、钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、单层工业厂房、道路与桥梁工程结构等方面，知识覆盖面广，学习难度较大。
文章针对工程造价专科学生特点及就业趋向，对工程结构课程的教学特点进行分析，结合笔者工程实践经验，提出在教学中强调结构概念设计及对设计公式、工程参数的深刻理解，综合运用实景照片、动画、视频、3D模型、计算软件等多种媒体提升教学效果，并给出了培养学生识图能力，问题分析处理能力的具体实践教学方法。
一、工程结构课程的教学特点
（一）针对专业特色，调整教学重点
武汉科技大学工程造价专科毕业生大部分进入土木工程施工、监理、咨询等领域，能胜任施工员、预算员、材料员等岗位，少有学生从事结构设计工作。因此，对工程结构课程的讲授必然有别于土木工程或结构工程本科专业，在教学中应加大建筑结构概念设计及应用的讲授学时，降低结构构件计算部分的难度，除钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构教学外，还应增加道路桥梁工程结构设计概论，培养学生建立结构体系概念，掌握其基本概念和基本原理。
（二）针对学生学习特点，把握课程难度
工程造价专科学生仅修高等数学（少学时），未修线性代数和概率与数理统计，力学也仅修了一门工程力学（少学时），因此，对工程结构设计理论有关概率论的部分无法深刻理解，结构分析困难。在教学中应减少设计公式理论的推导，重点讲解公式的适用条件和参数含义。
（三）形象化与案例教学相结合
工程结构课程与生活联系紧密，大到高层建筑、桥梁、体育场，小到自行车棚、广告牌，无不蕴含着结构原理，因此，在教学中应充分利用多媒体手段，采用启发式教学和案例教学，帮助学生打消顾虑，树立自信心。
（四）做好前后课程的衔接
工程结构课程教学中要经常回顾建筑材料、建筑构造课程中学习的内容，经常绘制弯矩图和剪力图，加强工程力学基本训练。由于建筑施工课程与建筑结构课程在同一学期开设，通过对桩的吊装过程受力分析案例讲解，将两门课程联系起来，让学生理解工程结构在设计、施工中的广泛运用。
二、工程结构课程的教学方法
（一）注重结构概念设计
在讲解建筑结构设计基本原理章节时，以承载能力极限状态设计表达式γ0S≤R为核心，从概念设计角度引导学生思考，增加结构（构件）安全储备的设计方法主要有：一是增加荷载组合效应设计值S，从荷载组合公式可知，恒载乘以系数1.2，意味着恒载增大20%，活载乘以系数1.4，意味着活载增大40%，对于安全等级为一级的重要建筑物，γ0取1.1则意味着整体荷载设计值增大10%；二是减小结构构件抗力设计值R，体现在结构构件承载力设计值均为其标准值除以大于1的材料系数。通过一增一减，保证结构（构件）有足够的安全储备。
结构刚度是结构抵抗变形的能力。从结构概念设计的角度看，内力传递途径越直接，结构刚度越大；内力分布越均匀，结构刚度越大；内力越小，结构刚度越大[1]。例如：对于深基坑工程采用钢管内支撑，若基坑宽度较大（大于20 m），一般考虑在钢支撑跨中部位增加临时立柱，通过减小跨度的方法，增大钢支撑的刚度，防止失稳破坏。
（二）注重理解公式参数的物理含义
钢筋混凝土结构设计是一门理论结合试验研究的学科，涉及公式多。在教学活动中，可以简化公式的理论推导过程，强调对公式的理解，特别是对公式中重要参数的物理含义的理解。例如：在钢筋混凝土单筋矩形梁正截面承载力计算教学中，首先讲解清楚梁正截面受弯的三个阶段，然后引导学生理解适筋梁承载力计算公式Mu=α1fcbx（h0-x/2）时，要特别讲解清楚参数x的物理含义是梁受压破坏时受压区混凝土的高度，其值最大为ξb，进一步启发学生计算出适筋梁最大配筋率为α1ξbfc/fy。由此还可以引申出以下规律：其一，混凝土强度等级，钢筋强度等级一定，加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗弯能力；其二，钢筋强度等级一定，梁截面一定，其最大抗弯能力为Mu=α1fcbx（h0-x/2），适当采用高等级混凝土对梁正截面抗弯有利；其三，钢筋尽量布置为单排，在梁截面一定的情况下，不但有利于施工，对增大h0也有利；其四，梁钢筋、混凝土强度等级一定，截面高度一定，若设计弯矩大于α1fcbξb（h0-ξb/2），则只能采用双筋截面梁。
（三）注重总结系数表格中的规律
《工程结构》教材[2]中含有大量的表格，指导学生阅读表格，进行纵向横向比较，从而得到一定的规律，是教学的一个重要内容。例如：通过阅读钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数值表（表1），可以得到以下结论：圆形截面短柱（长细比l0/d≤7）的稳定系数值φ=1.0，圆形截面长柱（长细比l0/d>7）随着长细比的增大，稳定系数φ值逐步减小。通过阅读砌体抗压强度设计值表格（表2），可以得到以下规律：对于同类砌体材料，若材料强度等级一定，砂浆强度等级越高，砌体的抗压强度设计值越大；若砂浆强度等级一定，砌体材料的强度等级越高，砌体的抗压强度设计值越大。
（四）注重讲解工程参数取值的依据
《工程结构》教材[2]由于篇幅有限，各类设计表格仅列出工程参数取值，但少有解释其取值的来源或依据，授课教师要择其重点进行讲解。例如：GB5003-2011《砌体结构设计规范》[4] 3.2.3条规定“对于无筋砌体构件，其截面面积小于0.2 m2时，γa（砌体强度设计值调整系数）为其截面面积加0.8”，其原因是砌体构件面积过小，受各种偶然因素影响（截面缺口，构件碰撞），可能导致砌体强度有较大降低，因此，需对砌体强度设计值乘以γa进行折减。这些隐藏在参数背后的道理更值得学习。
三、工程结构课程的教学手段
（一）工程实景照片的应用
工程结构课程实践性强，尽管教材中给出结构（构件）的布置图、示意图，但学生难以深刻地理解，尤其对于单层工业厂房，构件种类多，连接形式复杂，是学习的难点之一。授课教师借助工程实景图片展示构件及其连接形式，起到了很好的教学效果，如图1。
（二）动画及视频的应用
动画及视频能较好地体现结构构件在荷载作用下的破坏过程。通过观看混凝土偏心受压长柱破坏试验，能较好地理解整个破坏过程和破坏特征。采用动画演示先张法、后张法施工工艺过程，能使对学生预应力混凝土结构的设计目的、受力特点等形成完整认识。
（三）结构模型的应用
由于工程造价专业二年级学生尚未接触实际工程，尤其对钢结构工业厂房建筑结构的细部节点构造理解比较困难。在教学中借助3DMax计算机软件的良好建模功能，通过3D模型能形象地展示钢结构细部构造及其连接，如图2。
（四）结构计算软件的应用
为弥补工程造价专业专科生在结构计算方面的不足，在课堂教学中引入理正结构工具箱软件，结构计算软件典型界面如图3。通过计算软件验算教材中的柱、梁、板、墙、楼梯、基础构件及砌体结构的计算例题，让学生明白软件计算的过程，读懂计算书，同时还能够根据所学结构知识对结果进行估计和判断。
四、工程结构课程的实践教学
工程结构是一门实践性较强的课程。因此，在大学教学中要特别重视实践环节，培养学生的基本职业技能，创造机会多接触实体工程，将理论知识与工程实践相结合。
（一）培养学生的施工图识读能力
工程造价专业毕业生无论从事什么岗位的工作，施工图的识读能力是一项必备的基本职业技能。在先导课程建筑制图中，学生已掌握了建筑施工图、结构施工图的一些基础知识，但还未达到实践应用水平。在教学中重点讲解两套完整的钢筋混凝土结构、钢结构的施工图，并专门讲解平法制图规则和识图方法，通过课堂讲授和课后作业，让学生熟练掌握结构施工图的识读方法。
（二）培养学生的问题分析能力
在学习完梁构件的受力特点后，以武汉天河机场T2航站楼玻璃幕墙支承结构（图4）为例，考察学生的问题分析能力，讨论玻璃幕墙上的力的传递路径，支承结构的受力特点，支承结构的截面设计，最后授课教师给出点评：大面积的点式玻璃幕墙采用一系列平面桁架梁支承，这些平面桁架梁的工作性能类似于竖向简支梁，风荷载引起的弯矩在跨中最大，端部最小，桁架梁的截面呈抛物线，与弯矩图匹配，因此，平面桁架梁设计合理，轻巧美观。
（三）利用地域优势进行工程实践
武汉科技大学位于武汉市青山区，距武汉火车站、武汉天兴洲长江大桥、武汉钢铁集团公司较近。在工程结构实践教学中，特别注意发挥地域优势，引导学生进行工程实践。例如：布置课后作业考察施工中的武汉火车站屋盖结构（图5），绘制简图并分析其设计特点。通过实践，学生能较好地掌握拱结构、网壳结构的受力特点及应用特性。在学习完桥梁的基本组成和分类知识后，要求学生实地考察施工中的武汉天兴洲长江大桥（图6），从而更直观地了解斜拉桥的结构体系和受力特点。
参考文献：
[1] 季天健，Adrian B. 感知结构概念[M].北京：高等教育出版社，2010.
[2] 刘玲.工程结构[M]. 北京：中国计划出版社，2008.
[3] 中国建筑科学研究院.GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4] 中国建筑东北设计研究院有限公司.GB 50003-2011 砌体结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
Research on engineering structure course teaching of engineering cost Specialty
YU Hongliang
（School of Management， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， P. R. China）
混凝土结构设计基本原理范文4
混凝土结构设计原理作为土木工程专业的核心课程，内容多，综合性强，理论性与实践性并重[1]。通过本门课程的学习，学生应掌握混凝土结构的基本理论知识，具备初步的结构概念，具有理论联系实际、分析问题解决问题的能力，逐步学会运用结构设计规范，为以后步入工作岗位打下良好的基础。该课程的主要特点主要有以下几方面：（1）内容多样，涉及面广。混凝土结构设计原理课程由材料性能、设计方法、拉压弯剪扭五种基本受力状态下构件的设计计算、构件的裂缝挠度计算、预应力构件设计等章节组成，课程中有公式多、符号多、构造规定多的特点。作为学生接触的第一门核心专业课，一下子接触这么多的符号和公式，学生一时难以适应，容易急躁和丧失信心。（2）半经验半理论的计算理论。混凝土结构历经了从完全的经验法，到容许应力设计法、破损阶段设计法，再到如今的极限状态设计法的发展过程，结构设计理论始终与实践存在紧密的联系。课程中的计算公式大多是在试验研究的基础上，通过平衡原理或回归分析得到的，因此许多公式都带有试验统计与经验性质，有大量的修订系数；且现有的钢筋混凝土原理还不能完全由理论分析来解释，因此课程中又包含了许多基于实践的构造规定。（3）综合性、实践性强。混凝土结构设计原理与前行课程（土木工程材料、理论力学、材料力学）等联系紧密，与结构力学的关系也十分密切，在讲述过程中经常会用到相关知识，需要学生具有较强的举一反三的能力。而且钢筋混凝土材料与力学中理想的弹性材料或理想弹塑性材料有很大的区别，在力学分析和计算中采用了很多的假定，有很强的实用性。学习中应注意分析公式与设计公式之间的联系与区别，了解和掌握我国当前有关混凝土结构设计的技术和经济政策[1]。（4）解答的不唯一性。由于混凝土材料本身的复杂性，结构设计理论的半经验半理论性，以及构造性的相关规定，使得混凝土结构的配筋等结果并不是唯一的，因此很多问题并没有标准答案，在我国的注册结构工程师考试中也通常要求“求最接近”的结果，这对已经习惯了求唯一解的学生来讲需要一个领悟和适应的过程。
二、独立学院《混凝土结构设计原理》教学中存在的主要问题
（一）缺乏实验性课程的教学
混凝土结构课程的实践性很强，其受弯和受压构件在讲授过程中应遵循“实验—基本假定—应力图形—基本公式—结构设计”[2]的主线，这样有利于学生的理解和掌握。而独立学院这一新兴的教育主体，由于其性质的特殊性，实验条件无法跟上，在教学过程中仅仅有教材内容的课堂讲授，没有实际的感性认识，枯燥的现象描述无法使学生产生兴趣，教学效果自然无法保证。
（二）授课方式的单一性
在多媒体出现以前，混凝土结构设计原理的授课往往是采用板书方式，本来就枯燥的符号公式，在单调的缺乏互动的课堂上更显得晦涩难懂，学生逐渐就丧失了学好本门课的动力和信心。独立学院的年轻教师，现在大多数采用了多媒体课件，用屏幕投影把课堂内容呈现给学生。虽然多媒体课件生动、直观，但是信息量大的特点又使得学生应接不暇，抓不住重点。加上年轻教师的知识沉淀相对不足、工程经验匮乏，造成了一味的“照屏宣科”，非但没有起到提高教学效果的作用，反而因为学生的容易走神而降低了教学效果。
（三）学生的理论功底不扎实，存在畏难情绪
独立学院的学生基础相对薄弱，对理论基础知识掌握不足；且多年应试学习的惯性，使得部分学生在学习过程中只注重本课程中公式的运用和计算，而忽略了对基本原理和概念的理解与掌握，一味的死记硬背使得学生感到乏味，面对枯燥的公式和杂乱无章的构造规定，学生很容易产生畏难情绪，个别学生甚至会放弃这门课。
（四）学生缺乏举一反三、融合归纳的能力
混凝土结构设计原理课作为学生接触的第一门专业课，在课程体系中既承前，又启后。在学习本门课时，常常需要用到材料力学等课程的知识，学生通常不能自主地运用前期所学知识来解决问题，不能实现课程与课程之间的融会贯通，无法形成系统的结构体系和建立结构思维。这种课与课之间的相对“撕裂”，不但影响学生对课程的理解，更无法使学生建立初步的结构概念，严重地影响了教学效果。
三、独立学院《混凝土结构设计原理》的教学探讨
琴岛学院作为一所独立学院，有着本身的特殊性，其学生群体具有基础较差、学习主动性不强的特点，在教学过程中我们不能照搬一本二本院校的要求，而是应该从学生的特点出发，针对已经暴露出来的问题，来进行教学方法和教学手段的革新。为了培养具备一定理论基础并获得工程师基本训练，实践动手能力强，具有较强创新精神、全面发展的高素质应用型人才，笔者对混凝土结构设计原理的教学从以下几个方面提出了改善措施。
（一）修订适合独立学院的《混凝土结构设计原理》教学大纲，优化教学内容
独立学院的人才培养的定位是应用型、技能型，为地方经济的发展培养合格人才。琴岛学院应结合自身学生的学习特点，根据土木工程专业培养方案的要求，对《混凝土结构设计原理》教学大纲进行修订，把重点放在基本构件设计上，合理分配课程中各章节的课时比例，对课程内容进行适当的调整与取舍。对独立学院的学生来讲，教学的重点应该放在承载能力极限状态下的受弯、受剪、偏心受力构件的受力性能与设计计算上，结构的可靠度设计理论可适当涉及，而对于正常使用极限状态下的构件验算和预应力构件的设计，不做掌握要求，熟悉即可。同时，应根据培养目标的需要，在教学过程中加入工程实例，避免纯粹的理论，提高学生的专业学习兴趣。
（二）精心做好课堂设计
教学中应结合独立学院土木工程专业的培养目标，以贴近工程实际的工作过程来设计教学过程。在备课中对课程内容进行排列与整合，用充分的课堂设计来引导学生积极思考。在课堂教学中，注意与力学、材料等课程的联系与区别，用现象来加深学生对受力机理的理解。遵循由现象到本质的原则，从实验现象入手，对试件进行应力应变分析，引导学生推论出基本假定，按照“实际应力图形-计算简图-基本公式-公式应用-构造规定”的顺序来组织教学。授课过程中充分利用各种手段，以实验为基础讲述各种受力构件的受力性能、破坏特征以及由此建立起来的力学模型，使学生从直观的感性认识中更深刻地理解这些重要概念。同时，应考虑到学生的层次及接受能力，对教学内容进行适当的取舍，做到重点突出；注意前后内容的区别与联系，引导学生能透过问题发现本质，做到举一反三。例如，在讲述受弯构件正截面承载力计算时，教师应花大量的时间讲清楚单筋矩形截面的受力特征、破坏形态，引导学生根据平衡原理列出基本公式，启发他们根据已知条件应用公式求解未知量。这样一个流程下来，学生基本对如何进行混凝土构件的计算有了思路。到了讲双筋矩形截面和T形截面的时候，教师只需要对需要注意的地方进行下点拨就可以了，既节省了上课时间，又锻炼了学生自己分析问题解决问题的能力。
（三）改革教学模式
传统教学模式是以教师为主体，依赖教师的现有经验，以教科书为依据，以板书的方式传授给学生。这种满堂灌的授课方法，学生只是被动地接受，压抑了学生的主观能动性。采用多媒体课件教学是现在高校普遍采用的授课方法，而部分年轻老师由于授课经验的缺乏和自身专业素养的不足，往往又变成了照屏宣科，加上学生在面对屏幕时容易走神，教学效果也不理想。笔者认为，要改变这种现状，需要从以下3个方面入手，改革教学模式：1.板书+多媒体的授课方式。板书的授课方式虽然古板，但有其自身的优点，所以我们不能摒弃它，而应该把板书和多媒体结合起来。当需要给学生视觉、听觉上的直观、直接刺激的时候，或者某些文字性内容比较多的时候，采用多媒体可以使学生印象深刻，使晦涩难懂的东西更加形象化；而在进行公式推导的时候，由教师引导学生在黑板上把计算简图画出，再一步步根据平衡原理得出公式，学生在整个教学过程中始终参与其中，跟着教师的思路走，既调动了积极性，又加深了理解，教学效果比较好。2.运用多种教学方法。教学过程中，教师应从培养学生的自学能力、激发学生的主观能动性出发，践行“方式多样、引导思维”的教学模式[3]。课堂讲授中淡化数学方面的知识，强化以实验现象为基础的定性分析，突出以解决实际问题为主旨的分析思路与方法，充分利用启发式、导入式、对比式、形象式[4]等多种教学方法，提高课堂教学效果。例如，在讲解受弯构件正截面承载力破坏特征时，教师可播放三种不同配筋构件的实验录像，运用形象式教学法，将课本上那些生涩的文字描述变为实实在在的可见的东西，使学生由感性认知到理解接受；在讲解双筋矩形截面正截面承载力计算和偏心受压构件正截面承载力计算时，可将两种计算简图进行对比分析，将两类公式进行串联对比，加深学生的理解记忆。
（四）建立实习实训中心，重视工程素质培养
独立学院相对公办院校来讲还比较年轻，加上资金紧张，其实验实习条件往往不完善。在混凝土结构设计原理的课堂教学中，为了使学生有直观深刻的认识,更深刻地理解课本的理论知识，教师往往通过给学生播放录像来讲解某些构件的破坏特征，教学效果不是特别理想。独立学院应尽快建立健全自己的实验中心，在理论知识讲解完毕之后，组织学生分组观看混凝土受弯构件的少筋梁、适筋梁、超筋梁以及偏心受力构件的加载破坏实验，加深学生对相关知识的理解。同时，在课堂讲授时适当加入些工程实例，不但能引起学生的兴趣，活跃课堂气氛，还能加深学生对课堂内容的理解，避免了传统教学中只注重理论计算、忽略构造规定的倾向。尤其是可以拿一些工程质量缺陷和事故的实例结合构造规定进行讲解，使学生从思想上重视构造问题。在课程讲授期间教师也可带领学生到就近的工地进行参观实习，使学生能把课本所学知识与工程实际结合起来[5]。
（五）改进考核方式
琴岛学院对课程的考核一般为开卷、闭卷、结课论文这三种方式，鲜有其他类型的考核方式。而混凝土课程多年来一直沿用闭卷的方式进行考核，只偏重考察知识，而忽略了能力的考核。现在我国不少高校已经有了半开卷半闭卷的形式，即对于基本概念和理论可以采用闭卷，而对公式的应用采用开卷方式，学生可将事先发放的统一规格的考试用纸带入考场[6]，其上允许学生填写自己认为重要的内容。或者借鉴注册结构考试的形式，全部采用选择题，但学生必须书写解答过程与依据。考试时采用开卷方式，着重考察学生理解和运用知识的能力，把学生从痛苦的死记硬背公式中解放出来。
（六）提高教师的工程素质
独立学院的教师，大多是研究生毕业后直接进入教学岗位，实践经验较少。在讲解一些构造要求时，如果能结合一些实际经验，更能吸引学生的注意力，也更容易理解，因此，教师的实践经验显得尤为重要。只有教师具有了一定的实践经验，才能更好的服务于教学。因此，教师应课余时间主动去到工地、设计院等单位进行锻炼，加强自己的实践经验与课堂理论相结合。同时，鼓励专业教师积极参加执业资格考试，努力建设一支双师型的教师队伍[7]。
四、结语
混凝土结构设计基本原理范文5
关键词：土木工程；砌体结构；教学改革
中图分类号：TU-4；G420文献标志码：A文章编号：10052909（2012）06007303砌体结构是砖砌体、砌块砌体、石砌体建造的结构的统称。对房屋而言，砌体结构是指以块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。大多数民用房屋的竖向承重结构是由砌体材料砌筑而成的承重墙体，而屋盖和楼盖采用钢筋混凝土材料建造，这种房屋称为混合结构房屋［1］。砌体结构在中国应用广泛，这是因为它容易就地取材，具有较好的耐久性及化学稳定性和大气稳定性，保温隔热性能好，且水泥、钢材、木材价格便宜。
在土木工程专业课程体系中，混凝土结构、砌体结构和钢结构是三大结构课程。其中，砌体结构课程所占课时较少，且学校一般不安排做砌体结构房屋的课程设计，因此容易引起学生对砌体结构课程不够重要的误解。实际上，砌体结构是土木工程重要的一门专业课，课程不但理论性强，而且与实践联系紧密。在较少的学时下，只有精心选择教学内容，积极探索教学方法，才能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，把学生培养成能设计、懂施工、会管理适应社会经济发展的有用人才。
笔者结合实践就砌体结构课程教学内容和教学方法的改革进行了探讨。
一、教学内容改革
为了提高课程教学质量，培养学生工程综合能力，需要对现有的教学内容进行改革。由于砌体结构是由块体和砂浆两种性质截然不同的非均质材料组成，其设计方法建立在试验分析和经验基础上，理论推导较少。从某种程度上讲，砌体结构房屋、概念设计和构造措施比计算更为重要［2］。但是在以往的教学中，由于学时数所限，教师只讲授砌体力学性能和构件承载力计算等基本知识，较少涉及构造措施等内容。笔者建议适当压缩原教学内容的学时数，补充砌体结构抗震设计内容。在课堂上应讲解结构的震害分析与概念设计，以及多层砌体房屋抗震构造措施。另一方面，教师在讲课过程中，应紧密结合现行规范，分析工程结构设计实例，比较新旧规范的区别，对教材的内容予以拓宽和加深。这一点在混凝土结构设计课程中强调得比较多［3］，砌体结构课程也应如此。笔者建议在绪论课上补充新规范［4］简介：新规范增添了成熟的可推广应用的新型材料；修订了部分砌体强度的取值并对砌体强度调整方法进行了简化；增加了提高砌体耐久性的有关规定；完善了砌体结构的构造要求；增补了防止或减少墙体开裂的措施；扩大了配筋砌块砌体结构的应用范围；完善了砌体结构的抗震设计方法。新规范技术先进、可操作性强，比2001版规范［5］更全面、科学，对推广砌体结构新材料、新技术，提高砌体结构设计水平，增强砌体结构防灾能力，保证砌体结构建设质量具有重大意义。
通过教学内容的改革，可以提高学生的学习兴趣，扩大学科视野，使学生认识到现代砌体结构设计的丰富内容和先进技术，从而促使学生努力学习专业知识，提高自身专业水平。
二、教学方法改革
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
李璟砌体结构课程教学改革探讨
教学方法是教师和学生为实现教学目的、完成教学任务所采取的工作方式。教学方法是联系教师与学生的重要纽带，是教师完成教学任务的必要条件，也是提高教学质量和提高教学效率的重要保证。笔者通过课堂教学实践，提出以下适用于砌体结构课程的教学方法。
（一）启发式教学
启发式教学，就是根据教学目的、内容、学生的知识水平和认知规律，运用各种教学手段，采用启发引导办法传授知识、培养能力，使学生积极主动地学习，以促进身心发展［6］。
对于该门课程中需要理解的内容，学生应该先理解再记忆，只有知道了“为什么”，才能牢牢地记住和掌握。例如，当砌体结构沿着水平方向弯曲时，可能出现两种破坏形式——沿齿缝截面和沿竖向灰缝截面，相应的弯曲抗拉强度分别为f1和f2。教师可以先问学生：在这种情况下，砌体结构的弯曲抗拉强度怎样确定？学生往往会回答：对于材料强度，宁愿保守地估计其值，所以取min{f1，f2}。然后教师可以引导学生通过列表达式来理解，设砌体结构最大应力为σmax，要避免发生沿齿缝截面的破坏，需满足σmax≤f1；要避免发生沿竖向灰缝截面的破坏，则σmax≤f2。这时候学生知道两个条件需同时满足，所以σmax≤min{f1，f2}。接着教师可以采用混凝土结构课程的例子让学生思考：一根钢筋混凝土简支梁，已知其截面尺寸、配筋情况及加载方式，如何确定其承载力？在教师的引导下，学生认识到：这根梁既可能发生弯曲破坏，又可能发生剪切破坏，所以应首先确定两个承载力——受弯承载力PM和受剪承载力PV。学生还会想到：由于在结构试验中荷载是从零开始逐渐增大，所以肯定先达到两个承载力中较小的一个值而使试件破坏，试件的实际承载力就是min{PM，PV}，而砌体结构也是同样道理。通过这种启发式教学，学生从三个角度全面理解了为什么对于砌体结构弯曲抗拉强度应取两种强度较小的进行计算。
（二）类比法教学
类比法也叫比较类推法，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。
例如，当跨度较大的梁支承于砖墙上时，为了减小砌体局部受压应力，往往在梁支座处设置混凝土垫块，它需要满足刚性垫块的构造要求，其中学生较难理解的是垫块的面积应该大还是小才好，为什么要限制自梁边算起的垫块挑出长度？教师可以采用类比法进行讲解：考虑一个重物下面垫上木板放置在土壤里，参照刚性垫块的构造要求，我们对木板的挑出长度进行限制。在重力作用下，土壤受到压缩，由于木板的挑出长度小，所以其刚度大、弯曲变形小。土壤就像一列弹簧，在受力过程中起支承作用，由于木板上各点的沉降量大体一致，相应的弹簧力——土反力之间的差异也很小，因此这块木板下的土反力可看作均匀分布。这样学生就明白满足刚性垫块的构造要求能使下部砌体结构受到的局压应力沿着梁的横向均匀分布。
（三）重视基本概念和基本原理的讲解
例如，砌体一般作为受压构件，即通常所说的柱子，根据力学性能有短柱和长柱之分。但是，对短柱和长柱的概念没有讲清楚，也没有提及如何判定柱子类型。笔者查阅了文献、资料，向学生讲解砌体柱子类型的划分方法和基本特点：当柱子高厚比β≤3时为短柱，可不考虑构件纵向弯曲对承载力的影响；当330时为细长柱，此时高厚比很大，会发生失稳破坏，工程上应避免使用此类柱子。接着教师可以讲解计算方法：《砌体规范》［5］对无筋砌体受压构件，无论是轴心受压或偏心受压，还是短柱或长柱，给出了统一的承载力设计计算公式。
另一方面，基本原理的讲解也很重要。例如，要解释为什么砌体的抗压强度远小于块体的强度等级，应从单砖在砌体中受力状态的三个方面进行分析：（1）砌体中单砖处于压、弯、剪复合受力状态；（2）砌体中砖与砂浆的交互作用使砖承受水平拉应力；（3）竖向灰缝处应力集中使砖处于不利受力状态。又如，在讲授砌体局部受压计算时，应该突出局压工作原理：由于未直接受压的周围砌体对直接受压砌体的约束作用以及力的扩散作用，使砌体的局部抗压强度有所提高，提高的程度大小，取决于四周的约束情况。
（四）注意课程前后知识的联系
学生通过完成作业掌握了构件受压承载力和局部受压承载力的计算方法，但由于没有认识到前后知识的联系，容易造成分析、计算不够全面。对此，笔者设计了一道作业题：已知柱子截面尺寸、柱高、材料强度等级和柱顶承受的轴向压力，试验算该柱的承载力。从学生作业完成情况看，很多学生只做了局部受压承载力验算。完整的解答应该是进行柱顶截面的局部受压和柱底截面的轴心受压两个承载力的验算。
又如，在讲解砌体受拉、受弯构件的承载力计算时，应抓住砌体结构和材料力学的联系，从材料力学公式入手，经过简单推导就可得出砌体受弯构件的抗弯和抗剪承载力计算公式。
加强前后知识的联系，可使学生巩固所学知识，保持概念清晰，还有助于培养学生对实际工程分析与设计能力。
（五）坚持理论联系实际的原则
教学中贯彻理论联系实际原则，是指教学必须坚持理论与实际结合、统一，用理论分析实际，用实际验证理论，使学生在理论与实际的结合中理解、掌握知识，学会运用知识解决实际问题的能力。
在讲解砌体材料时，应该让学生对国家最新行业规定有所知晓。如从2000年开始，实心粘土砖就因其对能源的耗费、土地的破坏等原因被国家禁止。国务院2005年9月《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》要求，2010年底，所有城市都要禁止使用实心粘土砖，全国实心粘土砖年产量控制在4 000亿块以下。在此背景下，国家发改委鼓励各地积极发展和推广替代实心粘土砖的优质新型墙体材料，逐步淘汰粘土制品。考虑到工程实际应用，教师可以选择蒸压灰砂砖砌体结构进行讲解：蒸压灰砂砖是一种技术成熟、性能优良又节能的新型建筑材料，它适用于多层混合结构建筑的承重墙体、各类民用建筑、公用建筑和工业厂房的内、外墙，以及房屋的基础；砖的规格尺寸与普通实心粘土砖完全一致，可以直接代替实心粘土砖；蒸压砖是国家大力发展、应用的新型墙体材料。
在课堂教学中结合工程实例分析，培养学生结构体系、结构布置、结构方案设计的能力。例如：通过对“5·12”汶川大地震大量砌体结构房屋严重破坏和倒塌的工程实例进行分析［7］，将理论知识与构造措施结合讲解，提高学习针对性，让学生明白：坚持抗震的概念设计，加强抗震构造措施，严格按抗震规范设计，控制施工质量，砖混结构同样可以有很好的抗震能力。
三、结语
为了适应高等教育改革与发展需要，对砌体结构、混凝土结构等土木工程专业课程，应该改变传统教学观念，不断革新教学方法，充分调动学生的学习积极性，力争培养出具有扎实专业基础、适应国家经济发展和社会进步的需要的高素质专门人才。
参考文献：
［1］ 唐岱新，等.砌体结构［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009.
［2］ 李永梅，孙国富，张勇波.砌体结构课程教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2009，18（4）：77-79.
［3］ 任凤鸣，袁兵.“混凝土结构设计”课程的教学探讨［J］.文史博览：理论，2008（8）：64-65.
［4］ GB 50003－2011砌体结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.
［5］ GB 50003－2001砌体结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.
混凝土结构设计基本原理范文6
（西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）
摘 要：文章以培养卓越水工结构工程师为目标，根据“水工钢筋混凝土结构”课程的任务、特点以及教育部“卓越工程师教育培养计划”的要求，提出了注重培养学生工程应用、科学思维、探索与创新能力的多目标教学改革路径，旨在进一步提升工程技术人才的培养质量。
关键词：水工钢筋混凝土结构；多目标；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2015）07-0018-03
收稿日期：2014-10-31
作者简介：杨艳（1983—），女，山东牟平人，西北农林科技大学水利与建筑工程学院讲师，主要从事水工结构工程细观数值模拟与研究。
基金项目：西北农林科技大学本科优质课程建设重点项目“‘水工钢筋混凝土结构’优质课程建设”（2014）
一、课程任务特点
1872年，世界第一座钢筋混凝土结构建筑的落成开启了人类建筑史的新纪元。自1900年，钢筋混凝土结构在工程中逐步得到了大规模使用。目前在水利水电工程中，钢筋混凝土结构已成为最基本的结构形式之一，作为水利水电工程的设计、施工技术人才则必须掌握其设计计算的基本理论与构造知识，这使得“水工钢筋混凝土结构”课程成为水利水电工程及相关水利类专业重要的专业基础课之一。本门课程的主要任务是使学生掌握水工钢筋混凝土结构构件的设计计算理论及构造要求，正确理解规范条文；培养学生从事钢筋混凝土结构设计的技术技能，为学生学习后续专业应用课程及毕业后从事工程结构设计、施工和管理等相关工作奠定坚实的专业基础。
该课程涉及了各种构件的承载力计算和正常使用验算，不仅公式多、构造要求繁杂，而且计算理论不是很完善，多是在试验和理论分析相结合的基础上，并以一定假设条件为前提推导出计算公式，再结合工程实践提出相应的设计表达式，因而教学内容不易于学生理解和掌握。此外，该课程既具有较为严密的理论计算，又具有很强的实践性。基于该课程的上述特点，如何有效地帮助学生深刻理解钢筋混凝土结构设计的基本原理、熟练掌握其设计方法与正确应用各种构造要求是该课程教学改革亟待解决的重要问题。目前，已有不少高校教师根据多年积累的教学经验，从不同角度提出了多种形式的教学改革措施。例如浙江大学建筑工程学院自主研发了试验教学演示系统，该系统能够使学生直观地观察试验现象，有效地帮助了学生理解试验成果并掌握相应理论[1]。
2010年教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），该计划要求大力改革课程体系和教学形式，以强化学生的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，重构课程体系和教学内容[2]。因此，笔者从“水工钢筋混凝土结构”课程的任务及特点出发，以“卓越计划”的要求为目标，针对以往授课过程中遇到的问题及设计施工单位对工程应用型人才需求的现状，提出了多目标教学改革措施。这些改革措施旨在通过实践教学平台与创新型人才培养模式提高学生的工程应用能力，培养学生严谨的思维模式以及勇于探索、创新的科学精神，从而提高高校工程技术人才的培养质量。
二、课程教学改革方向
目前我国高等教育的师资结构偏重学术型，一线教师缺乏行业工作经验，实践教学能力薄弱，导致授课内容空洞、脱离工程实际，阻碍了学生实践能力的培养和提高[3]，具有很强实践性的“水工钢筋混凝土结构”课程则表现尤为突出。为了改变这种不利于工程技术人才培养的教学模式，需在理论教学的基础上搭建工程实践教学平台，为学生提供参与工程实践的学习机会，使学生深刻意识到理论在工程实践中的指导地位，有效地提高学生的工程应用能力，进而激发学生学习理论知识的主观能动性，加强学生对钢筋混凝土结构设计计算原理和构造要求的理解与掌握。
古人言，授人以鱼不如授人以渔，尤其是在现如今知识爆炸、科学技术日新月异的时代更是如此，终身自主学习已成为社会发展的必然趋势。如何培养学生严谨的思维模式和运用已知探索未知科学的创新能力是高校教师开展教学改革面临的重要问题，同时也是高校实现创新型人才培养目标需要解决的首要问题。
此外，随着多媒体技术的不断创新与发展以及高校网络教学资源的逐步建设与共享，在理论与实践教学过程中恰当合理地运用这些技术与资源不仅可以有效地提高教学质量，还为进一步教学改革开拓了新思路。
三、多目标教学改革路径
（一）工程应用能力的培养
工程教育的主要目标之一是培养具有工程应用能力的专业技术人才。为了培养学生钢筋混凝土结构设计的技能，培养学生综合运用理论知识解决工程问题的能力，“水工钢筋混凝土结构”课程在理论教学结束后，配备了1—2周的课程设计。然而，这些教学设计一般过于教材化、模式化，而且与行业企业的设计流程和手段有较大差别[4]。若要克服传统实践教学的这些弊端，切实加强学生在工程实践中的设计技能，有效提高学生的工程应用能力，则开展高校与设计施工单位间的协作教学模式势在必行。
高校是向设计、施工等单位输送优秀工程技术人才的基地，因此，能否实现提高工程技术人才的培养质量，促进学生专业技能全面发展的目标不仅关乎高校教学改革的成败，而且直接影响工程单位人才招聘质量的优劣，进而对企业的未来发展产生深远影响。然而，目前高校偏重理论的教学模式不利于学生工程应用能力的培养。为了快速适应社会发展的需求，“卓越计划”要求行业企业深度参与人才培养过程。这种协作培养模式不仅在一定程度上可以提高高校的教学科研水平，更重要的是能够为企业的可持续发展提供卓越的工程技术人才保证。由此可见，从高校和企业双方的角度出发，开展协作培养模式将是互惠双赢共同发展的重要改革措施。
目前笔者所在高校的水利类专业虽未加入“卓越计划”，但本结构教研室的教师坚持以“卓越计划”的培养要求作为教学改革的出发点，充分利用学校水利水电建筑勘察设计院，水利水电工程建设监理中心、国家水利技能鉴定站等社会服务的各种资质资源搭建实践教学平台，紧密将社会服务与本科教学相融合。教学改革实践表明，实践教学平台在提高教师的专业技能水平、培养学生的工程应用能力等方面均起到了良好的促进作用。一方面，教师通过参与实际的工程项目解决了自身的工程实践锻炼问题，特别是对刚毕业的青年教师而言，不仅增长了工程实践经验，而且完成了从理论到实践再到理论的升华过程，避免了脱离实际闭门造车的现象。另一方面，这些社会服务机构为学生提供了参与实际工程的实践机会，是最有利于培养学生工程实践能力的平台。目前学校水利类专业通过这些实践教学平台参与科技创新项目、技能竞赛、毕业设计的学生已占水利类专业总人数的70%以上，并且每年有约80余学生通过技能鉴定，有效地促进了学生实际操作技能的提高。
在搭建工程实践教学平台的基础上，2011—2012年西北农林科技大学先后启动了网络课程建设与优质课程建设项目，全面促进了课程教学方式、教学内容的改革，进一步推动了协作教学模式的顺利开展。目前，在教研室的集体努力下，“水工钢筋混凝土结构”课程的网络教学资源已基本建成，同时该课程也被列入优质课程建设重点项目。通过这两项课程建设，该课程在网络教学平台上实现了实验教学及工程现场施工录像、以往具有代表性的工程设计实例等基本素材的资源共享，丰富了学生的课外学习资源，开阔了学生的专业视野。与此同时，为了增进师生课后的互动交流，在网络上建立了答疑平台，通过该平台教师能够较全面地了解学生课后学习中遇到的问题，并及时地引导学生克服理论与实践学习中的难点。
此外，在理论教学之后的课程设计实践教学环节中，不仅注重课程设计的内容设计，而且力争最大限度地培养学生的工程设计能力。课程设计的选题紧密结合工程实际，设计题目为水利工程中最常见的水工渡槽设计，设计内容主要包括槽身和支撑排架的结构设计，要求学生分别从渡槽槽身和支撑排架的截面内力分析、承载力设计、正常使用验算等过程全面进行设计，并要求学生严格按照工程施工设计图纸的要求绘制结构设计图。学生最终提交的设计成果包括分析计算书、槽身和支撑排架的结构设计图。在实施教学改革过程中，为了进一步充分训练学生对一个整体结构的分析能力，将以往的U形渡槽变更为矩形渡槽，从而加强学生对板、梁、柱结构构件的内力分析能力，深化学生对肋形结构传力途径的认识及对各种构件之间钢筋连接构造的理解。同时，要求学生在课程设计过程中应用相关的计算软件（如结构力学求解器等），严格按照设计单位的设计流程和方法进行工程设计，使学生在进入工作岗位前能够接受符合行业要求的、系统的水工钢筋混凝土结构设计训练。
（二）严谨思维模式的培养
除了具有很强的实践性外，“水工钢筋混凝土结构”还是一门理论性较强的专业基础课程。每一种构件的设计公式不但具有一定理论推导，而且与其适用条件、构造要求紧密配合。这就要求学生必须养成严谨的思维习惯，才能在设计过程中针对不同的受力构件使用正确的设计公式，采取合理的构造措施。因而，教师在理论教学过程中需结合实际工程问题，采用启发、渐进引导的教学方式，帮助学生理解基本理论、熟悉不同构件的构造要求，训练学生严谨的推理能力。例如《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008及DL/T5057—2009）规定了在不同环境类别下混凝土保护层的最小厚度，其目的之一是为了避免钢筋骨架发生锈蚀。那么钢筋锈蚀会带来哪些危害？箍筋锈蚀是否会影响混凝土梁斜截面的抗剪承载力？如有影响，那么箍筋锈蚀前后混凝土梁的斜截面抗剪承载力将如何变化？在课堂上可以通过这种设问方式，促进学生积极思考，避免出现满堂灌的现象。同时还要鼓励学生各抒己见，以提高学生独立分析问题并完整清晰表述个人观点和意见的能力，增进师生间的互动交流。在解问环节则根据学生已掌握的基础及专业知识采用由浅入深、循序渐进的方式介绍最新的研究成果，并有意识地培养学生严谨的思维模式及科学的分析方法，使学生在知其然更知其所以然的基础上，形成科学严谨的思维习惯。如试验结果表明，箍筋锈蚀对混凝土梁斜截面抗剪承载力的影响规律与箍筋的锈蚀率有关[5]，因而绝不能想当然地得出有影响或无影响的片面结论。
经过多次设问—答问—解问环节的训练，学生课堂发言的积极性、分析问题的严谨性、课后习题的完成质量等方面均有了明显改善。可见，采用启发、渐进式教学法不仅强化了学生对设计计算理论及构造要求的理解，而且培养了学生严谨的思维模式，有效地提高了学生正确分析与解决问题的能力。同时，形成科学严谨的思维模式也为进一步培养创新能力奠定了基础。
（三）探索与创新思维的培养
《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》制定了我国2020年跻身世界人才强国行列的目标。高校作为人才培养的中坚力量，则肩负着培养大批创新型实用人才的重要使命。
笔者所在教研室在开展教学改革的过程中，坚持以培养优秀的结构工程技术人才为目标，一方面通过实践教学平台提高学生的工程应用能力，另一方面充分利用学院材料与结构工程试验室的仪器设备，鼓励并培养学生通过自行设计试验探索未知理论与客观规律的能力。目前学院材料与结构工程试验室拥有液压伺服万能试验机、电子万能试验机、长轴压力机、多通道采集系统及传感器等试验仪器和设备，为学生参与大学生科创项目提供了良好的硬件条件。在此基础上，专业课教师尤其是以试验为基础的“水工钢筋混凝土结构”课程的任课教师应指导学生有计划有步骤地开展相关试验研究。经过阅读文献—提出科学问题—设计试验方案—分析试验结果—归纳试验结论的系统锻炼，不仅使学生深刻理解了试验是探索未知科学的重要方法和途径，而且培养了学生勇于探索的创新精神，使学生认识到只要善于发现、勤于思考、乐于实践，开展科技创新活动并非高不可攀。近几年，在教学改革实施过程中，通过指导教师与学生的共同努力，学院选派代表队参加了历届全国大学生水利创新设计大赛，并取得了一等奖两项、二等奖五项、优胜奖一项的优异成绩，被授予“优秀组织奖”荣誉单位称号。
此外，在理论教学中，也应最大限度地提高学生的创新能力。例如我国高校均针对非计算机专业的大一学生开设了计算机编程语言类的公共基础课，如VB，C，FORTRAN等，但由于主讲公共基础课的教师往往不具备其他领域的相关专业知识，使得尚未接触专业课的大一学生不了解编程语言在本专业领域中的应用，更不能体会到其发挥的重要作用。因此，专业基础课的教师有义务结合专业课程内容培养学生运用编程语言解决专业问题的能力。如钢筋混凝土构件的截面尺寸、钢筋的间距等构造要求均规定在适宜的区间内，于是满足设计要求的方案并不唯一。然而，传统教学以构件设计的基本原理为重点，容易使学生只注重设计的安全性而忽略经济性。为了帮助学生尽早树立正确的结构设计理念，可以鼓励学生运用计算机编制相应的计算程序，从而优化设计方案。通过这种方式不仅可以强化学生对设计计算流程及结构优化设计的理解，而且能够提高学生运用基础课知识解决专业问题的能力，加强了各科知识间的融会贯通，促进了学生创新思维的培养。
我国水利水电事业的蓬勃发展以及钢筋混凝土结构在水利水电工程中的重要地位有力地推动了“水工钢筋混凝土结构”课程教学改革的进程。为了顺应教学改革的潮流，满足水利水电建设行业对高质量工程技术人才的需求，“水工钢筋混凝土结构”课程的教学应以实践教学、科学思维与创新能力的培养作为改革的切入点，培养具有一定工程经验、勇于运用科学思维方式进行探索和创新的钢筋混凝土结构设计人才。目前，该课程的多目标教学改革工作已初见成效，今后将进一步完善改革方案，以提高工程技术人才的培养质量。
参考文献：
[1]余世策，冀晓华，胡志华等.钢筋混凝土结构实验教学演示系统的开发和应用[J].高等建筑教育，2012，(6).
[2]教育部.关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].教高[2011]1号.
[3]魏春明，赵星海，秦力等.基于“钢筋混凝土”课程培养学生的实践能力[J].中国电力教育，2013，(4).