周爱萍 黄东升 苏毅

摘要：混凝土结构设计原理是土木工程专业学生的专业基础课程，其具有内容多，难度大，实践性强的特点，同时存在学生基础薄弱，学习主动性差，自主学习能力欠缺的问题。本文从开拓视野，激发学生学习兴趣，理论知识联系实际工程应用，通过计算机结构设计软件就工程实例进行结构分析设计，综合运用理论知识等，多途径提高教学质量，增加学生学习动力，使学生初步具有运用理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。

关键词：混凝土结构设计;理论联系实际;计算机结构设计软件

中图分类号：G642.41     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）43-0166-02

一、本课程的特点

本课程在混凝土基本构件受力性能、设计计算方法和构造等基本理论的基础上，阐述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋等的结构设计原理，具有内容多、符号多、计算公式多、构造规定多的特点。在教学过程中需要突出重点，并注意难易结合，以便学生在深刻理解重要概念的基础上，熟练掌握设计计算的基本功。该课程同时又是一门实践性很强的课程，要求在加强课程设计等实践性教学环节的同时，指导学生逐步熟悉和正确运用我国颁布的一些结构设计规范和设计规程。诸如，《混凝土结构设计规范》（GB50010）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）、《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JBJ3-91）、《建筑抗震设计规范》（GB50011）、《建筑结构荷载规范》（GB5009）等。课程涉及的知识点面广而且量大，同时其又是一门发展很快的学科，应及时关注该学科的新动向和新成就，以扩大学生的知识面。因此，本课程的教学具有难度大、实践性强的特点，需要老师同时具备良好的学术水平和丰富的工程设计经验。

二、目前学生存在的问题

作者就该课程的授课班级有三个，人数达100人，该课程开设时间为本科学习阶段的第6学期，每周4学时的教学时间，历时12周。根据课堂观察与平时小测验成绩，发现全身心投入学习的人数不到三分之一，于是就对该课程的认识与学习兴趣，作者在课堂上做了问卷调查。调查结果显示，存在如下几方面的问题：（1）必备的基础知识不够。该课程需要《结构力学》、《混凝土结构设计（上）》、《材料力学》等多门课程的知识做铺垫，很多学生属于从大一开始就在及格线上挣扎的状态，不具备应有的基础知识，造成学习专业必修课非常吃力的结果。（2）学习目标错位。有一部分学生本末倒置，认为考研是目标，必然要放弃课程学习的时间。为了达到考研目的，牺牲必修课程的学习，片面认为学历的重要性，不注重专业知识和基础知识的学习。（3）不具备大学学习模式的能力。从小习惯了老师“填鸭式”的应试教育，被动接受老师、家长安排，缺乏独立性、自主性，进入大学自主学习的模式，不知道该如何着手，不懂得如何构建自己的知识体系，也不懂得如何把自己培养成一个专业性的人才，为踏入社会做好充分准备。（4）对未来迷茫，具有畏难心理。不少学生认为专业知识枯涩难懂，认为本科专业的学生无法胜任专业知识要求很高的工作岗位，只求通过考试，获得文凭。对本专业方向缺乏全面了解，对社会缺乏了解，对自己的未来没有规划，没有理想，没有强烈的求知欲。大学是学生人格成熟，学习专业知识，使自己成为一名专业技术人才的阶段，也是踏入社会的一个非常关键的准备阶段。目前大学的培养模式造成大学与社会的衔接不是很紧密，也是造成学生没有足够的学习动力与学习兴趣，无法尽快融入社会的原因之一。

三、多途径提高教学质量，促进学生学习动力，培养学生技能

针对上述课程特点与学生存在的问题，作者采取以下几个措施来提高教学质量。

（一）开拓学生视野，激发学习兴趣

学生普遍存在对本专业了解甚少，对未来缺少规划，强度极高的应试训练造成思维定式，视野狭窄等问题。针对这个情况，结合作者本人一直参与不同类型的工程项目的经历，在讲授专业知识的同时，结合课堂内容，拓展知识。在学到混凝土结构体系时，让学生了解一些组合结构，如处于发展阶段的混凝土与木结构的组合，从组合模式、组合优点、组合的应用、组合需要研究的问题等入手，培养学生从感兴趣到慢慢深入思考问题的习惯。同时还介绍了另一种混合结构，即型钢混凝土组合结构体系，展示了我们课题组在100m高层设计大跨结构中应用的型钢混凝土梁，从应用背景到设计的关键点及审图意见等多方面介绍，让学生初步具备感性认识，而不完全是很抽象的理论知识。除了介紹建筑房屋，还就我们课题组一直从事的大型机电产品包装结构设计的研究，向学生展示另一个领域的结构专业知识的应用，便于学生深刻了解交叉学科的综合应用。在介绍大型机电产品包装结构设计软件的研发人员的成果时，也同时介绍了软件研发人员的另一个研究领域——BIM技术的概况，消除学生认为只能从事施工、监理、工程管理等比较狭窄的思路，帮助他们拓宽视野，激发学习兴趣。

（二）理论知识联系实际工程，力求生动有趣

作者在进入每个章节的学习之前都会列出本章需要掌握的重点知识，在讲授时突出难点、重点，并难易结合，重概念设计，轻手算细节，避免课堂上大篇幅推算公式。在讲授完理论知识体系后，再结合一个实际工程，通过对实际工程的分析、结构布置，达到综合运用理论知识，加深对理论知识理解的目的。如在学到楼盖结构的章节时，首先明确本章重点知识，然后展示了各种类型的楼盖结构的建筑实物图片、施工现状，让学生对楼盖有了初步的感性认识。再从理论上分别阐述混凝土单向板、双向板的定义、荷载传递途径、弹性理论、塑性理论、破坏模式、设计要点。接着在这些理论知识的基础上，讲述工程设计应用中简化处理的方法，并介绍采用PKPM结构设计软件单独进行板设计时的操作流程，详细讲解软件计算结果。最后介绍板的配筋施工图的表达方式与注意事项。从复杂理论到工程简化处理，到结构设计软件的应用，逐步培养学生的专业技能。最后针对我们课题组曾经设计的一栋在合肥的多层住宅建筑楼板出现裂缝的情况，介绍当初我们验算楼板配筋设计符合规范要求的详细步骤，然后分析裂缝出现的原因，并详述裂缝修补采用的加固处理方法，引导学生从理论走向实践。同时穿插一些我们在设计工程项目中发生的小故事，让学生了解实际工程，体会到设计工作的严肃性、责任性，树立学生学习的信心。与此同时，教师在讲授时要力求语言风趣幽默，避免课堂氛围压抑。

（三）采用PKPM结构设计软件就某中学教学楼进行结构分析设计，巩固、综合运用理论知识，为毕业设计打下基础

随着房地产市场的疲软，土木工程专业的学生就业也受到了很大影响。目前的形势是岗位少而且竞争激烈。因此多数学生希望在通过考试的同时，也渴望能熟练运用三维结构设计软件，并熟练掌握CAD绘图技能，一方面为下学期的毕业设计打下基础，另一方面为以后的工作做好储备。因此，在理论知识全部学习完毕以后，作者安排2～3周的时间训练学生运用结构设计软件。将课题组曾经设计的某中学教学楼作为工程实例，指导学生采用PKPM结构设计软件进行三维建模、计算、分析、完成施工图。首先是引导学生如何分析建筑图，从建筑图中获取我们结构设计需要的信息。该教学楼建筑平面布置属于不规则形状（参见图1（a）），指导学生如何将不规则结构划分为规则的结构单元（参见图1（b）），圖1（b）中单元1与2完全一样，建模分析时只要建单元1或2，与单元3，一方面减少了工作量，另一方面符合结构设计力求简单、规则的要求。

将不规则单元划分为规则单元后就是选择合适的结构体系，该中学教学楼为5层建筑，因此选择混凝土框架结构体系比较经济合理;其次是指导学生根据建筑布置图的要求建立几何模型，并引导学生查看《建筑抗震设计规范》（GB50011）获知合肥市的抗震设防烈度及框架抗震等级，并阐述它们的意义与在结构设计分析中的体现;接着指导学生查阅《建筑结构荷载规范》（GB5009），正确计算荷载，再次理解恒载与活载的含义及荷载组合的方式，并将荷载准确输入到几何模型上，温习框架结构的传力途径、主要结构单元的受力特点。几何模型完成，荷载输入完毕后，即可进行结构计算和分析，指导学生合理选择参数，理解参数的含义，并对计算结果进行正确评价，依据计算结果对结构进行调整。只有通过工程实例的建模分析，有些设计技巧才能更好地掌握。

四、结论

混凝土结构设计原理是土木工程专业学生的专业基础课程，通过本课程的学习，使学生初步具有运用理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。所以该课程非常重要，需要重视理论知识的同时，重视实践性教学环节，重视计算机辅助设计在学生工程训练中的应用，为毕业设计打下良好的基础。

参考文献：

[1]东南大学，同济大学，天津大学.清华大学主审.混凝土结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]黄炜，薛建阳.混凝土及砌体结构[M].第二版.北京：中国电力出版社，2014.