學時壓縮后建筑結構抗震設計教學方法探討

陳俊嶺 徐夷青

摘要：基于土木工程專業(yè)課程《建筑結構抗震》的教學現(xiàn)狀和存在問題，提出對課程教學改革的觀點，并且就在教學中加強基本概念講解、結合規(guī)范和工程實例、重視抗震概念設計、培養(yǎng)學生結構設計能力等方面展開論述。

關鍵詞：建筑結構抗震;教學方法;概念設計;教學改革

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

我國地處環(huán)太平洋地震帶和地中海南亞地震帶中間，近年來地震災害頻發(fā)，給人民生命財產(chǎn)帶來了巨大的損失。教育部于2010年6月份提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”以貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展綱要（2010—2020）》重大改革項目，旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量工程技術人才，土木工程專業(yè)是首批試點專業(yè)之一。本專業(yè)目標在于培養(yǎng)面向未來國家建設需要、適應未來社會發(fā)展需求的行業(yè)精英和社會棟梁。《建筑結構抗震》是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課程，對于學生畢業(yè)將來從事科研、設計、施工管理等工作都具有十分重要的意義[1]。筆者承擔這門課程的教學任務十幾年，一直在探索采用何種方式講授《建筑結構抗震》這門課程才能獲得比較好的效果，現(xiàn)提出一些教學體會與同行探討，不足之處望不吝賜教。

一、學時與教學內容的矛盾

國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃提出推動高校針對不同層次、不同類型人才培養(yǎng)的特點，改進專業(yè)培養(yǎng)方案，構建科學的課程體系和學習支持體系。在此指導方針下，高等院校的改革向培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方向發(fā)展，以學生為主體，使學生具備較強的動手能力、深厚的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力成為高校的培養(yǎng)目標。為實現(xiàn)這個目標，高校普遍通過壓縮理論教學學時、增加實踐教學學時的做法以強化學生的專業(yè)技能，本科生的總學分和教學總學時在原有的基礎上逐年削減，在一定程度上增加了教學的難度，既要保證教學質量，又要壓縮教學時數(shù)，如何正確處理這一對矛盾，已成為當前教學改革中亟待解決的課題。

《建筑結構抗震》為同濟大學建筑工程課程群組的必修課程，教學內容包括地震和結構抗震的基本知識、單自由度和多自由度體系的地震反應、結構抗震設計要點、多高層鋼筋混凝土結構房屋、多層砌體房屋和鋼結構房屋的抗震設計等[2]。原本任課教師都認為該課程教學內容多而課時少，但自2014級學生開始，該課程由34學時（2學分）壓縮為26學時（1.5學分），學時減少20%以上，導致課時安排比較緊張，如果簡單粗暴地砍掉某些章節(jié)的教學內容，會導致教學內容不成體系，也是對教學工作不負責任的表現(xiàn)?？紤]到前修課程和《建筑結構抗震》課程部分知識點有重疊，建議任課教師在教學過程中重點關注該課程和前修課程知識點的交叉，盡量做到在有限的課時內教授新的知識點，將重疊的知識點布置給學生自行溫習并通過作業(yè)考查鞏固，保證教學內容的完整性。另外，《建筑結構抗震》課程是國家級精品資源共享課，愛課網(wǎng)上有該課程未被壓縮的全部授課錄像，可供學生自主學習，盡量做到在壓縮學時的情況下保證該課程的教學質量。

二、規(guī)范條文的理解

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

開設《建筑結構抗震》課程的目的是希望學生通過本課程的學習，具有建筑結構抗震的基本知識和從事一般建筑物抗震設計的基本技能。國內外發(fā)生的地震災害啟發(fā)結構工程師和學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修編到抗震規(guī)范里，用以指導建筑物的抗震設計。因此該課程的教學內容中有大量的規(guī)范條文，特別是在多高層鋼筋混凝土房屋、砌體結構房屋和鋼結構房屋章節(jié)，條款多、公式復雜，由于學生沒有設計經(jīng)驗和體會，聽起來枯燥乏味，一味注重規(guī)范的講解會影響學生課堂上的積極性。為解決這個問題，筆者在教學時針對各種類型的結構補充了大量關于震害現(xiàn)象和抗震構造的圖片資料，通過有視覺沖擊性的震害現(xiàn)象讓學生理解建筑物破壞的原因和機理，從而更好地把握規(guī)范的各種限制和規(guī)定。

三、多媒體教學彌補實踐環(huán)節(jié)

筆者作為專業(yè)課教師，在十幾年的教學工作中深深體會到實踐環(huán)節(jié)對專業(yè)課程理解的重要性。以鋼結構的教學為例，同濟大學分別開設了鋼結構基本原理、建筑鋼結構設計以及相應的課程設計，三門課程各有側重點，基本原理集中在構件層次，建筑鋼結構設計側重各種常用結構體系，課程設計則是檢驗學生對所學知識掌握程度的重要環(huán)節(jié)。上述課程均為學習《建筑結構抗震》課程的必備前修課程，多數(shù)學校將基本原理安排在大三的上學期，大三下學期學習結構設計并進行課程設計，而《建筑結構抗震》課程多數(shù)學校開設在大四上學期，因此學生在進行課程設計時尚未學習抗震課程，只能進行非抗震課程設計，但抗震設計和非抗震設計在計算方法和結構構造上差異很大，所以造成《建筑結構抗震》課程實踐環(huán)節(jié)缺失，學生對于結構抗震的理論和概念理解難以深入。

筆者在教學過程中，充分利用多媒體技術，收集歷次大地震中典型震害的圖片、錄像，增強學生感性認識，激發(fā)學生學習興趣，同時采用SAP2000、ANSYS等軟件做典型算例進行非線性動力時程分析，直觀演示建筑物在地震作用下的響應，幫助學生理解課堂中所學知識[4]。

四、強化抗震概念設計

地震科學的研究現(xiàn)狀表明，目前還不能精確地給出未來地震發(fā)生的地點、強度和時間[5]。對于結構工程師來說，抗震概念的準確把握要比會用軟件要求高得多。汶川大地震后的震害調查表明，經(jīng)過抗震設防、特別是在1990年后設計建造的建筑表現(xiàn)良好，除了極個別建筑物外，絕大多數(shù)建筑受到中等至嚴重破壞，但不倒塌，達到了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三水準抗震設防目標;而在“89規(guī)范”之前的建筑物多數(shù)遭受嚴重破壞，直至倒塌[6]。《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2001）[7]對結構體系提出了多道抗震防線的要求，對于在大震作用下結構抗倒塌具有重要意義;規(guī)范中強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點弱桿件的抗震設計概念對提高結構的抗震性能有重要的意義。

隨著計算機科技的飛速發(fā)展，各種計算分析和設計軟件功能越來越強大，使結構工程師越來越依賴軟件計算結果，但是結構材料、結構上的荷載和作用、施工過程中等各種不確定性因素使得基于高精度計算模型的分析結果不一定能正確反映結構的實際受力狀態(tài)。另外，結構的總體布局、選型、基礎形式、結構材料、構造處理等都需要結構工程師綜合運用多年工程實踐中總結出來的抗震概念。因此筆者在《建筑結構抗震》的教學過程中，強調抗震概念設計和構造措施，強調抗震結構體系要求受力明確、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、結語

筆者根據(jù)多年的教學經(jīng)驗，對《建筑結構抗震》課程教學過程中存在的問題和改進方式進行了分析。作為抗震課程教育工作者，有必要緊密關注抗震領域的發(fā)展，在教學過程中調動學生的積極性，創(chuàng)造好的學習氛圍，優(yōu)化教學內容，培養(yǎng)優(yōu)秀的土木工程人才。

參考文獻：

[1]謝劍學，邵永健.面向應用型人才培養(yǎng)的《建筑結構抗震設計》課程教學改革與實踐[J].新課程研究（中旬刊），2011，（10）：119-120.

[2]呂西林.建筑結構抗震設計理論與實例[M].第四版.上海：同濟大學出版社，2015.

[3]陳國興.中國建筑抗震設計規(guī)范的演變與展望[J].防災減災工程學報，2003，23（1）：102-113.

[4]任曉崧，郭雪峰，周球尚.對建筑結構抗震課程教學的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：55-58.

[5]胡聿賢.地震工程學[M].北京：地震出版社，2006.

[6]王亞勇.汶川地震建筑震害啟示抗震概念設計[J].建筑結構學報，2008，29（4）：20-25.

[7]中華人民共和國建設部.建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）[Z].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

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