鋼筋混凝土結構設計原理課堂教學的探討

乾增珍++徐能雄

摘 要：“鋼筋混凝土結構設計原理”課程是土木工程專業(yè)的主要專業(yè)課，是一門理論向實踐轉化的學科。本文在分析該課程特點的基礎上，結合教學過程中的體會，對課堂教學方法進行了深入探討，從而有效提高課堂的教學效果。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構設計原理 課堂教學 案例法

中圖分類號：TU37；G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0202-01

鋼筋混凝土結構設計原理是土木工程專業(yè)重要的一門專業(yè)主干課，該課程主要研究典型構件梁、板和柱等的一些力學性能、設計方法、構造要求和破壞特征等，其任務是向學生傳授混凝土結構構件受力性能、計算原理和設計方法，為混凝土結構設計奠定基礎。

然而鋼筋混凝土結構設計原理的特點是概念多、內容多、符號多，加上規(guī)范的約束性，公式的經驗性和問題的多解性，給學生的學習帶來了一定的困難。為了改變這種狀況，提高教學效果，本文結合作者多年的教學經驗，從課堂教學的角度作了一些探討。

1 課程特點

（1）課程綜合性很強，要求學生具備扎實的數(shù)學和力學基礎知識。

鋼筋混凝土結構設計原理的教學內容從材料的力學性能入手，然后研究基本構件的承載特性和破壞特征。由于混凝土是由水泥、骨料和水攪拌經凝結硬化而形成，因此，混凝土材料的離散性大，力學性能較為復雜，相應的材料參數(shù)具有不確定性。為了獲得混凝土材料及其構件的強度設計值，需要學生掌握概率論與數(shù)理統(tǒng)計相關的數(shù)學知識，理解極限狀態(tài)設計方法。在分析構件基本受力過程中，雖然混凝土材料不是均質且非各向同性材料，但仍采用了材料力學分析問題的方法。因此，需要學生具有扎實的數(shù)學與力學基礎。

（2）理論與工程實踐相結合，需要培養(yǎng)學生的工程素質。

鋼筋混凝土結構基本原理是一門由理論向工程實踐轉化的學科，也是學生第一次接觸理論與工程實踐都很強的課程。在教學過程中，學生經常有解決問題的結果為什么不是唯一的困惑。因此，需要讓學生明白，影響一個實際工程的參數(shù)很多。在滿足《鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》的前提條件下，很多參數(shù)的選取具有一定的主觀性和經驗性。因此，需要在課程教學中，建立學生的工程概念，培養(yǎng)他們的工程素質。

（3）涉及內容多，知識覆蓋面廣。

鋼筋混凝土基本原理內容主要包括：材料特性、構件的承載性能、理論分析、構件設計計算等四個部分。在材料特性中，不僅要掌握混凝土的力學特性，也要掌握其非力學特性，如收縮與徐變。構件的承載性能中，由于混凝土的離散性及脆性特征、鋼筋與混凝土2種材料的配比，以及荷載的加載方式，都會影響著構件的承載性能。通過分析構件的承載性能，建立合理的力學計算模型，進行理論分析，推導出構件的設計計算理論。并與實驗結果相對比，并考慮工程的安全性及舒適性，最終落實到工程實踐中。因此，鋼筋混凝土基本原理涉及內容多，體系龐雜。

2 課堂教學探討

（1）采用案例法，梳理混凝土結構設計原理的內容。

案例教學法是以學生對案例的運用和討論為特點，幫助學生掌握對實際問題進行分析和反思的方法，重在提高學生的認識水平和解決問題的能力。其教學方法是根據(jù)教學目標的需要，以案例為基本素材，把學生帶入特定的事件情景中，進而識別問題、分析問題和解決問題，其最根本的內容就是案例的選取和使用，這也是案例教學區(qū)別于其它方法的關鍵。其特點有：真實性、典型性、規(guī)范性、啟發(fā)性和實用性。

（2）樹立正確的設計觀念，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。

在剛開始講授鋼筋混凝土結構設計基本原理課程時，學生的概念里仍然是任何問題都只有唯一的精確理論解，學生只會解答嚴格給出條件的問題，但條件設定不完全時，學生往往會無法下手。面對鋼筋混凝土結構基本原理，學生總會設法找到設計結果的唯一性與精確性。這就需要授課老師回答正確的設計觀念。設計是從未知到已知，包括收集資料，方案比較，計算分析，結果評價，反復修改。在收集資料過程，使用材料的屬性只能估算；結構方案分析時，只能進行結構的近似分析；建筑結構物上承受的外荷載并不能準確得知。因此，設計也是一項綜合性的創(chuàng)造性工作，設計不是一次就能成功的。它是一個尋求最佳解的過程。由于材料屬性的離散性和外荷載的不確定性等因素的影響，使得設計結果答案不唯一，但有好壞之分。通過對設計概念的講解，讓學生明白設計一個工程與做一道數(shù)學題的區(qū)別，從而培養(yǎng)他們的工程素養(yǎng)。

（3）系統(tǒng)介紹研究思路，幫助學生理解實驗性結果的科學性。

與材料力學課程比較，鋼筋混凝土結構的基本理論是建立在大量的試驗數(shù)據(jù)曲線擬合的基礎上，構件的設計計算內容是建立在實驗和工程實踐基礎上的，故存在很多經驗系數(shù)和經驗公式。這可能使得學生懷疑這門學科的科學性，難以讓學生找到學習這門課的方法。因此，需要老師系統(tǒng)地介紹以概率理論為基礎的設計理論方法。針對一個未知的領域，解決問題的主要思路分為以下幾個步驟：①首先通過大量的實驗，觀察實驗現(xiàn)象，找到問題的主要影響因素；②建立合理的數(shù)學力學計算模型；③以相關力學理論為基礎，建立相應的設計計算方法；④將理論結果與對實驗經果進行認真對比分析，尋找結果差異的原因；⑤以工程實際需求為目標，對設計計算方法進行修正。然后以某一構件（如抗扭構件）的設計計算理論為例，來講解其設計方法。這就使得學生易于理解規(guī)范中的相關構造要求，以及設計參數(shù)的上下限值（如最小和最大配筋率）。

（4）注重歸納總結，加強教學的邏輯性

符號多是鋼筋混凝土結構基本原理一大特點，在學習過程中，學生常常混淆符號。因此，老師在教學過程中，需給學生講解符號的規(guī)律。符號的下標一般是英文單詞的開始字母。如：εe、εp、εsh、εcr依次為彈性應變，塑性應變，收縮應變和徐變。為了便于學生能很好記住這些符號，在課件中給出專業(yè)術語的英文單詞。另外，課本中構造部分規(guī)定性東西多，內容比較零散，缺少邏輯性，有時，一個規(guī)定，在不同的地方多次出現(xiàn)。

3 結語

鋼筋混凝土結構是一門理論與實際緊密聯(lián)系的課程，具有很強的工程概念，又具有系統(tǒng)的科學理論。教學過程中，應以工程實際需求為目標，系統(tǒng)介紹科學的研究方法，通過歸納總結規(guī)律性的知識，增強鋼筋混凝土結構知識的邏輯性。最終提高課堂教學的效果。

參考文獻

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