時間:2023-08-08 09:22:57
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關鍵詞:混凝土結構;設計;本科教學
【中圖分類號】G64.23【文獻標識碼】A【文章編號】
土木工程是一門和人們衣食住行息息相關的學科,范圍非常廣泛,有房屋建筑工程、給水排水工程、公路與城市道路工程、機場工程、水利工程等。其發展取決于兩方面:物質技術方面和科學理論方面。科學理論的目的是認識課題,尋求本質,主要任務是解決“為什么”,表現形態為知識理論;物質技術的目的是用來改造課題,任務是回答“做什么和怎樣做”,表現形態為物質[1]。在土木工程領域科學理論主要表現為材料和結構在作用下的反應與破壞機理、計算原理;物質技術主為材料制作與加工技術、結構技術、施工技術、節能技術等。其中施工和材料,還有理論最為重要,又稱為土木工程的發展的三要素:施工、材料和理論。
房屋建筑工程是土木工程的分支,同樣受二個方面和三要素的制約與促進。科學理論方面每個領域都是基本相同的,由于不同領域的特殊性,其物質技術方面不盡相同。在本科教學中,作者認為應講清理論,來理解和掌握技術;工作中,則要結合現有技術和理論,解決工程問題,創造和使用新的技術。
雖然房屋建筑工程只包含兩個方面――科學和技術,但內容非常多,限于篇幅,本文主要講述物質技術中的結構設計。結構是承重的骨架體系,根據組成材料又可分為混凝土結構、鋼結構、磚混結構、木結構等。不同材料及所組成的結構體系在作用的反應與破壞機理的不同,設計方法又有所不同,本文主要從總體上講述混凝土結構的設計方法的共性與教學改革建議。所謂結構體系是指構件按一定的傳力路徑而組成的結構定式,通常簡稱為結構。目前混凝土結構體系主要有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、板柱-剪力墻結構、筒體結構、框架-核心筒結構、筒中筒結構、混合結構。
混凝土結構的材料組成主要是鋼和混凝土,由于兩種材料的組成關系不同,以及結構體系的不同,不同的結構在荷載的作用下有共性,又有其特性。下面就談談結構設計共同的基本原則和步驟。
一、結構設計
設計就是把我們的規劃、構思等,以視覺的形式(聲音、圖像和實物等)表現出來。結構設計通常指把空間以圖紙的形式表達出來。結構設計的基本原則是均勻性、整體性和經濟性。均勻性指結構質量、剛度、幾何尺寸和作用分布均勻。整體性一指結構在作用下,作為一個整體參與抵抗工作,二指在偶然作用下或局部的破壞,結構還能保持整體而不倒塌或緩倒塌。結構均勻,方便估計作用效應,找出薄弱部位,采取加強措施;結構整體好,能提高其抵抗偶然作用的能力及抗災能力,從而提高安全性。具體指導方針:安全適用,經濟合理,保證質量,方便施工,減輕偶然作用,避免人員傷亡,減少經濟損失。實施時從項目選址,(建筑和結構)設計,施工三個階段嚴格把關,科學決策。本文主要談結構設計階段的方法與步驟。
我國現階段的房屋建筑設計模式是建筑設計和結構設計分別由建筑師和結構師完成。通常把結構設計分成三個階段:方案設計,初步設計,施工圖設計。
1.方案設計
本階段結構師根據經驗,結合建筑方案,運用概念設計,初選結構的型式,結構的體系,構件的形式等。所謂概念設計即根據工程經驗等形成的設計原則和設計思想,進行結構總體布置并確定細部構造的過程。
由于結構在各種作用下反應的復雜性,以及實際結構與計算模型的差異,很難有效地算出結構在各種作用組合下的薄弱環節,因此本階段主要是運用正確的結構概念進行設計[2],且要綜合考慮經濟、施工和技術先進性等。
具體過程結合結構破壞可能產生的后果及對各方面影響后果的嚴重性,根據建筑工程抗震設防分類標準與建筑結構可靠度設計統一標準,確定結構的設防類別及結構和構件的重要性。結合《抗規》(3.4節~3.9節,6.1.1)或《高規》(第3節),確定結構的三維尺寸(長寬高),結構體系及傳力途徑等。通常形成2個以上的方案,以供比較和進一步的優選。
2.初步設計與計算分析
主要是對前面的方案進行優選。初選構件的截面尺寸,材料,確定結構的計算簡圖,包括確定結構體系,桿件類型,桿件之間的連接形式,結構與支座的連接形式,材料的力學性質,荷載的計算。根據計算簡圖進行結構的力學行為分析(內力、變形、穩定性、動力特性等),從強度、剛度和穩定性三個方面對方案進行比較,確定最合理的方案。用極限狀態設計法,求出構件的計算配筋量。
初步估算可以用簡化方法并結合概念設計(如《抗規》3.4~3.6,《砼規》3.1~3.2和3.6,《高規》第3~5章)對多個方案進行初步篩選。再對篩選的方案,利用合法有效的軟件(抗震分析時要符合抗規3.6.6),對結構進一步的分析比較:內力、位移、周期、薄弱部位和復雜部位的應力分析等,綜合考慮施工與經濟,確定最優的方案(結構布置、構件尺寸和材料類型)。對最優方案做詳細的分析與計算(細部應力計算),得出計算配筋量。
3.施工圖設計
本階段主要是根據計算結果,結合概念設計,對結構和構件的構造、連接措施,耐久性及施工的要求,進一步的明確和細化,確定結構及構件的配筋量,細部構造的處理,選定材料。
目前常用的軟件能給出梁板柱墻及基礎的配筋量,并根據設定鋼筋庫進行選筋,并用平面標注。有時軟件的選筋結果不是很合理,還需要設計人員根據計算結果及規范的相關要求,并運用概念設計對配筋進行核查、調整和補充。規范相關章節為:《砼規》3.5,4章,8章~11章,《高規》3.6,3.10,6章~11章,《抗規》3.9節和第6章,非結構構件還要考慮《抗規》3.7節和第13章.基礎部位則要考慮《高規》第12章及《地規》和《樁規》。綜合考慮當地材料的供應和施工水平,書寫施工說明,繪制配筋圖。
二、教學
傳統設計規范以“截面鋼筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土結構的安全,實際這只屬于安全的較低層次。而結構在偶然作用的倒塌,才是對安全的最大威脅。因此,提高結構的抗災性能,這才是結構安全的根本[3]。而提高結構的抗災性能,就要加強結構的整體性。傳統的房屋混凝土結構的教學也是以構件教學為主――重構件計算,輕概念。課程的安排方面也存在支離破碎的現狀。
作者認為,混凝土結構的教學也應隨著人們對結構設計認識的深化,而改變。指導思想為講清原理(學生和老師),重視概念和整體方案設計的教學,構件的計算作為基本技能掌握。具體為:1.課程的重組,把混凝土設計基本原理,混凝土結構設計,高層建筑結構設計,建筑結構抗震設計,合為混凝土結構設計,分為三部分――基本原理,結構設計(非抗震和抗震)。2.編寫相應的大綱和教學計劃――先進行整體結構的教學(方案設計,效應的計算與組合),考慮到與結構力學的銜接先以框架結構為例。再講基本原理,最后其它結構體系及結構的抗震設計。
三、總結
結構設計的原則是均勻性和整體性:要重視概念和方案設計(剛度、質量和幾何分布均勻),加強結構的整體性,提高結構抗災性能。教學更應該從傳統的構件式教學,過渡到整體式教學:理解原理,重視概念,掌握基本技能。
參考文獻
[1]科學與技術的區別[J].齊齊哈爾社聯通訊,1985,S2期:28.
關鍵詞:混凝土結構基本原理;課堂教學;教學計劃;多樣性教學方法
中圖分類號:TU37;G6420 文獻標志碼:A 文章編號:10052909(2015)04005905
混凝土結構基本原理作為土木工程專業中重要的專業必修基礎課程,其主要任務是培養學生掌握鋼筋及混凝土兩種材料所組成結構構件的基本力學性能,具備混凝土結構構件設計能力,理解其與先修課程(如材料力學、結構力學)和平行課程(如鋼結構)的關聯性,要求學生掌握鋼筋和混凝土兩種材料組成的混凝土結構構件在承受軸向力、彎矩、剪力、扭矩以及共同作用時的截面設計和承載能力評估,掌握預應力混凝土結構構件在軸心拉力和彎矩作用下的承載能力計算和評估,掌握混凝土構件裂縫寬度和撓度確定的基本原理和驗算方法。為學習后續課程混凝土結構設計和畢業設計打好基礎。圖1為與該課程相關的先期、平行和后期課程。
圖1 混凝土結構基本原理的先期課程、平行課程及后續課程示意圖
我國高校土木工程專業的混凝土結構基本原理與北美國家課程設置有所不同。筆者在美國田納西大學和加拿大麥吉爾大學做訪問學者期間跟班學習混凝土結構課程,兩所大學土木工程專業的本科生在該門課程上的學時為每周3小時,共36學時,學習內容包括基本原理和結構[1],課程緊密結合設計規范,授課教師更加注重實際應用。而我國的教學將混凝土結構基本原理和結構
設計分為兩門課程,在兩個學期完成,原理部分64學時,設計部分36學時,學生能更好地理解混凝土結構的基本原理。
筆者以90分鐘課堂教學為例,結合同濟大學混凝土結構課程教學實踐,闡述了多樣性教學的意義,揭示了教學計劃在課堂教學中的重要地位,反映了中國高校混凝土結構課程教學特色。
一、 混凝土結構基本原理教學特色
積極發揮課堂特色是提高教學質量的有力舉措。筆者所在高校(同濟大學)以顧祥林教授為首的“混凝土結構基本原理”教學團隊在長期教學實踐活動中形成了自己的教學特色,這些特色包括立體化教材、國際化辦學、開放性以及自選式試驗等。立體化教材是指采用教學團隊編制的中文教材[2]、試驗指導書和英文教材(即將出版),并集紙質教材、多媒體電子教案、教學錄像、試驗錄像、試件陳列室等多種表現形式于一體。土木工程專業國際化辦學指通過研究國際化模式并初步實踐,加強雙語教學和英文教材建設。開放性、自選性試驗指專門配置了混凝土結構教學實驗平臺[3],開放性、自選式教學試驗貫穿整個理論教學過程。試驗錄像在課程網站上,可隨時觀看學習。課堂是發揮和展示這些特色教學形式的平臺,根據教學大綱要求科學合理安排好課堂時間是提高教學效果的根本保證。同濟大學混凝土結構基本原理課程先后被國家、上海市、學校評為精品課程。這些課堂特色的形成凝結了幾代人的不斷努力和探索實踐,是CDIO工程教育模式的具體表現[4]。
二、混凝土結構基本原理教學方法的多樣性
課堂教學方法的多樣性有利于提高教學效果。多樣性的課堂教學方法分別在學習模式、雙語教學、考評方式、教研結合中充分體現。
引導學生采用先進的學習模式。自主學習、研究性學習和實踐性學習是先進的學習模式,課堂教學中通過回答開放性問題(包括概念型、知識型和資源型等三種類型),讓學生自己在思考和查閱資料中找到問題的答案,培養學生自主學習能力;根據個人興趣和專業需要安排學生選擇教學實驗,接觸工程實際,提高解決實際問題的能力,初步掌握正確的思考和研究方法。
雙語教學和全英文教學。本課程開出完全用英語講課的平行班,供學生自由選課,以滿足學生的不同需求。隨著學生英文水平的提高和國際化要求,目前全英文教學取代了雙語教學。2014―2015年度選修人數占學生總數的10%。
考試方法改革。采取靈活的成績評定方式:理論考查占90%,實驗報告占10%。采取激勵機制,將研究性學習和實踐性學習的考評作為附加成績。
教學團隊的教師承擔多項國家級、省部級課題以及實踐應用課題,課題中大多為混凝土結構課題的試驗研究項目。充分利用這種優勢,積極引導學生參與課題研究,積極在各類課題科研試驗項目中鍛煉學生實踐能力,強化感性認識,加深課本理論的理解,認清學科發展前沿。同時積極把國家標準、規范和規程的研究成果反映到課程教學中。由于《既有建筑物結構檢測與評定標準》《裝配式混凝土結構技術規程》《纖維增強復合材料加固混凝土結構技術規程》等標準、規程為本課程組教師參與編寫,授課教師根據編寫體會進行深層次的講解,使學生及時掌握學科發展前沿和動態。此外,積極組織學生參加土木工程學院大學生創新實踐訓練計劃(SITP)項目。
三、 混凝土結構基本原理課堂教學
混凝土課程具有內容多,公式符號多,構造規定多,工程實踐強等特點。該課程可分為承載能力和使用性能兩大部分。承載能力涵蓋正截面承載能力和斜截面承載能力。正截面承載力包括軸向力、彎矩,以及彎矩與軸力共同作用時的混凝土結構構件的截面承載力,斜截面承載力包括混凝土結構構件承受剪力和扭矩時截面上的承載能力。使用性能作為課程的一個部分,簡單介紹混凝土結構構件的變形,包括裂縫寬度、受彎構件撓度的計算方法。承載能力分析和使用性能課時比例為14∶1。結合試驗研究,從加載到破壞全過程,提煉混凝土開裂、鋼筋屈服、混凝土壓碎等代表性的狀態,以力的不同類型作用下的承載能力分析方法分析其破壞機理。
縝密、細致、科學的課堂教學計劃是提高教學效果的關鍵。以混凝土結構基本原理課程中“斜截面受剪承載力”教學環節為例,根據教學大綱制定科學合理的教學計劃,并對每一步教學分配合理的教學時間是提高課堂教學質量的有效途徑。教學計劃中應突出基本概念和原理,理論聯系實際,注重系統性、新穎性和趣味性。
(一) “斜截面抗剪承載能力性能與計算”章節教學內容及要求
該章節教學內容包括:(1)無腹筋梁的受剪性能;(2)有腹筋梁的受剪承載力計算;(3)保證斜截面受彎承載力計算的構造要求。
該章節教學的基本要求:(1)熟悉無腹筋梁斜裂縫出現前后的應力狀態;(2)掌握剪跨比的概念,無腹筋梁斜截面受剪的三種破壞形態以及腹筋對斜截面受剪破壞形態的影響;(3)熟練掌握矩形、T形和工字形等截面受彎構件斜截面受剪承載力的計算模型、計算方法及限制條件;(4)掌握受彎構件鋼筋的布置、梁內縱筋的彎起、截斷及錨固等構造要求。
(二)90分鐘課程教學計劃與實施
教學環節根據教學內容的第(2)點和教學要求的第(3)條展開,在90分鐘的教學環節中,考慮特定時間內圍繞教學目的劃分若干步驟完成知識點、重點及難點的復習、解釋和討論,在此過程中合理安排教師與學生互動時間(表1)。
步驟教學目的教學知識點重點及難點教生扮演角色時間分配
1鞏固平截面假定在受剪承載力分析中的不適,以及鞏固斜截面的基本假定正應力與剪應力的共同作用決定構件的裂縫位置及走向斜裂縫的出現 學生討論為主5分鐘
2復習斜截面受剪承載力的實驗研究復習剪跨比的概念,剪跨比對抗剪破壞模式的影響剪跨比作用的原因學生討論為主10分鐘
3復習無腹筋梁受剪承載力無腹筋梁承載力計算公式推導忽略不確定因素,
簡化計算模型 學生討論為主5分鐘
4有腹筋受剪承載力計算平面桁架模型基于有腹筋梁平面桁架模型的承載力計算公式推導桁架模型中的裂縫間混凝土簡化為桁架模型中的壓桿教師講解為主25分鐘
5有腹筋梁受剪承載力的半理論半經驗公式受剪承載力計算公式的組成及應用上限和下限值的確定教師解釋為主25分鐘
6受剪承載力公式及應用小結及作業布置剪跨比計算、臨界截面確定、箍筋面積計算和間距確定、最小配箍率和截面限制條件的驗算等教師講解為主20分鐘
表1中的步驟1―3用于鞏固與復習,加深學生對剪跨比概念的理解,為后續的斜截面受剪承載力性能和計算作鋪墊。這3個步驟以學生討論為中心,共分配20分鐘時間。步驟4―6用于講解新的知識點,通過前3個步驟將學生的注意力集中于課堂教學之后,教師確認大部分學生掌握了構件斜截面抗剪的基本特征和關鍵參數時,以教師為主進行步驟4―6的教學,根據內容需分配70分鐘時間。
步驟1實施時,結合先期課程(材料力學)和該課程第二章的材料性能中的相關內容,復習公式(1)中的正應力和剪應力產生的內力,正應力源于彎矩,而剪應力源于剪力。
σtp,cp=σ2±σ24+τ2 (1)
裂縫的發展方向與τ/σ比值有關,與水平方向夾角為1/2arctan(2τ/σ);τ/σ越大,裂縫發展方向越陡。
步驟2實施時,必然涉及剪跨比的概念,這時可引導學生深化剪跨比的概念,為什么剪跨比能夠決定構件抗剪破壞的模式,可從裂縫發展與構件長度方向的夾角大小判斷,裂縫發展方向與構件長度方向的夾角越小,構件的抗剪承載能力越低。而決定夾角大小的是τ/σ,剪應力τ取決于剪力V的大小,而σ可由彎距M推算出來。這樣,σ/τ可以用彎距M與剪力V和截面有效高度h0乘積的比值,可以表示為
MVh0= VaVh0=ah0(2)
ah0稱為剪跨比λ。
如此,σ/τ∝MVh0,τ/σ與λ成反比。τ/σ越大,λ越小,受剪承載力越大。進而,可以用剪跨比λ說明構件抗剪破壞模式。
步驟3實施時,復習在剪壓破壞模式下,沿斜裂縫取隔離體,忽略斜裂縫截面上難以確定的縱向鋼筋的銷栓力和裂縫間的摩擦力,得出無腹筋梁的受剪承載力為
Vc=0.24-0.06σsρsfc0.5+0.24λfcσsρsfcbh0=αc'fcbh0=αcftbh0
(3)
步驟4實施時,重點說明桁架模型,箍筋作為桁架的拉桿,上下弦縱向鋼筋作為桁架的拉桿和壓桿,裂縫間混凝土作為桁架的斜壓桿。在桁架模型中學生往往對斜壓桿難以理解。構件抗剪破壞時,斜裂縫間的混凝土受到上下縱向鋼筋的約束分析,斜裂縫間混凝土受壓,可以理解為斜壓桿。然后,講解縱向鋼筋的受力,再說明水平鋼筋的受力,最終得出有腹筋梁的受剪承載力為
Vu=nvhcorcotα=fyvAsvshcorcotα(4)
由公式(3)和(4)疊加,得出受剪承載力計算理論公式。
講解步驟(3)和(4)之后,學生基本上可以接受這樣一種思路:雖然斜截面受剪承載力性能與計算不符合平截面假定,但它仍然利用“實驗―基本假定―計算模型―基本公式―適用條件―公式應用”的線索,從中體現課程的系統性。
實施步驟5過程中,在講解為什么不用最大配箍率作為承載能力的上限時,利用實驗研究結果(圖2)解釋。從圖1可以看出,隨著配箍率的增大,即橫坐值的增加,縱坐標將不再變化,這表明受剪承載力Vu 與構件截面有效面積bh0的比值保持不變,因此受剪承載力受截面面積的控制或限制,解釋了受剪承載力上限值的確定方法。
圖2 受剪承載力/抗拉承載力比值與配箍率關系圖
為開拓學生解決問題思路,可從解析角度解釋。試驗研究中表明,當配箍率超過一定值后,則在箍筋屈服前,斜壓桿混凝土已壓壞,故取斜壓破壞作為受剪承載力的上限。而《混凝土結構設計規范》[5]是通過控制受剪截面的剪力設計值不大于斜壓破壞時的受剪承載力來防止由于配箍率過高而產生的斜壓破壞。學生對這一點往往難以理解,對從配箍率控制轉化為截面面積控制感到困惑。
其實,在疊加公式(3)和(4),得到受剪承載力計算理論公式(5)后,
Vu=0.7ftbh0+1.25fyvAsvsh0(5)
不妨定義最大配箍率ρsv=1.2ftfyv,并將該配箍率帶入公式(5),簡單變化后可得
Vu=0.25βcfcbh0(6)
如此變化,即可得到規范設置的依據。
在第6個步驟中,為了增強學生的工程概念,在公式應用時,啟發學生思考作用在梁上的集中荷載的工程意義。通常情況下,學生根據實驗課獲取的經驗認為集中荷載是分配梁產生的或者是千斤頂給予的。通過啟發學生的思考,引導他們從實際結構的主次梁考慮,解釋集中荷載的位置其實就是另一方向梁的支座位置,集中荷載大小即為另一方向梁的支座反力。往往在這個時刻,學生會恍然大悟,記憶深刻,產生良好的教學效果。接著,討論在集中荷載部位實際上應如何布置箍筋,是配在次梁支座的兩側還是放在支座的中間,只要從受剪承載力的基本原理出發,學生能得出應放在支座兩側的正確答案,因為支座處的實際計算截面積遠大于bh0。如此,不僅增強了學生對工程概念的理解也提高了學習興趣,體現了課程的新穎性和趣味性。
公式多、教材繁、考試難是多樣化教學方法實施前學生對混凝土結構基本原理課程的普遍反映。多樣化教學的實施加強了混凝土結構基本原理課堂教學的新穎性、趣味性、系統性,改變了學生被動學習的局面,提高了學生自主學習能力。2014年,同濟大學通過網上評議調查,93%的學生反映課程教學方法靈活多樣,激發了學生的興趣和深度思考;97%的學生反映課程內容豐富新穎,具有挑戰性;93%的學生反映多樣化教學效果很好。從2014―2015年度學生期終考試中構件受剪承載力考題的抽查結果來看,90%以上的學生能掌握配箍率限界的概念,并能合理判斷受剪控制截面和熟練應用計算公式進行抗剪配筋設計。
四、結語
同濟大學混凝土結構基本原理課堂教學實踐證明,通過多樣化的教學方法可培養和提高學生自主學習能力,充分發揮90分鐘內不同時段的教學效能是提高教學效果的重要途徑。因此,只有堅持這些鮮明的教學特色,才能更好地保證和提高混凝土結構基本原理課堂教學質量。參考文獻:
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[2] 顧祥林. 混凝土結構基本原理[M]. 上海: 同濟大學出版社,2011.
[3] 顧祥林,林峰,黃永嘉,等. “混凝土結構基本原理”本科教學實驗平臺建設[J]. 實驗室研究與探索, 2009, 28(2):37-40.
【關鍵詞】建筑結構 新版混凝土規范 教學改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)03-0019-02
1 引言
《建筑結構》是非土建類專業開設的專業基礎課程,內容涵蓋混凝土基本原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、鋼結構以及抗震設計,知識面廣、內容全面。在"需求導向,能力為本,知行合一,重在創新"的人才培養理念指導下,《建筑結構》課程應緊密結合結構設計規范[1],以結構設計基本原理為基礎,以建筑結構發展最新動向為延伸,強調學生對基本概念和設計方法的掌握,培養學生發現問題、解決問題的能力。
2010年新修訂的《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)[2]于2011年7月1日在全國范圍內開始實施。新規范在總結今年來全國科研、高校和設計單位的科研成果和工程實踐經驗基礎上,學習借鑒國外先進規范和經驗,廣泛征求國內有關單位意見,經過反復修訂而成,代表了混凝土結構學科在現階段的技術水平。而《建筑結構》課程體系中最重要的混凝土基本原理和鋼筋混凝土結構設計必須遵循新版混凝土規范要求。因此,在新版混凝土規范出臺之際,《建筑結構》課程教學應適時進行調整和完善,以確保學生能正確完成鋼筋混凝土結構的設計,了解混凝土結構學科發展趨勢。
2 《建筑結構》課程特點
《建筑結構》課程授課對象是非土建類學生,這一特殊的教學群體決定了該課程的主要特點:
(1)課程內容繁多。《建筑結構》以"混凝土基本原理"為基礎,以"鋼筋混凝土結構"、"砌體結構"、"鋼結構"為應用,以"抗震設計"為補充,基本涵蓋了土建類專業的大多數專業基礎課。同時在《建筑結構》的教學環節中,涉及了工程材料、材料力學以及結構力學等多門課程內容,要求學生具備扎實的基礎知識。
(2)課程課時少。《建筑結構》課程通常分兩學期教學,總課時不足90學時,遠低于土建類專業課時數。在內容多、課時少的背景下,必然要求對建筑結構教學內容進行合理分配,結合教學對象,針對專業特點,把握全局,突出重點。
(3)學生基礎薄弱。非土建類學生數學、力學基礎較差,面對《建筑結構》中大量公式的推導和應用,往往存在心有余而力不足的現象。尤其對一些理論性稍強的內容,學生普遍認為內容太難,無法完全掌握。
(4)學生思想不重視。學生往往只關注本專業的核心課程,不重視《建筑結構》課程,在學習過程中只求應付考試,不求真正掌握、靈活應用,所以即使老師反復強調,教學效果仍然不佳。
因此,《建筑結構》課程只有針對課程自身特點,結合非土建類專業學生基礎,因材施教,才能真正實現課程教學目的。恰逢2010版混凝土規范修訂,可通過對教學內容和教學方式的改進,突出新舊混凝土規范的差異,促進學生對混凝土規范的認識和理解,提高教學效果。
3 《建筑結構》教學內容改革
(1)采用高強高性能材料
新版混凝土規范提倡高強高性能材料,要求適當提高一般結構的混凝土強度等級,鋼筋混凝土強度不應低于C20,采用強度級別400MPa及以上的鋼筋時,混凝土強度等級不應低于C25。同時廢除23MPa5級鋼筋,以300MPa級鋼筋代替,新增500MPa級鋼筋,大力推廣400MPa級、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋,并逐步限制335MPa級鋼筋。
(2)統一受剪承載力計算公式
在2002版規范[3]中,均布荷載作用下的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.25fyv(Asv/s)h0,受集中荷載作用的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.0fyv(Asv/s)h0。新版混凝土規范統一了受彎構件抗剪承載力計算公式,均按1.0fyv(Asv/s)h0計算,修訂后規范適當提高了斜截面受剪承載力的安全儲備。
(3)提高最小配筋率
2002版混凝土規范規定受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率取0.6,對400MPa級鋼筋可減小0.1。新版混凝土規范中根據抗震設計要求,受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率如表1所示,修訂后受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)中最小配筋率規定
受力類型 最小配筋率(%)
受壓構件 全部縱向鋼筋 0.50(500MPa級鋼筋)
0.55(400MPa級鋼筋)
0.60(300、335MPa級鋼筋)
一側縱向鋼筋 0.2
受彎構件、偏心受拉、軸心
受拉構件一側的受拉鋼筋 0.2和45 中的較大值
表中:ft為混凝土抗拉強度設計值,MPa;fy為鋼筋屈服強度設計值,MPa。
(4)調整裂縫寬度計算公式
新版混凝土規范中裂縫寬度計算公式形式保持不變,但對于三級裂縫控制等級的非預應力混凝土構件,最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算。同時對于非預應力的受彎或偏心受壓構件,受力特征系數αcr減小為1.9。修訂后計算得到的裂縫寬度值有所減小,解決了采用高強鋼筋受裂縫寬度限制的問題。
(5)完善了各種構件的構造要求
新版混凝土規范中對板、板柱結構、混凝土墻、鋼筋錨固等構造要求進行了完善修訂。包括:正式提出現澆空心樓板的最小板厚200mm;修改了錨固長度的修正系數,將錨固長度的下限值減低為0.6;完善裝配式結構的構造要求,增補機械連接、漿錨接頭等連接方式等等。
(6)提出新的設計原則
新版混凝土規范為提高結構抵御災害的能力,提出了結構防倒塌概念設計,介紹了結構防倒塌定量設計方法的原則。同時為完善耐久性設計,針對既有建筑改造的迫切需要,提出了既有結構延長年限、安全復核、改變用途、擴建改造、修復加固的設計原則。
4 《建筑結構》教學方式改革
《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)在第六批規范課程研究的基礎上,對"從截面計算到結構設計"、"增加結構防倒塌設計的原則"、"耐久性及既有結構再設計"、"提高安全度設置水平"、"采用高強-高性能材料"以及"技術進步標準協調國際接軌"六個方面進行了補充、完善、提高。新版混凝土規范的發展方向代表了混凝土結構領域的發展方向,體現了不斷進步、緊密聯系工程的精神。因此,作為《建筑結構》課程更應及時貫徹2010版混凝土規范精神,結合工程實踐開展教學工作,具體可進行以下幾方面的教學改革嘗試。
(1)大量運用對比分析法
在眾多《建筑結構》課程教改研究成果中,對比分析法可以通過比較,找出事物的相同點和不同點,加深學生對教學知識的理解和掌握[4]。在《建筑結構》課程教學過程中,可采用對比分析法對新舊混凝土規范內容進行舉例說明,不僅要突出修訂后的內容,也應介紹規范修訂的背景、原則,讓學生在記住專業知識的同時,也對混凝土學科發展方向有所了解。
(2)開展"現場"教學
《建筑結構》課程中的部分概念性知識,學生往往很難把握。為讓學生擁有對混凝土結構的直觀認識,可以帶領學生參觀結構試驗大廳,逐一介紹鋼筋、水泥、砂石、模板等基本材料;還可帶領學生旁觀土建類專業學生材料試驗課和混凝土試驗課,觀察鋼筋綁扎、混凝土澆筑、振搗以及適筋梁破壞試驗。通過"現場"教學把抽象的事物、概念實體化,加深學生的理解,培養學生對《建筑結構》課程的學習熱情。
(3)緊密結合工程實例
對于非土建專業學生,大量概念、公式、計算內容的講授不免顯得枯燥,因此需要在教學過程中不時通過生動的工程照片、實例、視頻吸引學生注意、強化學生的感性認知,將有助于《建筑結構》課程教學效果的改善。
(4)教師不斷自我培訓
隨著新技術、新工藝、新知識的不斷發展,混凝土規范進行了再次修訂和完善,以規范為根本的《建筑結構》課程也應緊跟發展趨勢,不斷自我完善。因此,任課教師必須及時更新知識結構、增長工程實踐經驗、及時掌握行業發展動向,積極參與課程相關的各項科研、教改研究,不斷進行自我培訓,提高自身素質。同時在教學環節中,以身作則給學生樹立積極向上的榜樣。
5 小結
本文以新版混凝土規范為背景,結合非土建類專業學生特點,初步探討了《建筑結構》課程的教學改革。通過對教學內容和教學方法的改進和完善,以期實現課程教學目的,完成教學任務,達到教學效果,使學生在接受建筑結構設計相關理論知識的同時,了解行業發展方向,提高自身實踐能力。
參考文獻:
1.王文龍. 高職《建筑結構》課程的教改實踐與探索[J]. 長江工程職業技術學院學報. 2006,23(1):43-45.
2.中華人民共和國住房和城鄉建設部. 《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)[S]. 中國建筑工業出版社出版. 2010.
關鍵詞框架;結構;設計;方案;原理;荷載;計算;
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
隨著社會經濟形勢的不斷好轉,人們的生活水平得以快速提高,在這種環境背景的影響下,人們對于建筑物的使用功能和質量性能都有了更高的要求,為更好的滿足人們對于現代建筑物實際的生活和心理追求,建筑框架結構設計便成為人們所關注的焦點。建筑空間、平面布局等都包含在建筑的框架結構設計中,對滿足人們的需求方面起著至關重要的作用。
一、框架結構的定義和類型
1.1 定義
框架結構是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構成承重體系的結構,即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現的水平荷載和豎向荷載。框架結構是多層房屋的主要結構形式,也是高層建筑的基本結構單元。
1.2 類型
(1)按構件組成劃分可分為梁板式結構和無梁式結構兩種兩種類型。
梁板式結構是指由梁、板、柱三種基本構件組成的骨架結構;無梁式結構是指由板和柱子組成的骨架結構。
(2)按框架的施工方法劃分可分為現澆整體式框架、裝配式框架、半現澆框架及裝配整體框架。
(3)按材料組成區分可分為鋼框架和混凝土框架
鋼框架是指有鋼梁或鋼柱組成的能承受垂直和水平荷載的結構。混凝土框架是指由混凝土為漢族要材料建造的工程結構,包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構等。
二、框架結構設計的基本原理
在建筑結構中框架結構設計的基本原理主要包括兩個方面:一是建筑結構的荷載,二是極限狀態設計法。
2.1 建筑結構的荷載
荷載:施加在結構上的集中力或分布力,稱之為直接荷載;引起結構外加變形或約束變形,稱之為間接荷載。荷載效應:由作用引起的結構國構件的反映。結構抗力:結構或結構構件承受效應的能力。
2.2 極限狀態設計法
為了保證框架結構設計的安全性、耐久性與實用性,必須對其極限狀態進行驗算。同時,這也是框架結構設計的方法。安全性:滿足特定的與建筑物功能相適應的承載力極限狀態;耐久性:保證結構的承載力的持續時間與環境使用度;實用性:保證結構在正常使用中時具有良好的工作性能。
三、框架結構設計及其計算要點分析
3.1框架計算簡圖的確定
沒有地下室的多層框架房屋,一般來說基礎埋的較深,對于不同的深淺度,要有不同的設計。在基礎埋的比較深的時候,為了增加房屋底部的整體性,減小位移有時在±0.000附近設置基礎連系梁。將基礎連系梁以下的部分看作底層,層高H取基礎頂面至連系梁頂面的高度,而把實際建筑的底層作為第二層考慮,層高H取連系梁頂層至一層樓面高度。基礎埋深較淺時現澆的框架結構梁柱剛接,計算簡圖的確定主要是確定底層柱的計算長度。根據《混凝土結構設計規范》GB50010-2010(以下簡稱《結構規范》)第6.2.20條規定:一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結構,底層柱的計算長度取基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度H,裝配式框架取1.25H。對于帶地下室的多層框架結構,合理確定上部結構的嵌固位置是一個關鍵問題。《結構規范》和《建筑抗震設計規范》GB50011-2010(以下簡稱《抗震規范》),都沒有明確地提出具置,需要具體問題具體分析。對于能夠滿足《抗震規范》第6.1.14條規定的地下室結構或采用箱型基礎時,可將地下室頂作為框架上部結構的嵌固位置,在利用PKPM軟件進行設計時,樓層總數僅輸入地下室以上的實際層數,底層的層高H取實際層高。這樣計算出的地震作用與實際情況較為接近。對于不能滿足《抗震規范》第6.1.14條規定的地下室結構或者采用筏板式基礎時,嵌固位置最好取在基礎頂面。此時,利用電算進行樓層組合時,總層數應為實際的樓層數加上地下室的層數。
3.2鋼筋混凝土保護層厚度的取值
混凝土保護層在保護鋼筋不受銹蝕方面起著重要作用,能夠有效保證鋼筋的粘結錨固性能,對于構件的耐久性和鋼筋的受力性能影響比較大。《結構規范》規定,保護層厚度計算應由最外層鋼筋開始計算,梁柱保護層計算需考慮由箍筋及構造筋邊開始計算至混凝土表面的距離。實際工作中設計人員的不重視,常會出現以下問題:1)主梁與次梁交叉處、主梁、次梁和板的鋼筋關系處理不明確,造成板負筋保護層厚度不足或構件有效截面高度損失,直接影響到構件的安全性;2)地上部分與地下部分的柱因所處的環境條件不同,根據規范要求,應采取不同的保護層厚度。
3.3.1梁的設計
設計梁要注意梁度差,當梁度差較小時,兩高也要與之相同。如果梁底與窗定的尺寸相差的小,大粱的高度就該與窗頂一致.外部的框架梁盡梁盡量保持外皮與住外皮的一 平。有次梁的時候,盡量使主梁和次梁分開,以免引起主次梁的抗扭。 使抗扭的縱箍筋增加。上梁縱筋的間距在滿足抗裂的同時.也要注意 將梁端頭的箍筋加密。小面積的梁及框架梁,上下部的縱筋避免支座 搭接。由于挑梁在總負荷中所占的比例較小。將挑粱變成截面不能夠 有效的減輕自重,變截面梁時,其撓度也大于截面梁。如果挑梁的端部有次梁,要注意對其加固。一般情況下。只有當剪承載力不足時,挑梁根部才可以加斜筋。挑梁配筋必須留有空間.而就大梁而言.在梁的下部必須配置受壓鋼筋來減少撓度。為了保證梁的變形能力,使框架結構具有較好的抗震性能,梁端縱向受拉鋼筋的配筋率應能使梁端截面的受壓區相對高度滿足以下要求:一級框架≤0.25ho;二、三級框架≤0.35ho,同時,縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%。為了保證梁有足夠的延性,提高塑性鉸區壓區混凝土的極限壓應變值,并防止在塑性鉸區內最終發生斜裂縫破壞,在梁端縱筋屈服范圍內加密封閉式箍筋,對提高梁的變形能力十分有效。同時,為了防止壓筋過早壓曲,應嚴格遵照《抗震規范》限制箍筋的間距。
3.3.2柱的設計
柱的設計主要從三個方面闡述,分別是柱截面尺寸、柱縱向鋼筋的配置、柱的箍筋。柱的平均剪應力太大,會使柱產生脆性的剪切破壞。平均壓應力或軸壓比太大會使柱產生混凝土壓碎破壞,為了使柱有足夠的延性,柱截面尺寸應符合以下要求:柱截面的長邊應小于柱凈高的1/4;且矩形截面柱,抗震等級為四級或層數不超過2層時,其最小截面尺寸不宜小于300mm,一、二、三級抗震等級且層數超過2層時不宜小于400mm;圓柱的截面直徑,抗震等級為四級或層數不超過2層時不宜小于350mm,一、二、三級抗震等級且層數超過2層時不宜小于450mm;柱截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3;當剪壓比保持較低時,可獲得較好的延性,為此柱端截面的平均剪應力一般宜小于3N/mm。
結束語
建筑框架結構是我國建筑工程領域近幾年所采用的,各項設計技術以及施工工藝方法還不夠成熟,為此我國建筑工程領域在進行框架結構設計與建設時需要不斷地在實踐中豐富設計經驗,提高設計質量標準,為我國建筑框架結構設計在建筑工程施工領域的健康發展奠定堅實的基礎。
參考文獻
[1] 蔣新梅;;論高層建筑結構設計之常見問題的分析[J];四川建材;2009
關鍵詞:混凝土結構設計原理;雙語教學;教學方法
中圖分類號:TU37-4 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)02-0083-04
開展雙語教學是目前高等學校教學改革的趨勢,旨在培養具有堅實專業理論知識和良好專業外語交流能力的人才。
武漢大學土木建筑工程學院面對本科生開設的混凝土結構基本原理課程,也早在幾年前開展了雙語教學,課程組在教學實踐中不斷總結和改進教學方法,取得了良好的教學效果。
一、混凝土結構設計原理雙語教學的特點及其開展方式
(一)雙語教學特點
混凝土結構設計原理是土木工程專業開設的第一門專業課程,具有其特殊性,主要表現為以下3點。
(1)教材內容與國家規范、規程或標準(為敘述方便,以下簡稱“規范”)密切聯系。因此,教學內容既要包括一般的概念、基本理論,又要適合中國工程實踐的特點(建筑法規、設計和施工規范)。直接使用國外已有的英文教材不完全適合國內雙語教學課程。
(2)與其他專業課程之間密切聯系,如之后相繼開設的建筑結構抗震設計、高層建筑結構設計等。
(3)專業課的課程學習與其他教學環節,如課程設計和畢業設計密切聯系。
上述特殊性在某種程度上極大地增加了開展雙語教學的難度,必須找到可行、合理的解決辦法和配套措施,才有可能使雙語教學達到預期效果。
(二)雙語教學方式
根據課程的特殊性,開展雙語教學有如下幾種選擇方式。
1.將中文教材翻譯成英文版教材
目前出版的教材有武漢理工大學出版社的Concrete Structural Fundamentals,
此教材基于中國規范(GB50010―2002),內容章節安排均同中文教材,為中文教材的翻譯版,教學主要用翻譯版教材講授,目前也有學校采用此種方式開展雙語教學。
采用此種方式在內容上雖然與國家規范、規程或標準一致,適合中國的工程實踐特點,同時能提高學生專業英語的聽讀能力,但有兩點不足:其一,沒有滿足雙語教學拓展學生視野、學習發達國家課程內容的目的;其二,會削弱學生對中文教材及相應中國規范內容或概念專業表述的理解,在有些表述上還可能會帶來概念混淆。
例如,依據中國規范,受彎構件斜截面的破壞形態有三種類型,分別是斜壓破壞、剪壓破壞及斜拉破壞[1]。而依據美國ACI規范,斜截面的破壞形態被劃分為四類:Arch-rib failure,Diagonal-tension failure, Shear-compression failure and Shear-bond failure[2]。其中對斜壓破壞的翻譯依據中文直譯為Diagonal- compression failure ,與ACI中類似破壞模式Arch-rib failure表述上并不一致,破壞的具體描述也不盡相同。因而,采用翻譯版作為主導教材并不合適,反而可能讓學生感染了一些“Chinglish”的表達。當然,翻譯版可以推薦為學生的課外學習參考書,作為從中文教材向英文原版教材的過渡。
2.中文教材與原版英文教材并重
采用中文教材用中文講授,原版英文教材用英文講授的方式 [3],中文部分占50~60%,英文部分占40~50%。混凝土結構基本原理課程現有學時為54,采用此種方式,學時數要增加到90以上,相當于兩門同類課程的學時數。這種方式的好處在于完全符合教育部和學校開展雙語教學的目的,同時滿足學生就業的要求,但是總學時數大幅度增加,教學計劃需作較大調整。
3.中文教材為主、原版英文教材為輔
中文部分占70~80%,英文部分占20~30%。采用此種方式,學時數要增加到72以上,約相當于1.5 倍同類課程的學時數,教學計劃也要作一定的調整。此種方式是目前在教學計劃不作大調整的基礎上一種比較可行和合理的選擇,也是目前課堂教學所采用的雙語教學方式。
(三)雙語教學目的
雙語教學應定位于使學生掌握中國規范及相應的專業理論和應用知識,同時了解國外相關科學技術的發展狀況,從而對所學內容有一個比較全面的了解。
(1)實施雙語教學,絕對不能忽視或減少中文教材和中國規范的教學內容。在專業課程雙語教學中,采取中文教材為主、原版英文教材為輔或并重的形式比較合理,并且在講授中文教材時采用中文,在講授原版英文教材時采用英文,從而使學生準確理解并掌握基于各自規范的中文及英文混凝土結構設計相關理論和應用知識的規范表達。
(2)在雙語教學中,采用原版英文教材介紹發達國家或地區的課程內容,注重講解國外在混凝土基本原理研究領域所取得的成果以及國內外在基本原理和結構設計方面的異同,使學生進一步了解中國規范在當前所處的發展水平和今后應努力的方向。
二、課堂教學講授方法與案例
(一)講授方法
由于混凝土結構設計原理課程的英文教材內容多、難度大,并且相互之間的內容并不完全對應,因此,如何組織課堂教學在很大程度上決定雙語教學效果,下面對此進行討論和分析。
1.先中文內容后英文內容的講授方法
全面系統地講授中文教材和相應的教學環節,然后完成英文教材相應內容的教學環節。該方法的主要特點為以下三方面。
(1)中文教學內容的講授比較系統。對于初學者來講,混凝土結構設計原理是一門難度較大的課程,學生要經歷一個從理論性到實踐性課程學習的過渡階段。在這個過程中,思維方式要產生變化。學生普遍缺乏專業實踐經驗,常常感到不適應,有些學生在課程結束后,似乎還未入門。因此,采用此方法可使課堂講授較連貫,學生能夠全面了解和鞏固課程內容、重要知識點和工程實踐中的實際應用,完成上述過程的平穩過渡。
(2)為英文教學內容的講授奠定基礎。系統完成中文教學內容的講授后,能夠相對降低學生學習和理解英文知識點的難度。在此基礎上,進行英文教材的講授,在學生對混凝土結構基本理論有一定系統了解的前提下學習英文教材的相關知識,從而能夠進行基本對比,判斷和掌握英文教學內容。
(3)由于課程內容難度較大、實踐性較強,并且中文教學內容多達十章,通過一次講授,學生難以完全吸收,易出現顧此失彼的現象。完成中文教材內容再進行英文教材講授時,學生可能已忘記中文教材的相關內容,導致部分中文教材內容的重復講解。
2.中文內容與英文內容交叉的講授方法
按對應章節先完成中文教材內容的講授然后進行英文教材內容的講授。
(1)中英文教材內容的對比及時。對同一內容采用不同教材同步學習,使學生相對及時地了解和掌握知識點及其異同,可有效避免遺忘。
(2)中英文兩種語言的交替應用。中英文教材對課程內容的描述、措辭及專業術語的定義不是一一對應的,可能出現詞匯意義不完全對等和完全不對等的情況,也可能出現具有同一物理意義的專業術語在中英文中有多種表達方式的情況。中英文兩種語言的交替應用,不但可以使學生學到專業知識,還可使學生深入理解不同語言的使用環境和物理意義。雙語教學的真正目的是使學生既能學到專業知識又能提高兩種語言的專業交流能力。
(3)中英文教材內容的不完全對應增加了教學的難度。例如,中文教材論述截面承載力的各章節所表現的規律性較強,一般是介紹受力過程(或破壞形態),然后介紹基本假定,在此基礎上導出基本計算公式和適用條件,最后提出若干構造要求。英文教材則將受力過程(或破壞形態)、基本假定和計算方法融為一體。在講授時,教師不能完全按照英文教材內容照本宣科,而是要將其內容進行一定的重組,使學生建立中英文教材內容的對應性,從而能夠牢固地掌握所學內容。
基于以上兩種方法的實踐和效果比較,目前采用中文內容與英文內容交叉的講授方法。
(二)教學案例
課程所用教材:中文教材為東南大學等四校合編的《混凝土結構設計原理》,英文教材是根據Alan Williams所著Design of Reinforced Concrete Structures(美國哥倫比亞大學、康奈爾大學等高校采用的教學參考書)主要內容選編的自編教材。
在課堂教學中,每一章內容的教學思路是:中文按教材線索講述英文相應章節的講述比較中外計算理論及設計方法的異同。
1.中文按教材線索講述
中文教材主要根據構件承受不同類型的內力來劃分章節。在介紹各種受力構件承載力的章節里,規律性強,一般遵循的邏輯是:結合試驗描述受力過程(或破壞形態)給出合理的基本假定確定設計計算方法及適用條件計算配筋提出構造要求。
2.英文相應章節講述
英文教材主要針對不同類型的受力構件,即梁、板、柱的設計來組織內容。一般從力學的角度分析構件的受力模型,提出設計計算方法,中間包含計算假定以及相關系數的取值依據。內容組織相對籠統,注重設計過程,理論分析相對簡化。因此需根據中文內容作相應調整和歸納,根據學生英語實際水平采用全英文或中英文相結合的方式講授。
3.總結與歸納
筆者認為雙語教學最為關鍵的一點在于最后一個環節,即如何引導學生比較中外計算理論及設計方法的異同。
此環節中,在總結英文教材中相應理論和設計重點的基礎上,分析歸納中外教學內容的異同點,在歸納的同時又會對中文教材中的設計理論和設計方法加深理解,進一步理清內容之間的邏輯關系和設計思路。
下面以中文教材第四章“受彎構件的斜截面承載力”和英文教材Chapter 4 “Shear of concrete beams”為例,介紹中英文交叉教學在總結與歸納環節中的教學思路。課堂教學按以下內容展開。
(1)設計理論的總結與比較:member shear resistance in theory(構件抗剪承載力理論),the types of shear failure modes(抗剪失效模式),基于美國ACI規范和中國GB50010―2010設計方法的總結與比較。
ACI: based on truss analogy and tests
Vu=Vc+Vs
GB50010―2010: based on empirical expressions (to analysis the relationship between the variables affecting the shear capacity of beams; VaandVdare neglected )
Vu=Vc+Vs
(2)設計步驟的總結與比較(如圖1)。
(3)為引導學生課后進一步加深對構件設計理論和設計方法的理解,采取課外開放式學習思路,鍛煉和提高學生英文書面表達能力。課后除布置一定量的習題外,給出綜合性較強的思考題,要求學生用英文以小論文的形式完成,并作為平時成績計入課程的最終評定結果。
Tutorial questions:
Give some differences between ACI and GB in the design for rectangular beams subject to flexure and shear.
Give a summary of the strength design methods for rectangular beams subject to flexure and shear according to ACI.
三、結語
在專業課中實施雙語教學,追求的應是效果而不是形式。混凝土結構設計原理雙語教學是一個十分復雜的系統工程,其中包括教材的選擇與重組、課時的調整、教學方式的選擇、課堂教學內容的組織和開展、學生考核方式的調整以及教學CAI課件的建設等環節。文章僅圍繞教學法的相關方面進行了分析和探討,為使課程的雙語教學達到預期教學效果,其教學方法和其他配套環節還需在實踐中不斷總結、探討和改進。
參考文獻:
[1]東南大學等.混凝土結構設計原理[M].4版.北京:中國建筑工業出版社,2008.
[2]ALAN WILLIAMS. Design of reinforced concrete structures [M].Second Edition.Engineering Press,2000.
[3]劉幸.對土木工程專業本科生開展專業課雙語教學的可行性研究[J].武漢大學教育研究,2006(3):56-59.
Bilingual teaching method of concrete structural fundamentals
FANG Mei, LIU Xing
(School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China)
關鍵詞:錨固長度 施工
中圖分類號:TU 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0745(2013)05-0065-02
混凝土結構基本原理和混凝土結構設計是土木工程專業中最重要的專業基礎課和專業課。然而,多年的實踐表明:往往因錨固長度概念認識不足,為此,有必要對這一問題加以討論,澄清模糊認識。
一、受拉鋼筋的錨固長度的理論計算
鋼筋與混凝土之間良好的粘結性能是鋼筋與混凝土兩種不同材料共同工作的基礎。當混凝土中的鋼筋單獨受力時,鋼筋上的力必須通過一定長度上粘結力的累積方能傳遞到混凝土上,這個長度稱為傳遞長度或稱鋼筋應力發展長度。
以直徑為2c′的圓形截面混凝土試件內配置直徑為d的帶肋鋼筋拔出模型為例,圖1a、c所示,推算鋼筋在混凝土中的傳遞長度ltr。當鋼筋受到拉力T時,由于鋼筋表面凸出的肋與混凝土間的機械咬合作用,鋼筋的肋會對混凝土產生斜向擠壓力(圖1a)。斜向擠壓力的豎向分量合力就是鋼筋與混凝土間的粘結力。斜向擠壓力的水平分量使鋼筋混凝土猶如受內壓的管壁(圖1d)。假定:(1)粘結應力沿鋼筋縱向均勻分布(圖1b);(2)內壓p引起的混凝土中的拉應力按線性分布(圖1d);(3)當混凝土發生縱向劈裂破壞時粘結失效。
《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)(以下簡稱“規范”)推薦的充分利用鋼筋抗拉強度時的鋼筋錨固長度計算公式即是根據這一原理而建立的,如式la≥αfy/ftd。“規范”稱la為基本錨固長度。
二、大直徑鋼筋混凝土結構后錨固施工工藝流程及操作要點
1、工藝流程
定位孔位鋼筋探查成(擴)孔清理孔鋼筋處理灌膠植入鋼筋鋼筋定位固化、保護。
2、操作要點
定位:按設計要求標示鉆孔位置、型號;
定位后鋼筋探測儀檢查孔位,若孔位上存在受力鋼筋,鉆孔位置在經設計同意后可適當調整,因大直徑剛勁位置的變動將影響其受力性能。
3、鉆孔
1)鉆孔宜用水鉆成孔,如遇非受力鋼筋可直接下鉆,保證孔位符合設計要求。
2)鉆孔孔徑d+4-10mm(為鋼筋、螺栓直徑)。
3)鉆孔深度不得小于設計深度。
4)鉆孔有效深度自構件表面堅實或從主筋保護層深度處的混凝土算起,不得包括裝飾層及抹灰層厚度。
5)清理孔:鉆孔完畢,檢查孔深、孔徑合格后,應先用清水循環轉動洗凈或用空氣壓縮機、手動氣筒徹底吹凈孔內碎渣和粉塵(不得帶進油污),再用吸水材料擦拭孔道,并保持孔道無水。若有廢孔,清凈后應用化學錨固膠或高強度等級的樹脂水泥砂漿填實。
6)現場負責人檢查清孔工作,請總包及監理驗收,做好隱檢記錄。
4、鋼筋處理
1)在鋼筋端部相應位置做上標記,標示好除銹清理的長度范圍;要求此長度范圍大于要求錨固深度50mm。鋼材錨固長度范圍內的鐵銹、油污應清除干凈(青色氧化外皮也應除去),并打磨出金屬光澤,采用角磨機和鋼絲輪片速度較快。
2)將除銹清理好的鋼筋用棉絲蘸丙酮,將除銹清理長度范圍內的鋼筋表面擦拭干凈,放在干燥處整齊碼放,報請現場負責人檢查。
5、準備膠:采用喜利得RE500錨固膠,產品A、B雙組份的已按比例配置,應保證產品在有效期內。特制膠槍可將A、B雙組份混合均勻,擠壓槍柄及可使用。
6、注膠:注膠時一定保證孔洞內膠體飽滿,可采用兩種方法。打膠時將膠槍前斷打膠管深入孔底,然后旋轉打膠膠槍。此時打膠膠槍會在孔內膠的壓力下自動退出,至合適深處(以膠注滿孔深2/3左右為宜)停止旋轉打膠槍并將其取出。可根據鉆孔直徑D、埋置深度L以及鋼筋直徑d的大小,計算出其理論用量V(體積):V=1.10×3.14/4×(D@-d@) ×L×l0-3(ml)
7、植入鋼筋:注膠完成后迅速植入鋼筋。
1)如為盲孔鋼筋埋植:將錨固用膠注入孔洞內2/3 即可;將處理好的鋼筋,除銹清理端朝向孔洞,一邊向同一方向旋轉,一邊緩慢將鋼筋插入洞內,直至到達孔洞底部為止。此時,如無錨固用膠從洞內溢出,說明注膠量不夠,須將鋼筋拔出,重新注膠,再次插入鋼筋,直至能使膠溢出洞口。
2)如為通孔鋼筋埋植:先將處理好的鋼筋插入孔內,孔兩端用環氧砂漿封堵,封堵時,須在一端留出注膠孔,另一端留出出氣孔;待環氧砂漿凝固后方可進行高壓注膠。將配制好的錨固用膠裝入打膠筒內,安裝打膠嘴;將錨固用膠通過注膠孔注入孔洞內,直至另一端出氣孔溢出膠為止;而后,用環氧砂漿或其它材料將注膠孔及出氣孔封堵死。
8、鋼筋定位及密封處理:鋼筋在植入的過程中位置會有所偏轉,膠液也會有流淌,批量植筋完成后應進行檢查,將流淌的膠重新填回,同時對偏轉的鋼筋進行定位處理。
9、固化、保護
1)RE500錨固膠有一個固化過程,日平均氣溫25℃以上8小時內不得擾動鋼筋,日平均氣溫25℃以下12小時內不得擾動鋼筋,若有較大擾動宜重新處理。
2)RE500錨固膠在常溫、低溫下均可良好固化,若固化溫度25℃左右,1天即可承受設計荷載;若固化溫度5℃左右,2天即可承受荷載,且錨固力隨時間延長繼續增長。
3)對已埋植好的鋼筋要做好保護工作,如進行必要的違擋、固定、掛明顯標志牌等。以防錨固用膠在固化時間內,鋼筋被搖擺動或碰撞,影響埋植效果。
4)用棉絲蘸少許丙酮,清理工作面遺留的膠及清理工作面的垃圾。
三、結語
我們必須理論聯系實際,文章從受拉鋼筋的錨固長度的理論計算出發,討論了大直徑鋼筋混凝土結構后錨固施工方法,旨在使讀者理解基本概念、靈活運用已掌握的基本理論和知識。
參考文獻:
[1]顧祥林.混凝土結構基本原理[M].2版.上海:同濟大學出版社,2011.
[2]GB50010-2010混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2011.
關鍵詞: 鋼筋混凝土結構設計
Abstract: The steel frame structure is based on the structure of the steel make give priority to, is one of the main building structure types. Reinforced sustain tension, concrete under pressure.
Keywords: reinforced concrete; structure design
中圖分類號: TU375文獻標識碼:A文章編號:
1鋼筋混凝土框架結構設計方案構思需要考慮的問題
1.1 建筑布置在抗震設計中,應提倡平面和立面簡單、規則、對稱的原則,合理的建筑布置是最重要的。“規則”包括了對建筑的平面和立面外形尺寸、抗側力構件布質量分布、承載力分布等諸多因素的綜合要求。建筑師需和結構師互相配合,才能設計出抗震性能良好的建筑。在做鋼筋混凝土結構的抗震設計時, 要注意:(1) 平面宜簡單、規則、對稱, 減少偏心,否則應考慮其不利影響;(2)剛度中心與質量中心盡量重合;(3)質量大的跨間不宜布置在結構單元的邊緣,質量大的設備宜布置在距剛度中心較近的部位;(4)盡量少采用大懸挑結構;(5)圍護結構宜采用輕質材料。
1.2 結構的傳力路線應簡捷明了。在荷載作用下,結構的傳力路線越短、越直接,結構的工作效能越高,'所耗費的建材也就越少。
1.3 從力學觀點看,在民用和公共建筑的平面布局中,應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距(或近似于等距)布置,這樣可以相應減少邊跨柱距,也可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,而提高結構的整體剛度。
1.4 結構方案還應結合工程地質情況和建筑功能要求綜合考慮。
2鋼筋混凝土框架結構設計的安全問題
結構設計的安全問題是所有從事結構設計與研究的人們一生都要面對的問題,要掌握保障結構設計安全所必須堅持的基本原則。
2.1 結構設計安全的底線應該清醒地認識到,結構科學和材料科學的發展遠沒有達到可以令建筑師們的浪漫設計無約無束的境地。在實際結構的建造過程中影響結構安全的因素眾多,一方面,建筑結構理論歸根結底是一門實驗科學,理論與實際的偏差不可避免,另一方面,建造技術的發展水平和區域差異以及施工質量控制等等方面的諸多因素,都會給實際建造完成的建筑結構安全性能帶來某種程度的不確定性
所以,建筑師們在通過建筑表達其美學或情感需求的時候,結構工程師們還是要給他們設定一條底線。這條底線不僅依賴于當代人類對自然界的認識水平,而且還依賴于現代結構技術與材料科學的發展水平,依賴于結構分析技術的發展水平。建筑結構設計絕不能突破基本力學準則的底線。
2.2 結構設計安全與結構設計的創造性并不矛盾實際上,對結構設計安全性的憂慮往往會束縛住我們結構設計創造性探索的步伐。結構設計的任務始終是:按照建筑的功能與美學需求確定安全、合理的結構體系;進而依據建筑結構可靠度設計有關標準所確定的原則對結構作用效應與結構抗力進行符合結構實際工作條件( 性能) 的分析;最終應做到在規定的結構設計使用年限內,在現行規范規定的各種荷載作用下,所設計的結構是安全可靠、經濟合理、技術先進的。為了實現這樣的使命,對結構設計安全的自始至終的關切無疑是必要的,另一方面,結構設計的創造性不但是當今建筑設計發展的必然要求,同時也是結構設計技術自身發展的要求。
3鋼筋混凝土框架結構設計應從概念設計上著手注意的幾個問題
3.1關于強柱弱梁節點。
這是為了實現在罕遇地震作用下,讓梁端形成塑形鉸,柱端處于非彈性工作狀態,而沒有屈服,但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱,也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小,是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力,而且不致形成“層側移機構”,從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小,以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化。因此,當建筑許可時,盡可能將柱的截面尺寸做得大些,使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1,并控制柱的軸壓比滿足規范要求,以增加延性。驗算截面承載力時,人為地將柱的設計彎距按強柱弱梁原則調整放大,加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高,以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉移到立柱上。注意節點構造,讓塑性鉸向梁跨內移。
3.2關于“強剪弱彎”措施
強剪弱彎是保證構件延性,防止脆性破壞的重要原則,它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力,使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造,使其滿足相關規范要求。
3.3注意構造措施。
a.對于大跨度柱網的框架結構,在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連,使得樓梯問處的柱可能成為短柱,應對柱箍筋全長加密。這一點,在設計中容易被忽視,應引起重視。b.對框架結構外立面為帶形窗時,因設置連續的窗過梁,使外框架柱可能成為短柱,應注意加強構造措施。c.對于框架結構長度略超過規范限值,建筑功能需要不允許留縫時,為減少有害裂縫(規范規定裂縫寬度小于0.3mm),建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋,構造間距宜小于150mm,對屋面宜設置后澆帶,后澆帶處按構造措施宜適當加強。d.其它構造措施限于篇幅,這里不再贅述,請詳見新規范。
3.4注意抗震設計。
(1)抗震設計的基點結構。抗震設計的基點是強度和延性。人們現在已經認識到可以利用鋼筋混凝土結構屈服后的非彈性變形來抵抗地震,也就是將強度和延性兩者相結合來抵抗地震。為保證結構的抗震能力,對結構設計而言, 如果我們給結構設定較低的承載力水準,相應地就要求結構具有較高的延性水準;如果我們給結構設定較高的承載力水準,則結構需要的延性水準就可以較低。在這個問題的具體處理上,各國的理念存在一定的差異。(2)能力設計法。能力設計法的基本思想為:為了使抗震鋼筋混凝土結構在地震中形成所追求的“梁鉸機構”或“梁柱鉸機構”,就需要把不希望出現塑性鉸或不希望先出現塑性鉸(也就是不希望塑性轉動過大)的部位的抗彎能力相對增強;為了不致在結構表現出所需的延性之前在結構的任何部位出現幾乎沒有延性的剪切失效,也需要相對增強各有關部位的抗剪能力;還需要采取必要的措施使可能形成塑性鉸的部位具有足夠的延性能力和必要的耗能能力。
4結語
鋼筋混凝土結構是指承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。在鋼筋混凝土結構設計的過程中, 要明確結構設計對建筑物功能的要求,掌握設計中的基本原理.正確使用結構設計的各種原則,設計出結構可靠的鋼筋混凝土建筑物。
關鍵詞:工程結構;課程教學;工程造價
中圖分類號:G6423 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)02-0061-04
工程結構是工程造價專科專業的一門核心課程,64學時(不含課程設計),也是建筑施工、工程項目管理等課程的先行課程,其內容涵蓋建筑結構設計基本原理、鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、單層工業廠房、道路與橋梁工程結構等方面,知識覆蓋面廣,學習難度較大。
文章針對工程造價專科學生特點及就業趨向,對工程結構課程的教學特點進行分析,結合筆者工程實踐經驗,提出在教學中強調結構概念設計及對設計公式、工程參數的深刻理解,綜合運用實景照片、動畫、視頻、3D模型、計算軟件等多種媒體提升教學效果,并給出了培養學生識圖能力,問題分析處理能力的具體實踐教學方法。
一、工程結構課程的教學特點
(一)針對專業特色,調整教學重點
武漢科技大學工程造價專科畢業生大部分進入土木工程施工、監理、咨詢等領域,能勝任施工員、預算員、材料員等崗位,少有學生從事結構設計工作。因此,對工程結構課程的講授必然有別于土木工程或結構工程本科專業,在教學中應加大建筑結構概念設計及應用的講授學時,降低結構構件計算部分的難度,除鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構教學外,還應增加道路橋梁工程結構設計概論,培養學生建立結構體系概念,掌握其基本概念和基本原理。
(二)針對學生學習特點,把握課程難度
工程造價專科學生僅修高等數學(少學時),未修線性代數和概率與數理統計,力學也僅修了一門工程力學(少學時),因此,對工程結構設計理論有關概率論的部分無法深刻理解,結構分析困難。在教學中應減少設計公式理論的推導,重點講解公式的適用條件和參數含義。
(三)形象化與案例教學相結合
工程結構課程與生活聯系緊密,大到高層建筑、橋梁、體育場,小到自行車棚、廣告牌,無不蘊含著結構原理,因此,在教學中應充分利用多媒體手段,采用啟發式教學和案例教學,幫助學生打消顧慮,樹立自信心。
(四)做好前后課程的銜接
工程結構課程教學中要經常回顧建筑材料、建筑構造課程中學習的內容,經常繪制彎矩圖和剪力圖,加強工程力學基本訓練。由于建筑施工課程與建筑結構課程在同一學期開設,通過對樁的吊裝過程受力分析案例講解,將兩門課程聯系起來,讓學生理解工程結構在設計、施工中的廣泛運用。
二、工程結構課程的教學方法
(一)注重結構概念設計
在講解建筑結構設計基本原理章節時,以承載能力極限狀態設計表達式γ0S≤R為核心,從概念設計角度引導學生思考,增加結構(構件)安全儲備的設計方法主要有:一是增加荷載組合效應設計值S,從荷載組合公式可知,恒載乘以系數1.2,意味著恒載增大20%,活載乘以系數1.4,意味著活載增大40%,對于安全等級為一級的重要建筑物,γ0取1.1則意味著整體荷載設計值增大10%;二是減小結構構件抗力設計值R,體現在結構構件承載力設計值均為其標準值除以大于1的材料系數。通過一增一減,保證結構(構件)有足夠的安全儲備。
結構剛度是結構抵抗變形的能力。從結構概念設計的角度看,內力傳遞途徑越直接,結構剛度越大;內力分布越均勻,結構剛度越大;內力越小,結構剛度越大[1]。例如:對于深基坑工程采用鋼管內支撐,若基坑寬度較大(大于20 m),一般考慮在鋼支撐跨中部位增加臨時立柱,通過減小跨度的方法,增大鋼支撐的剛度,防止失穩破壞。
(二)注重理解公式參數的物理含義
鋼筋混凝土結構設計是一門理論結合試驗研究的學科,涉及公式多。在教學活動中,可以簡化公式的理論推導過程,強調對公式的理解,特別是對公式中重要參數的物理含義的理解。例如:在鋼筋混凝土單筋矩形梁正截面承載力計算教學中,首先講解清楚梁正截面受彎的三個階段,然后引導學生理解適筋梁承載力計算公式Mu=α1fcbx(h0-x/2)時,要特別講解清楚參數x的物理含義是梁受壓破壞時受壓區混凝土的高度,其值最大為ξb,進一步啟發學生計算出適筋梁最大配筋率為α1ξbfc/fy。由此還可以引申出以下規律:其一,混凝土強度等級,鋼筋強度等級一定,加大截面的有效高度h0可增大梁的正截面抗彎能力;其二,鋼筋強度等級一定,梁截面一定,其最大抗彎能力為Mu=α1fcbx(h0-x/2),適當采用高等級混凝土對梁正截面抗彎有利;其三,鋼筋盡量布置為單排,在梁截面一定的情況下,不但有利于施工,對增大h0也有利;其四,梁鋼筋、混凝土強度等級一定,截面高度一定,若設計彎矩大于α1fcbξb(h0-ξb/2),則只能采用雙筋截面梁。
(三)注重總結系數表格中的規律
《工程結構》教材[2]中含有大量的表格,指導學生閱讀表格,進行縱向橫向比較,從而得到一定的規律,是教學的一個重要內容。例如:通過閱讀鋼筋混凝土軸心受壓構件穩定系數值表(表1),可以得到以下結論:圓形截面短柱(長細比l0/d≤7)的穩定系數值φ=1.0,圓形截面長柱(長細比l0/d>7)隨著長細比的增大,穩定系數φ值逐步減小。通過閱讀砌體抗壓強度設計值表格(表2),可以得到以下規律:對于同類砌體材料,若材料強度等級一定,砂漿強度等級越高,砌體的抗壓強度設計值越大;若砂漿強度等級一定,砌體材料的強度等級越高,砌體的抗壓強度設計值越大。
(四)注重講解工程參數取值的依據
《工程結構》教材[2]由于篇幅有限,各類設計表格僅列出工程參數取值,但少有解釋其取值的來源或依據,授課教師要擇其重點進行講解。例如:GB5003-2011《砌體結構設計規范》[4] 3.2.3條規定“對于無筋砌體構件,其截面面積小于0.2 m2時,γa(砌體強度設計值調整系數)為其截面面積加0.8”,其原因是砌體構件面積過小,受各種偶然因素影響(截面缺口,構件碰撞),可能導致砌體強度有較大降低,因此,需對砌體強度設計值乘以γa進行折減。這些隱藏在參數背后的道理更值得學習。
三、工程結構課程的教學手段
(一)工程實景照片的應用
工程結構課程實踐性強,盡管教材中給出結構(構件)的布置圖、示意圖,但學生難以深刻地理解,尤其對于單層工業廠房,構件種類多,連接形式復雜,是學習的難點之一。授課教師借助工程實景圖片展示構件及其連接形式,起到了很好的教學效果,如圖1。
(二)動畫及視頻的應用
動畫及視頻能較好地體現結構構件在荷載作用下的破壞過程。通過觀看混凝土偏心受壓長柱破壞試驗,能較好地理解整個破壞過程和破壞特征。采用動畫演示先張法、后張法施工工藝過程,能使對學生預應力混凝土結構的設計目的、受力特點等形成完整認識。
(三)結構模型的應用
由于工程造價專業二年級學生尚未接觸實際工程,尤其對鋼結構工業廠房建筑結構的細部節點構造理解比較困難。在教學中借助3DMax計算機軟件的良好建模功能,通過3D模型能形象地展示鋼結構細部構造及其連接,如圖2。
(四)結構計算軟件的應用
為彌補工程造價專業專科生在結構計算方面的不足,在課堂教學中引入理正結構工具箱軟件,結構計算軟件典型界面如圖3。通過計算軟件驗算教材中的柱、梁、板、墻、樓梯、基礎構件及砌體結構的計算例題,讓學生明白軟件計算的過程,讀懂計算書,同時還能夠根據所學結構知識對結果進行估計和判斷。
四、工程結構課程的實踐教學
工程結構是一門實踐性較強的課程。因此,在大學教學中要特別重視實踐環節,培養學生的基本職業技能,創造機會多接觸實體工程,將理論知識與工程實踐相結合。
(一)培養學生的施工圖識讀能力
工程造價專業畢業生無論從事什么崗位的工作,施工圖的識讀能力是一項必備的基本職業技能。在先導課程建筑制圖中,學生已掌握了建筑施工圖、結構施工圖的一些基礎知識,但還未達到實踐應用水平。在教學中重點講解兩套完整的鋼筋混凝土結構、鋼結構的施工圖,并專門講解平法制圖規則和識圖方法,通過課堂講授和課后作業,讓學生熟練掌握結構施工圖的識讀方法。
(二)培養學生的問題分析能力
在學習完梁構件的受力特點后,以武漢天河機場T2航站樓玻璃幕墻支承結構(圖4)為例,考察學生的問題分析能力,討論玻璃幕墻上的力的傳遞路徑,支承結構的受力特點,支承結構的截面設計,最后授課教師給出點評:大面積的點式玻璃幕墻采用一系列平面桁架梁支承,這些平面桁架梁的工作性能類似于豎向簡支梁,風荷載引起的彎矩在跨中最大,端部最小,桁架梁的截面呈拋物線,與彎矩圖匹配,因此,平面桁架梁設計合理,輕巧美觀。
(三)利用地域優勢進行工程實踐
武漢科技大學位于武漢市青山區,距武漢火車站、武漢天興洲長江大橋、武漢鋼鐵集團公司較近。在工程結構實踐教學中,特別注意發揮地域優勢,引導學生進行工程實踐。例如:布置課后作業考察施工中的武漢火車站屋蓋結構(圖5),繪制簡圖并分析其設計特點。通過實踐,學生能較好地掌握拱結構、網殼結構的受力特點及應用特性。在學習完橋梁的基本組成和分類知識后,要求學生實地考察施工中的武漢天興洲長江大橋(圖6),從而更直觀地了解斜拉橋的結構體系和受力特點。
參考文獻:
[1] 季天健,Adrian B. 感知結構概念[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2] 劉玲.工程結構[M]. 北京:中國計劃出版社,2008.
[3] 中國建筑科學研究院.GB 50010-2010 混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.
[4] 中國建筑東北設計研究院有限公司.GB 50003-2011 砌體結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2011.
Research on engineering structure course teaching of engineering cost Specialty
YU Hongliang
(School of Management, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, P. R. China)