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在《建筑结构》的教学环节中,涉及了工程材料、材料力学以及结构力学等多门课程内容,要求学生具备扎实的基础知识。课程课时少。《建筑结构》课程通常分两学期教学,总课时不足90学时,远低于土建类专业课时数。在内容多、课时少的背景下,必然要求对建筑结构教学内容进行合理分配,结合教学对象,针对专业特点,把握全局,突出重点。学生基础薄弱。非土建类学生数学、力学基础较差,面对《建筑结构》中大量公式的推导和应用,往往存在心有余而力不足的现象。尤其对一些理论性稍强的内容,学生普遍认为内容太难,无法完全掌握。学生思想不重视。学生往往只关注本专业的核心课程,不重视《建筑结构》课程,在学习过程中只求应付考试,不求真正掌握、灵活应用,所以即使老师反复强调,教学效果仍然不佳。因此,《建筑结构》课程只有针对课程自身特点,结合非土建类专业学生基础,因材施教,才能真正实现课程教学目的。恰逢2010版混凝土规范修订,可通过对教学内容和教学方式的改进,突出新旧混凝土规范的差异,促进学生对混凝土规范的认识和理解,提高教学效果。
《建筑结构》教学内容改革
(1)采用高强高性能材料新版混凝土规范提倡高强高性能材料,要求适当提高一般结构的混凝土强度等级,钢筋混凝土强度不应低于C20,采用强度级别400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。同时废除23MPa5级钢筋,以300MPa级钢筋代替,新增500MPa级钢筋,大力推广400MPa级、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋,并逐步限制335MPa级钢筋。
(2)统一受剪承载力计算公式在2002版规范[3]中,均布荷载作用下的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.25fyv(Asv/s)h0,受集中荷载作用的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.0fyv(Asv/s)h0。新版混凝土规范统一了受弯构件抗剪承载力计算公式,均按1.0fyv(Asv/s)h0计算,修订后规范适当提高了斜截面受剪承载力的安全储备。
(3)提高最小配筋率2002版混凝土规范规定受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率取0.6,对400MPa级钢筋可减小0.1。新版混凝土规范中根据抗震设计要求,受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率如表1所示,修订后受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率有所提高。
(4)调整裂缝宽度计算公式新版混凝土规范中裂缝宽度计算公式形式保持不变,但对于三级裂缝控制等级的非预应力混凝土构件,最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算。同时对于非预应力的受弯或偏心受压构件,受力特征系数αcr减小为1.9。修订后计算得到的裂缝宽度值有所减小,解决了采用高强钢筋受裂缝宽度限制的问题。
(5)完善了各种构件的构造要求新版混凝土规范中对板、板柱结构、混凝土墙、钢筋锚固等构造要求进行了完善修订。包括:正式提出现浇空心楼板的最小板厚200mm;修改了锚固长度的修正系数,将锚固长度的下限值减低为0.6;完善装配式结构的构造要求,增补机械连接、浆锚接头等连接方式等等。
(6)提出新的设计原则新版混凝土规范为提高结构抵御灾害的能力,提出了结构防倒塌概念设计,介绍了结构防倒塌定量设计方法的原则。同时为完善耐久性设计,针对既有建筑改造的迫切需要,提出了既有结构延长年限、安全复核、改变用途、扩建改造、修复加固的设计原则。
《建筑结构》教学方式改革
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)在第六批规范课程研究的基础上,对"从截面计算到结构设计"、"增加结构防倒塌设计的原则"、"耐久性及既有结构再设计"、"提高安全度设置水平"、"采用高强-高性能材料"以及"技术进步标准协调国际接轨"六个方面进行了补充、完善、提高。新版混凝土规范的发展方向代表了混凝土结构领域的发展方向,体现了不断进步、紧密联系工程的精神。因此,作为《建筑结构》课程更应及时贯彻2010版混凝土规范精神,结合工程实践开展教学工作,具体可进行以下几方面的教学改革尝试。
(1)大量运用对比分析法在众多《建筑结构》课程教改研究成果中,对比分析法可以通过比较,找出事物的相同点和不同点,加深学生对教学知识的理解和掌握[4]。在《建筑结构》课程教学过程中,可采用对比分析法对新旧混凝土规范内容进行举例说明,不仅要突出修订后的内容,也应介绍规范修订的背景、原则,让学生在记住专业知识的同时,也对混凝土学科发展方向有所了解。
(2)开展"现场"教学《建筑结构》课程中的部分概念性知识,学生往往很难把握。为让学生拥有对混凝土结构的直观认识,可以带领学生参观结构试验大厅,逐一介绍钢筋、水泥、砂石、模板等基本材料;还可带领学生旁观土建类专业学生材料试验课和混凝土试验课,观察钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣以及适筋梁破坏试验。通过"现场"教学把抽象的事物、概念实体化,加深学生的理解,培养学生对《建筑结构》课程的学习热情。
(3)紧密结合工程实例对于非土建专业学生,大量概念、公式、计算内容的讲授不免显得枯燥,因此需要在教学过程中不时通过生动的工程照片、实例、视频吸引学生注意、强化学生的感性认知,将有助于《建筑结构》课程教学效果的改善。
(4)教师不断自我培训随着新技术、新工艺、新知识的不断发展,混凝土规范进行了再次修订和完善,以规范为根本的《建筑结构》课程也应紧跟发展趋势,不断自我完善。因此,任课教师必须及时更新知识结构、增长工程实践经验、及时掌握行业发展动向,积极参与课程相关的各项科研、教改研究,不断进行自我培训,提高自身素质。同时在教学环节中,以身作则给学生树立积极向上的榜样。
小结
本文以新版混凝土规范为背景,结合非土建类专业学生特点,初步探讨了《建筑结构》课程的教学改革。通过对教学内容和教学方法的改进和完善,以期实现课程教学目的,完成教学任务,达到教学效果,使学生在接受建筑结构设计相关理论知识的同时,了解行业发展方向,提高自身实践能力。
作者:王潘绣单位:金陵科技学院建筑工程学院