混凝土结构设计教程范文

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关键词：钢筋混凝土结构；设计规范；教学内容

中图分类号：G423.04 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2013）04005504

钢筋混凝土结构从19世纪中叶开始采用以来，发展极为迅速。特别是近20年来，随着高强度钢筋、高强度高性能混凝土（强度达到100 N/mm2）以及高性能外加剂和混合材料的研制使用，高强高性能混凝土的应用范围不断扩大，混凝土结构的应用范围也在拓展，已从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑和基础工程扩大到近海工程、海底建筑、地下建筑、核电站安全壳等领域，甚至已开始构思和实验用于月面建筑。随着轻质高强度材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构将越来越多[1]。

钢筋混凝土结构是土木、水利类专业的一门重要技术基础课程。学习该课程的主要目的是，掌握钢筋混凝土结构构件设计计算的基本理论和构造知识，为学习有关专业课程和从事钢筋混凝土建筑物的结构设计打下牢固的基础[2]。《混凝土结构设计规范》（以下简称《规范》）是对混凝土结构设计、施工、监理等工作的基本理论、技能和方法的规范要求。钢筋混凝土结构课程应对《规范》作全面准确的讲解，根据技术、经济条件的发展，《规范》也会经常被修订和调整。因此，要学好这门课程，必须紧密结合《规范》内容，了解《规范》修订的背景和原则，掌握修订、增加的内容，才能在以后的工作中更好地执行。2011年7月最新的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）开始执行。本文通过新旧《规范》的对比分析，准确把握《规范》的修订背景和原则，详细列举对课程学习和工程设计有重要影响和需要调整的教学内容，对准确理解和贯彻《规范》要求具有一定的指导意义。

一、2010版《混凝土结构设计规范》修订背景及原则

为落实“以人为本，安全第一”的结构设计原则以及“节能、降耗、减排、环保”的基本国策，实现资源、能源的可持续发展，经过4年修订，《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010） [3]

于2011年7月开始执行。本次《规范》的修订主要有以下背景值得关注：（1）中国正处于经济高速发展时期，基础建设规模宏大，混凝土结构在建筑业中所占比重极大；（2）混凝土结构需要消耗大量的钢筋和水泥，而这些材料会大量消耗资源和能源，并引起环境污染等问题；（3）从“四节一环保”的角度，必须尽快解决上述问题，而其唯一出路是使用高强—高性能的材料；（4）为提高建筑的安全性和防灾能力，根据“以人为本”的原则，拟提高结构的安全度设置水平及抗灾能力；（5）为保证可持续发展，需要提高混凝土结构的耐久性及既有结构的使用率。2010版《规范》，反映了近年来混凝土结构的科研成果、技术发展以及工程经验，适当提高了结构的安全水平与抗御灾害的能力，强化了结构的耐久性，提高了材料的利用效率。

2010版《规范》修订的基本原则是“补充，完善，提高，不做大的改动”[4]。因此，2010版《规范》的理论体系和基本框架与上一版保持一致，只是在结构设计方案、材料级别、设计规定等方面进行了补充和调整。这一点对学习和掌握2010版《规范》是非常重要的。

二、根据2010版《规范》所调整的课程内容

通过对比2010版和2002版《规范》，2010版《规范》对钢筋混凝土结构基本理论有重要影响的主要内容有如下六个方面，需要在教学中进行修订和调整。

（1）增强规范的完整性，从以构件计算为主适当扩展到整体结构的设计，强调结构方案的重要性，增加“结构防连续抗倒塌设计”的原则。2002版《规范》偏重截面配筋计算和构件设计，而完整的设计应包括结构方案、内力分析、截面计算、构造措施四个层次，它们对结构安全的影响是依次递减的关系。2010版《规范》特别增加了“结构方案”一节，由“构件计算”扩展到“结构设计”。强调结构选型、体系组构、构件布置、均匀规则、传力途径、冗余约束、缝的分割、连接构造、方便施工、综合功能等要求。同时强调结构整体稳固性或鲁棒性（Robustness）的重要性。该项修订内容对转变设计理念，即从传统强调构件设计甚至截面设计向结构设计的转变，起到了重要的推动作用。然而由于历史的原因，过去的规范缺少对这方面内容的强调。

在高等学校的钢筋混凝土结构课程教学中，应进行这一观念的教育和灌输，提高和加强学生对结构安全的认识。

传统设计只考虑“三正常”（正常设计、正常施工、正常使用）条件下，以构件截面钢筋屈服或混凝土压碎作为破坏标志，实际上这只是单一构件的“强度问题”，属于结构安全的较低层次。近年来发生的天灾（地震、洪水、台风、冰灾等）、人祸（爆炸、撞击、火灾等）偶然作用引起的构件解体、结构倾覆、建筑倒塌等造成巨大的生命、财产损失，这才是威胁结构安全的最大隐患[4]，应引起重视。图1即为网上流传的上海某小区新建住宅楼由于桩基折断造成整栋楼倾覆的照片。

（2）完善耐久性设计，调整钢筋保护层厚度。耐久性设计按正常使用极限状态控制，表现为：钢筋混凝土构件表面出现锈渍或锈胀裂缝；预应力筋开始锈蚀；结构表面混凝土出现可见的耐久性损伤（酥裂、粉化等）。图2为一锈蚀严重的钢筋混凝土柱。由于影响混凝土结构材料性能劣化的因素复杂，规律不确定性很大，目前一般建筑结构的耐久性设计只能用经验性的方法来解决。2010版《规范》对影响混凝土结构耐久性的环境类别进行了更为详尽的分类。环境对混凝土结构耐久性的影响分为：正常环境、干湿交替、冻融循环、氯盐腐蚀四种；

对应此四种影响，2010版《规范》提出了控制混凝土水胶比、强度等级、氯离子含量和含碱量的要求，删去了2002版《规范》中对于最小水泥用量的限制，这是由于近年来胶凝材料及配合比设计的不确定性变化太大，故不再作统一要求；耐久性设计对服役期房屋建筑的使用提出要求，即按规定的功能正常使用，并经常维修，定期检测，这是保证混凝土结构耐久性及应有功能的必要条件。

2010版《规范》以耐久性要求定义混凝土保护层，特别是最小保护层厚度确定原则的重要变化，必须要在教学中体现和重点强调。如果仍然按照原规范、旧教材进行授课，将给学生带来错误的概念。2010版《规范》规定最小保护层厚度是从最外层钢筋（箍筋、构造筋等）计算，而原《规范》则是从纵向受力钢筋计算，这可以说是钢筋混凝土结构设计中的一次重大变化。

关于混凝土保护层厚度的作用，主要体现在以下三个方面：①锚固作用，握裹钢筋，实现钢筋与混凝土的变形协调；②保护作用，保护钢筋免遭水、氧气、酸性物质、氯离子等有害物质的腐蚀；③耐火作用，延长钢筋的耐火时间。在设计中，按锚固、保护、耐火要求，混凝土保护层厚度越大越好，但保护层厚度增大，截面有效高度减小，构件的承载力降低，裂缝宽度也将加大，可见这是一对矛盾。因此，2010版《规范》根据环境类别、构件类型，适当提高了混凝土保护层的最小厚度。环境分三类五档，构件分面（板、墙）、线（梁、柱、斜撑）两类，面构件保护层厚度小，线构件保护层厚度大。

（3）斜截面抗剪承载力计算公式的调整。2002版《规范》的受剪承载力设计公式分为集中荷载独立梁和一般受弯构件两种情况，较国外多数国家的规范繁琐，且两个公式在临近集中荷载为主的情况附近计算值不协调，且有较大差异，见图3所示的两条虚线。因此，2010版《规范》将两个公式改为一个公式。但考虑到中国的国情和规范的设计习惯，且过去规范的受剪承载力设计公式分两种情况用于设计也是可行的，此次修订实质上仍保留了受剪承载力计算的两种形式，只是在原有受弯构件两个斜截面承载力计算公式的基础上进行了改整。具体做法是混凝土项系数不变，仅对一般受弯构件公式的箍筋项系数进行了调整，由125改为10。 这意味着若要保持相同的抗剪承载力，需要增加配箍量。试验研究和调查对比都表明，中国规范中的抗剪承载力安全度设置水平偏低。因此，对影响安全的短板适当加长，可以提高结构的整体安全度水平。

（4）完善受压构件自身受压挠曲弯矩增大的二阶效应（P-（）的计算方法。2010版《规范》将原《规范》的偏心距增大系数方法（（-ei）改成现在的弯矩增大系数法（（ns-M），即通过考虑受压构件端弯矩增大的方法考虑构件的挠曲二阶效应。这种修改对偏心受压构件的承载力计算造成较大的影响，并引起配筋的较大变化。考虑二阶效应的条件是：当偏心受压构件两端弯矩比及轴压比都不大于0.9，且其长细比也不大时，构件的自身挠曲不可能很大，可以不考虑自身挠曲二阶效应，否则就应考虑二阶效应产生附加弯矩的影响，《规范》对此作了具体的规定。因此，2010版《规范》关于受压构件承载力计算的内容，必须进行全面调整，原《钢筋混凝土结构》教材中关于偏心受压构件的内容以及例题和习题都需要重新编写。

（5）2010版《规范》强调应用高强材料。这种材料能够显著提高构件的承载力，但会对正常使用极限状态的验算带来一些问题。比如受弯构件挠度的增加，混凝土裂缝宽度的加大，甚至会变成结构设计的控制因素，成为高强钢筋应用的最大障碍。因此，裂缝宽度的验算是本次修订的重点和必须解决的关键问题。经过对国内外规范标准的分析对比，以及对采用400 MPa、500 MPa级高强钢筋配筋构件的系统试验研究，2010版《规范》修订采用了以准永久组合降低荷载效应和修改计算公式调整系数取值的两条途径解决上述问题。对裂缝控制等级为三级的钢筋混凝土构件，选荷载的准永久组合进行裂缝宽度和挠度验算，而预应力混凝土构件未变。裂缝宽度计算公式也进行了调整，钢筋混凝土受弯和偏心受压构件的构件受力特征系数由2.1调整为1.9。

（6）根据节材、减耗及性能的要求，2010版《规范》淘汰了低强钢筋，强调应用高强、高性能钢筋。并根据混凝土构件对受力的性能要求，说明了各种牌号钢筋的用途。根据国家的技术政策，增加500 MPa级钢筋的使用；推荐

400 MPa、500 MPa级高强钢筋作为受力的主导钢筋；限制并准备淘汰335 MPa级钢筋；淘汰低强的235 MPa级钢筋，代之以300 MPa级光圆钢筋。另外，2010版《规范》明确规定，梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，梁、柱纵向钢筋不能采用HRB335级钢筋。因此，教材中大量采用HRB335级钢筋的例题和习题都需要进行重新设计和调整。

三、结语

针对2010版《规范》的修订内容和修订背景，笔者在教学中，以2010版《规范》为指导，重点增加了结构整体性和防连续倒塌设计、结构耐久性设计、斜截面抗剪承载力计算公式、受压构件挠曲二阶效应、裂缝宽度验算调整和高强材料的推广等内容，以便准确把握和贯彻2010版《规范》要求，确保学生的学习效果。

参考文献：

[1] 东南大学，天津大学，同济大学. 混凝土结构：上册—混凝土结构设计原理[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] 王立成，刘毅.专业课程教学中创新思维的培养途径研究[J].大连理工大学学报：社会科学版，2009，30（S2）： 22-24.

[3] GB 50010—2010.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[4] 徐有邻.混凝土结构设计原理及修订规范的应用[M].北京：清华大学出版社，2012.

Analysis on the teaching contents of reinforced concrete structure based on the code for design of concrete structures 2010

WANG Licheng

（School of Civil Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， P. R. China）

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中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0092-02

为了全面贯彻落实教育部提出的关于“卓越工程师教育培养计划“的重大项目，全面提高学生的动手实践能力和创新能力，许多高校在教学模式和教学内容上作了相应的调整，旨在培养出一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各种类型的高质量工程技术人才。

一、案例教学缘起

随着教学的不断摸索，提出了案例教学法的教学方法。案例教学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，重在提高学生的认知水平和解决问题的能力，并发展学生的创新精神，是培养富有分析研究能力和解决实际问题能力及团队合作精神的高素质人才的一条重要途径。案例教学法始创于19世纪70年代哈佛大学法学院，最先运用于法学和医学教学，其后被运用于其它领域。

《混凝土结构设计原理》是土木工程专业的一门重要专业基础课，是一门基于试验和理论研究来指导工程应用的课程。将案例教学法引入到钢筋混凝土结构设计原理教学中，可以使学生对该门课程具有更好的理解和认识，使得他们在今后的工作中遇到相关的问题，可以更好地运用相关的理论知识分析和解决问题。

二、案例教学原理

案例教学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。案例是案例教学的核心，离开了案例，案例教学就无从谈起。作为案例教学中的案例，应具有以下几个基本特征：

（1）真实性。对于一个工科课程，案例可以帮助学生认识并了解工程实际情况，加强学生对工程实践的体验和感受。因此，案例应取材于工程实际，它是真实发生的，而不是凭空想象和杜撰出来的。

（2）典型性。并不是所有的事例都可以作为案例，案例是具有一定代表性的典型事例，代表着某一类事物或现象的本质属性。案例要能够涵盖众多理论知识，使学生可以掌握有关的原理和方法，同时要考虑学生知识水平和能力，使教学内容和学生基础相适应。

（3）规范性。教学案例的选取与设计要注意将相关的行业规范贯穿其中，使案例教学成为对学生进行行业相关规范、规程的学习过程，使得学生在今后的工作中能够重视规范的重要性。

（4）启发性。案例应该能够引入深思，启迪思路，进而深化教学内容，并能留给学生必要的想象和自主发挥空间。

（5）实用性。案例教学的目的是解决问题，使学生掌握的知识有用武之地。因此，任何案例都不可信手拈来，需要经过充分的筛选、比较、论证，选取最精华的东西，使案例教学取得实效。

三、案例教学方法

1.案例研究法

这种方法是芝加哥大学首先开发使用的，所以又叫芝加哥研究法。其实施过程是：首先给学生分发案例，让他们进行阅读，然后学生和教师一起站在客观的、公正的和旁观者的角度，讨论发生这样事情的原因，深入分析，从中找出一般规律。

2.案例分析法

也被称为哈佛教学法，所使用的案例多是现实中发生的复杂问题，其主要目的在于提高学生解决问题的能力和判断力，重点放在解决问题的过程上。参与者要扮演案例中的角色，以达到身临其境进行分析和决策的效果。哈佛的案例教学有三类：①问题评审型，即给出问题和解决问题的方案，让学生去评价；②分析决策，即不给出方案，要求学生通过讨论分析提出决策方案；③发展理论型，即通过案例发现新的理论生长点，发展并不断完善理论体系。

四、钢筋混凝土结构设计原理教学中的案例教学过程

以“钢筋混凝土结构设计原理”课程中“混凝土梁的受弯破坏及影响因素”为例，讲述本课程案例教学的使用过程。

1.课前案例教学准备

案例教学的成功与否取决于教师与学生的共同努力，需要师生之间的参予和配合。学生在学习本章节之前，首先形成感性知识，激发学习兴趣。教师要熟悉案例，仔细研究案例内容以及与之相关的教科书中相关章节课程的内容，通过案例分析，使学生学习和掌握那些原理和知识。其次，要组织学生到工地现场实地观察，调查钢筋混凝土梁破坏形式，尤其对于一些已建建筑物，要调查钢筋混凝土梁在荷载作用下的弯曲变形形状、裂缝分布特点及钢筋锈蚀情况等相关内容。

该阶段教学目的：利用课间业余时间展示工程现状，这些具体、直观、形象的信息，能有效帮助学生形成感性知识，激发他们的学习兴趣，活跃课堂气氛，启发他们提出各类问题，调动他们积极主动地探求此类工程问题的解决方案。

2.课内案例教学组织与实施

课内的教学要注意以引导学生为主进行讨论，而不是由教师为主进行讲授。教师要认真倾听学生的发言，善于发现和捕捉他们发言中的闪光点，及时调动他们的积极性。学生以实际工程为载体，分析工程场地和具体工程参数对混凝土梁破坏的影响，探讨如何解决工程实际问题。教师要通过文字、公式推导等方式，引导学生去论证梁破坏的产生原因以及如何预防类似问题发生，这样可以使学生考虑不同参数对梁的影响。

该阶段的目的：以浓厚的工程氛围、严谨的工程语言，向学生传递实际工程信息和工程急需解决的问题，增强学生的工程意识、解决工程问题的责任心，集中学生的注意力。同时，让学生对一些概念有一个理性认识，这样更便于理解记忆。

3.课后案例教学的总结评析

课后案例的总结和反思是提高案例教学质量的重要措施之一。对于案例中涉及的重要知识点，可以通过课堂讲解掌握，而对于其他知识点，则指导学生通过自学去熟悉或了解。学生通过相关案例的学习，可以构建一定的理论知识体系，通过课后案例教学的反思，加深对理论知识的理解与记忆。最后，通过实验室的钢筋混凝土梁加载试验，可以验证课本的理论知识与实际发生是否一致，让学生对课本的理论知识进一步加深认识。

通过对理性知识的简单运用与加深。重新审视本章节内容能够解决的工程问题，给学生以启发和引导，通过讨论指出解决问题的思路与方向。通过这样的案例分析，可以培养学生独立思考的习惯和解决工程问题的意识与能力，培养学生的团队协作精神，增强学生的实际工程现场意识，及其对课程理论知识的再认识。

五、案例教学的应用效果

案例教学法在钢筋混凝土结构设计原理课程中的使用，可以大大提高学生主动分析并掌握问题重点的能力，强化学生独立思考问题的能力，可以通过不断的探讨，使得学生在分析问题、解决问题能力方面得到提高。另外，还可以使学生加深对现实工程情况的了解，通过互相沟通，培养和发扬团队精神。

案例教学法同样可以提高教师的综合业务能力。课程的教学改革，要求授课教师必须具备“双师资格”（教师资格和工程师资格）。授课教师应该根据专业特点，在具备扎实的理论知识的基础上，投身工程实践，通过工程实践把自己锻炼成合格的工程师，以便于更好地投入到教学工作中。

案例教学的重点就是对于案例的选取与使用，建立的案例要能覆盖足够多的知识点。同时，要具有合适的规模，这样才能恰到好处。要鼓励教师进行案例教学法，这对于绝大多数教师来说，是一种相对新颖的教学方法，一时无法让更多的教师接受，这就需要教师改变传统思想，接受新的教学理念。最后，案例教学的使用改变了传统的教学方式，可以大大提高学习效率。

参考文献：

[1]郭德红.案例教学：历史、本质和发展趋势[J].高等理科教育，2008，（1）.

[2]周云等.案例教学在“计算机软件技术基础”课程中的尝试[J].高等教学研究学报，2007，30（3）.

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【基金项目】江苏省自然科学基金（BK20140560），江苏大学高级人才科研启动基金（14JDG161，14JDG162）。

【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0125-01

1.引言

随着全球化、国际化的发展，中国高等教育英语教学不再是单向输入，而是逐步转向输出[1]。近年来江苏大学招收的留学生来自六大洲89个国家，土木工程与力学学院在专业课的全英语教学方面进行了一些探索。针对土木工程专业留学生来自不同国家，而不同国家的混凝土结构设计有着不同的经验，致使混凝土结构的设计方法具有多样性、所依据的规范也存有很大差异的问题，如何调整混凝土结构设计原理课程的教学目标、教学内容和教学方法变得尤为重要，这也是高等教育国际化的必然选择[2]。在全球经济一体化的今天，混凝土设计的技术标准和规范已经不再是一个单纯的技术文件，也是让毕业后的留学生融入世界大环境的重要手段[3]。

2.混凝土结构设计原理课程的特点及留学生全英语教学存在的问题

“混凝土结构设计原理”课程所讨论的是钢筋混凝土结构的设计理论和设计方法，是土木工程专业知识体系的重要组成部分，不仅是一门理论性和实践性很强的课程，由于与现行工程建设标准密切相关，所以更是一门不断发展的课程。所有毕业生无论将来从事科研、设计、施工还是工程管理类工作，都将与之接触。因此本课程适用于房屋建筑、交通土建、水利工程、矿井、港口航道及海洋工程等专业，是土木类专业的必修课程。

虽然混凝土结构已经是最为常用的土木结构形式，但混凝土结构设计却是非常复杂的过程。原因是：一、混凝土材料的复杂性，混凝土是由水泥、砂、石等组成的具有微孔结构的复合材料，在采用混凝土材料进行结构设计时，要考虑强度、收缩、徐变、耐久性等因素，对于钢筋，要考虑其强度、变形、与混凝土粘结等因素。二、由于混凝土材料和钢筋材料的特性不同，在混凝土结构设计中不能直接采用材料力学和固体力学的方法，很多力学模型和公式是根据试验建立的。各个国家在混凝土结构设计的发展道路上各不相同，有着不同的设计经验，所采用和依据的规范也是各不相同。

3.提高留学生混凝土结构设计原理课程教学质量的对策

①以实际工程应用为重点：由于国内外教材针对的教学要求不同，所以教学侧重点也不同，因此，可以以实际工程应用为重点，对课程中的混凝土结构梁、板、柱等结构所涉及的构件计算内容，进行重新编排，编制合适的留学生全英语教材；

②国内规范与国外多种规范相结合：国内《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），美国规范《混凝土结构建筑规范》（ACI318-05），欧洲规范2《混凝土结构设计-第1-1部分：总原则和对建筑结构的规定》（EN1992-1-1：2004）[4]；

③多媒体教学：由于课程涉及的知识面广，所依据的规范多样，因此，学生在学习过程中极易产生疲劳和厌倦感，学习兴趣受到影响。而多媒体可以扩大信息容量，可以图、文、声并茂，形象生动，将各种规范的对比、在工程中的应用的特点快速地表达出来。

④注重留学生以后发展的需要：一个合格的结构工程师，必须正确理解规范内容，避免盲目照搬条文，所以要求培养留学生理解规范条文赖以建立的理论依据和科研成果，也就是规范编制的背景材料，而这些就要求教师在课程的各个章节中把培养留学生以后发展需要所需的内容融入进去。

4.结论

针对《混凝土结构设计原理》留学生全英语授课的现状，分析了现状中的特点，并根据全英文授课中存在的问题，提出了相应的对策，希望该工作对《混凝土结构设计原理》留学生全英语授课有所帮助和指导。

参考文献：

[1]刘锡军，蒋隆敏.混凝土结构设计原理[M].中南大学出版社.2010.第一版.

[2]张永杰，王桂尧，周德泉，陈永贵.工程地质课程双语教学实践探讨[J].高等建筑教育.2014（1），23，94-98.

[3]张云莲，文献民.土木工程专业课程英文教学探讨[J].高等建筑教育.2013（4），22，59-62.

[4]贡金鑫，魏巍巍，胡家顺.中美欧混凝土结构设计[M].中南建筑工业出版社.2007.第一版.

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基金项目：重庆市科技攻关项目（CSTC，2010AC4031）和后勤工程学院教学改革研究项目（2011年）

作者简介：曾祥蓉（1970-），女，后勤工程学院军事土木工程系副教授，硕士，主要从事结构工程教学及建筑物鉴定与加固研究，（E-mail）。

摘要：在混凝土结构设计原理课程教学中，通过加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实和将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，即“五加强”、“三引入”，能有效提高混凝土结构设计原理课程教学质量，培养学生的科研能力、实践能力和创新能力。

关键词：教学实践；教学质量；工程案例；土木工程专业

中图分类号：TV3-4；G423.07 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）03-0109-03 混凝土结构设计原理是土木工程专业基础课的一门重要必修课程，起着为学生后续的专业课学习、毕业设计以及毕业后从事混凝土结构设计、科研、施工等工作打下必要基础的作用，该课程在土木工程专业教学中具有重要的地位。混凝土结构设计原理课程有以下一些特点：一是该课程内容涉及两种建筑材料：钢筋和混凝土，它们的物理力学性能完全不同，钢筋是单一、弹性、匀质、连续的材料，混凝土是非均匀、非线性的材料，钢筋混凝土构件的受力过程较复杂。二是混凝土结构设计原理课程涉及受弯、受压、受拉、受扭构件的设计，无论是材料强度等级的选择，还是截面尺寸的确定以及钢筋的配置，其答案都不是唯一的，这与数学、力学等课程有着很大的区别。三是混凝土结构设计原理课程研究各种构件的性能、截面设计及构造措施，其理论大多建立在试验研究的基础上，并需要借助工程实践来验证。因此，混凝土结构设计原理课程教学内容具有概念多、假定多、公式多、系数多、构造多的特点。这些特点给学生学习该课程带来了一定的难度。笔者多年从事混凝土结构设计原理课程的教学，对如何提高该课程教学质量进行了一定的探索。在教学实践中，通过加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实和将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，即“五加强”、“三引入”，有效地提高了学生的科研能力、实践能力和创新能力。

一、加强对基本概念的理解

混凝土结构设计原理课程教学应重视学生对结构理论基本概念的理解，比如徐变、塑性铰等。只有正确理解了概念，才能灵活运用基本理论。而公式大多是在试验和基本假定的基础上建立起来的，并且公式的计算可以借助计算机软件进行电算。因此在教学过程中不要拘泥于精确的公式推导和计算结果，但一定要让学生把公式中的每个系数理解清楚，并要求学生学会手算，而不能依赖计算机，以加强学生对基本概念的理解。

二、加强对设计规范的学习

混凝土结构设计原理课程涉及的主要规范是《混凝土结构设计规范》。笔者在教学工作中先后经历了该规范的三次调整，使用了该规范的GB50010-1989、GB50010-2002和GB50010-2010三种版本。每一次新规范的颁布，都迫切要求有关的工程技术人员、教师和学生学习掌握新规范。作为教师，尤其要尽可能地将新规范融入混凝土结构设计原理课程教学实践中，要加强学生对规范条文的学习和理解，特别是修订部分的内容，最好能让学生理解其修订内容的科研或工程背景，以便学生更好地掌握。只有这样，学生才能了解混凝土结构的发展状况与方向，及时更新知识。如：新版《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）其中一处变化就是采用高强度高性能的材料HPB300级光圆钢筋取代HPB235级光圆钢筋[1]。

三、加强对构造措施的掌握

构造措施与精确计算，对混凝土结构而言是同等重要的，不能重计算而轻构造。混凝土结构设计原理课程涉及许多构造措施，比如：混凝土的最小保护层厚度；钢筋的锚固长度、搭接长度及延伸长度；钢筋间的净距或间距；受力钢筋的最小配筋率；箍筋的最小直径及最大间距；箍筋的最小配筋率等等。如果一根简支梁，通过计算确定了其受拉区需要钢筋的面积，但忽视其钢筋净距必须满足一定尺寸的构造要求，而直接选择直径小、根数却较多的钢筋，导致相邻两根钢筋紧密排列，这样势必造成钢筋表面没有混凝土或者混凝土保护层厚度不足，钢筋与混凝土之间缺少足够粘结力，那么它们就不能形成整体而共同工作。

四、加强对重点章节的讲解

在人才培养计划的多次调整过程中，混凝土结构设计原理课程的课时都有所减少，而该课程的教学内容却非常多，因此教师的课堂讲解不可能对教材上的每一章节面面俱到，而应该重点章节重点讲解，非重点章节作一般讲解甚至不讲解而安排学生自学，学生有不清楚的，教师可以作补充讲解和答疑。比如：在四大构件里面，受弯构件、受压构件比受拉构件、受扭构件重要，因此有关受弯构件、受压构件内容应作重点讲解（课时分别为22学时和16学时），而对受拉构件和受扭构件作一般讲解（课时分别为2学时和4学时）。又比如：受弯构件中正截面和斜截面承载力的计算两部分比较而言，前者涉及的基本概念多，所以应重点讲解，需要14学时，而后者只需要8学时即可。教材上有些知识点是难点但本身却不是重点，这部分内容可不作讲解，比如变角度空间桁架模型。只有这样抓重点抓核心，才能节约更多的时间来讲重点要点，以达到更好的教学效果。

五、加强实践环节的落实

实践性教学环节是土木工程专业教学的重要组成部分，是提高专业人才创新能力、动手能力和专业素质的关键途径与手段[2]。在混凝土结构设计原理课程教学中，过去一般比较重理论轻实践，使得培养出来的学生实践能力较弱。要改变这一现象，首先要求教师要加强实践，在实践中获取经验，并把过硬的实践知识传给学生；同时也要求学生在学习中将理论知识与实践相结合，并通过实践，将理论知识理解得更加透彻。

土木工程专业教学实践环节主要包括课程实验、课程设计和课外训练等[3]。教学中，笔者主要从以下几方面加强实践环节的落实。

1.将实体模型引入教学实践

为增强学生对土木工程结构的空间想象力，笔者所在的教研室建立了比较系统的土木工程专业系列课程教学实体模型室。模型室配置有包括混凝土结构、道路与桥梁工程结构、地下工程结构在内的各种结构教学模型40套（组）。其中混凝土结构有梁、柱、楼盖等模型（见图1），梁模型又有简支梁、连续梁、悬臂梁、矩形梁、T形梁几种。将实体模型引入课程教学实践，其目的是模拟“施工现场”，将“工程搬进课堂”，增强学生的感性认识，提高学生对土木工程体系概念的整体思维能力和空间想象力，从而大大提高课堂教学效率和效果。

图1 楼盖模型

2.将工程案例引入教学实践

工程案例即是产生于实际工程的典型事例。将工程案例引入教学，就是根据教学内容和教学目的的需要，在教学过程中围绕一个或几个实际工程问题展开描述、分析与讨论，用以提高学生分析问题和解决问题的能力。将案例引入混凝土结构设计原理课程的教学实践，要求教师不能只是孤立地介绍单个结构或构件的基本理论知识，而应该向学生介绍完整的工程结构，特别是在实际工程中如何解决具体问题。教师在课堂教学中既要介绍“工程案例”或“工程项目”，又要组织学生在学习过程中以实际工程案例为分析研究对象，通过对案例的分析、讨论，引导学生学会收集相关信息，提供和评估备选方案，让学生能身临其境般地了解处于工程项目中的工程师所面临的复杂情况和实际困难，以此训练和提高学生在复杂环境下解决实际工程问题的能力和进行决策的能力。采用案例式教学，不仅可以活跃课堂学习气氛，而且有利于培养学生的空间想象力，也有利于学生将理论知识融入实践，培养学生的创造能力。当然，采用案例式教学，有两点值得注意，一要完成工程案例的编制，形成案例库；二要根据理论教学内容和教学进度对工程案例的素材进行编排、加工处理，使之符合课堂教学规律与特点。

3.将科研活动引入教学实践

笔者承担的重庆市科技攻关项目：“预应力碳纤维布加固连续受弯构件的应用技术及示范”，主要是对连续受弯构件进行加固研究。为方便研究试件的制作，连续受弯构件采用的是两跨连续梁（图2为科研试验现场）。试验梁对钢筋和混凝土两种材料的选择、试验梁的设计制作、试验梁的加载方式、试验结果的分析等，这些研究与混凝土结构设计原理课程内容有关，笔者将上述一系列科研活动引入混凝土结构设计原理课程教学实践。实践表明，在课程教学实践中引入科研活动，以研促教，以研促学，大大提高了学生学习兴趣，激发了学生的求知欲，达到了培养学生的科研能力、实践能力和创新能力的教学目标。

图2 试验现场

综上所述，在混凝土结构设计原理课程教学中，加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实，并将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，能有效提高混凝土结构设计原理课程教学质量，培养学生的科研能力、实践能力和创新能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50010—2010混领土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]刘建勇，李友群，刘广静.加强实践性教学培养土木工程专业学生的创新能力[J].高等建筑教育，2008，17（5）：107-109.

[3]潘颖.提高混凝土结构原理课程教学质量的思考[J].高等建筑教育，2011，20（4）：74-77.

Exploration and practice to improve teaching quality of concrete

structural design principle

ZENG Xiangrong， CHEN Jin， WANG Ping， WANG Wei， ZHANG Lei