《砌體結構》教學改革探索與實踐

摘要：針對砌體結構課程教學中存在的若干問題，在教學內容、教學方法和教學手段上進行系列改革。教學實踐表明，改善了教學時效，提高了學生主動學習的積極性，培養了學生的工程素質，達到了預期效果。

關鍵詞：砌體結構；教學改革；工程素質

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）04-0152-02

一、引言

盡管砌體結構存在環保差、強度低、勞動生產率低等缺點，一定程度上限制了其應用和發展，但在相當長的一個時期內，其仍將是我國一種主要的承重體系。《砌體結構》課程亦是土木工程專業重要的結構設計類課程之一。很多高校土木工程專業砌體結構的教學由原先《砌體結構》一門獨立課程，后來作為《混凝土與砌體結構設計》課程的一部分講授。砌體結構課程教學學時由最初的32學時，現在多壓縮至不到一半，學時明顯減少。目前，絕大多數高校本科教學環節設置上沒有砌體結構課程設計環節；而在畢業設計環節，無論教師還是學生一般也都不選擇砌體結構題目。但實際情況卻是，不少土木工程專業學生畢業后走上工作崗位，對看似簡單的砌體結構房屋的設計或施工工作不知從何下手、無法勝任。砌體結構相關的設計、施工方法等一直是注冊結構工程師執業資格考試考察的核心內容之一。為此，在提高對砌體結構重要性認識的基礎上，在專業課授課學時不斷壓縮的背景下，以提高教學質量、培養學生工程素質為目標的教學改革勢在必行。

二、砌體結構課程教學中存在的問題

作為土木工程專業重要的結構設計類課程，砌體結構課程教學中相關內容和方法普遍沒有真正實現與實際工程接軌，存在的主要問題如下。

1.缺乏房屋整體設計方法、構件之間整體性和關聯性。砌體結構亦稱混合結構。砌體結構房屋設計所涉及的知識體系繁雜，從上至下包括樓（屋）蓋（鋼筋混凝土梁板結構）、墻柱（砌體結構）、剛性基礎（土力學及地基基礎）等課程。目前，砌體結構教材內容和課程教學的重點是砌體力學性能及構件承載力設計方法，缺乏整體性概念，缺少各構件之間的相互聯系。如此，學生缺乏對房屋的整體設計方法和構造要求的掌握，以及對構件之間整體性和關聯性的了解，面對一個實際工程不知如何下手。

2.重構件輕體系，重計算輕構造。一幢砌體結構房屋設計，往往是結構布置和構造設計工作量大，計算工作量相對較少。從某種程度上講，“構造”比“計算”更重要，因“構造”往往是決定“計算”是否有效的保證。構造設計恰當與否，在很大程度上反映了設計人員的水平。但是教師受自身的工程素質，學生受應試教育、考試等影響，往往出現“重構件輕體系，重計算輕構造”的現象。

3.缺乏對砌體結構發展方向的引導。盡管墻體材料改革在我國已進行了20多年，但目前許多高校砌體結構的教學、考試仍以粘土磚為主，不利于新型墻體材料的推廣。

4.缺乏研讀規范的意識、習慣。砌體結構課程涉及到《砌體結構設計規范》、《砌體工程施工質量驗收規范》、《混凝土小型砌塊建筑技術規程》、《多孔磚砌體結構技術規程》等多本規范和規程。教師在教學過程中缺乏對規范相關知識的說明與重視，學生多以教材作為主要參考資料，而很少去閱讀、學習相關的規范規程。這種學法、教法不利于學生工程素質的培養。

三、砌體結構課程教學改革與實踐

1.優化課程內容，增強課程之間的聯系。目前大多數教材內容安排上，多是先講砌體結構構件的承載力，然后講解砌體結構設計。這與實際設計過程不符。為此，為優化教學內容，調整原則是：按照實際工程結構設計的先后順序組織教學，即按照“方案設計（結構選型→結構體系→結構組成→結構布置（橫墻承重、縱橫墻承重、混合承重）→樓（屋）蓋設計→房屋靜力計算方案（剛性、剛彈性、彈性）→墻、柱高厚比驗算（即滿足正常使用極限狀態）→墻、柱結構計算（計算單元→計算簡圖→荷載計算→內力分析→內力組合）→墻、柱構件設計（按照承載能力極限狀態計算墻、柱構件承載力，保證結構構件安全）→過梁、挑梁和墻梁的構件設計（按照承載能力極限狀態計算過梁、挑梁和墻梁構件承載力，保證結構構件安全）→基礎設計→構造措施和構造處理（如材料強度、截面尺寸、圈梁、構造柱、節點大樣等）”這條主線組織教學內容。

2.運用項目教學法，培養學生對工程整體性的認識。砌體結構教學目的之一就是培養學生對工程整體性的認識。引入“項目教學法”，選定一幢典型的砌體結構建筑如宿舍樓為例，按照如上教學內容先后順序講授，課堂教學舉例，布置學生作業，包括作業講解都來源于所選定的教學案例，以任務驅動指導教學，讓學生任務明確，激發學生的學習熱情。以實際工程項目為背景，該項目的樓（屋）蓋采用鋼筋混凝土梁板結構，基礎采用墻下條形剛性基礎，加強課程之間的聯系，培養學生對工程整體性的認識。

3.運用對比式教學法，突出教學重點，加強學科或知識點之間的聯系。砌體結構課程與混凝土結構課程既有關聯，又有不同。故在學習這門課程時，既要把握結構類課程的共性，又要重點突出砌體結構本身的特點。運用與混凝土結構對比方法講解，既省時間又易被學生接受，譬如：（1）結構設計方法、荷載計算方法以及結構內力計算方法。總體上講，砌體結構設計方法、荷載計算方法以及結構內力計算方法與混凝土結構是一致的，但也有兩處明顯不同之處：①砌體結構墻、柱無須進行裂縫寬度和撓度驗算，通過高厚比驗算來確保正常使用極限狀態適用性要求；②砌體結構整體穩定性驗算時，如傾覆、滑移、漂浮等，應把砌體結構作為一個剛體進行驗算。（2）砌體材料的物理力學性能。砌體材料塊材、砂漿的物理力學性能與鋼筋、混凝土材料進行比照，同樣是學習砌體結構的基礎。（3）房屋空間工作性能影響系數。砌體結構房屋空間工作性能影響系數與鋼筋混凝土單層工業廠房吊車荷載空間作用分配系數，二者原理上基本相同。（4）靜力計算方案的彈性方案。砌體結構單層房屋靜力計算方案的彈性方案與鋼筋混凝土單層工業廠房鉸接排架的計算簡圖進行對比，不同之處在于二者的截面形式，前者是等截面墻柱，后者是上、下柱變階截面。（5）墻柱高厚比驗算。將墻柱高厚比的概念與鋼筋混凝土柱長細比的概念進行對比；高厚比、長細比分別用來劃分砌體和鋼筋混凝土長柱或短柱，二者反映了柱長度和截面邊長之間的關系。（6）上部墻體荷載折減系數。砌體結構反映因梁上墻體內拱作用的上部墻體荷載折減系數，與鋼筋混凝土梁板結構設計中考慮到支承梁對板的推力的有利影響，應將設計彎矩折減，二者原理上存在共性。（7）局部受壓承載力計算公式中的提高系數。砌體結構局部受壓承載力計算公式中的提高系數和預應力混凝土結構后張法錨具下局部承壓承載力的提高系數，二者原理上基本相同。

以上知識點，采用對比方法講解，教學效果較好，而且有利于培養學生處理工程問題的能力。

4.培養學生的《規范》意識，加強土木工程規范與建筑法規的教育。土木工程專業課程教學中，結合相關的國家標準、規程進行講授，避免學生對規范知之甚少或不會運用，強化學生學習規范的意識。譬如：在講解砌體抗壓強度章節時，舉歷年一級注冊結構工程師考試題為例：采用Mu10的普通粘土磚，M7.5水泥砂漿砌筑成的磚柱，截面尺寸為360×240mm2，經查表知其抗壓強度標準值為2.71N/mm2，當其施工質量控制等級為B級時，求其抗壓強度設計值為（ ）。

A.1.196N/mm2 B.1.33N/mm2

C.1.69N/mm2 D.1.183N/mm2

按《砌體結構設計規范》GB50003-2001規范，答案是A；按GB50003-2011規范，答案是B。究其原因，兩規范對水泥砂漿砌筑時的調整系數取值不一樣。《砌體結構設計規范》GB50003-20113.2.3“當砌體用

5.促進學生墻體材料改革的意識，增強采用新型墻材的主動性。近十多年來，墻材革新、節能減排產業政策的落實及低碳、綠色建筑的發展，砌體結構類別和應用范圍有所擴大。《砌體結構設計規范》GB50003-2011增添了成熟的可推廣應用的新型材料——混凝土普通磚和混凝土多孔磚，蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚；輕骨料混凝土砌塊、輕集料混凝土砌塊。教學上教師要跟上砌體結構的發展，在教材滯后的背景下，增加這些新型砌體材料性能、設計及構造等教學內容。譬如，考慮到工程實際應用，教師可以把以粘土實心磚為主的教學內容改成蒸壓灰砂磚砌體結構或混凝土小型空心砌塊進行講解。具體地，講授砌體抗壓性能時，以蒸壓灰砂磚砌體結構或混凝土小型空心砌塊砌體為例；講解墻體計算時，也以蒸壓灰砂磚砌體結構或混凝土小型空心砌塊砌體為例，增強學生采用新型墻材的知識儲備，促進學生墻體材料改革的意識和自信心。

四、結語

通過對砌體結構課程教學內容、教學方法和教學手段進行系列改革和實踐，改善了教學時效，培養了學生的工程素質，提高了學生主動學習的積極性，達到了預期的教學效果。

參考文獻：

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[3]中華人民共和國國家標準.《砌體結構設計規范》GB50003-2011[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

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