袁康+夏多田+何明勝

摘 ? ?要：“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程，震害分析在教學過程中處于核心地位，是培養(yǎng)學生分析解決問題的重要手段。文章結合石河子大學“建筑抗震設計”課程建設經驗，介紹了基于震害分析的建筑抗震設計教學方法的基本思路，并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例，具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算，以及抗震構造措施等方面的應用。

關鍵詞：建筑抗震設計;震害分析;教學思路;教學實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）09-0009-02

新疆地處亞歐大陸腹地，受南印度洋板塊與歐亞板塊碰撞作用以及來自北西伯利亞板塊的擠壓，構造運動強烈，是我國主要的內陸地震活動區(qū)域，也是國務院確定的地震重點監(jiān)視防御區(qū)之一。進入20世紀以來，新疆境內發(fā)生6級以上地震100多次，平均每年一次以上，全區(qū)抗震設防烈度在6度以上的區(qū)域占全區(qū)總面積的80%以上，其中7度以上高烈度區(qū)域面積占60%以上，面臨嚴峻的抗震形勢[1]。因此，新疆地處地震高發(fā)區(qū)和高烈度區(qū)的抗震形勢對當地建筑設計、施工等技術人員提出了更高要求。因而，建筑抗震設計在當地本科教學中的重要性更加突出。

隨著近年來全球地震進入活躍期，強震頻發(fā)，大量的工程震害為學生學習抗震知識和技能提供了生動的教學素材，尤其是汶川、玉樹等一系列大震災害引起了大家的重視，對典型震害的分析成為了促使相關抗震設計、構造施工技術進步的重要因素，如汶川地震后，我國的《建筑抗震設計規(guī)范》（GB2010 0011-2010）就進行了相應的修編[2]。因此，開展基于震害分析的“建筑抗震設計”教學方法改革也是石河子大學建筑抗震設計課程組一直探索的目標，在多年課程建設過程中，取得了較好的教學效果。本文將在分析“建筑抗震設計”課程的特點，剖析存在問題的基礎上，闡述基于震害分析的研究型教學思路，并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例，具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算，以及抗震構造措施等方面的應用，以供參考。

一、“建筑抗震設計”課程特點及現狀

“建筑結構抗震設計”課程在石河子大學開課學時為48學時，包括理論教學40學時和試驗教學8學時，是建筑工程專業(yè)必修課程之一，同時也是一門涉及學科較廣、綜合性較強的課程，經過本課程的學習，為后續(xù)的畢業(yè)設計奠定基礎，是建筑工程專業(yè)學生知識結構中重要的組成部分。

（一）涉及知識面廣，對學生理論基礎知識要求高

該課程主要涉及數學、力學、材料、結構等方面的知識，其先修課主要有工程數學、理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料、鋼結構、鋼筋混凝土結構設計原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、施工技術等，尤其是“單自由度和多自由度彈性體系地震反應分析”章節(jié)與結構力學中的動力學部分聯系密切，是典型的“老師難教、學生難學”的章節(jié)。

（二）課程與規(guī)范聯系緊密，條文規(guī)定多

該課程內容一般包括場地、地震作用計算、各種結構抗震設計，以及隔震減震技術等章節(jié)，其設置與《建筑抗震設計規(guī)范》的編排思路大致相同，可以說是規(guī)范的說明書。因此，教材中有大量的規(guī)范條文規(guī)定告訴學生應該如何去進行抗震設計，如何讓學生印象深刻地去理解各種條文規(guī)定背后的含義是關鍵。

（三）實踐教學缺失

該課程的另一特點是實踐性極強，抗震設計事關人民生命財產安全，從學生階段就培養(yǎng)學生的工程實踐意識至關重要，而目前多數高校在抗震的實踐教學方面存在缺失現象，其原因主要是抗震的試驗手段主要有擬靜力試驗和振動臺試驗兩種，均需要較長的試驗準備周期和較高的經費投入。

綜上，由于“建筑抗震設計”課程教學存在的上述問題，要“化繁為簡、通俗易懂”地講解這門看似枯燥、卻對工程技術人員又十分重要的課程，需要借助地震災害這個天然的試驗場。工程震害分析與試驗研究、理論分析是抗震技術發(fā)展的基本手段[3]，在地震災害頻發(fā)的今天，震害分析已經成為了抗震技術驗證的最佳場所，如四川雅安蘆山地震中，凡是按照新的抗震規(guī)范設計的建筑均實現了相應的抗震目標，沒有出現房屋倒塌的現象。因此，在抗震教學環(huán)節(jié)中，專業(yè)教師更應當以震害分析為核心，來引導學生研究、學習工程震害，使學生能夠有血有肉地理解書本知識。

二、基于震害分析的研究性教學思路

從各版“建筑抗震設計”教材不難發(fā)現，其在具體結構抗震設計中均是基于震害分析—概念設計—抗震計算—抗震構造的基本思路，可見震害分析是學習本課程的入手點，每種結構形式的震害現象對于后續(xù)的內容都具有強烈的指導意義。教學過程中尤其應當重視“分析”二字，在重視提高學生工程素質的當下，應當引導學生去理解每種震害發(fā)生的原因，設計、施工中如何去避免，從而使學生更加輕松地理解后續(xù)概念設計、抗震計算、抗震構造中大量的定量條文規(guī)定。

基于震害分析的研究型教學思路，即是在整個教學過程中始終緊扣震害分析這一前提，注重發(fā)揮學生的主觀能動性去分析解決問題，在震害分析章節(jié)將震害現象歸類為概念設計、抗震計算、抗震構造不符合規(guī)范要求的幾種情況，設置研究問題，并告訴學生將在后續(xù)學習中逐步解決;在講解到具體涉及前面設置問題的內容時，再帶著學生一起解決問題。

三、基于震害分析的研究性教學實踐

本文以混凝土框架結構抗震設計教學為例，闡述基于震害分析的研究型教學實踐過程，具體教學思路如圖1所示。

圖1 ?基于震害分析的混凝土框架結構教學思路

（一）基于震害分析的問題設置

混凝土框架結構是建筑工程領域最為常見的一種結構體系，尤其是在公共建筑當中。在歷次地震中框架結構表現出了較好的抗震性能，但也有一些共性的震害現象得到了體現，因此，在講述本章內容時，有必要將一些常見的震害現象集中梳理，設置研究問題（如下），在后續(xù)學習中不斷解決。

1.框架結構中某一層集中倒塌現象。

2.建筑平面中角部破壞嚴重。

3.樓梯間框架柱剪切破壞。

4.鄰近房屋碰撞破壞。

（二）基于震害分析的概念設計

中國的抗震設防采用“三水準設防、兩階段設計”[4]，其具體實施主要通過概念設計、抗震計算和構造措施三個方面，其中概念設計是對結構體型、結構體系、剛度分布、構件延性的總體把握，是結構抗震設計的最為重要問題。但由于學生對于知識的學習未通過畢業(yè)設計的綜合實踐鍛煉，尚停留在碎片化的階段，無法站在全局的高度來看待概念設計的重要性。此外，長久以來的應試教育模式培養(yǎng)出來學生更喜歡依靠計算解決問題的特性，認為只要進行了抗震計算就能夠保證建筑結構的抗震能力，對概念設計的認識不足。因此，有必要從一開始就將各條概念設計規(guī)定與相應的震害對應起來，并逐條解決，基本主線為：概念設計條文—對應工程問題—工程震害現象—解決途徑，即通過工程實例中發(fā)生的震害現象，追溯其在設計階段不符合抗震概念設計的情況，引導學生探尋相關解決途徑。

（三）基于震害分析的抗震計算

結構抗震計算包括地震作用計算，地震力分配、內力組合及調整、截面承載力抗震設計、節(jié)點設計等內容，其中內力調整是此部分內容的核心問題，是實現框架結構合理破壞模式的關鍵所在，主要包括了“強節(jié)點弱構件、強柱弱梁、強剪弱彎”的內力調整思路[5]，以及底層柱、角柱的內力放大。在講述這些關鍵問題的時候可回到歷次震害中發(fā)現的震害問題，引出震害分析中設置的問題：大量的結構并未實現梁端出鉸的合理破壞模式，而是某一層柱集中倒塌的情況;以及底層柱和角柱的破壞往往更為嚴重的現象。帶領學生以工程師的角度去從設計、施工角度查找出現上述問題的原因，理解按照合理破壞模式要求的內力放大調整方法。以汶川地震為例，當出現遠超設防烈度的地震作用時，幾乎沒有一棟建筑實現了強柱弱梁的破壞形式，是值得工程人員深省的，因此，《建筑抗震設計規(guī)范》（GB2010 0011-2010）在內力調整系數上進一步放大。

（四）基于震害分析的抗震構造措施

抗震構造措施，是根據抗震概念設計原則，不需要計算而對結構和非結構部分必須采取的各種細部要求，主要包括對梁、柱截面尺寸的限制，鋼筋直徑、間距的限值等等，此部分內容與震害分析中的構件層面破壞密切相關，講解中若采用完全“順向講授式”教學，學生很難記住相關的條文規(guī)定。教學中應結合震害分析，采用“反向研討式”教學，即思考若不按條文規(guī)定會出現什么震害問題。例如，在講授節(jié)點核心區(qū)配箍率的要求時，可聯系震害中典型節(jié)點破壞的現象——由于節(jié)點區(qū)箍筋不足或間距過大，柱縱筋壓曲外鼓，引導學生明白節(jié)點對結構維持大震不倒的重要性，以及箍筋體積配箍率可確保節(jié)點延性的意義。

“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程，涉及大量的規(guī)范條文，如何生動地讓學生理解相關條文背后的依據是關鍵，而大量的規(guī)范條文修編都是以無數次強震為代價。因此，震害分析在教學過程中處于核心地位，是培養(yǎng)學生分析解決問題的重要手段，課程組在教學改革過程中的成效表明，不斷穿插震害分析不但可以提高學生的專業(yè)興趣，更使學生在理論知識綜合應用、工程質量意識等方面得到了鍛煉，在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中更加得心應手。

參考文獻：

[1]張勇.新疆農村抗震民居房屋結構類型及應用[J].震災

防御技術，2006，（4）.

[2][4]GB50011-2010建筑抗震設計規(guī)范[S].北京：中國建

筑工業(yè)出版社，2010.

[3]鄔喆華.抗震教學中工程震害分析能力的培養(yǎng)[J].高等

建筑教育，2014，（3）.

[5]楊德建，李亞娥，袁康等.建筑結構抗震設計[M].人民交

通出版社，2011.