钢筋混凝土结构设计原理课堂教学的探讨

　　中图分类号：TU37；G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0202-01

　　钢筋混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的一门专业主干课，该课程主要研究典型构件梁、板和柱等的一些力学性能、设计方法、构造要求和破坏特征等，其任务是向学生传授混凝土结构构件受力性能、计算原理和设计方法，为混凝土结构设计奠定基础。

　　然而钢筋混凝土结构设计原理的特点是概念多、内容多、符号多，加上规范的约束性，公式的经验性和问题的多解性，给学生的学习带来了一定的困难。为了改变这种状况，提高教学效果，本文结合作者多年的教学经验，从课堂教学的角度作了一些探讨。

　　1 课程特点

　　（1）课程综合性很强，要求学生具备扎实的数学和力学基础知识。

　　钢筋混凝土结构设计原理的教学内容从材料的力学性能入手，然后研究基本构件的承载特性和破坏特征。由于混凝土是由水泥、骨料和水搅拌经凝结硬化而形成，因此，混凝土材料的离散性大，力学性能较为复杂，相应的材料参数具有不确定性。为了获得混凝土材料及其构件的强度设计值，需要学生掌握概率论与数理统计相关的数学知识，理解极限状态设计方法。在分析构件基本受力过程中，虽然混凝土材料不是均质且非各向同性材料，但仍采用了材料力学分析问题的方法。因此，需要学生具有扎实的数学与力学基础。

　　（2）理论与工程实践相结合，需要培养学生的工程素质。

　　钢筋混凝土结构基本原理是一门由理论向工程实践转化的学科，也是学生第一次接触理论与工程实践都很强的课程。在教学过程中，学生经常有解决问题的结果为什么不是唯一的困惑。因此，需要让学生明白，影响一个实际工程的参数很多。在满足《钢筋混凝土结构设计规范》的前提条件下，很多参数的选取具有一定的主观性和经验性。因此，需要在课程教学中，建立学生的工程概念，培养他们的工程素质。

　　（3）涉及内容多，知识覆盖面广。

　　钢筋混凝土基本原理内容主要包括：材料特性、构件的承载性能、理论分析、构件设计计算等四个部分。在材料特性中，不仅要掌握混凝土的力学特性，也要掌握其非力学特性，如收缩与徐变。构件的承载性能中，由于混凝土的离散性及脆性特征、钢筋与混凝土2种材料的配比，以及荷载的加载方式，都会影响着构件的承载性能。通过分析构件的承载性能，建立合理的力学计算模型，进行理论分析，推导出构件的设计计算理论。并与实验结果相对比，并考虑工程的安全性及舒适性，最终落实到工程实践中。因此，钢筋混凝土基本原理涉及内容多，体系庞杂。

　　2 课堂教学探讨

　　（1）采用案例法，梳理混凝土结构设计原理的内容。

　　案例教学法是以学生对案例的运用和讨论为特点，帮助学生掌握对实际问题进行分析和反思的方法，重在提高学生的认识水平和解决问题的能力。其教学方法是根据教学目标的需要，以案例为基本素材，把学生带入特定的事件情景中，进而识别问题、分析问题和解决问题，其最根本的内容就是案例的选取和使用，这也是案例教学区别于其它方法的关键。其特点有：真实性、典型性、规范性、启发性和实用性。

　　（2）树立正确的设计观念，培养工程素养。

　　在刚开始讲授钢筋混凝土结构设计基本原理课程时，学生的概念里仍然是任何问题都只有唯一的精确理论解，学生只会解答严格给出条件的问题，但条件设定不完全时，学生往往会无法下手。面对钢筋混凝土结构基本原理，学生总会设法找到设计结果的唯一性与精确性。这就需要授课老师回答正确的设计观念。设计是从未知到已知，包括收集资料，方案比较，计算分析，结果评价，反复修改。在收集资料过程，使用材料的属性只能估算；结构方案分析时，只能进行结构的近似分析；建筑结构物上承受的外荷载并不能准确得知。因此，设计也是一项综合性的创造性工作，设计不是一次就能成功的。它是一个寻求最佳解的过程。由于材料属性的离散性和外荷载的不确定性等因素的影响，使得设计结果答案不唯一，但有好坏之分。通过对设计概念的讲解，让学生明白设计一个工程与做一道数学题的区别，从而培养他们的工程素养。

　　（3）系统介绍研究思路，帮助学生理解实验性结果的科学性。

　　与材料力学课程比较，钢筋混凝土结构的基本理论是建立在大量的试验数据曲线拟合的基础上，构件的设计计算内容是建立在实验和工程实践基础上的，故存在很多经验系数和经验公式。这可能使得学生怀疑这门学科的科学性，难以让学生找到学习这门课的方法。因此，需要老师系统地介绍以概率理论为基础的设计理论方法。针对一个未知的领域，解决问题的主要思路分为以下几个步骤：①首先通过大量的实验，观察实验现象，找到问题的主要影响因素；②建立合理的数学力学计算模型；③以相关力学理论为基础，建立相应的设计计算方法；④将理论结果与对实验经果进行认真对比分析，寻找结果差异的原因；⑤以工程实际需求为目标，对设计计算方法进行修正。然后以某一构件（如抗扭构件）的设计计算理论为例，来讲解其设计方法。这就使得学生易于理解规范中的相关构造要求，以及设计参数的上下限值（如最小和最大配筋率）。

　　（4）注重归纳总结，加强教学的逻辑性

　　符号多是钢筋混凝土结构基本原理一大特点，在学习过程中，学生常常混淆符号。因此，老师在教学过程中，需给学生讲解符号的规律。符号的下标一般是英文单词的开始字母。如：εe、εp、εsh、εcr依次为弹性应变，塑性应变，收缩应变和徐变。为了便于学生能很好记住这些符号，在课件中给出专业术语的英文单词。另外，课本中构造部分规定性东西多，内容比较零散，缺少逻辑性，有时，一个规定，在不同的地方多次出现。

　　3 结语

　　钢筋混凝土结构是一门理论与实际紧密联系的课程，具有很强的工程概念，又具有系统的科学理论。教学过程中，应以工程实际需求为目标，系统介绍科学的研究方法，通过归纳总结规律性的知识，增强钢筋混凝土结构知识的逻辑性。最终提高课堂教学的效果。

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