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混凝土结构设计教程优选九篇

时间:2023-08-20 14:48:54

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混凝土结构设计教程

第1篇

混凝土结构设计规范》对比分析,详细阐述其修订或删减的主要依据,并对新版规范的修订内容作了较为全面的总结,提出混凝土结构设计课程在教学方法上的新要求。

关键词:混凝土结构;教学方法;设计规范;修订内容;技术要点

中图分类号:G6420 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)02-0053-05

中国建筑科学领域的工程结构设计规范(或标准)大约每10年修订一次,2002版《混凝土结构设计规范》[1]自颁布实施至今已有10余年,尤其是2008年“5.12”汶川地震和2010年“4.14”青海玉树地震发生之后,2002版规范中关于工程结构设计理论、工程结构构造措施以及工程结构抗震理论存在的不足更加突显。同时,中国工程结构设计理论研究水平的不断提高,新材料的不断出现以及工程经验的不断积累,也缩短了工程结构设计规范的修订周期。2011年7月,正式颁布实施GB50010―2010《混凝土结构设计规范》[2]。新规范根据多年工程经验和研究成果,同时考虑与国际其他发达国家混凝土结构设计标准接轨,贯彻国家“四节一环保(节能、节地、节水、节材和环境保护)”政策编制而成。新规范的编制标志着中国混凝土结构的计算理论和设计水平有了新的提高;同时也对高等学校土建类专业学生如何结合新版规范进行快速知识更新,高校教师如何及时改进混凝土结构设计及相关课程教学方法提出了新要求[3-6]。

一、新版规范关于结构材料强度的修订

(一)混凝土强度的修订

新版混凝土结构设计规范删除了2002版规范4.1.4条中注1和注2的相关规定,即关于受压构件尺寸效应(现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件,如截面的长边或直径小于300 mm,则混凝土的强度设计值应乘以系数0.8)和离心混凝土的有关规定。2002版规范源于前苏联规范,最近俄罗斯规范关于此条的规定已被取消,而离心混凝土的强度设计值应按专门的标准取用,不再列

入,故新版混凝土规范将此项内容删除。另外,新版混凝土规范删除了2002版规范4.1.6条中关于混凝土轴心抗压、轴心抗拉疲劳强度设计值,以及当蒸养温度超过60℃时,计算混凝土强度设计值应提高20%的规定,因为高温蒸养引起的主要问题是裂缝,而非提高设计强度所能解决。

(二)钢筋强度的修订

新版混凝土结构设计规范4.2.2条增加了强度标准值为500 MPa的HRB500、HRBF500级高强钢筋,并规定其抗拉强度设计值(fy=435MPa)与抗压强度设计值(f′y=410MPa)分别取不同数值。加入靠控温轧制而具有一定延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的HRBF系列细晶粒热轧带肋钢筋,限制并准备淘汰强度标准值为335 MPa级热轧带肋钢筋的应用,立即淘汰强度标准值为235 MPa的HPB235级光圆钢筋的应用,以HPB300级光圆钢筋取代之。同时,规定了过渡方法,要求在规范的过渡期及对既有结构进行设计时,235 MPa级光圆钢筋的设计值仍按原规范取值;同时,推广强度标准值400 MPa、500 MPa级高强钢筋作为受力的主导钢筋。对预应力钢筋,为了补充中强空挡,增加了强度等级为1 960 MPa和大直径21.6 mm的钢绞线,补充了预应力螺纹钢筋及中强钢丝的有关设计参数,并淘汰了锚固性能差的刻痕钢丝,删除了不常用的预应力筋的强度等级和直径。

二、新版规范关于基本设计规定的修订

为了进一步完善2002版规范,保证结构的安全,增强结构的整体稳固性,提高混凝土结构抗偶然作用的能力,新版混凝土结构规范设计原则从以构件设计为主扩展到整个结构体系,补充了3.2条“结构方案”和3.6条“结构抗连续倒塌设计原则”,增加了3.7条“既有结构改造设计原则”的规定,指出结构方案设计对建筑物安全性有着决定性影响,鉴于结构防连续倒塌设计的难度和代价较大,一般结构只须进行防连续倒塌的概念设计,以定性设计的方法增强结构的整体稳固性;同时新版规范3.4.4条对构件挠度、裂缝宽度计算采用的荷载组合进行了调整,新增钢筋混凝土构件采用荷载准永久组合并考虑长期作用的影响,完善了承载能力极限状态设计内容,增加以构件分项系数进行应力设计等方面的内容。另外,新版混凝土规范3.4.1条第4款及3.4.6条还增加了楼盖舒适度的要求,并规定楼盖竖向自振频率的限值。

三、新版规范关于承载能力极限状态计算的调整修订

(一)正截面承载力计算的修订

新版混凝土结构设计规范对受弯构件正截面承载力的计算未作改动,但对受压构件正截面承载力的计算改动较大,主要是针对钢筋混凝土结构中的二阶效应问题。2002版混凝土规范在考虑P-δ效应时[7-8],对引起结构侧移的荷载或作用所产生的一阶弯矩Ms和不引起结构侧移的荷载产生的一阶弯矩Mns不加区别,全部乘以增大系数ηs,即考虑P-δ效应时结构的弯矩为M=(Mns+Ms)ηs。新版混凝土结构设计规范在考虑P-δ效应时,对除排架结构以外的框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构及筒体结构只增大引起结构侧移的荷载或作用所产生的一阶弯矩Ms,不增加不引起结构侧移的荷载产生的一阶弯矩Mns,即结构中的弯矩为M=Mns+ηsMs。另外,对于P-δ效应,2002版规范通过初始偏心距增大系数η来考虑P-δ效应,而新版混凝土规范6.2.3条规定偏心压力构件通过调整构件控制截面的弯矩设计值M来考虑P-δ效应(弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件,当同一主轴方向的杆端弯矩比不大于0.9且轴压比不大于0.9,同时构件的长细比满足的偏心受压构件时不用考虑P-δ效应),取消了轴向力偏心距增大系数η对二阶效应的影响。关于轴向压力在挠曲杆件中产生的P-δ效应新旧规范具体的变化如表1(以非预应力钢筋混凝土偏心受压构件为例)。

(二)斜截面承载力计算的修订

2002版混凝土结构规范关于受弯构件斜截面承载力计算公式,经过验证发现:当集中荷载对支座截面或节点边缘产生的剪力值占总剪力的75%时,分别按均布荷载和集中荷载两种情况计算的箍筋差异很大,即造成配箍不连续。因此,为了克服上述不足,新版混凝土结构设计规范6.3.4条统一了一般受弯构件与集中荷载作用下梁的斜截面受剪承载力计算公式,并调整了斜截面受剪承载力计算公式中箍筋抗力项的系数,适当增加斜截面受剪承载力的安全储备,新旧规范关于受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式如表2(以非预应力钢筋混凝土受弯构件为例)。同理,将考虑地震作用的框架梁其斜截面受剪承载力计算公式也作了相应修改。

四、新版规范关于正常使用极限状态验算的调整修订

(一)裂缝控制验算的修订

新版混凝土结构设计规范3.4.4条保留了2002版混凝土规范有关裂缝控制等级划分的规定,但对受力裂缝的控制进行了适当放松(详见新版混凝土规范第3.4.4及7.1.1条规定)。另外,在进行最大裂缝宽度wmax计算时,新版混凝土规范7.1.2条调整了计算中钢筋应力σs的计算方法,以及表7.1.2-1中关于钢筋混凝土受弯、偏心受压构件受力特征系数αcr的取值,将wmax的公式计算值适当减小。

(二)挠度验算的修订

在进行受弯构件挠度验算时,新版混凝土结构设计规范7.2.2条在受弯构件短期刚度Bs的基础上,补充提出了考虑荷载准永久组合和荷载标准组合的长期作用对挠度增大的影响,给出了刚度计算公式B=Bs/θ。另外,根据国内研究成果,在预应力混凝土构件短期刚度Bs计算公式的基础上,采用无粘结预应力筋等效面积折减系数α1,适当调整值ρ,就可将原公式用于无粘结部分预应力混凝土构件的短期刚度计算(详见新版混凝土规范第7.2.3条规定[1])。

五、新版规范关于构造规定的调整修订

(一)混凝土保护层厚度规定的修订

新版混凝土结构设计规范8.2.1条调整了钢筋保护层厚度的规定,从混凝土碳化、脱钝和钢筋锈蚀的耐久性角度考虑,不再以纵向受力钢筋的外缘计算,而以最外层钢筋(包括箍筋、构造筋、分布筋等)的外缘计算混凝土保护层厚度。修订后的保护层厚度实际上比原规范的规定有所增加,一般情况下略有增加,而恶劣环境下增加的幅度较大,新旧规范关于混凝土保护层最小厚度c的对比如表3。从表3可以看出,新版规范中关于混凝土保护层的厚度无论从数值上还是具体计算规定上都明显增大,充分考虑了混凝土结构的耐久性要求,新增设计使用年限100年的结构,其保护层厚度取相应类别使用年限为50年的1.4倍,同时细化环境类别,将原规范中的环境三类细化为三a、三b两个子类,并进一步加大恶劣环境下混凝土保护层厚度的取值。

(二)关于钢筋锚固长度规定的修订

新版混凝土结构设计规范8.3.1条对基本锚固长度的计算公式未作改动,但明确了钢筋的锚固长度la=ξalab,其中修正系数ξa根据锚固条件取用,同时在计算基本锚固长度lab时,删除了原规范中锚固性能较差的刻痕钢丝。由于2002版规范中关于混凝土强度最高等级取C40偏于保守,故新版规范将混凝土最高强度等级提高到C60,以提高锚固的性能。

六、新版规范在混凝土课程教学过程中的新要求

新版混凝土规范自2011年7月颁布实施以来,已经有近一年,而目前中国高校所使用的教材多数是在2002版规范基础之上编写而成,如何将教学内容与新规范相结合是目前混凝土任课教师亟待解决的问题,笔者认为在教学的过程中将重点从如下几个方面入手。

一是,改变以教材为主要参考资料而较少阅读和学习《规范》的传统教学方法,提高学生解决结构实际问题的综合能力。强调实践性教学环节,包括到施工现场参观的认识实习、课程设计及综合技能训练等。在混凝土结构课程开课前,让学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件以及框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式形成初步感性认识,并借以引发和提高学生学习混凝土结构课程的兴趣。

二是,改变以往授课过程中只重视单个构件的设计,轻视整体结构设计的教学思想,补充“结构方案”和“结构抗倒塌”设计方面的内容。使学生了解和掌握结构系统概念,了解课程的主要层次关系,从全局把握学习重点,理清学习思路,建立结构整体系统概念,理清各部分之间的关系,为课程学习建立总体框架。

三是,注意新旧规范关于混凝土和钢筋两种材料在强度和级别方面的修订和增补原因。目前,由于规范处于过渡阶段,故应重点向学生讲明混凝土和钢筋两种材料的级别调整和增补原因,纠正以往对钢筋等级(例如Ⅰ级钢、Ⅱ级钢、Ⅲ级钢等)的提法,而应以规范规定的提法为准,同时提醒学生关于两种材料强度的调整规定。

四是,关于单个构件承载能力极限状态中受弯构件斜截面受剪承载力和偏心受压构件正截面承载力计算新旧规范的对比,以及新规范修改的原因,在授课时引用《规范》中的条文进行讲解。这样可以让学生在理解课堂教学知识的同时,进一步熟悉《规范》规定的原因以及依据。

五是,注意钢筋混凝土和预应力混凝土构件在正常使用极限状态下裂缝宽度和挠度验算的变动;授课过程中应注重钢筋混凝土构造和钢筋混凝土结构构件(如板、梁、柱)有关内容的变化。构造措施是人们在长期实践经验基础上总结而成的,是防止因计算考虑不周全而造成结构构件开裂、破坏,或者是保证结构构件在使用和施工上的需要而采用的,构造措施在混凝土结构设计中非常重要,大多数抗震设计的相关问题都是通过构造措施得以

保证,因此一定要引起足够重视。

七、结语

混凝土结构是中国工业与民用建筑采用最多的一种结构形式。混凝土结构设计是目前高校土木工程专业非常重要的一门专业课程。新版混凝土规范在高强高性能材料的应用、结构分析内容的扩展以及实现与国际接轨等方面都有了很大进步,同时新规范更加侧重房屋、铁路、公路、港口和水利水电工程混凝土结构共性技术问题设计方法的统一,这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多出口”的培养目标更加吻合。笔者仅介绍了规范与本科教学有关的主要修订内容,并以此提出教学新要求,以期抛砖引玉,共同推进混凝土结构设计课程教学的改革。

参考文献:

[1]GB50010―2002混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2] GB50010―2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3] 余颖,肖静,刘树博.数字信号处理课程教学改革的探索和实践[J].东华理工大学学报:社会科学版,2001,30(3):294-296.

[4] 杨福来,郑颖佳,许邦莲,等.信息素养教育与信息检索课教学改革[J].东华理工大学学报:社会科学版,2011,30(2):177-179.

[5] 涂海丽,黄国华.电子商务实践教学中存在的问题及对策[J].东华理工大学学报:社会科学版,2011,30(4):391-394.

[6] 花榕,罗明标,刘云海,等.浅谈分析仪器设与改造课程的建设[J].东华理工大学学报:社会科学版,2011,30(3):291-293.

[7] 徐有邻,周氐.混凝土结构设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版,2002.

[8] 住房和城乡建设部执业资格注册中心组,施岚青编.注册结构工程师专业考试专题精讲――混凝土结构[M].北京:机械工业出版社,2012.

Teaching of concrete structure design course

LI Fengchen1,2, ZHANG Lina1,2, XU Chi2, YI Pinghua1

( 1.College of Civil Engineering and Architecture, East China Institute of Technology, Nanchang 330013, P. R. China;

2. Fuzhou Institute of Exploring and Architectural Design, Fuzhou 344000, P. R. China)

第2篇

关键词:案例教学法;钢筋混凝土结构设计原理;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)29-0092-02

为了全面贯彻落实教育部提出的关于“卓越工程师教育培养计划“的重大项目,全面提高学生的动手实践能力和创新能力,许多高校在教学模式和教学内容上作了相应的调整,旨在培养出一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各种类型的高质量工程技术人才。

一、案例教学缘起

随着教学的不断摸索,提出了案例教学法的教学方法。案例教学以学生对案例的运用和讨论为特点,帮助学生掌握对实际问题进行分析和反思的方法,重在提高学生的认知水平和解决问题的能力,并发展学生的创新精神,是培养富有分析研究能力和解决实际问题能力及团队合作精神的高素质人才的一条重要途径。案例教学法始创于19世纪70年代哈佛大学法学院,最先运用于法学和医学教学,其后被运用于其它领域。

《混凝土结构设计原理》是土木工程专业的一门重要专业基础课,是一门基于试验和理论研究来指导工程应用的课程。将案例教学法引入到钢筋混凝土结构设计原理教学中,可以使学生对该门课程具有更好的理解和认识,使得他们在今后的工作中遇到相关的问题,可以更好地运用相关的理论知识分析和解决问题。

二、案例教学原理

案例教学法是根据教学目标的需要,以案例为基本素材,把学生带入特定的事件情景中,进而识别问题、分析问题和解决问题,其最根本的内容就是案例的选取和使用,这也是案例教学区别于其它方法的关键。案例是案例教学的核心,离开了案例,案例教学就无从谈起。作为案例教学中的案例,应具有以下几个基本特征:

(1)真实性。对于一个工科课程,案例可以帮助学生认识并了解工程实际情况,加强学生对工程实践的体验和感受。因此,案例应取材于工程实际,它是真实发生的,而不是凭空想象和杜撰出来的。

(2)典型性。并不是所有的事例都可以作为案例,案例是具有一定代表性的典型事例,代表着某一类事物或现象的本质属性。案例要能够涵盖众多理论知识,使学生可以掌握有关的原理和方法,同时要考虑学生知识水平和能力,使教学内容和学生基础相适应。

(3)规范性。教学案例的选取与设计要注意将相关的行业规范贯穿其中,使案例教学成为对学生进行行业相关规范、规程的学习过程,使得学生在今后的工作中能够重视规范的重要性。

(4)启发性。案例应该能够引入深思,启迪思路,进而深化教学内容,并能留给学生必要的想象和自主发挥空间。

(5)实用性。案例教学的目的是解决问题,使学生掌握的知识有用武之地。因此,任何案例都不可信手拈来,需要经过充分的筛选、比较、论证,选取最精华的东西,使案例教学取得实效。

三、案例教学方法

1.案例研究法

这种方法是芝加哥大学首先开发使用的,所以又叫芝加哥研究法。其实施过程是:首先给学生分发案例,让他们进行阅读,然后学生和教师一起站在客观的、公正的和旁观者的角度,讨论发生这样事情的原因,深入分析,从中找出一般规律。

2.案例分析法

也被称为哈佛教学法,所使用的案例多是现实中发生的复杂问题,其主要目的在于提高学生解决问题的能力和判断力,重点放在解决问题的过程上。参与者要扮演案例中的角色,以达到身临其境进行分析和决策的效果。哈佛的案例教学有三类:①问题评审型,即给出问题和解决问题的方案,让学生去评价;②分析决策,即不给出方案,要求学生通过讨论分析提出决策方案;③发展理论型,即通过案例发现新的理论生长点,发展并不断完善理论体系。

四、钢筋混凝土结构设计原理教学中的案例教学过程

以“钢筋混凝土结构设计原理”课程中“混凝土梁的受弯破坏及影响因素”为例,讲述本课程案例教学的使用过程。

1.课前案例教学准备

案例教学的成功与否取决于教师与学生的共同努力,需要师生之间的参予和配合。学生在学习本章节之前,首先形成感性知识,激发学习兴趣。教师要熟悉案例,仔细研究案例内容以及与之相关的教科书中相关章节课程的内容,通过案例分析,使学生学习和掌握那些原理和知识。其次,要组织学生到工地现场实地观察,调查钢筋混凝土梁破坏形式,尤其对于一些已建建筑物,要调查钢筋混凝土梁在荷载作用下的弯曲变形形状、裂缝分布特点及钢筋锈蚀情况等相关内容。

该阶段教学目的:利用课间业余时间展示工程现状,这些具体、直观、形象的信息,能有效帮助学生形成感性知识,激发他们的学习兴趣,活跃课堂气氛,启发他们提出各类问题,调动他们积极主动地探求此类工程问题的解决方案。

2.课内案例教学组织与实施

课内的教学要注意以引导学生为主进行讨论,而不是由教师为主进行讲授。教师要认真倾听学生的发言,善于发现和捕捉他们发言中的闪光点,及时调动他们的积极性。学生以实际工程为载体,分析工程场地和具体工程参数对混凝土梁破坏的影响,探讨如何解决工程实际问题。教师要通过文字、公式推导等方式,引导学生去论证梁破坏的产生原因以及如何预防类似问题发生,这样可以使学生考虑不同参数对梁的影响。

该阶段的目的:以浓厚的工程氛围、严谨的工程语言,向学生传递实际工程信息和工程急需解决的问题,增强学生的工程意识、解决工程问题的责任心,集中学生的注意力。同时,让学生对一些概念有一个理性认识,这样更便于理解记忆。

3.课后案例教学的总结评析

课后案例的总结和反思是提高案例教学质量的重要措施之一。对于案例中涉及的重要知识点,可以通过课堂讲解掌握,而对于其他知识点,则指导学生通过自学去熟悉或了解。学生通过相关案例的学习,可以构建一定的理论知识体系,通过课后案例教学的反思,加深对理论知识的理解与记忆。最后,通过实验室的钢筋混凝土梁加载试验,可以验证课本的理论知识与实际发生是否一致,让学生对课本的理论知识进一步加深认识。

通过对理性知识的简单运用与加深。重新审视本章节内容能够解决的工程问题,给学生以启发和引导,通过讨论指出解决问题的思路与方向。通过这样的案例分析,可以培养学生独立思考的习惯和解决工程问题的意识与能力,培养学生的团队协作精神,增强学生的实际工程现场意识,及其对课程理论知识的再认识。

五、案例教学的应用效果

案例教学法在钢筋混凝土结构设计原理课程中的使用,可以大大提高学生主动分析并掌握问题重点的能力,强化学生独立思考问题的能力,可以通过不断的探讨,使得学生在分析问题、解决问题能力方面得到提高。另外,还可以使学生加深对现实工程情况的了解,通过互相沟通,培养和发扬团队精神。

案例教学法同样可以提高教师的综合业务能力。课程的教学改革,要求授课教师必须具备“双师资格”(教师资格和工程师资格)。授课教师应该根据专业特点,在具备扎实的理论知识的基础上,投身工程实践,通过工程实践把自己锻炼成合格的工程师,以便于更好地投入到教学工作中。

案例教学的重点就是对于案例的选取与使用,建立的案例要能覆盖足够多的知识点。同时,要具有合适的规模,这样才能恰到好处。要鼓励教师进行案例教学法,这对于绝大多数教师来说,是一种相对新颖的教学方法,一时无法让更多的教师接受,这就需要教师改变传统思想,接受新的教学理念。最后,案例教学的使用改变了传统的教学方式,可以大大提高学习效率。

参考文献:

[1]郭德红.案例教学:历史、本质和发展趋势[J].高等理科教育,2008,(1).

[2]周云等.案例教学在“计算机软件技术基础”课程中的尝试[J].高等教学研究学报,2007,30(3).

[3]黄明,郭大伟.案例教学中的案例选取与设计[J].教育探索.2006,(3).

第3篇

关键词:道桥专业;项目模块;实践环节;人才培养

中图分类号:G6420 文献标志码:A 文章编号:10052909(2017)02006204

混凝土结构设计原理课程内容丰富,与实际联系较紧密[1],在道桥专业中处于十分重要的地位。分析道桥专业课程体系的特点,课程的定位明确:既是导前课程在实际中的应用,又是后续课程的基础,如图1所示。

从图1中不难发现,混凝土结构设计原理作为专业课程体系的“桥梁”,实践性较强,既在综合应用中巩固了基础课程知识,又在循序渐进的学习过程中为后续课程打下了基础。因此,学生对该课程掌握的情况对专业技能的培养影响较大。文章结合混凝土结构设计原理的特点和课程体系中的定位,对该课程的教学做了探索性思考和总结。

一、混凝土结构设计原理课程教学存在的问题

作为道桥专业的学位课程,该课程的要求较高,但学生掌握的情况不够理想。以三峡大学科技学院为例,课程的最终成绩由闭卷考试的卷面成绩(60%)、实验成绩(20%)和平时成绩(20%)综合评定。从2013级道桥本科专业成绩分析结果来看,达到合格标准的只占70%,优良的只占18%,如表2所示。

结合该课程的特点和学生学习的情况,很多专业教师就教学方法和教学手段的改革进行了探索,提供了较多好的方法和建议[2~4],但仍然存在如下问题。

(一)理论和实践学时不均衡,缺乏实践训练

为强化学生对理论知识点的熟悉程度,混凝土结构设计原理课程的授课往往以理论教学为主,实践环节学时占比较少,部分高校学时分配如表3所示。

(二)教材例}设置过于简化,未结合工程实际

混凝土结构设计原理教材例题的侧重点在于对基本计算理论的巩固,往往在设置时简化了大部分内容,学生在练习的过程中过于依赖例题,缺乏分析思维和解决问题能力的训练。比如矩形截面设计问题,实际工程的设计过程是结构计算简图的抽象结构荷载分析不同荷载的作用效应计算内力最不利的组合截面尺寸的拟定材料的选择设计计算构造性要求变形和裂缝验算结构施工图,而教材由于篇幅的限制和侧重点的不同,将大部分例题的设计过程设定为设计计算构造性要求配筋图,虽然节约了大量教学时间,但不符合工程实际,也渐渐抹杀了学生的创新和分析能力。

(三)课程设计的实践训练过于集中,收效甚微

道桥专业在相应实践教学环节中均会设置混凝土结构设计原理的课程设计,目的是综合训练学生查阅资料、分析问题和设计的初步能力,一般要求学生一周完成设计。课题内容较多,任务量较大,加上同一学期其他专业课程的要求,学生为完成任务要么依赖例题,要么抄袭别人的成果。此外,混凝土结构设计原理的课程设计一般为梁板结构设计,偏向土木工程房建方向,而道桥专业后一学期的桥梁工程课程为混凝土简支梁桥的设计,其大部分内容是重复的,因此,对于道桥专业学生而言,混凝土结构设计原理课程设计的效果不佳。

三、基于项目模块教学方法的探索

专业课程的理论知识是实际工程应用的基础,传统的教学模式使得混凝土结构设计原理课程慢慢地独立于专业课程体系之外,不符合应用技术型人才培养模式的要求,为增强学生的专业综合素质和就业优势,文章以项目模式为基础对该课程的教学做了探索。

(一)项目模块的设定与课程内容的对应

结合道桥专业的需求,将现浇混凝土桥梁工程作为项目模块分解混凝土设计原理课程,设定4个项目模块及10个子模块,与课程内容的对应关系如图1所示。

以项目模块分解课程内容不仅让课程教学更加符合理论应用于实践的宗旨,也让学生在学习过程中逐渐学会了如何解决实际工程中的五大类问题,即材料如何选择?截面如何设计?钢筋用量如何计算?施工图如何绘制?结构质量如何控制?

(二)项目子模块的实践环节

实践教学环节作为理论知识的应用在专业教学中尤为重要,由于条件和学时的限制,传统的混凝土结构设计原理课程实践仅仅是在课程设计中体现,并没有达到综合训练的目的,因此,以项目模块驱动的课程教学在子模块中设定了三大类实践任务和10个训练项目,理论与实践紧密结合,综合训练学生的分析、动手能力,如表4所示。

(三)项目模块教学课程考核方案的思考

考核是学习成果检验的重要环节,也直接引导了学习的目的性。传统的考核方案以闭卷考试为主,使得学生习惯性养成了以应试为目的学习态度,上课敷衍了事,考前死记硬背,逐渐形成了高分低能、无法解决实际问题的怪相。

为培养具有较扎实理论基础和较强实践能力的应用技术型人才,在以项目模块设定的教学模式基础上,对课程的考核方案做了如下思考。

(1)放弃闭卷考试的考查。混凝土结构设计原理课程本身就具有公式多、条件多的特点,记忆大量的公式和公式条件并不是学习该课程的主要目的,学会步骤分析的方法,学会解决不同条件下的实际问题才是学习这门课程的宗旨,显然闭卷考试并不能客观反映学生对课程的掌握程度。

(2)以平时成绩、子模块实践训练项目成绩综合评定。如表5所示考核方案,平时成绩的考核主要训练学生的学习态度,项目设计成绩考核主要强化学生对设计理论和规范的应用,实验成绩考核主要训练学生的动手和分析能力,实训成绩考核主要考查学生对实际工程问题的判断和写作能力。

(3)为增强课程考核要求的约束性,设定学分和学位获得条件,如表6所示。

四、结语

以实际项目模块为基础,将混凝土结构设计原理的理论课程分解到项目模块中,相应的子项目的训练增强了课程实践教学的效果,不仅将理论知识迅速地应用于实践,而且增强了项目所设定的实验的意义,提高了学生学习的兴趣和目的性。

课程的考核方案从学习态度、理论知识掌握程度、资料的搜集及规范的应用、动手能力和实际问题判断能力各个方面综合评价学生的学习情况,在重复训练中提高学生的专业技能,避免了学生以考试为目的,被迫学习的心理,为后续的学习打下坚实的基础,也为同类院校提高专业课程体系的教学质量提供了参考和借鉴。

参考文献:

[1]周孝军,杨虹,等. 混凝土结构设计原理课程教学探讨[J]. 教育教学论坛,2015.10(41):150-152.

[2]周爱萍,黄东升,等. 关于混凝土结构设计原理的教学探讨[J]. 教育教学论坛,2015.10(43):166-167.

[3]商怀帅,杨琳,等. 工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 中国冶金教育,2014(5):34-35.

[4]陈进,谢孝,等.基于执业能力培养的混凝土结构设计原理系列课程改革[J].高等建筑教育,2010,19(1):51-53.

Abstract:Concrete structure principle course is very important in road and bridge specialty curriculum system, simplified conditions of the traditional teaching methods is not conducive to the training of creative thinking and analytical thinking. This paper explored the course teaching by project module, set the links of practice and the scheme of course examination to improve students, interest in learning and close to actual project scenario. It can not only train the students, professional skills, also provide reference for the training of applied talents.

第4篇

关键词:水工钢筋混凝土结构学;课程设计;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)36-0124-02

水工钢筋混凝土结构学课程的实践性很强,课程设计又是本课程实践教学环节中重要的一环。经过课程设计的训练,学生可以加深对水工钢筋混凝土结构学设计计算原理的理解,同时可以熟悉各类受力构件计算方法及相应公式的适用条件,提高学生的综合分析问题、解决问题的能力,而且撰写设计计算书及说明书的能力得到了大大提高,还可以培养学生的工程项目开发能力[1]。

一、分析过去课程设计中存在的不足

笔者通过多年的课程设计教学总结,发现存在下面一些问题。

1.过去课程设计的选题主要体现在水工建筑物的设计方面,这种教学模式暴露出的问题是前后的知识衔接不好,学生总是学了前面而后面又忘了,平时学生灵活运用知识解决构件设计问题的能力就较差,因此解决结构设计就更成问题了。通常课程设计是全班做1~2个题目,设计程序基本相同,通过调整材料、荷载等改变设计方案,课程设计的效果不理想。

2.在进行钢筋混凝土结构受力构件的强度计算时,往往从构造图中选取构件的计算简图不合理,致使构件的受力分析不准确,造成弯矩图、剪力图结果有误,影响到危险截面的确定、结构设计及计算结果的合理性。

3.传统的课程设计往往以设计小组为单位提交设计成果,进行团队考核,而部分学生缺乏团队意识,工作不积极主动,形成“坐、等、靠”现象,没有发挥学生的团结协作能力,也谈不上团队合作精神,个别成员甚至没融入进去,照抄组员的设计结果,影响了优秀学生参与设计的积极性,无法达到课程设计真正的目的[2]。

4.根据选取的结构型式、材料、几何参数拟定结构框架尺寸并进行总体布置后,构件施工图和计算书应同时进行,经试算后需进行必要的调整与修正,使设计成果不断完善。部分学生却将计算与画图分开进行,甚至出现计算与图纸是两张皮的现象,工程计算就失去了意义。

二、课程设计改革的建议

(一)课程设计的时间安排

专业培养方案中将《水工钢筋混凝土结构学》课程设计安排在理论教学结束之后,历时1周。这样的安排往往会导致课程设计与理论授课的脱节问题,同时由于进入期末考试阶段,学生为了准备期末考试,对课程设计投入的时间、精力等严重不足。鉴于上述问题的存在,尝试在水工钢筋混凝土结构学课程授课学期的中期将课程设计任务下达给学生,保证了水工钢筋混凝土结构学理论基本能介绍完,在掌握了水工钢筋混凝土结构学基本理论之后,让学生逐渐熟悉设计任务,初步了解设计内容,这样学生会带着课程设计任务书中的疑问再去听教师讲课,有利于学生对课堂内容的理解,更有助于实践能力的培养。在这一环节的学习中,能培养学生及时发现问题并想办法解决问题的能力。这对课程设计的顺利开展大有裨益。由于部分理论授课与课程设计同步进行,这也给学生创造了更多与教师沟通交流的机会,有助于更好的解决问题,也使得大多数学生对水工钢筋混凝土结构学设计产生了浓厚的兴趣。

(二)课程设计的选题

目前水利水电工程专业的课程设计采用的题目大多是水工建筑物中常见的输水渡槽设计,题目内容尽管符合对实训教学环节的要求,学生也能得到一定的实践锻炼,但是题目单一,没有比较难度系数不能完全体现,学生的个性化差异不能够得到因人而异的合理化选题,为此在课程设计选题方面不再固执于单一的水工结构,体现设计题目的多样性、差异性和实用性;题目有利于个性差异的学生选择,有利于培养学生独立分析问题、解决问题的能力。如对水利水电工程专业的学生可选用水闸工作桥、挡土墙、肋形楼盖等进行实践训练,保证了学生对先修课程知识的熟练应用,也使课程设计的质量能够得到进一步的提高。

(三)应用先进技术设计

课程设计实训要求采用先进的技术来完成,这也是今后工程设计发展的趋势。目前工程绘图CAD技术已经广泛应用于水利、交通、建筑等行业,而水利水电工程专业的学生在本科二年级就已经学习了CAD软件课程。AutoCAD方便操作,设计思想符合工程技术人员的传统习惯。在进行课程教学中,可以让学生学习和熟悉相关软件,对激发学生的学习兴趣、培养学生工程设计非常有益。课程设计采用CAD辅助绘图,无论从设计质量还是从设计速度上都优于传统的设计方法[3],因此可以很好地调动学习的积极性。

(四)课程设计分组进行

学生按个性化差异分组进行课程设计,由于学生对知识的掌握水平不一,兴趣爱好也各有差异。课程设计时,允许学生自由搭配分组,各小组自由选择适合自己能力的设计选题,但同一个题目不能重复选,各组员分工协作。小组成员开展项目讨论,弘扬团队精神,形成团结合作。通过分组完成设计的过程,培养学生的团队协作能力,增强学生分析问题、解决问题的自信心,开发学生的智力。

(五)课程设计进度计划

课程设计实训采用导师辅助答疑、学生主体完成设计成果的方式进行。课程设计进度安排如表1所示。

(六)课程设计考核

课程设计结束后,教师参照学生提交的设计计算说明书中设计方案的可行性、计算结果的合理性、文本格式编辑的规范性、钢筋混凝土结构施工图尺寸与计算书尺寸的一致性及答辩效果等,较全面、理性的评定了学生的成绩。参与课程设计的水电4个班的成绩分布图见图1。由图1可知,成绩符合正态分布规律。

三、结语

笔者结合多年教学的实践,对《水工钢筋混凝土结构学》课程设计教学进行了改革尝试,大大改进了教学效果,培养了学生团队意识,提高了学生团结协作能力,激发了学生参与实训的热情及创新精神,但高校设计类课程实践教学改革任重而道远,应切实加强具有实际操作能力、较好适应社会发展需要的新型应用性水利人才的培养。

参考文献:

[1]朱秀清.基于行业需求为导向的《水工钢筋混凝土结构学》课程教学改革尝试[J].天津农学院学报,2013,(4):59-64.

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