《高層建筑結構設計》課程教學改革探討

宋鏈 胡浩 賀建

摘 要： 《高層建筑結構設計》課程是一門重要的必修專業課，其教學內容在土木工程專業的人才培養計劃中占重要地位。本文針對應用型本科高層建筑結構設計課程，從精煉教學內容、改革課堂教學方法、構建實踐教學體系三方面進行了初步探討。

關鍵詞： 高層建筑;結構設計;教學改革

伴隨著全國城市化的推進，過度人口和建筑密度均導致城市用地日趨緊張且地價高漲，使得建筑向空間發展，高層建筑成為必然趨勢。《高層建筑結構設計》對培養學生的設計能力、計算及讀圖能力、創新能力和團結協作能力起重要作用。因此，本文依據教學實踐，進行了關于高層建筑結構設計課程教改的總結和探討，旨在提高教學質量以及學生的工程能力，完善應用型本科的教學體系。

一、精煉教學內容

本課程主要教學內容包括：高層建筑結構的結構體系及其特點與應用范圍;風荷載及地震作用的計算方法;概念設計的內容及原則;框架、剪力墻、框剪三種基本結構的內力及位移計算方法;三種體系的框架及剪力墻構件的配筋計算方法和構造要求;延性設計;結構分析軟件的應用及特點。教學內容相當繁雜，涉及到知識的綜合應用，又密切聯系各相關設計規范和具體的工程實踐。加之，教學計劃32學時，內容多且課時少。因此，精煉本課程的教學內容十分必要，主要圍繞如下三方面進行改革：

（一）緊密圍繞教學目標

教學內容在定位和設計上應符合應用型的目標和理念，知識的構成列為如下模塊：結構分析，如結構靜力、動力、穩定、極限分析以及軟件分析;荷載與結構設計準則，包括荷載分類、可靠度理論、結構設計方法;結構設計基本原理，結構的受力性能、承載力計算方法。首先在選擇教材時，其內容緊密聯系課程體系模塊。因此，本課程教材采用了普通高等教育土建學科“十五”國家規劃教材。其次彌補教學涉及到的相關知識，通過參考書[1，2]和網站擴大學習范圍，及時了解行業動態。

（二）教學內容分層次

《高層建筑結構設計》的先修課程為《結構力學》、《鋼筋混凝土結構基本原理》、《建筑結構抗震》等，其綜合了這些課程的部分內容，知識點的融合度高且概念多，重復或相似的內容所占比例較高。因此需要注重舊知識的典型和差別，新舊知識之間的銜接。將教學內容分層次，重新提煉并整合為一個新系統，著重突出內容的重難點。同時，通過把握知識點之間的共同規律形成網絡，達到融會貫通的作用。

（三）注重理論與實踐并重

本專業的主要就業崗位包括：設計院、建筑公司、監理單位、房地產開發公司等。因此，課程應當緊扣行業的技術和標準，讓學生能夠將理論運用到實際中。這就要求教學與實踐相結合，在高層建筑設計環節部分增加三大實踐模塊：結構工程設計，如建筑結構，分別介紹其設計步驟、設計規定及構造要求;結構試驗與測試，如各類結構試驗與測試的內容、原理和方法;結構工程施工，如施工方法與技術。

二、改革課堂教學方法

由于本課程獨特的特點，學生往往只能注重工程個別環節，難以把控工程整體，教學過程會出現枯燥乏味。為了解決該問題，在課堂教學中需靈活地采用多種教學方式來進行改革。

利用多媒體課件，多媒體信息平臺能展現出表現力豐富、感染性強、交互性好等優點。可引入大量的高層建筑圖片、工程設計圖紙與施工現場照片，穿插部分相關三維動畫和視頻，建筑實體、模型來增強學生的感官認識。

通過“黑板+粉筆”傳統教學方式，主要針對計算內力及構件設計部分存在的理論推導過程。利用板書講解，讓學生跟隨老師的步驟循序漸進，發現問題并及時處理。

突出典型高層建筑結構的真實案例，同時將相關的結構設計理論進行系統的講解，解決學習環境的封閉，學生與實際工程接觸少的問題，避免單純的講授抽象的結構理論。

采用啟發式和互動教學方法，以思考題的形式引發學生主動思考，發表各自的見解，不僅能發現其問題，活躍課堂氣氛，增強教與學的互動，而且提高學生主觀能動性。

三、構建實踐教學體系

本課程開設在第七學期，緊接而來即實習、畢業設計與就業，均考驗著學生所學知識能否達到工作要求，能否適應行業要求，是否具備專業競爭力。在競爭激烈的環境下，用人單位往往更看重的是畢業生的工程意識和能力，能較快地轉換從學生到工程師的角色。而現階段《高層建筑結構設計》課程的傳統教學體系已經很難適應社會需求。因此，需在教學中強調實用性，構建合理的實踐教學體系，如下三方面：

（一）實踐實訓任務驅動

布置實踐實訓任務：如針對課程內容中的各章節特點，通過安排學生分小組，進行各課題的調研。課題由教師擬定，例如調查現有高層建筑有哪些結構體系？高層建筑結構設計、施工存在哪些問題？讓學生經歷一系列的綜合實訓，通過真實體驗，在完成任務的過程中，將所學理論知識進行實踐技能的轉換、理解和運用，在觀摩中加深對高層建筑的了解。

（二）課堂與實習地點一體化

該課程在直觀教學環境中更有利于教學實施，如組織參觀設計院，施工地、實驗室等，實現課堂教學與實習地點的一體化。以課程各章節關鍵知識為主線，從探索、實施課堂與實習地點一體化為突破口，將“教、學、做”融進教學全過程，形成了多元化的教學模式。例如，針對框架一剪力墻結構時，組織學生進現場，了解剪力墻的布置，框架節點核心區加強布置，剪力墻的邊緣構件的配筋等。百聞不如一見，通過現場和實時的講解，直接提高學生的感性認識。

（三）工程設計實踐

加強與工程設計實踐的聯系，通過課程設計環節來實現，其主要體現在兩方面內容。一是國家現行規范規定條文，引導學生對設計理論和規范內容的綜合應用，使學生畢業后能盡快地適應到實際工程中，在實踐中能夠正確查找規范，并且靈活運用;二是結構設計軟件，不僅需要熟練操作步驟，而且了解結構程序各個結構參數的意義，及其在結構總體分析中的作用。通過開展課程設計，重點加強學生在這兩方面內容的鍛煉，使學生掌握理論知識的同時加強實踐能力。

參考文獻：

[1]包世華，張銅生.高層建筑結構設計和計算.上冊[M].清華大學出版社，2013.

[2]傅學怡.實用高層建筑結構設計[M].中國建筑工業出版社，2010.