基于創新能力培養的建筑結構抗震課程改革初探

高英

摘要：作為土木工程專業的大學生而言不僅要學會傳統的理論知識，還應該具備新技術、新工藝的實施以及新產品的開發和創造能力，也就是要求未來的勞動者不僅要具備從業能力，還必須具備創新創業能力。以培養學生專業創新能力為目標，本文對建筑結構抗震課程進行了創新創業元素挖掘，對日后從事抗震相關工作的土木工程專業學生有一定的啟發與引導。

前言

自從 2008 年的汶川大地震造成了巨大的生命和財產損失之后，國人對于地震的危害有了更清晰的認識，同時也對抗震設防的重要性有了進一步的了解。而對建筑物進行抗震設防和設計是目前減輕地震災害的最根本途徑。土木工程專業的學生作為未來的結構工程師應當掌握地震基本知識、抗震原理以及工程結構抗震設計的方法。

傳統的抗震手法是通過概念設計和計算設計綜合來實現的，雖然理論成熟，但是計算分析過程復雜，相關參數需要多次試算，而且罕遇地震下抗震效果并不好。尤其是一些新材料、新結構下的高層超高層建筑，它們的計算設計部分，需要考慮的事項較多，計算過程復雜多變。因此，更行之有效的抗震設計方法或者理念需要進一步探究。這就需要在抗震課程的教學過程中，積極的引導學生去思考、去創新抗震設計新理念，培養學生的創新能力和行業責任感。

1建筑結構抗震課程目前存在的問題

（1） 忽視理論推導

結構抗震課程理論性強，涉及到很多公式的推導，特別是結構地震反應分析這部分內容。對于該部分內容的教學，部分教師認為學生在結構力學中已學過動力學的相關知識，而地震作用可看成一種特殊的動力荷載，學生可以很輕松地學習結構地震反應分析的理論，因此可少講或略講理論推導，而把重點放在講述公式的如何應用上。如果一味地忽視公式的推導，而只是講如何應用公式，學生就會“知其然，不知其所以然”，在潛移默化中可能滋生急功近利的思想，這對于創新型人才的培養無疑是有害的;對于部分可能深造特別是志在從事結構抗震研究的學生來講，理論功底的培養是至關重要的，否則會嚴重影響以后的科研創新工作。

（2） 缺乏實踐環節

工程學科需要結合工程實踐才能培養解決實際問題的能力，在校學生本來就缺乏實踐經歷，對結構設計中部分與抗震設計有關的原則缺乏足夠的理解和認識，在抗震課程中更無法與實際結合。由于地震的隨機性，在抗震設計中更多強調的是抗震概念設計，而所謂的概念設計要求的是理論知識與實踐經驗結合，因此實踐性教學是很重要的，是對課堂教學內容的重要補充。而在目前的教學中忽視實踐創新教學環節的設計，只是在課堂上“填鴨式”地向學生灌輸相關的知識，學生只能被動地接受，這樣做教學效果差強人意。

2創新元素的挖掘

目前的抗震新技術主要有兩大方向：消能減震技術和建筑隔震技術。

消能減震技術主要應用于多高層建筑，高聳塔架，大跨度橋梁，柔性管道、管線（生命線工程），既有建筑的抗震（或抗風）性能的改善，文物建筑及有紀念意義的建（構）筑物的保護等。

建筑隔震技術一般應用于重要的建筑，一般指甲、乙類等特別重要的建筑;也可應用于有特殊性使用要求的建筑，傳統抗震技術難以達到抗震要求的或有更高抗震要求的某些建筑，也可用于抗震性能不滿足要求的既有建筑的加固改造，文物建筑及有紀念意義的建（構）筑物的保護等。

在日本的建筑施工中，對于抗震有三種構造概念：耐震、制震和免震。耐震相當于我國的抗震”，為最普通級別，主要用在低層建筑中;耐震極限只能保證地震時房屋建筑不壞，并不能保證室內家具傾倒傷人，也不能保證家庭財產不受損失。制震相當于中國的減震”，是對耐震的補充，是讓建筑物在地震晃動中，集中在一個地方造成損害，但其他地方不會發生損毀。

其中一種做法是在建筑物中放置各種球體，讓這個部分吸收地震能量，等地震過后，只需把這部分換掉就行，建筑其他地方不會發生問題。還有比較普遍的做法則是放置油壓器裝置，其作用相當于保險絲，基本高層建筑中，每層都會放置一個以上這種裝置。第三種免震，相當于中國的隔震”，即地震時免去”或避免房屋震動。無論”免震還是隔震都可在大地震發生時使房屋內家私不倒、人不受傷，理論極限可以達到使房屋徹底不震的程度。

智能抗震新技術=減隔震一體化技術設計=（隔震+抗震+消能+減震）合成工藝

3創新能力的培養

（1） 教學內容中適當增加理論推導

在地震作用力的計算部分，尤其是振型分解反應譜法的講解環節，注重地震作用（慣性力）原理的講解和公式的推導，讓學生掌握建筑物在地震作用下的破壞原理和破壞形態。通過對破壞原理的詳細講解，學生對抗震新技術就有了理論上的認知，進而引導學生思考如何更有效的抗震，如何從源頭上切斷地震能量的輸入，做到知其然并知其所以然。

（2） 增設創新實踐環節

通過讓學生去地震局，展覽館、紀念館等實地單位參觀實習，了解最新的抗震新技術研究進展，讓學生能切身感受到抗震設計的發展歷程，學習前人們前赴后繼的創新進取精神，培養學生肩負建筑抗震安全的社會責任感;去施工企業、設計單位等近距離學習抗震新技術的應用，引導學生樹立正確的職業理想和擇業觀念，開發創造性思維，提高綜合素質和創業能力，提高學生的社會競爭力。

另外，在授課過程中可以利用翻轉課堂或者組織設計競賽，讓學生自主設計具有良好抗震性能的建筑結構模型，從理論到實踐的過程中，讓學生充分發揮自己的想象力和創造力，同時培養學生的動手實踐能力和創新能力。

4結語

培養和造就基礎寬厚、富有創新精神、能夠應付未來社會中國大學生就業發展和挑戰的人才，是各類高校在教育創新中擔負的首要任務。教學改革創新是無止境的，在國家“大眾創新、萬眾創業”的強烈號召下，必須把握住抗震課程本身的特點，不斷挖掘創新元素，進一步提升教學質量，培養出適應新時代發展形勢的創新型土木人才。

參考文獻：

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