陳俊嶺 徐夷青

摘要：基于土木工程專業(yè)課程《建筑結(jié)構(gòu)抗震》的教學(xué)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，提出對(duì)課程教學(xué)改革的觀點(diǎn)，并且就在教學(xué)中加強(qiáng)基本概念講解、結(jié)合規(guī)范和工程實(shí)例、重視抗震概念設(shè)計(jì)、培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力等方面展開論述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)抗震;教學(xué)方法;概念設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）37-0183-02

我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和地中海南亞地震帶中間，近年來(lái)地震災(zāi)害頻發(fā)，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。教育部于2010年6月份提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”以貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展綱要（2010—2020）》重大改革項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，土木工程專業(yè)是首批試點(diǎn)專業(yè)之一。本專業(yè)目標(biāo)在于培養(yǎng)面向未來(lái)國(guó)家建設(shè)需要、適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展需求的行業(yè)精英和社會(huì)棟梁?！督ㄖY(jié)構(gòu)抗震》是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課程，對(duì)于學(xué)生畢業(yè)將來(lái)從事科研、設(shè)計(jì)、施工管理等工作都具有十分重要的意義[1]。筆者承擔(dān)這門課程的教學(xué)任務(wù)十幾年，一直在探索采用何種方式講授《建筑結(jié)構(gòu)抗震》這門課程才能獲得比較好的效果，現(xiàn)提出一些教學(xué)體會(huì)與同行探討，不足之處望不吝賜教。

一、學(xué)時(shí)與教學(xué)內(nèi)容的矛盾

國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃提出推動(dòng)高校針對(duì)不同層次、不同類型人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，改進(jìn)專業(yè)培養(yǎng)方案，構(gòu)建科學(xué)的課程體系和學(xué)習(xí)支持體系。在此指導(dǎo)方針下，高等院校的改革向培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方向發(fā)展，以學(xué)生為主體，使學(xué)生具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力、深厚的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力成為高校的培養(yǎng)目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，高校普遍通過(guò)壓縮理論教學(xué)學(xué)時(shí)、增加實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)的做法以強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)技能，本科生的總學(xué)分和教學(xué)總學(xué)時(shí)在原有的基礎(chǔ)上逐年削減，在一定程度上增加了教學(xué)的難度，既要保證教學(xué)質(zhì)量，又要壓縮教學(xué)時(shí)數(shù)，如何正確處理這一對(duì)矛盾，已成為當(dāng)前教學(xué)改革中亟待解決的課題。

《建筑結(jié)構(gòu)抗震》為同濟(jì)大學(xué)建筑工程課程群組的必修課程，教學(xué)內(nèi)容包括地震和結(jié)構(gòu)抗震的基本知識(shí)、單自由度和多自由度體系的地震反應(yīng)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)、多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋、多層砌體房屋和鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)等[2]。原本任課教師都認(rèn)為該課程教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)少，但自2014級(jí)學(xué)生開始，該課程由34學(xué)時(shí)（2學(xué)分）壓縮為26學(xué)時(shí)（1.5學(xué)分），學(xué)時(shí)減少20%以上，導(dǎo)致課時(shí)安排比較緊張，如果簡(jiǎn)單粗暴地砍掉某些章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，會(huì)導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容不成體系，也是對(duì)教學(xué)工作不負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)?？紤]到前修課程和《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程部分知識(shí)點(diǎn)有重疊，建議任課教師在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注該課程和前修課程知識(shí)點(diǎn)的交叉，盡量做到在有限的課時(shí)內(nèi)教授新的知識(shí)點(diǎn)，將重疊的知識(shí)點(diǎn)布置給學(xué)生自行溫習(xí)并通過(guò)作業(yè)考查鞏固，保證教學(xué)內(nèi)容的完整性。另外，《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程是國(guó)家級(jí)精品資源共享課，愛課網(wǎng)上有該課程未被壓縮的全部授課錄像，可供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，盡量做到在壓縮學(xué)時(shí)的情況下保證該課程的教學(xué)質(zhì)量。

二、規(guī)范條文的理解

雖然我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范一直執(zhí)行三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求，即“小震不壞，設(shè)防烈度可修，大震不倒”，但是抗震設(shè)防是以現(xiàn)有的科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提，每一次規(guī)范修編都是在一系列破壞性地震的推動(dòng)下進(jìn)行的[3]。如20世紀(jì)70年代發(fā)生的一系列地震特別是唐山地震，促進(jìn)了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89的頒布;1988年我國(guó)的云南瀾滄—耿馬地震、1996年云南麗江地震、1999年臺(tái)灣集集地震等，促進(jìn)了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5OO11-2001的頒布;2008年5月汶川強(qiáng)震和2010年玉樹地震促進(jìn)了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的頒布。

開設(shè)《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程的目的是希望學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，具有建筑結(jié)構(gòu)抗震的基本知識(shí)和從事一般建筑物抗震設(shè)計(jì)的基本技能。國(guó)內(nèi)外發(fā)生的地震災(zāi)害啟發(fā)結(jié)構(gòu)工程師和學(xué)者不斷深入研究抗震理論和方法，并將取得的研究成果及時(shí)修編到抗震規(guī)范里，用以指導(dǎo)建筑物的抗震設(shè)計(jì)。因此該課程的教學(xué)內(nèi)容中有大量的規(guī)范條文，特別是在多高層鋼筋混凝土房屋、砌體結(jié)構(gòu)房屋和鋼結(jié)構(gòu)房屋章節(jié)，條款多、公式復(fù)雜，由于學(xué)生沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，聽起來(lái)枯燥乏味，一味注重規(guī)范的講解會(huì)影響學(xué)生課堂上的積極性。為解決這個(gè)問(wèn)題，筆者在教學(xué)時(shí)針對(duì)各種類型的結(jié)構(gòu)補(bǔ)充了大量關(guān)于震害現(xiàn)象和抗震構(gòu)造的圖片資料，通過(guò)有視覺沖擊性的震害現(xiàn)象讓學(xué)生理解建筑物破壞的原因和機(jī)理，從而更好地把握規(guī)范的各種限制和規(guī)定。

三、多媒體教學(xué)彌補(bǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)

筆者作為專業(yè)課教師，在十幾年的教學(xué)工作中深深體會(huì)到實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)專業(yè)課程理解的重要性。以鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)為例，同濟(jì)大學(xué)分別開設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)基本原理、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，三門課程各有側(cè)重點(diǎn)，基本原理集中在構(gòu)件層次，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)重各種常用結(jié)構(gòu)體系，課程設(shè)計(jì)則是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握程度的重要環(huán)節(jié)。上述課程均為學(xué)習(xí)《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程的必備前修課程，多數(shù)學(xué)校將基本原理安排在大三的上學(xué)期，大三下學(xué)期學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，而《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程多數(shù)學(xué)校開設(shè)在大四上學(xué)期，因此學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)尚未學(xué)習(xí)抗震課程，只能進(jìn)行非抗震課程設(shè)計(jì)，但抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)在計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上差異很大，所以造成《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失，學(xué)生對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震的理論和概念理解難以深入。

筆者在教學(xué)過(guò)程中，充分利用多媒體技術(shù)，收集歷次大地震中典型震害的圖片、錄像，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)采用SAP2000、ANSYS等軟件做典型算例進(jìn)行非線性動(dòng)力時(shí)程分析，直觀演示建筑物在地震作用下的響應(yīng)，幫助學(xué)生理解課堂中所學(xué)知識(shí)[4]。

四、強(qiáng)化抗震概念設(shè)計(jì)

地震科學(xué)的研究現(xiàn)狀表明，目前還不能精確地給出未來(lái)地震發(fā)生的地點(diǎn)、強(qiáng)度和時(shí)間[5]。對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)，抗震概念的準(zhǔn)確把握要比會(huì)用軟件要求高得多。汶川大地震后的震害調(diào)查表明，經(jīng)過(guò)抗震設(shè)防、特別是在1990年后設(shè)計(jì)建造的建筑表現(xiàn)良好，除了極個(gè)別建筑物外，絕大多數(shù)建筑受到中等至嚴(yán)重破壞，但不倒塌，達(dá)到了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo);而在“89規(guī)范”之前的建筑物多數(shù)遭受嚴(yán)重破壞，直至倒塌[6]?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2001）[7]對(duì)結(jié)構(gòu)體系提出了多道抗震防線的要求，對(duì)于在大震作用下結(jié)構(gòu)抗倒塌具有重要意義;規(guī)范中強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的抗震設(shè)計(jì)概念對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要的意義。

隨著計(jì)算機(jī)科技的飛速發(fā)展，各種計(jì)算分析和設(shè)計(jì)軟件功能越來(lái)越強(qiáng)大，使結(jié)構(gòu)工程師越來(lái)越依賴軟件計(jì)算結(jié)果，但是結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)上的荷載和作用、施工過(guò)程中等各種不確定性因素使得基于高精度計(jì)算模型的分析結(jié)果不一定能正確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。另外，結(jié)構(gòu)的總體布局、選型、基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)造處理等都需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用多年工程實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的抗震概念。因此筆者在《建筑結(jié)構(gòu)抗震》的教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施，強(qiáng)調(diào)抗震結(jié)構(gòu)體系要求受力明確、傳力途徑合理且傳力路線不間斷，具備必要的抗震承載力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力。

五、結(jié)語(yǔ)

筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)《建筑結(jié)構(gòu)抗震》課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和改進(jìn)方式進(jìn)行了分析。作為抗震課程教育工作者，有必要緊密關(guān)注抗震領(lǐng)域的發(fā)展，在教學(xué)過(guò)程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，創(chuàng)造好的學(xué)習(xí)氛圍，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)優(yōu)秀的土木工程人才。

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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