荷載與結構設計課程教學問題及解決對策

賈傳果等

摘要：荷載與結構設計方法作為土木工程專業(yè)平臺課程，主要介紹工程結構所承受的各類荷載和結構設計的基本概念、結構可靠度理論以及滿足可靠度要求的結構設計方法。文章以JC組合規(guī)則為例，歸納了教學中存在的實際問題，并對此闡述了教學改革的必要性，提出了教學改革的具體方法。

關鍵詞：荷載與結構設計方法；可靠度理論；JC組合規(guī)則；教學改革

中圖分類號：U312 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）04-0092-04

1998年全國高等教育本科專業(yè)調整后，原建筑工程、交通土建、地下工程及礦山建設等專業(yè)合并為土木工程專業(yè)，在此背景下課程體系設置也作了相應調整，增設了荷載與結構設計方法這門專業(yè)基礎課。荷載與結構設計方法側重介紹基本原理與方法，從課程內容上分為兩個部分[1]：一是介紹工程結構承受的各種荷載及其相應的計算方法；二是介紹結構設計的主要概念、結構可靠度原理以及滿足可靠度要求的設計方法。

作為一門開設時間不長、教學經(jīng)驗尚且不足的課程，荷載與結構設計方法在教學實踐和教材內容上還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：（1）對課程重視程度不足。荷載與結構設計方法是土木專業(yè)結構分析類課程的基礎，掌握好結構與荷載設計原理，明白可靠度、分項系數(shù)的意義，才能正確進行結構設計。然而多數(shù)學校

對此認識不充分，教學課時安排不足，導致課程內容難以講解透徹，進而影響學習效果。有限的課時使教師對該課中的一些重要問題只能淺嘗輒止，從而導致學生對課程的重視程度下降，其學習積極性與主動性也隨之降低。（2）課本內容過于繁瑣。荷載與結構設計課程本身比較枯燥，學習過程中涉及的問題較多，學生難免產生厭學情緒。因此應考慮到學生們的理解能力，在教材編寫過程中少一些晦澀難懂的理論，多一些簡潔易懂的實例。（3）教學方式機械化。結構設計課程本身要求學生具有較高的實踐能力，因而教學方式不能停留在對課本概念的講解上，而應強化運用基本理論解決問題的能力。因此，教學方式應結合工程實例，引導學生變被動接受為主動學習。

不可否認，荷載與結構設計方法課程與土力學、水力學、流體力學、結構力學、建筑結構抗震、混凝土結構設計原理、鋼結構和砌體結構等課程在內容上有重復之處，但這并不意味著該課程沒有開設的必要。相反，筆者認為該課程包含了整個大土木工程的各類荷載，及各類土木工程都需要的設計思想和設計方法，可看作土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，其重要性不言而喻。對于荷載部分，要強調各類荷載的相互聯(lián)系，避免過多的理論分析和公式推導，要讓學生從整體上認識土木工程中所涉及的各類荷載及相應的確定方法。針對結構可靠度這一部分內容在教學上存在的問題，文章以JC組合規(guī)則進行分析論述，提出了切實可行的教學改革方案。

一、以JC組合規(guī)則為例，剖析荷載與結構設計方法教學中的突出問題

（一）概念敘述偏淺，闡釋深度不足

結構可靠度理論之所以難學，是因為概念抽象、計算原理復雜，因此在教學中要特別注重概念的闡釋與原理的講解。多數(shù)教材對于荷載效應組合規(guī)則的闡述不夠詳細，僅簡單地給出了JC組合規(guī)則的基本概念，卻沒有深入分析、討論其優(yōu)缺點及其具體應用等。實際上，JC方法是基于工程經(jīng)驗提煉出的一種組合規(guī)則，而利用隨機過程的理論對JC組合規(guī)則分析表明：多數(shù)情況下該規(guī)則都能給出比較合理的結果，同時應用簡便，故而被應用于工程實際。教學中對此類比較生疏的概念若不作深入闡述和原理分析，學生將難以把握和理解知識要點。

（二）相關課程脫節(jié)，知識脈絡不連貫

學習荷載與結構設計方法需要概率論、數(shù)理統(tǒng)計、高等數(shù)學、結構力學等方面的基礎知識。該課程與前面學習的課程有間隔，各科知識容易脫節(jié)，從而導致學習有困難。另一方面教學脈絡的不連貫，使學生難以把握內容的主次。例如：有的教材直接從結構可靠度的基本原理跳到基于近似概率的基本表達式，中間缺少必要的知識過渡，思路不連貫讓課程內容顯得晦澀難懂。筆者在講授荷載效應和荷載效應組合時，先介紹荷載效應組合的理論方法，再介紹工程經(jīng)驗方法，最后著眼于JC組合規(guī)則進行深入分析和案例講解。這樣不僅教學思路清晰，更容易讓學生把握重點和難點。

（三）理論與實際結合不足

荷載與結構設計方法教學中還存在理論教學與實際應用結合不足的問題，使學生無法從本質上掌握課程知識，容易出現(xiàn)知其然而不知所以然的情況。JC組合規(guī)則是國際結構安全度委員會建議的荷載效應組合規(guī)則，規(guī)則特別強調了“各類結構”和“各類荷載”，說明此組合規(guī)則在應用上具有廣泛性和普遍性。它考慮了荷載在各時段不出現(xiàn)的概率，減少了模型中的參數(shù)，使分析得以簡化；另外統(tǒng)一規(guī)則由2n-1項不利組合求得的失效概率之和來估計結構失效的概率，可考慮所有可能的不利組合，故為我國《建筑結構設計統(tǒng)一標準》所采用。鐵道部科學研究院姚明初等[2]曾運用此規(guī)則進行荷載效應的組合，思路清晰嚴謹，而且計算過程簡潔易懂。

二、以JC組合為例，闡述教學改革的實施方法

（一）學科交叉運用，培養(yǎng)學生的綜合能力

對于土木工程而言，各學科不是相互獨立的。學科之間不僅有特性，還有共性，利用它們的相同或相似之處，處理問題有時會變得更加容易。教學過程中強調多學科的交叉運用，既能夯實專業(yè)基礎，又能強化學生綜合運用知識的能力。下面以JC規(guī)則為例闡述教學中多學科交叉運用的具體體現(xiàn)。

由于荷載效應組合在結構可靠度分析和結構設計中具有重要地位，上世紀70年代初有學者開展了研究，并提出了一些理論分析方法和多種實用的簡化方法[3]。1976年由六個國際組織組成的結構安全度委員會公布了“對各類結構和各種荷載的統(tǒng)一規(guī)則”，也就是JC組合規(guī)則。當作用于結構上的各環(huán)境荷載可視為相互獨立的隨機過程時，即可用JC組合方法進行荷載效應組合。對于JC規(guī)則有如下規(guī)定：（1）假定荷載Qi（t）是等時段的平穩(wěn)二項隨機過程；（2）荷載Qi（t）與荷載效應i（t）滿足線性關系，即i（t）=CiQi（t）；（3）設計基準期=50年；（4）互相排斥的荷載不考慮它們的組合，僅考慮在[0，]內可能相遇的各種可變荷載的組合；（5）當一種荷載取設計基準期內最大荷載或時段最大荷載時，其他參與組合的荷載僅在該最大荷載持續(xù)時間內取相對最大值，或取任意時點荷載。具體表述如下：組合時，依序取某一荷載Xi在[0，]內的最大值，對于時段數(shù)大于ri的荷載，依序取前面荷載時段上的局部最大值，對其他荷載取相應的瞬時值，即取不利組合項為[4]

從表1不難看出：某一荷載對應的組合數(shù)恰好等于其前面所有組合數(shù)之和，這一規(guī)律符合計算機的二進制規(guī)則——即從2（t）以后各荷載對應的組合數(shù)成等比關系。這種組合規(guī)律符合計算機的求解思路，因此容易通過計算機語言編程實現(xiàn)對荷載有序組合，且當荷載數(shù)較多時更能體現(xiàn)計算機程序計算的優(yōu)越性。

三、結語

文章以JC組合規(guī)則為例，針對課程特點和教學中存在的典型問題，提出了具體的教學改革方法。在今后的教學過程中，教師應當不拘泥于現(xiàn)有教材的內容，進一步研究和深化相關理論與方法，以期讓學生更好地運用基本理論，形成科學嚴謹?shù)乃季S，提升動手創(chuàng)新能力；同時也應進一步注意到該課程所具有的數(shù)學與力學相結合的特征，綜合利用計算機程序設計的優(yōu)勢，形成全方位、多層次、寬領域的教學優(yōu)化格局。

參考文獻：

[1]張小剛，林小嵩.適應大土木要求的荷載與結構設計方法知識點講解研[J].高等建筑教育，2006，15（4）：74-79.

[2]姚明初.結構作用按“JC”和“R”組合規(guī)則組合時組合分項系數(shù)選定的 分位值法[C].全國第三屆學術交流會議，1992.

[3]周道成，段忠東，歐進萍.建筑結構相關荷載組合的平穩(wěn)二項隨機過程方法 [J].工程力學，2007，24（4）：97-103.

[4]李繼華.建筑結構概率極限設計[M].1版 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990：256-258.

[5]柳炳康.“荷載與結構設計方法”[M].2版.湖北：武漢理工大學出版社，2012：148-150.

（編輯 梁遠華）

摘要：荷載與結構設計方法作為土木工程專業(yè)平臺課程，主要介紹工程結構所承受的各類荷載和結構設計的基本概念、結構可靠度理論以及滿足可靠度要求的結構設計方法。文章以JC組合規(guī)則為例，歸納了教學中存在的實際問題，并對此闡述了教學改革的必要性，提出了教學改革的具體方法。

關鍵詞：荷載與結構設計方法；可靠度理論；JC組合規(guī)則；教學改革

中圖分類號：U312 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）04-0092-04

1998年全國高等教育本科專業(yè)調整后，原建筑工程、交通土建、地下工程及礦山建設等專業(yè)合并為土木工程專業(yè)，在此背景下課程體系設置也作了相應調整，增設了荷載與結構設計方法這門專業(yè)基礎課。荷載與結構設計方法側重介紹基本原理與方法，從課程內容上分為兩個部分[1]：一是介紹工程結構承受的各種荷載及其相應的計算方法；二是介紹結構設計的主要概念、結構可靠度原理以及滿足可靠度要求的設計方法。

作為一門開設時間不長、教學經(jīng)驗尚且不足的課程，荷載與結構設計方法在教學實踐和教材內容上還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：（1）對課程重視程度不足。荷載與結構設計方法是土木專業(yè)結構分析類課程的基礎，掌握好結構與荷載設計原理，明白可靠度、分項系數(shù)的意義，才能正確進行結構設計。然而多數(shù)學校

對此認識不充分，教學課時安排不足，導致課程內容難以講解透徹，進而影響學習效果。有限的課時使教師對該課中的一些重要問題只能淺嘗輒止，從而導致學生對課程的重視程度下降，其學習積極性與主動性也隨之降低。（2）課本內容過于繁瑣。荷載與結構設計課程本身比較枯燥，學習過程中涉及的問題較多，學生難免產生厭學情緒。因此應考慮到學生們的理解能力，在教材編寫過程中少一些晦澀難懂的理論，多一些簡潔易懂的實例。（3）教學方式機械化。結構設計課程本身要求學生具有較高的實踐能力，因而教學方式不能停留在對課本概念的講解上，而應強化運用基本理論解決問題的能力。因此，教學方式應結合工程實例，引導學生變被動接受為主動學習。

不可否認，荷載與結構設計方法課程與土力學、水力學、流體力學、結構力學、建筑結構抗震、混凝土結構設計原理、鋼結構和砌體結構等課程在內容上有重復之處，但這并不意味著該課程沒有開設的必要。相反，筆者認為該課程包含了整個大土木工程的各類荷載，及各類土木工程都需要的設計思想和設計方法，可看作土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，其重要性不言而喻。對于荷載部分，要強調各類荷載的相互聯(lián)系，避免過多的理論分析和公式推導，要讓學生從整體上認識土木工程中所涉及的各類荷載及相應的確定方法。針對結構可靠度這一部分內容在教學上存在的問題，文章以JC組合規(guī)則進行分析論述，提出了切實可行的教學改革方案。

一、以JC組合規(guī)則為例，剖析荷載與結構設計方法教學中的突出問題

（一）概念敘述偏淺，闡釋深度不足

結構可靠度理論之所以難學，是因為概念抽象、計算原理復雜，因此在教學中要特別注重概念的闡釋與原理的講解。多數(shù)教材對于荷載效應組合規(guī)則的闡述不夠詳細，僅簡單地給出了JC組合規(guī)則的基本概念，卻沒有深入分析、討論其優(yōu)缺點及其具體應用等。實際上，JC方法是基于工程經(jīng)驗提煉出的一種組合規(guī)則，而利用隨機過程的理論對JC組合規(guī)則分析表明：多數(shù)情況下該規(guī)則都能給出比較合理的結果，同時應用簡便，故而被應用于工程實際。教學中對此類比較生疏的概念若不作深入闡述和原理分析，學生將難以把握和理解知識要點。

（二）相關課程脫節(jié)，知識脈絡不連貫

學習荷載與結構設計方法需要概率論、數(shù)理統(tǒng)計、高等數(shù)學、結構力學等方面的基礎知識。該課程與前面學習的課程有間隔，各科知識容易脫節(jié)，從而導致學習有困難。另一方面教學脈絡的不連貫，使學生難以把握內容的主次。例如：有的教材直接從結構可靠度的基本原理跳到基于近似概率的基本表達式，中間缺少必要的知識過渡，思路不連貫讓課程內容顯得晦澀難懂。筆者在講授荷載效應和荷載效應組合時，先介紹荷載效應組合的理論方法，再介紹工程經(jīng)驗方法，最后著眼于JC組合規(guī)則進行深入分析和案例講解。這樣不僅教學思路清晰，更容易讓學生把握重點和難點。

（三）理論與實際結合不足

荷載與結構設計方法教學中還存在理論教學與實際應用結合不足的問題，使學生無法從本質上掌握課程知識，容易出現(xiàn)知其然而不知所以然的情況。JC組合規(guī)則是國際結構安全度委員會建議的荷載效應組合規(guī)則，規(guī)則特別強調了“各類結構”和“各類荷載”，說明此組合規(guī)則在應用上具有廣泛性和普遍性。它考慮了荷載在各時段不出現(xiàn)的概率，減少了模型中的參數(shù)，使分析得以簡化；另外統(tǒng)一規(guī)則由2n-1項不利組合求得的失效概率之和來估計結構失效的概率，可考慮所有可能的不利組合，故為我國《建筑結構設計統(tǒng)一標準》所采用。鐵道部科學研究院姚明初等[2]曾運用此規(guī)則進行荷載效應的組合，思路清晰嚴謹，而且計算過程簡潔易懂。

二、以JC組合為例，闡述教學改革的實施方法

（一）學科交叉運用，培養(yǎng)學生的綜合能力

對于土木工程而言，各學科不是相互獨立的。學科之間不僅有特性，還有共性，利用它們的相同或相似之處，處理問題有時會變得更加容易。教學過程中強調多學科的交叉運用，既能夯實專業(yè)基礎，又能強化學生綜合運用知識的能力。下面以JC規(guī)則為例闡述教學中多學科交叉運用的具體體現(xiàn)。

由于荷載效應組合在結構可靠度分析和結構設計中具有重要地位，上世紀70年代初有學者開展了研究，并提出了一些理論分析方法和多種實用的簡化方法[3]。1976年由六個國際組織組成的結構安全度委員會公布了“對各類結構和各種荷載的統(tǒng)一規(guī)則”，也就是JC組合規(guī)則。當作用于結構上的各環(huán)境荷載可視為相互獨立的隨機過程時，即可用JC組合方法進行荷載效應組合。對于JC規(guī)則有如下規(guī)定：（1）假定荷載Qi（t）是等時段的平穩(wěn)二項隨機過程；（2）荷載Qi（t）與荷載效應i（t）滿足線性關系，即i（t）=CiQi（t）；（3）設計基準期=50年；（4）互相排斥的荷載不考慮它們的組合，僅考慮在[0，]內可能相遇的各種可變荷載的組合；（5）當一種荷載取設計基準期內最大荷載或時段最大荷載時，其他參與組合的荷載僅在該最大荷載持續(xù)時間內取相對最大值，或取任意時點荷載。具體表述如下：組合時，依序取某一荷載Xi在[0，]內的最大值，對于時段數(shù)大于ri的荷載，依序取前面荷載時段上的局部最大值，對其他荷載取相應的瞬時值，即取不利組合項為[4]

從表1不難看出：某一荷載對應的組合數(shù)恰好等于其前面所有組合數(shù)之和，這一規(guī)律符合計算機的二進制規(guī)則——即從2（t）以后各荷載對應的組合數(shù)成等比關系。這種組合規(guī)律符合計算機的求解思路，因此容易通過計算機語言編程實現(xiàn)對荷載有序組合，且當荷載數(shù)較多時更能體現(xiàn)計算機程序計算的優(yōu)越性。

三、結語

文章以JC組合規(guī)則為例，針對課程特點和教學中存在的典型問題，提出了具體的教學改革方法。在今后的教學過程中，教師應當不拘泥于現(xiàn)有教材的內容，進一步研究和深化相關理論與方法，以期讓學生更好地運用基本理論，形成科學嚴謹?shù)乃季S，提升動手創(chuàng)新能力；同時也應進一步注意到該課程所具有的數(shù)學與力學相結合的特征，綜合利用計算機程序設計的優(yōu)勢，形成全方位、多層次、寬領域的教學優(yōu)化格局。

參考文獻：

[1]張小剛，林小嵩.適應大土木要求的荷載與結構設計方法知識點講解研[J].高等建筑教育，2006，15（4）：74-79.

[2]姚明初.結構作用按“JC”和“R”組合規(guī)則組合時組合分項系數(shù)選定的 分位值法[C].全國第三屆學術交流會議，1992.

[3]周道成，段忠東，歐進萍.建筑結構相關荷載組合的平穩(wěn)二項隨機過程方法 [J].工程力學，2007，24（4）：97-103.

[4]李繼華.建筑結構概率極限設計[M].1版 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990：256-258.

[5]柳炳康.“荷載與結構設計方法”[M].2版.湖北：武漢理工大學出版社，2012：148-150.

（編輯 梁遠華）

摘要：荷載與結構設計方法作為土木工程專業(yè)平臺課程，主要介紹工程結構所承受的各類荷載和結構設計的基本概念、結構可靠度理論以及滿足可靠度要求的結構設計方法。文章以JC組合規(guī)則為例，歸納了教學中存在的實際問題，并對此闡述了教學改革的必要性，提出了教學改革的具體方法。

關鍵詞：荷載與結構設計方法；可靠度理論；JC組合規(guī)則；教學改革

中圖分類號：U312 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2014）04-0092-04

1998年全國高等教育本科專業(yè)調整后，原建筑工程、交通土建、地下工程及礦山建設等專業(yè)合并為土木工程專業(yè)，在此背景下課程體系設置也作了相應調整，增設了荷載與結構設計方法這門專業(yè)基礎課。荷載與結構設計方法側重介紹基本原理與方法，從課程內容上分為兩個部分[1]：一是介紹工程結構承受的各種荷載及其相應的計算方法；二是介紹結構設計的主要概念、結構可靠度原理以及滿足可靠度要求的設計方法。

作為一門開設時間不長、教學經(jīng)驗尚且不足的課程，荷載與結構設計方法在教學實踐和教材內容上還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：（1）對課程重視程度不足。荷載與結構設計方法是土木專業(yè)結構分析類課程的基礎，掌握好結構與荷載設計原理，明白可靠度、分項系數(shù)的意義，才能正確進行結構設計。然而多數(shù)學校

對此認識不充分，教學課時安排不足，導致課程內容難以講解透徹，進而影響學習效果。有限的課時使教師對該課中的一些重要問題只能淺嘗輒止，從而導致學生對課程的重視程度下降，其學習積極性與主動性也隨之降低。（2）課本內容過于繁瑣。荷載與結構設計課程本身比較枯燥，學習過程中涉及的問題較多，學生難免產生厭學情緒。因此應考慮到學生們的理解能力，在教材編寫過程中少一些晦澀難懂的理論，多一些簡潔易懂的實例。（3）教學方式機械化。結構設計課程本身要求學生具有較高的實踐能力，因而教學方式不能停留在對課本概念的講解上，而應強化運用基本理論解決問題的能力。因此，教學方式應結合工程實例，引導學生變被動接受為主動學習。

不可否認，荷載與結構設計方法課程與土力學、水力學、流體力學、結構力學、建筑結構抗震、混凝土結構設計原理、鋼結構和砌體結構等課程在內容上有重復之處，但這并不意味著該課程沒有開設的必要。相反，筆者認為該課程包含了整個大土木工程的各類荷載，及各類土木工程都需要的設計思想和設計方法，可看作土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，其重要性不言而喻。對于荷載部分，要強調各類荷載的相互聯(lián)系，避免過多的理論分析和公式推導，要讓學生從整體上認識土木工程中所涉及的各類荷載及相應的確定方法。針對結構可靠度這一部分內容在教學上存在的問題，文章以JC組合規(guī)則進行分析論述，提出了切實可行的教學改革方案。

一、以JC組合規(guī)則為例，剖析荷載與結構設計方法教學中的突出問題

（一）概念敘述偏淺，闡釋深度不足

結構可靠度理論之所以難學，是因為概念抽象、計算原理復雜，因此在教學中要特別注重概念的闡釋與原理的講解。多數(shù)教材對于荷載效應組合規(guī)則的闡述不夠詳細，僅簡單地給出了JC組合規(guī)則的基本概念，卻沒有深入分析、討論其優(yōu)缺點及其具體應用等。實際上，JC方法是基于工程經(jīng)驗提煉出的一種組合規(guī)則，而利用隨機過程的理論對JC組合規(guī)則分析表明：多數(shù)情況下該規(guī)則都能給出比較合理的結果，同時應用簡便，故而被應用于工程實際。教學中對此類比較生疏的概念若不作深入闡述和原理分析，學生將難以把握和理解知識要點。

（二）相關課程脫節(jié)，知識脈絡不連貫

學習荷載與結構設計方法需要概率論、數(shù)理統(tǒng)計、高等數(shù)學、結構力學等方面的基礎知識。該課程與前面學習的課程有間隔，各科知識容易脫節(jié)，從而導致學習有困難。另一方面教學脈絡的不連貫，使學生難以把握內容的主次。例如：有的教材直接從結構可靠度的基本原理跳到基于近似概率的基本表達式，中間缺少必要的知識過渡，思路不連貫讓課程內容顯得晦澀難懂。筆者在講授荷載效應和荷載效應組合時，先介紹荷載效應組合的理論方法，再介紹工程經(jīng)驗方法，最后著眼于JC組合規(guī)則進行深入分析和案例講解。這樣不僅教學思路清晰，更容易讓學生把握重點和難點。

（三）理論與實際結合不足

荷載與結構設計方法教學中還存在理論教學與實際應用結合不足的問題，使學生無法從本質上掌握課程知識，容易出現(xiàn)知其然而不知所以然的情況。JC組合規(guī)則是國際結構安全度委員會建議的荷載效應組合規(guī)則，規(guī)則特別強調了“各類結構”和“各類荷載”，說明此組合規(guī)則在應用上具有廣泛性和普遍性。它考慮了荷載在各時段不出現(xiàn)的概率，減少了模型中的參數(shù)，使分析得以簡化；另外統(tǒng)一規(guī)則由2n-1項不利組合求得的失效概率之和來估計結構失效的概率，可考慮所有可能的不利組合，故為我國《建筑結構設計統(tǒng)一標準》所采用。鐵道部科學研究院姚明初等[2]曾運用此規(guī)則進行荷載效應的組合，思路清晰嚴謹，而且計算過程簡潔易懂。

二、以JC組合為例，闡述教學改革的實施方法

（一）學科交叉運用，培養(yǎng)學生的綜合能力

對于土木工程而言，各學科不是相互獨立的。學科之間不僅有特性，還有共性，利用它們的相同或相似之處，處理問題有時會變得更加容易。教學過程中強調多學科的交叉運用，既能夯實專業(yè)基礎，又能強化學生綜合運用知識的能力。下面以JC規(guī)則為例闡述教學中多學科交叉運用的具體體現(xiàn)。

由于荷載效應組合在結構可靠度分析和結構設計中具有重要地位，上世紀70年代初有學者開展了研究，并提出了一些理論分析方法和多種實用的簡化方法[3]。1976年由六個國際組織組成的結構安全度委員會公布了“對各類結構和各種荷載的統(tǒng)一規(guī)則”，也就是JC組合規(guī)則。當作用于結構上的各環(huán)境荷載可視為相互獨立的隨機過程時，即可用JC組合方法進行荷載效應組合。對于JC規(guī)則有如下規(guī)定：（1）假定荷載Qi（t）是等時段的平穩(wěn)二項隨機過程；（2）荷載Qi（t）與荷載效應i（t）滿足線性關系，即i（t）=CiQi（t）；（3）設計基準期=50年；（4）互相排斥的荷載不考慮它們的組合，僅考慮在[0，]內可能相遇的各種可變荷載的組合；（5）當一種荷載取設計基準期內最大荷載或時段最大荷載時，其他參與組合的荷載僅在該最大荷載持續(xù)時間內取相對最大值，或取任意時點荷載。具體表述如下：組合時，依序取某一荷載Xi在[0，]內的最大值，對于時段數(shù)大于ri的荷載，依序取前面荷載時段上的局部最大值，對其他荷載取相應的瞬時值，即取不利組合項為[4]

從表1不難看出：某一荷載對應的組合數(shù)恰好等于其前面所有組合數(shù)之和，這一規(guī)律符合計算機的二進制規(guī)則——即從2（t）以后各荷載對應的組合數(shù)成等比關系。這種組合規(guī)律符合計算機的求解思路，因此容易通過計算機語言編程實現(xiàn)對荷載有序組合，且當荷載數(shù)較多時更能體現(xiàn)計算機程序計算的優(yōu)越性。

三、結語

文章以JC組合規(guī)則為例，針對課程特點和教學中存在的典型問題，提出了具體的教學改革方法。在今后的教學過程中，教師應當不拘泥于現(xiàn)有教材的內容，進一步研究和深化相關理論與方法，以期讓學生更好地運用基本理論，形成科學嚴謹?shù)乃季S，提升動手創(chuàng)新能力；同時也應進一步注意到該課程所具有的數(shù)學與力學相結合的特征，綜合利用計算機程序設計的優(yōu)勢，形成全方位、多層次、寬領域的教學優(yōu)化格局。

參考文獻：

[1]張小剛，林小嵩.適應大土木要求的荷載與結構設計方法知識點講解研[J].高等建筑教育，2006，15（4）：74-79.

[2]姚明初.結構作用按“JC”和“R”組合規(guī)則組合時組合分項系數(shù)選定的 分位值法[C].全國第三屆學術交流會議，1992.

[3]周道成，段忠東，歐進萍.建筑結構相關荷載組合的平穩(wěn)二項隨機過程方法 [J].工程力學，2007，24（4）：97-103.

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（編輯 梁遠華）