混凝土结构设计原理课程教学探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 混凝土结构设计原理课程教学探讨 摘要：混凝土结构设计原理是理 论性与实践性很强的一门课程。基于课 程特点，从有机结合现代多媒体教学与 传统板书、注重联系规范与工程实践、 强化试验教学环节、重视课堂练习与课 后习题、多样化考核等方面，进行了课 程教学方法和教学手段的探讨和实践。 旨在提高教学水平，使学生较好地理解 和掌握混凝土结构设计原理和计算方法， 提升学生综合运用知识进行工程结构设 计的能力，为培养合格的工程师打下坚 实基础。 中国论文网 /9/view-12758263.htm 关键词：混凝土结构设计原理； 课程特点；教学方法；教学手段；探讨 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：TU375 文献标志 码：A 文章编号：1674-9324（2015） 41-0150-03 前言 混凝土结构设计原理属于土木工 程类核心专业课程之一，其内容丰富、 理论严谨、应用性强，是理论性与实践 性相融合的一门学科。课程主要讲述钢 筋混凝土结构的设计理论与基本构件的 设计计算方法，以及相应的构造措施等， 旨在培养学生基本的工程结构设计能力。 目前涉及这门课程的教材种类繁多，但 有关其教学方法探讨与改革实践方面的 研究还相对较少1-4。因此，本文从该 门课程特点与教学目的出发，对其教学 方法和教学手段进行了探讨。 一、课程特点 1.课程内容多，与基础课程联系 紧密。混凝土结构包括素混凝土结构、 钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等 结构形式，其设计方法各不相同。要掌 握混凝土结构设计原理与计算方法，首 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 先要了解这种复合材料特殊的物理力学 性能，更重要的是理解基本构件的受力 特性、破坏形态与承载力计算方法，以 及相应的构造措施2，课程教学内容多， 涉及知识面广。同时，课程内容与其他 基础课程联系非常紧密，特别是对基本 构件受力特性的理解以及荷载、内力与 变形计算要求有材料力学、理论力学、 结构力学的基础知识作为支撑，要求学 生具有良好的力学理论基础。 2.参数符号多，取值应用经验性 强。课程参数符号多：一方面表现在材 料强度指标与荷载代表值种类多，不同 极限状态表达式中荷载代表值与材料强 度取值不同，同时还包括相应的分项系 数，学生在初次接触这些参数时很容易 混淆；另一方面，基本构件强度与承载 力影响因素多，计算方法复杂，为简化 计算，在公式推导中引入了计算参数与 经验系数，比如相对受压区高度 、配 筋强度比 、剪扭承载力降低系数 t等， 这些参数符号大多较抽象，取值应用来 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 源于试验分析与工程经验，理解相对较 困难。 3.计算公式应用存在限制条件。 钢筋与混凝土这两种材料的相互作用、 组成比例直接影响基本构件的力学性能， 且混凝土属于弹塑性材料，力学性能影 响因素多，离散性大，导致混凝土结构 构件的受力性能分析十分复杂，不能直 接沿用材料力学的推导公式。基本构件 的承载力计算方法主要是以试验分析为 基础，结合工程经验，拟定计算基本假 定简化构件截面应力分布，由几何关系 与力的平衡原理以建立相应的计算公式。 这样，计算公式的应用必须满足一定的 适用条件，凡满足条件的设计结果都是 可行的，结果具有不唯一性，需要学生 转变这种思维模式3，4 。 4.构造措施多，工程背景强。不 同类型的结构构件构造措施很多，有些 规定是为避免结构计算中基本假定与实 际力学特性的差异，有些是针对一些不 便或不必计算的内容而进行的要求。但 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 大多都是根据长期的工程经验和试验结 果而规定的，比如受力钢筋直径、间距、 保护层厚度，架立钢筋与腰筋的布置， 板中分布钢筋的布置，以及最小配筋的 规定等。这些措施关联性不大、系统性 不强，有的只能死记硬背，有些需要结 合工程应用来理解性记忆，且容易混淆。 混凝土结构设计原理课程内容丰 富，专业性与实践性强，是学生进入工 作岗位尤其是从事结构设计工作必备的 专业基础知识。随着混凝土材料与结构 工程技术的进步，混凝土结构设计原理 的教学内容还会相应增加，教师应对教 学内容编排、教学方法、教学手段与考 核机制等各方面尝试创新与改革，改善 教学效果，使学生转变学习思维，扎实 掌握混凝土结构的基本设计原理与计算 方法及其应用，培养学生工程结构设计 能力5 ，6 。 二、教学方法和教学手段探讨 针对混凝土设计原理课程的特点， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 笔者结合自身的教学体验，通过与同行 教师的讨论、交流，认真探讨总结了该 门课程的教学方法与和教学手段，并在 教学中得以实施，有效帮助学生掌握混 凝土结构的设计原理和计算方法，提升 学生的综合素质和工程设计能力。 1.注重传统板书与现代多媒体教 学有机结合。传统板书思路清晰，逻辑 性与连贯性强，可以较好地引导学生分 析问题、主动思考，但一些复杂图形不 便描述，试验过程与试验现象无法展示； 现代多媒体教学主要是以计算机为核心， 通过制作多媒体课件，精心设计教学内 容，辅以适当的动画和视频录像来进行 讲解的现代化教学方法5。由于混凝土 结构设计原理课程教学内容复杂，用单 一的教学方法和手段不能有效完成教学 任务或者达不到应有的教学效果1-4， 因而可以有机结合多媒体教学与传统板 书的优点，以多媒体教学为主。教师制 作课件前先整合提炼教学内容，编列讲 解提纲，理清教学思路，多以图片和动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 画代替一些枯燥的叙述。针对一些重点 内容则需结合传统板书，既能引起学生 的重视，也能加深理解。例如讲解受弯 构件正截面与斜截面破坏形态时，可以 简要板书主要的破坏形态，然后结合试 验视频，让学生对破坏特征进行归纳总 结；由等效应力图建立受弯构件正截面 承载力计算方法时，应力分布图可采用 多媒体演示，平衡方程的建立及其适用 条件可以通过板书推导；构造措施可以 结合工程照片或施工图进行讲解，通过 工程实例让学生有较直观认识，提高学 习积极性。 2.重视规范应用与工程实践。混 凝土结构设计原理是一门工程实践性很 强的核心专业课，课程内容与规范密切 相关，且主要是对规范条款的解释、细 化和延伸，尤其是一些构造措施与基本 构件的承载力计算方法。教师在讲解过 程中要紧密联系现行规范，结合工程实 例，既要指明规范要求，也要阐述清楚 理论依据与工程意义，让学生理解工程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 结构设计不仅应满足理论计算要求，更 应符合规范规定，培养学生处理实际工 程问题的能力。另外，应有目的地组织 学生进行工程现场参观和学习5，6， 了解基本构件的钢筋布置与相应的构造 措施，加深对课堂教学内容的理解，提 升学生对结构设计的认识，培养学习兴 趣。 3.强化试验教学。混凝土结 构构件受力机理复杂、力学性能分析困 难，不能直接沿用材料力学的推导公式， 需通过大量试验，结合工程经验，提出 基本假定，推导承载力计算方法进行结 构设计，总体思路可概括为：试验分析 与工程经验基本假定简化应力图 基本公式构件设计2，3。可见，试 验分析是构件受力分析与计算方法建立 与截面设计的基础，课程教学中应重视 试验教学。在进行拉、压、弯、剪、扭 五大基本构件受力特性讲解前，可先结 合力学基础知识分析受力机理，然后给 学生观看试验教学视频，了解各种受力 状态下构件的破坏过程、破坏特征、破 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 坏形态与影响因素。结合试验视频阐述 哪些破坏形态是实际工程中不允许发生、 设计时需避免的，哪些破坏形态是我们 分析构件承载力的依据和基础。再分析 并建立相应的承载力计算方法，规定其 适用条件，学生自然比较容易接受。另 外，尽量安排试验教学环节，以分组的 形式让学生全程参与基本构件试验模型， 从钢筋的绑扎、应变片的粘贴、混凝土 的制备与浇筑，到模型试验测试、数据 记录与结果整理，让学生对比体会理论 与试验结果的异同，巩固对不同结构构 件受力特性的认识和理解。既能提高学 生的学习积极性，也锻炼了学生的动手 能力与团队合作精神，培养学生发现问 题、分析问题、解决问题的能力。 4.重视课堂例题与课后习题。课 程中公式参数多，不同构件的设计计算 方法不同，计算方法建立过程学生应尽 量掌握，但关键是计算方法如何应用、 相关参数的取值、如何进行构件截面设 计或校核，这就需要加强课堂例题和课 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 后习题练习。课堂上每个基本构件的计 算方法提出后，要分析运用该计算方法 时的解题思路，总结计算步骤和注意事 项，让学生先结合教材上的例题熟悉公 式与参数的应用，然后再进行随堂例题 演练，考察学生对计算方法的应用能力， 及时发现问题并有针对性地进行讲解指 导。比如，关于偏心受压构件是否需要 考虑二阶效应应同时满足三个条件： 杆端弯矩比 M1/M20.9； 轴压比不大 于 0.9；长细比 lc/i34-12（M1/M2） 。 给出这个三个条件后，随即给出三个条 件同时满足与个别条件满足的相关例题， 让学生对比分析，这样学生就能较容易 掌握何时该考虑二阶效应。对于这些枯 燥的公式和参数，学生在课堂上理解了 而不及时复习巩固也容易遗忘，课后习 题是较好督促学生学习和巩固的手段， 并能检验一些基本要求和验算条件学生 是否真正理解清楚，同时了解、发现学 生容易犯的共性错误，再有针对性地组 织进行习题讲解与答疑。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 5.课程考核方式多样化。混凝土 结构设计原理主要要求学生掌握基本构 件的受力性能、计算方法以及相应的构 造措施，学会运用规范，具备一定的解 决实际工程问题与工程结构设计的能力。 但课程中构造规定多，公式计算复杂， 参数取值需要查表，课程考核方式完全 依靠闭卷考试的形式，难免加大学生的 记忆工作量，且有些知识点学生在实际 工程设计时套用公式或按规范取值即可， 另外也有些内容在实际工程设计时较重 要但不适合作为闭卷考试题目4。因此， 教师应对课程考核方式进行适当的调整 和改进，按平时考核占课程成绩 10%、 作业占课程成绩 10%、期中测试占课程 成绩 10%、试验占课程成绩 10%，期末 考试占课程成绩 60%的模式进行综合考 评。同时，为激励学生主动思考，提高 学习积极性，对课堂主动回答问题的学 生，根据情况可给予总评成绩 0.51 分 的奖励。考试中一些参数指标或经验计 算公式，比如材料强度指标、斜截面抗 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 剪计算公式、考虑二阶效应时截面弯矩 计算公式等可