建筑結構抗震設計課程教學方法探索

楊波

黃岡師范學院 湖北 黃岡 438000

正文：

對于土木工程專業來說，建筑結構抗震設計是一門非常重要的專業課。在這門課程當中，同時涉及到地質學、結構動力學、工程結構等多個知識領域，而且隨著我國抗震經驗的不斷積累、抗震研究的不斷深入，對抗震設計課程又提出了更高的要求，進一步加大了教學難度。需要全體專業課教師對當前教學中存在的問題及改進措施進行探索與研究，確保教學成果符合國家對建設結構抗震設計的相關要求。

1.強化課程之間的聯系

在當前的工程抗震設計中，仍以靜力設計為主。這就突出了結構抗震設計與前繼專業基礎課程之間的聯系與區別。由于反應譜理論決定了建筑結構的地震作用，因此，這一理論成為結構抗震設計中的核心概念。基于反應譜理論的重要作用，這一理論也成為結構動力分析與等效靜力分析之間的紐帶。因此，授課老師一方面需要對反應譜理論這一概念進行認真細致的講解，還要從反應譜理論出發，對結構動力分析轉換為等效靜力分析進行準確闡述。反應譜之所以能夠形成規范中的設計譜，需要大量的地震動時程記錄加速度反應譜曲線進行統計為其提供支撐，再借助相關的技術經驗進行平滑處理方可實現。所以說，通過規范中的設計譜，工作人員不但可得到單自由度結構在設計基準期內的最大恢復力，還可以將該力視為側向荷載用于單自由度結構的質點處，對其進行規劃設計，使結構動力分析轉換為等效靜力分析這一過程得到完成。所說的規范中的設計譜，其實質就是對預估結構在設計基準期內可能遭受的地震作用進行充分利用。在混凝土結構設計原理和鋼結構基本原理及其設計中，荷載匯集的目的是為了確定結構在設計基準期內的最不利荷載，恒荷載和活荷載雖然都屬于靜力荷載，但地震作用卻屬于動力荷載，這一區別就是荷載匯集可作為諸多課程之間紐帶的主要原因，將此荷載匯集作為各個課程之間的聯系點，可對反應譜理論進行充分詳盡的講解，從而在一定程度上提升學生的知識層次，最終幫助學生將各門課程的理論知識連接成一個有機的整體。

2.加強震害系統性分析

地震雖然給人類帶來了災難，但也為人類貢獻了寶貴的抗震資料，抗震設計理論就是借助大量的經驗教訓得以形成的。可以說，每一次大的地震，都會促使抗震設計理論得以提升與發展。但由于地震災害具有很強的偶發性與突發性，導致抗震設計理論始終沒有形成一套完善的理論體系，無法對砌體結構震害和鋼筋混凝土結構震害做出準確的解釋。因此，非常有必要加深學生對專業知識的理解與認知。例如2008年汶川特大地震對小學校舍的破壞最為嚴重，而且導致多名中小學生傷亡。通過災后調查結查顯示，框架柱震害要遠比框架梁嚴重得多，而且結構底層柱頂所遭到的破壞要比柱腳嚴重得多。之所以會這樣，主要是因為不符合一般框架結構“強柱弱梁”的原則。根據這一原因提出以下防范措施：首先，提高校舍建設施工中的設防標準；其次，對“強柱弱梁”的抗震措施進行有效落實，讓學生要充分掌握抗震知識，從而掌握正確的抗震設計理念。

3.及時更新抗震設計理念

中國的抗震規范具有三個水準基本設防目標，即：小震不壞，中震可修，大震不倒。對于大部分建筑結構來說，只需要借助小型地震作用進行截面承載力驗算和彈性層間位移驗算即可滿足其需要；再通過相應的抗震措施，滿足第二和第三水準的相關要求。在日本的建筑基準法中，規定了兩個水準的抗震設計。其中，第一水準相當于我國的中震水平，工作人員需按照容許應力進行結構彈性強度驗算；第二水準相當于我國的大震水平，需要工作人員同時結構層間變形、極限層剪力、剛度率和偏心率進行驗算。此外，美國的抗震設計規范相當于我國的中震水平，需要進行結構抗震承載力驗算和變形驗算。在驗算的過程中，需要借助不同延性等級來滿足設防水準的相關要求。通過中、日、美三個國家抗震設計方法的對比分析，發現我國的第二水準和第三水準抗震目標屬于定性設計，從表面上看，雖然運用設計方法的難度有所降低，但第二水準和第三水準卻成為保護結構抗震安全性的關鍵手段。通過這種方法，學生可以更加深刻的理解抗震設計的關鍵點，從而對我國的抗震設計方法形成更加深刻的理解。一個優秀的建筑結構的抗震設計，必須充分發揮出結構體系、關鍵構件的塑性變形能力。只有這樣，才能順利實現降低地震災害損失的目的。

4.全方位掌握抗震知識

在傳統的教學模式下，學生對于地震的了解渠道較為單一，現如今，教師可以充分利用網絡資源，讓學生們全方位的掌握抗震知識。具體包括以下幾項措施：首先，讓學生們觀看發生地震災害時的視頻，從而地震所造成的影響產生一個宏觀的了解；此后，利用地震振動臺真實模擬地震的全過程，還可以進行結構靜力推覆試驗，讓學生們了解結構抗震試驗的基本情況。通過教學方法，學生們必然會對地震過程、認識結構及其破壞力產生更深層次的了解，同時激發出學生的學習興趣，從而更加認真的學好抗震知識。

結束語：

近些年來，建筑結構抗震設計課程受到越來越多的關注，雖然我國針對此門課程的講解已經積累了一些經驗，在今后的教學實踐中，仍需對其進行持續不斷的探索與完善。總體來說，在授課的過程中，應重視建筑結構抗震設計與其他課程之間的聯系，明確震害經驗與各知識點之間的聯系，了解各國抗震設計方法。教師還應該通過震害分析的點面結合開展相關教學工作，充分激發出學生的積極性，促進教學質量的有效提升。