学时压缩后建筑结构抗震设计教学方法探讨

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　　摘要：基于土木工程专业课程《建筑结构抗震》的教学现状和存在问题，提出对课程教学改革的观点，并且就在教学中加强基本概念讲解、结合规范和工程实例、重视抗震概念设计、培养学生结构设计能力等方面展开论述。
　　关键词：建筑结构抗震;教学方法;概念设计;教学改革
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）37-0183-02
　　 我国地处环太平洋地震带和地中海南亚地震带中间，近年来地震灾害频发，给人民生命财产带来了巨大的损失。教育部于2010年6月份提出“卓越工程师教育培养计划”以贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展纲要（2010—2020）》重大改革项目，旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，土木工程专业是首批试点专业之一。本专业目标在于培养面向未来国家建设需要、适应未来社会发展需求的行业精英和社会栋梁。《建筑结构抗震》是土木工程专业重要的专业课程，对于学生毕业将来从事科研、设计、施工管理等工作都具有十分重要的意义[1]。笔者承担这门课程的教学任务十几年，一直在探索采用何种方式讲授《建筑结构抗震》这门课程才能获得比较好的效果，现提出一些教学体会与同行探讨，不足之处望不吝赐教。
　　一、学时与教学内容的矛盾
　　国家教育事业发展“十三五”规划提出推动高校针对不同层次、不同类型人才培养的特点，改进专业培养方案，构建科学的课程体系和学习支持体系。在此指导方针下，高等院校的改革向培养学生的创新创业能力方向发展，以学生为主体，使学生具备较强的动手能力、深厚的实践能力和创新创业的能力成为高校的培养目标。为实现这个目标，高校普遍通过压缩理论教学学时、增加实践教学学时的做法以强化学生的专业技能，本科生的总学分和教学总学时在原有的基础上逐年削减，在一定程度上增加了教学的难度，既要保证教学质量，又要压缩教学时数，如何正确处理这一对矛盾，已成为当前教学改革中亟待解决的课题。
　　《建筑结构抗震》为同济大学建筑工程课程群组的必修课程，教学内容包括地震和结构抗震的基本知识、单自由度和多自由度体系的地震反应、结构抗震设计要点、多高层钢筋混凝土结构房屋、多层砌体房屋和钢结构房屋的抗震设计等[2]。原本任课教师都认为该课程教学内容多而课时少，但自2014级学生开始，该课程由34学时（2学分）压缩为26学时（1.5学分），学时减少20%以上，导致课时安排比较紧张，如果简单粗暴地砍掉某些章节的教学内容，会导致教学内容不成体系，也是对教学工作不负责任的表现。考虑到前修课程和《建筑结构抗震》课程部分知识点有重叠，建议任课教师在教学过程中重点关注该课程和前修课程知识点的交叉，尽量做到在有限的课时内教授新的知识点，将重叠的知识点布置给学生自行温习并通过作业考查巩固，保证教学内容的完整性。另外，《建筑结构抗震》课程是国家级精品资源共享课，爱课網上有该课程未被压缩的全部授课录像，可供学生自主学习，尽量做到在压缩学时的情况下保证该课程的教学质量。
　　二、规范条文的理解
　　虽然我国抗震设计规范一直执行三水准的抗震设防要求，即“小震不坏，设防烈度可修，大震不倒”，但是抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提，每一次规范修编都是在一系列破坏性地震的推动下进行的[3]。如20世纪70年代发生的一系列地震特别是唐山地震，促进了《建筑抗震设计规范》GBJ11-89的颁布;1988年我国的云南澜沧—耿马地震、1996年云南丽江地震、1999年台湾集集地震等，促进了《建筑抗震设计规范》GB5OO11-2001的颁布;2008年5月汶川强震和2010年玉树地震促进了《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的颁布。
　　开设《建筑结构抗震》课程的目的是希望学生通过本课程的学习，具有建筑结构抗震的基本知识和从事一般建筑物抗震设计的基本技能。国内外发生的地震灾害启发结构工程师和学者不断深入研究抗震理论和方法，并将取得的研究成果及时修编到抗震规范里，用以指导建筑物的抗震设计。因此该课程的教学内容中有大量的规范条文，特别是在多高层钢筋混凝土房屋、砌体结构房屋和钢结构房屋章节，条款多、公式复杂，由于学生没有设计经验和体会，听起来枯燥乏味，一味注重规范的讲解会影响学生课堂上的积极性。为解决这个问题，笔者在教学时针对各种类型的结构补充了大量关于震害现象和抗震构造的图片资料，通过有视觉冲击性的震害现象让学生理解建筑物破坏的原因和机理，从而更好地把握规范的各种限制和规定。
　　三、多媒体教学弥补实践环节
　　笔者作为专业课教师，在十几年的教学工作中深深体会到实践环节对专业课程理解的重要性。以钢结构的教学为例，同济大学分别开设了钢结构基本原理、建筑钢结构设计以及相应的课程设计，三门课程各有侧重点，基本原理集中在构件层次，建筑钢结构设计侧重各种常用结构体系，课程设计则是检验学生对所学知识掌握程度的重要环节。上述课程均为学习《建筑结构抗震》课程的必备前修课程，多数学校将基本原理安排在大三的上学期，大三下学期学习结构设计并进行课程设计，而《建筑结构抗震》课程多数学校开设在大四上学期，因此学生在进行课程设计时尚未学习抗震课程，只能进行非抗震课程设计，但抗震设计和非抗震设计在计算方法和结构构造上差异很大，所以造成《建筑结构抗震》课程实践环节缺失，学生对于结构抗震的理论和概念理解难以深入。
　　笔者在教学过程中，充分利用多媒体技术，收集历次大地震中典型震害的图片、录像，增强学生感性认识，激发学生学习兴趣，同时采用SAP2000、ANSYS等软件做典型算例进行非线性动力时程分析，直观演示建筑物在地震作用下的响应，帮助学生理解课堂中所学知识[4]。 　　四、强化抗震概念设计
　　地震科学的研究现状表明，目前还不能精确地给出未来地震发生的地点、强度和时间[5]。对于结构工程师来说，抗震概念的准确把握要比会用软件要求高得多。汶川大地震后的震害调查表明，经过抗震设防、特别是在1990年后设计建造的建筑表现良好，除了极个别建筑物外，绝大多数建筑受到中等至严重破坏，但不倒塌，达到了“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标;而在“89规范”之前的建筑物多数遭受严重破坏，直至倒塌[6]。《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）[7]对结构体系提出了多道抗震防线的要求，对于在大震作用下结构抗倒塌具有重要意义;规范中强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱杆件的抗震设计概念对提高结构的抗震性能有重要的意义。
　　随着计算机科技的飞速发展，各种计算分析和设计软件功能越来越强大，使结构工程师越来越依赖软件计算结果，但是结构材料、结构上的荷载和作用、施工过程中等各种不确定性因素使得基于高精度计算模型的分析结果不一定能正确反映结构的实际受力状态。另外，结构的总体布局、选型、基础形式、结构材料、构造处理等都需要结构工程师综合运用多年工程实践中总结出来的抗震概念。因此笔者在《建筑结构抗震》的教学过程中，强调抗震概念设计和构造措施，强调抗震结构体系要求受力明确、传力途径合理且传力路线不间断，具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。
　　五、结语
　　笔者根据多年的教学经验，对《建筑结构抗震》课程教学过程中存在的问题和改进方式进行了分析。作为抗震课程教育工作者，有必要紧密关注抗震领域的发展，在教學过程中调动学生的积极性，创造好的学习氛围，优化教学内容，培养优秀的土木工程人才。
　　参考文献：
　　[1]谢剑学，邵永健.面向应用型人才培养的《建筑结构抗震设计》课程教学改革与实践[J].新课程研究（中旬刊），2011，（10）：119-120.
　　[2]吕西林.建筑结构抗震设计理论与实例[M].第四版.上海：同济大学出版社，2015.
　　[3]陈国兴.中国建筑抗震设计规范的演变与展望[J].防灾减灾工程学报，2003，23（1）：102-113.
　　[4]任晓崧，郭雪峰，周球尚.对建筑结构抗震课程教学的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：55-58.
　　[5]胡聿贤.地震工程学[M].北京：地震出版社，2006.
　　[6]王亚勇.汶川地震建筑震害启示抗震概念设计[J].建筑结构学报，2008，29（4）：20-25.
　　[7]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）[Z].北京：中国建筑工业出版社，2001.
　　Study on the Teaching Method of Seismic Design Course of Building Structures After Credit Hours Compressed
　　CHEN Jun-ling，XU Yi-qing
　　（College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）
　　Abstract：Based on the current situation and existing problems of the professional course of "Seismic Design of Building Structures" for civil engineering major，some opinions about teaching reform are proposed.Some teaching suggestions such as stressing basic design concepts，combining design codes and engineering examples，emphasizing on seismic conceptual design，culturing students' ability of structure design，are discussed.
　　Key words：Seism Design of Buildings Structures;course teaching;conceptual design;teaching reform
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