摘要:針對(duì)工程造價(jià)?茖W(xué)生的特點(diǎn)和就業(yè)趨向,分析工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn),提出在教學(xué)中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)公式、工程參數(shù)的理解,加強(qiáng)圖表能力訓(xùn)練。綜合運(yùn)用 多種媒體提升教學(xué)效果,加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合,以培養(yǎng)學(xué)生基本職業(yè)技能。 
關(guān)鍵詞:工程結(jié)構(gòu); 課程教學(xué); 工程造價(jià) 
  工程結(jié)構(gòu)是工程造價(jià)專科專業(yè)的一門核心課程,64學(xué)時(shí)(不含課程設(shè)計(jì)),也是建筑施工、工程項(xiàng)目管理等課程的先行課程,其內(nèi)容涵蓋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、單層工業(yè)廠房、道路與橋梁工程結(jié)構(gòu)等內(nèi)容,知識(shí)覆蓋面廣,學(xué)習(xí)難度較大。 
  針對(duì)工程造價(jià)?茖W(xué)生特點(diǎn)及就業(yè)趨向,通過分析工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn),調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn),結(jié)合作者工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出在教學(xué)中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)公式、工程參數(shù)的理解,綜合運(yùn)用實(shí)景照片、動(dòng)畫、視頻、3D模型、計(jì)算軟件等多種媒體提升教學(xué)效果,加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖能力,問題分析和處理能力的具體方法。 
  一、工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn) 
  (一)針對(duì)專業(yè)特色,調(diào)整教學(xué)重點(diǎn) 
  武漢科技大學(xué)工程造價(jià)?飘厴I(yè)生畢業(yè)后大部分進(jìn)入土木工程施工、監(jiān)理、咨詢等領(lǐng)域,從事施工員、預(yù)算員、材料員等崗位工作,從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的學(xué)生較少。因此,對(duì)工程結(jié)構(gòu)課程的講授必然有別于土木工程或結(jié)構(gòu)工程本科專業(yè),在教學(xué)中應(yīng)增加建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及應(yīng)用的教學(xué)課時(shí),降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算部分的難度,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生建立結(jié)構(gòu)體系概念,掌握基本原理。 
  (二)針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn),把握課程難度 
  工程造價(jià)專科學(xué)生僅修高等數(shù)學(xué)(少學(xué)時(shí)),未修線性代數(shù)和概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì),力學(xué)也僅修了工程力學(xué)(少學(xué)時(shí)),因此,工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論有關(guān)概率論的部分學(xué)生理解吃力,結(jié)構(gòu)分析困難。在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)壓縮設(shè)計(jì)公式理論推導(dǎo)部分的學(xué)時(shí),著重講解公式適用的條件及參數(shù)含義。 
  (三)形象教學(xué)與案例教學(xué)相結(jié)合 
  工程結(jié)構(gòu)課程與生活聯(lián)系緊密,大到高層建筑、橋梁、體育場(chǎng),小到自行車棚、廣告牌,無不蘊(yùn)含著結(jié)構(gòu)原理。因此,在教學(xué)中充分利用多媒體手段,采用啟發(fā)式教學(xué)和案例教學(xué),消除學(xué)生的畏難情緒。 
 。ㄋ模┳龊谜n程之間的銜接 
  在工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中經(jīng)常需要回顧建筑材料、建筑構(gòu)造等相關(guān)內(nèi)容,繪制彎矩圖和剪力圖,加強(qiáng)工程力學(xué)基本訓(xùn)練。由于建筑施工課程與建筑結(jié)構(gòu)課程在同一學(xué)期開設(shè),通過分析樁的吊裝 
  受力,將兩門課程有機(jī)聯(lián)系,讓學(xué)生知曉工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工中的廣泛應(yīng)用。 
  二、工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法 
 。ㄒ唬┳⒅亟Y(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì) 
  在講解《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理》章節(jié)時(shí),以承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式γ0S≤R為核心,從概念設(shè)計(jì)角度引導(dǎo)學(xué)生思考增加結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)安全儲(chǔ)備的設(shè)計(jì)方法:一是增加荷載組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值S,從荷載組合公式可知,恒載乘以系數(shù)1.2,意味著恒載增大20%,活載乘以系數(shù)1.4,意味著活載增大40%,對(duì)于安全等級(jí)為一級(jí)的重要建筑物,γ0取1.1意味著整體荷載設(shè)計(jì)值增大10%;二是減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值R,體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值均為其標(biāo)準(zhǔn)值除以大于1的材料系數(shù)。通過一增一減,保證結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)有足夠的安全儲(chǔ)備。 
  結(jié)構(gòu)剛度是結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的角度看,內(nèi)力傳遞途徑越直接,結(jié)構(gòu)剛度越大;內(nèi)力分布越均勻,結(jié)構(gòu)剛度越大;內(nèi)力越小,結(jié)構(gòu)剛度越大[1]。例如:對(duì)于深基坑工程采用鋼管內(nèi)支撐,若基坑寬度大于20 m,一般考慮在鋼支撐跨中部位增加臨時(shí)立柱,通過減小跨度,增大鋼支撐的剛度,防止失穩(wěn)破壞。 
 。ǘ┳⒅乩斫夤絽(shù)的物理含義 
  鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一門理論結(jié)合試驗(yàn)研究的學(xué)科,涉及公式多。在教學(xué)中,可以簡(jiǎn)化公式的理論推導(dǎo)過程,著重強(qiáng)調(diào)對(duì)公式的理解,特別是對(duì)公式中重要參數(shù)物理含義的理解。例如:在鋼筋混凝土單筋矩形梁正截面承載力計(jì)算中,首先講清楚梁正截面受彎的三個(gè)階段,然后引導(dǎo)學(xué)生理解適筋梁承載力計(jì)算公式Mu=α1fcbx(h0-x/2)時(shí),參數(shù)x的物理含義是梁受壓破壞時(shí)受壓區(qū)混凝土的高度,其值最大為ξb,進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生計(jì)算出適筋梁最大配筋率為α1ξbfc/fy。由此,還可以引申以下規(guī)律:(1)混凝土強(qiáng)度等級(jí),鋼筋強(qiáng)度等級(jí)一定,加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗彎能力;(2)鋼筋強(qiáng)度等級(jí)一定,梁截面一定,其最大抗彎能力為Mu=α1fcbx(h0-x/2),適當(dāng)采用高等級(jí)混凝土對(duì)梁正截面抗彎有利;(3)鋼筋盡量布置為單排,在梁截面一定的情況下,不但有利于施工,對(duì)增大h0也有利;(4)梁鋼筋、混凝土強(qiáng)度等級(jí)一定,截面高度一定,若設(shè)計(jì)彎矩大于α1fcbξb(h0-ξb/2),則只能采用雙筋截面梁。 
 。ㄈ┳⒅乜偨Y(jié)規(guī)律 
  《工程結(jié)構(gòu)》教材[2]中含有大量的表格,教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生閱讀表格,并進(jìn)行縱向橫向比較,總結(jié)規(guī)律。例如:通過閱讀鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)值表(表1),可以得到以下結(jié)論:圓形截面短柱(長(zhǎng)細(xì)比l0/d≤7)的穩(wěn)定系數(shù)值φ=1.0,圓形截面長(zhǎng)柱(長(zhǎng)細(xì)比l0/d>7) 
  隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大,穩(wěn)定系數(shù)φ值逐漸減小。通過閱讀砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表格(表2),可以得到以下規(guī)律:對(duì)于同類砌體材料,若材料強(qiáng)度等級(jí)一定,砂漿強(qiáng)度等級(jí)越高,砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越大;若砂漿強(qiáng)度等級(jí)一定,砌體材料的強(qiáng)度等級(jí)越高,砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越大。 
 。ㄋ模┳⒅刂v解工程參數(shù)取值的依據(jù) 
  受篇幅限制,《工程結(jié)構(gòu)》教材[2] 
  各類設(shè)計(jì)表格僅列出工程參數(shù)取值,但較少解釋其取值來源或依據(jù),授課教師要擇其重點(diǎn)進(jìn)行講解。例如:《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4] 第3.2.3條規(guī)定“對(duì)于無筋砌體構(gòu)件,其截面面積小于0.2 m2時(shí),γa(砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù))為其截面面積加0.8”,其原因是砌體構(gòu)件面積過小,受各種偶然因素影響(截面缺口,構(gòu)件碰撞),可能導(dǎo)致砌體強(qiáng)度降低,因此,需對(duì)砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以γa進(jìn)行折減。   
         四、課程教學(xué)手段 
 。ㄒ唬┕こ虒(shí)景照片的應(yīng)用 
  工程結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐性強(qiáng),盡管教材中給出了結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)的布置圖、示意圖,但學(xué)生理解仍然困難,尤其單層工業(yè)廠房,構(gòu)件種類多,連接形式復(fù)雜,是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。授課教師借助工程實(shí)景圖片展示構(gòu)件及其連接形式,起到了較好的教學(xué)效果。圖1為輕鋼廠房中門式鋼架與檁條連接的實(shí)景圖。 
 。ǘ﹦(dòng)畫及視頻的應(yīng)用 
  動(dòng)畫及視頻能較好地體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下的破壞過程。通過觀看混凝土偏心受壓長(zhǎng)柱破壞試驗(yàn),能較好地理解整個(gè)破壞過程和破壞特征。采用動(dòng)畫演示先張法、后張法施工工藝過程,能使學(xué)生對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的、受力特點(diǎn)形成完整認(rèn)識(shí)。 
 。ㄈ┙Y(jié)構(gòu)模型的應(yīng)用 
  由于工程造價(jià)專業(yè)二年級(jí)學(xué)生尚未接觸實(shí)際工程,尤其對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造理解困難。在教學(xué)中借助3DMax計(jì)算機(jī)軟件良好的建模功能,展示鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造及其連接。圖2為鋼結(jié)構(gòu)主梁與次梁連接的3D模型。 
 。ㄋ模┙Y(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用 
  為彌補(bǔ)學(xué)生在結(jié)構(gòu)計(jì)算能力方面存在的不足,在課堂教學(xué)中引入“理正結(jié)構(gòu)工具箱”軟件,幫助培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)技能,結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件典型界面如圖3。通過軟件驗(yàn)算教材中的柱、梁、板、墻、樓梯、基礎(chǔ)構(gòu)件及砌體結(jié)構(gòu)計(jì)算例題,讓學(xué)生知曉計(jì)算過程,讀懂計(jì)算書,學(xué)會(huì)根據(jù)所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識(shí)對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷。 
  五、實(shí)踐教學(xué) 
  工程結(jié)構(gòu)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,在教學(xué)中要特別重視實(shí)踐,培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)技能,創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生多接觸實(shí)體工程,將理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合。 
 。ㄒ唬┡囵B(yǎng)學(xué)生的施工圖識(shí)圖能力 
  識(shí)圖是工程造價(jià)專業(yè)畢業(yè)生必備的一項(xiàng)基本職業(yè)技能。在先導(dǎo)課程建筑制圖中,學(xué)生已掌握了一些建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖的基礎(chǔ)知識(shí),但還未達(dá)到實(shí)踐應(yīng)用水平。在教學(xué)中重點(diǎn)講解完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)施工圖,并專門講解平法制圖規(guī)則和識(shí)圖方法,通過課堂講授和課下作業(yè),讓學(xué)生熟練掌握結(jié)構(gòu)施工圖的識(shí)讀方法。 
 。ǘ┡囵B(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的分析能力 
  在學(xué)習(xí)了梁構(gòu)件的受力特點(diǎn)后,以武漢天河機(jī)場(chǎng)T2航站樓玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)(如圖4)為例,考察學(xué)生對(duì)問題的分析能力,討論玻璃幕墻上的力的傳遞路徑、支承結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、支承結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)。最后授課教師給出點(diǎn)評(píng):大面積的點(diǎn)式玻璃幕墻采用一系列平面桁架梁支承,這些平面桁架梁的工作性能類似于豎向簡(jiǎn)支梁,風(fēng)荷載引起的彎矩在跨中最大,端部最小,桁架梁的截面呈拋物線,與彎矩圖匹配,因此,平面桁架梁設(shè)計(jì)合理,輕巧美觀。 
 。ㄈ├玫赜騼(yōu)勢(shì)開展工程實(shí)踐 
  武漢科技大學(xué)校位于武漢市青山區(qū),距武漢火車站、武漢天興洲長(zhǎng)江大橋、武漢鋼鐵集團(tuán)公司較近。在工程結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)中,教師特別注意發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐。例如:布置課后作業(yè)考察武漢火車站的屋蓋結(jié)構(gòu),繪制簡(jiǎn)圖并分析其設(shè)計(jì)特點(diǎn)。通過實(shí)踐,學(xué)生能較好地掌握拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及應(yīng)用特性。在學(xué)習(xí)了橋梁基本組成和分類知識(shí)后,要求學(xué)生實(shí)地考察武漢天興洲長(zhǎng)江大橋,直觀了解斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系和受力特點(diǎn)。 
  六、結(jié) 語 
  筆者論述了工程結(jié)構(gòu)課程的理論和實(shí)踐教學(xué)方法,提出了以培養(yǎng)工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生基本職業(yè)技能和分析處理問題能力為目標(biāo),建立結(jié)構(gòu)體系,強(qiáng)化結(jié)構(gòu)分析的基本概念和方法的理解,綜合運(yùn)用多媒體提升教學(xué)效果的教學(xué)方法,以加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論指導(dǎo)工程實(shí)踐的能力。 
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  [4] 中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司.GB 50003-2011 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.