萬軍 程盼

【摘要】城市地下防護(hù)結(jié)構(gòu)是城市地下空間工程專業(yè)（地下防護(hù)工程方向）一門重要的專業(yè)課。本文根據(jù)該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)，分析課程的地位作用和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上從注意課程之間的銜接、注重規(guī)范應(yīng)用、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、加強(qiáng)課外作業(yè)和課程設(shè)計(jì)、采用靈活考核方式等五個(gè)方面提出了改進(jìn)課程教學(xué)的措施和方法。

【關(guān)鍵詞】城市地下空間 ?防護(hù)結(jié)構(gòu) ?教學(xué)思考 ?理論教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642.0 ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）40-0238-01

近年來，我國(guó)城市化發(fā)展非常迅猛，不少大城市出現(xiàn)了地面建筑密集、交通擁堵等城市病。為了緩解城市土地資源有限的現(xiàn)象，人們把目光投向了城市地下空間。在和平時(shí)期城市地下空間開發(fā)過程中，往往需要綜合考慮其在戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)功能。城市地下空間工程專業(yè)（地下防護(hù)工程方向）培養(yǎng)既掌握城市地下空間工程的規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、施工、管理等基本理論，同時(shí)還較系統(tǒng)地掌握地下防護(hù)工程設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等知識(shí)的人才。地下防護(hù)結(jié)構(gòu)是城市地下空間工程專業(yè)（地下防護(hù)工程方向）重要的專業(yè)課程之一。如何在地下防護(hù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中夯實(shí)學(xué)生防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本功，是需要認(rèn)真研究的重要課題。

一、城市地下防護(hù)結(jié)構(gòu)課程的地位作用和特點(diǎn)

（一）課程在人才培養(yǎng)中具有重要的地位

城市地下空間工程專業(yè)（地下防護(hù)工程方向）的學(xué)生畢業(yè)后要具備從事地下防護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等能力。根據(jù)該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)方案，地下防護(hù)結(jié)構(gòu)課程的主要內(nèi)容為防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本原理和地下防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠正確分析作用在地下防護(hù)結(jié)構(gòu)上的爆炸、沖擊動(dòng)荷載，掌握這些荷載在巖土介質(zhì)和防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播的基本規(guī)律，并能夠?qū)⑸鲜鰟?dòng)荷載和地下防護(hù)結(jié)構(gòu)的自重荷載、巖土壓力靜荷載等進(jìn)行正確組合，在此基礎(chǔ)上分析地下防護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施選用工作。該課程和地下結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等課程相互銜接和結(jié)合，共同培養(yǎng)學(xué)生常用城市地下防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。

（二）課程涉及理論多、內(nèi)容難度大

地下防護(hù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)是內(nèi)容多、難度大。其中防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理部分主要包括空氣沖擊波的傳播、巖土介質(zhì)中應(yīng)力波的傳播、防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)在瞬時(shí)動(dòng)載作用下的響應(yīng)等內(nèi)容，理論內(nèi)容涉及空氣沖擊波、固體中的應(yīng)力波、沖擊結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等范疇。理論內(nèi)容涉及范圍較寬廣，對(duì)于土木工程大類的學(xué)生來說，上述內(nèi)容對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求高，難度大。同時(shí)，防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分則要結(jié)合城市地下空間工程常用的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)結(jié)構(gòu)所受的動(dòng)荷載，進(jìn)行內(nèi)力分析、截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施的選用。其內(nèi)容也很龐雜，學(xué)習(xí)難度較大。

二、改進(jìn)地下防護(hù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的措施

根據(jù)該課程的特點(diǎn)和任務(wù)，提出如下改進(jìn)課程教學(xué)的措施：

（一）注意把握好學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和相關(guān)課程內(nèi)容的銜接關(guān)系

防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理部分涉及空氣沖擊波和巖土中壓縮波傳播規(guī)律方面的內(nèi)容。本專業(yè)學(xué)生先修力學(xué)類課程限于彈性力學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，其在空氣沖擊波、固體中的應(yīng)力波等方面的基礎(chǔ)較為薄弱。在課程內(nèi)容講解中，要注意學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，力求深入淺出。例如在介紹空氣沖擊波的傳播規(guī)律和巖土介質(zhì)中的壓縮波的傳播規(guī)律時(shí)，要注意從最基本的質(zhì)量守衡、動(dòng)量守衡和能量守恒定律開始，推導(dǎo)沖擊波和壓縮波傳播過程中所遵循的基本規(guī)律。在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，則要注意把握好和地下結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程之間的銜接關(guān)系。重點(diǎn)講清等效荷載法的基本思想，以及在其基礎(chǔ)上進(jìn)行荷載組合、內(nèi)力計(jì)算、截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施選用等內(nèi)容。

（二）注重概念清晰，弱化理論推導(dǎo)，注重規(guī)范公式應(yīng)用

防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理部分理論知識(shí)多，且涉及較復(fù)雜的理論推導(dǎo)過程。在該部分內(nèi)容教學(xué)過程中，要注意貼合學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)，以及該專業(yè)方向主要培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的特點(diǎn)。教學(xué)中要注意物理概念清晰準(zhǔn)確，弱化理論推導(dǎo)過程。在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的教學(xué)中，則要注意遵循防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范的指導(dǎo)作用，培養(yǎng)學(xué)生按規(guī)范設(shè)計(jì)的習(xí)慣。同時(shí)在教學(xué)中注意講清防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和普通民用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的區(qū)別和聯(lián)系。

（三）適當(dāng)增加課程實(shí)驗(yàn)和工程參觀內(nèi)容，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)

防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理中的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，例如空氣沖擊波的傳播特性和規(guī)律、巖土中應(yīng)力波的傳播規(guī)律、應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面上的反射和透射等，均從基本物理守恒定律推導(dǎo)而得到，比較抽象。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)難以形成直觀的物理印象。為了提高教學(xué)效果，在教學(xué)中可以增加課程實(shí)驗(yàn)測(cè)試炸藥爆炸引起的空氣沖擊波壓力和巖土中壓縮波壓力的方法，使學(xué)生獲得感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)，還可釆用LS-DYNA 等有限元程序，數(shù)值模擬空氣沖擊波遇到結(jié)構(gòu)物之后的正反射、斜反射等現(xiàn)象，以及壓縮波在遇到不同介質(zhì)的界面時(shí)，其反射波和透射波的傳播過程。此外，在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，為了使學(xué)生對(duì)不同的防護(hù)結(jié)構(gòu)類型有一個(gè)直觀的感性認(rèn)識(shí)，也可在教學(xué)中適當(dāng)安排一些地下防護(hù)工程參觀的內(nèi)容。

（四）適當(dāng)增加課外習(xí)題和課程設(shè)計(jì)作業(yè)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力

防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理部分，理論知識(shí)內(nèi)容多。為了促進(jìn)學(xué)生更好地掌握相關(guān)理論知識(shí)，在教學(xué)過程中，應(yīng)適當(dāng)布置一定數(shù)量的相關(guān)原理、公式應(yīng)用的課外習(xí)題。通過獨(dú)立完成課外習(xí)題，促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論的復(fù)習(xí)和掌握。在防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，則注意結(jié)合不同的防護(hù)結(jié)構(gòu)類型，給出課程設(shè)計(jì)作業(yè)。通過課程設(shè)計(jì)作業(yè)，使學(xué)生更好地掌握相關(guān)理論知識(shí)，并得到工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。

（五）根據(jù)課程特點(diǎn)，選擇靈活多樣的考核方式

防護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算原理部分和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范結(jié)合緊密，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式繁雜。課程考核中主要考查學(xué)生對(duì)原理的理解和公式的正確應(yīng)用上，不必要求學(xué)生死記硬背公式。對(duì)于防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分則主要考查學(xué)生初步的工程設(shè)計(jì)能力，可以采用課程設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行考核。要求學(xué)生利用相關(guān)的規(guī)范，在課外完成特定類型防護(hù)工程的一定工作量的設(shè)計(jì)任務(wù)。通過上述兩種考核方式的組合共同檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、結(jié)束語

總之，地下防護(hù)結(jié)構(gòu)是城市地下空間工程專業(yè)（地下防護(hù)工程方向）一門重要的專業(yè)課程。針對(duì)該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程的特點(diǎn)，本文提出了注意課程之間的銜接、注重規(guī)范、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、加強(qiáng)課外作業(yè)和課程設(shè)計(jì)、采用靈活考核方式等五種改進(jìn)課程教學(xué)的措施和方法。

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作者簡(jiǎn)介：

萬軍（1975-），國(guó)防科技大學(xué)軍事基礎(chǔ)教育學(xué)院副教授，博士。研究方向：土木防護(hù)工程、軍事基礎(chǔ)教育。

程盼，男，國(guó)防科技大學(xué)軍空天學(xué)院講師，博士，研究方向：土木工程。