溫衛(wèi)平 籍多發(fā) 翟長海

摘要：《地下結(jié)構(gòu)抗震》課程是城市地下空間工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，是理論與工程實踐密切聯(lián)系的一門課程，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠掌握地下結(jié)構(gòu)抗震研究發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、地下結(jié)構(gòu)的典型震害機理、地震工程的基本知識、地下結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計理論和方法。本文通過對比分析“地下結(jié)構(gòu)”和“地面建筑結(jié)構(gòu)”的異同以及本科生先修專業(yè)基礎(chǔ)課方面的不足，提出針對《地下結(jié)構(gòu)抗震》課程的講授方法，從形象化展示地下結(jié)構(gòu)與地面建筑結(jié)構(gòu)的區(qū)別；教學(xué)重點和教學(xué)方法調(diào)整；培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程能力；堅持教學(xué)與科研一體化，相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展等四個方面詳細展開，旨在改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，有效提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu)抗震；教學(xué)探索；城市地下空間工程

中圖分類號：TU375 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0115-02

自1906年美國舊金山大地震以來，對地面建筑結(jié)構(gòu)的抗震研究已有100多年的歷史。在很長一段時間中，科學(xué)家和工程師們均認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)由于其被周圍土體所包圍而不存在地震破壞的情況。然而，在1995年日本阪神地震中，大量地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞甚至坍塌，地下結(jié)構(gòu)的抗震安全問題才真正引起科學(xué)家和工程師的重視，相應(yīng)的研究也逐漸增多。我國是全世界地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，同時我國正進行著大規(guī)模地下結(jié)構(gòu)建設(shè)，因此地下結(jié)構(gòu)的抗震問題對于我國城市地震安全至關(guān)重要。

《地下結(jié)構(gòu)抗震》課程是城市地下空間工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，是理論與工程實踐密切聯(lián)系的一門課程，使學(xué)生能夠掌握地下結(jié)構(gòu)抗震研究發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、地下結(jié)構(gòu)的典型震害機理、地震工程的基本知識、地下結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計理論和方法。

一、形象化展示地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的區(qū)別

城市地下結(jié)構(gòu)包括地鐵隧道、地鐵車站、地下室、地下商場、地下停車場等，其與地面建筑最大的區(qū)別在于所處的位置不同，進而導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞機理與地面建筑有很大的不同，最終導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理論方法與地面建筑截然不同，因此讓學(xué)生首先理解并掌握地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的區(qū)別，并在此基礎(chǔ)上掌握地下結(jié)構(gòu)的典型震害機理至關(guān)重要。地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的區(qū)別若只在緒論中簡要介紹，并不能為學(xué)生建立起一個對地下結(jié)構(gòu)典型震害機理的認(rèn)識。應(yīng)在授課中以PPT圖片形式形象地展示出地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的異同。首先，在緒論的講授中，對比給出地鐵隧道、地鐵車站、地下商場等城市地下結(jié)構(gòu)的截面、位置與地面房屋建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件截面的區(qū)別。

二、依據(jù)培養(yǎng)方案，調(diào)整教學(xué)重點和教學(xué)方法

城市地下空間工程專業(yè)的培養(yǎng)方案對畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)為：能夠從事城市地下空間工程的設(shè)計、施工、研究開發(fā)等工作的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。地下結(jié)構(gòu)抗震作為城市防震減災(zāi)的重要組成部分，學(xué)生畢業(yè)后應(yīng)具有地下結(jié)構(gòu)抗震的基本設(shè)計知識，能夠?qū)Φ叵陆Y(jié)構(gòu)抗震安全問題做出判斷，掌握地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法和構(gòu)造措施。

因此，在授課過程中，教學(xué)重點為學(xué)生對地下結(jié)構(gòu)在地震作用下各類構(gòu)件可能出現(xiàn)的問題及破壞規(guī)律的掌握，理解橫斷面、縱斷面抗震設(shè)計方法的基本理論與步驟，并不要求學(xué)生機械地記憶計算公式，了解地下結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施的目的，而不是機械地記憶構(gòu)造措施的內(nèi)容。在教學(xué)方法中避免灌輸式教學(xué)方法，對不同類型地下結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計中存在的共性問題給予概念性講解，培養(yǎng)學(xué)生對工程抗震問題的認(rèn)識、分析、解決能力。同時，在授課過程中強調(diào)，地下街結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的答案不是唯一的，任何一項設(shè)計都有多種方案可以選擇。在課堂中，多設(shè)置開放性問題，鼓勵學(xué)生踴躍參與，啟迪智慧，激發(fā)思考，鼓勵學(xué)生與老師之間發(fā)生學(xué)術(shù)觀點碰撞。

三、充分考慮學(xué)生先修課程的特點，在課堂上培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力

城市地下空間工程專業(yè)本科生的先修課程中只有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)等，并沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過結(jié)構(gòu)工程的動力學(xué)問題，而地下結(jié)構(gòu)抗震本質(zhì)上是動力問題，因此需要在課堂上采取合適的方式補充動力學(xué)問題方面的知識。同時，由于地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不僅涉及結(jié)構(gòu)本身，還涉及地震作用、周圍土體介質(zhì)的非線性問題等，因此地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計還需要用到有限元知識和軟件，本科生所學(xué)的有限元知識也不足以支撐地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所需。

四、堅持教學(xué)與科研一體化，相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展

《地下結(jié)構(gòu)抗震》課程組承擔(dān)了大量的國家和省部級的科研任務(wù)，取得了大量研究成果。多年來，教師努力做到科研成果和科研平臺反哺教學(xué)，堅持教學(xué)、科研一元化，實現(xiàn)教學(xué)與科研相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展。近年來，主余震序列對結(jié)構(gòu)所致累積損傷逐漸引起了工程師的關(guān)注，多次地震對結(jié)構(gòu)的累積損傷效應(yīng)不僅體現(xiàn)在地面建筑結(jié)構(gòu)，很多時候也體現(xiàn)在地下結(jié)構(gòu)。結(jié)合教師的最新研究成果，在課堂上通過簡單有趣的方式讓學(xué)生了解科研中的最新研究成果，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語

由于地下結(jié)構(gòu)抗震的重要性，《地下結(jié)構(gòu)抗震》課程是一門重要的理論密切聯(lián)系實踐的工程類課程。地下結(jié)構(gòu)抗震問題的復(fù)雜性為該課程的講授帶來了較大的困難，通過對比分析“地下結(jié)構(gòu)”和“地面建筑結(jié)構(gòu)”的異同以及本科生先修專業(yè)基礎(chǔ)課方面的不足，形象化展示地下結(jié)構(gòu)與地面建筑結(jié)構(gòu)的區(qū)別。在本課程的教學(xué)過程中，根據(jù)畢業(yè)要求，調(diào)整教學(xué)重點和方法。充分考慮學(xué)生先修課程的特點，在課堂上培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程的能力。堅持教學(xué)與科研一體化，相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展，努力做到科研成果和科研平臺反哺教學(xué)。

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