工程造價(jià)專業(yè)工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)探討論文
摘 要：針對工程造價(jià)專科學(xué)生的特點(diǎn)和就業(yè)趨向，分析工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn)，提出在教學(xué)中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)公式、工程參數(shù)的理解，加強(qiáng)圖表能力訓(xùn)練。綜合運(yùn)用多種媒體提升教學(xué)效果，加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合舉措，以培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)技能。
關(guān)鍵詞：工程造價(jià)專業(yè)論文
摘要：針對工程造價(jià)專科學(xué)生的特點(diǎn)和就業(yè)趨向，分析工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn)，提出在教學(xué)中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)公式、工程參數(shù)的理解，加強(qiáng)圖表能力訓(xùn)練。綜合運(yùn)用多種媒體提升教學(xué)效果，加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合舉措，以培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)技能。
關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu)；課程教學(xué)；工程造價(jià)
中圖分類號：G6423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0061-04
工程結(jié)構(gòu)是工程造價(jià)專科專業(yè)的一門核心課程，64學(xué)時(shí)（不含課程設(shè)計(jì)），也是建筑施工、工程項(xiàng)目管理等課程的先行課程，其內(nèi)容涵蓋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、單層工業(yè)廠房、道路與橋梁工程結(jié)構(gòu)等方面，知識覆蓋面廣，學(xué)習(xí)難度較大。
文章針對工程造價(jià)專科學(xué)生特點(diǎn)及就業(yè)趨向，對工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合筆者工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及對設(shè)計(jì)公式、工程參數(shù)的深刻理解，綜合運(yùn)用實(shí)景照片、動畫、視頻、3D模型、計(jì)算軟件等多種媒體提升教學(xué)效果，并給出了培養(yǎng)學(xué)生識圖能力，問題分析處理能力的具體實(shí)踐教學(xué)方法。
一、工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)特點(diǎn)
（一）針對專業(yè)特色，調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)
武漢科技大學(xué)工程造價(jià)專科畢業(yè)生大部分進(jìn)入土木工程施工、監(jiān)理、咨詢等領(lǐng)域，能勝任施工員、預(yù)算員、材料員等崗位，少有學(xué)生從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。因此，對工程結(jié)構(gòu)課程的講授必然有別于土木工程或結(jié)構(gòu)工程本科專業(yè)，在教學(xué)中應(yīng)加大建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及應(yīng)用的講授學(xué)時(shí)，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算部分的難度，除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)外，還應(yīng)增加道路橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論，培養(yǎng)學(xué)生建立結(jié)構(gòu)體系概念，掌握其基本概念和基本原理。
（二）針對學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，把握課程難度
工程造價(jià)專科學(xué)生僅修高等數(shù)學(xué)（少學(xué)時(shí)），未修線性代數(shù)和概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，力學(xué)也僅修了一門工程力學(xué)（少學(xué)時(shí)），因此，對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論有關(guān)概率論的部分無法深刻理解，結(jié)構(gòu)分析困難。在教學(xué)中應(yīng)減少設(shè)計(jì)公式理論的推導(dǎo)，重點(diǎn)講解公式的適用條件和參數(shù)含義。
（三）形象化與案例教學(xué)相結(jié)合
工程結(jié)構(gòu)課程與生活聯(lián)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(yùn)含著結(jié)構(gòu)原理，因此，在教學(xué)中應(yīng)充分利用多媒體手段，采用啟發(fā)式教學(xué)和案例教學(xué)，幫助學(xué)生打消顧慮，樹立自信心。
（四）做好前后課程的銜接
工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中要經(jīng)常回顧建筑材料、建筑構(gòu)造課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容，經(jīng)常繪制彎矩圖和剪力圖，加強(qiáng)工程力學(xué)基本訓(xùn)練。由于建筑施工課程與建筑結(jié)構(gòu)課程在同一學(xué)期開設(shè)，通過對樁的吊裝過程受力分析案例講解，將兩門課程聯(lián)系起來，讓學(xué)生理解工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工中的廣泛運(yùn)用。
二、工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)方法
（一）注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
在講解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理章節(jié)時(shí)，以承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式γ0S≤R為核心，從概念設(shè)計(jì)角度引導(dǎo)學(xué)生思考，增加結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）安全儲備的設(shè)計(jì)方法主要有：一是增加荷載組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值S，從荷載組合公式可知，恒載乘以系數(shù)1.2，意味著恒載增大20%，活載乘以系數(shù)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(shè)計(jì)值增大10%；二是減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值R，體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值均為其標(biāo)準(zhǔn)值除以大于1的材料系數(shù)。通過一增一減，保證結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）有足夠的`安全儲備。
結(jié)構(gòu)剛度是結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的角度看，內(nèi)力傳遞途徑越直接，結(jié)構(gòu)剛度越大；內(nèi)力分布越均勻，結(jié)構(gòu)剛度越大；內(nèi)力越小，結(jié)構(gòu)剛度越大[1]。例如：對于深基坑工程采用鋼管內(nèi)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(shí)立柱，通過減小跨度的方法，增大鋼支撐的剛度，防止失穩(wěn)破壞。
（二）注重理解公式參數(shù)的物理含義
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一門理論結(jié)合試驗(yàn)研究的學(xué)科，涉及公式多。在教學(xué)活動中，可以簡化公式的理論推導(dǎo)過程，強(qiáng)調(diào)對公式的理解，特別是對公式中重要參數(shù)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(jì)算教學(xué)中，首先講解清楚梁正截面受彎的三個(gè)階段，然后引導(dǎo)學(xué)生理解適筋梁承載力計(jì)算公式Mu=α1fcbx（h0-x/2）時(shí)，要特別講解清楚參數(shù)x的物理含義是梁受壓破壞時(shí)受壓區(qū)混凝土的高度，其值最大為ξb，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生計(jì)算出適筋梁最大配筋率為α1ξbfc/fy。由此還可以引申出以下規(guī)律：其一，混凝土強(qiáng)度等級，鋼筋強(qiáng)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(qiáng)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(dāng)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(qiáng)度等級一定，截面高度一定，若設(shè)計(jì)彎矩大于α1fcbξb（h0-ξb/2），則只能采用雙筋截面梁。
（三）注重總結(jié)系數(shù)表格中的規(guī)律
《工程結(jié)構(gòu)》教材[2]中含有大量的表格，指導(dǎo)學(xué)生閱讀表格，進(jìn)行縱向橫向比較，從而得到一定的規(guī)律，是教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。例如：通過閱讀鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)值表（表1），可以得到以下結(jié)論：圓形截面短柱（長細(xì)比l0/d≤7）的穩(wěn)定系數(shù)值φ=1.0，圓形截面長柱（長細(xì)比l0/d>7）隨著長細(xì)比的增大，穩(wěn)定系數(shù)φ值逐步減小。通過閱讀砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表格（表2），可以得到以下規(guī)律：對于同類砌體材料，若材料強(qiáng)度等級一定，砂漿強(qiáng)度等級越高，砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越大；若砂漿強(qiáng)度等級一定，砌體材料的強(qiáng)度等級越高，砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值越大。
（四）注重講解工程參數(shù)取值的依據(jù)
《工程結(jié)構(gòu)》教材[2]由于篇幅有限，各類設(shè)計(jì)表格僅列出工程參數(shù)取值，但少有解釋其取值的來源或依據(jù)，授課教師要擇其重點(diǎn)進(jìn)行講解。例如：GB5003-2011《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4] 3.2.3條規(guī)定“對于無筋砌體構(gòu)件，其截面面積小于0.2 m2時(shí)，γa（砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù)）為其截面面積加0.8”，其原因是砌體構(gòu)件面積過小，受各種偶然因素影響（截面缺口，構(gòu)件碰撞），可能導(dǎo)致砌體強(qiáng)度有較大降低，因此，需對砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以γa進(jìn)行折減。這些隱藏在參數(shù)背后的道理更值得學(xué)習(xí)。
三、工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)手段
（一）工程實(shí)景照片的應(yīng)用
工程結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐性強(qiáng)，盡管教材中給出結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的布置圖、示意圖，但學(xué)生難以深刻地理解，尤其對于單層工業(yè)廠房，構(gòu)件種類多，連接形式復(fù)雜，是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。授課教師借助工程實(shí)景圖片展示構(gòu)件及其連接形式，起到了很好的教學(xué)效果，如圖1。
（二）動畫及視頻的應(yīng)用
動畫及視頻能較好地體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)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(yàn)，能較好地理解整個(gè)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(xué)生預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的、受力特點(diǎn)等形成完整認(rèn)識。
（三）結(jié)構(gòu)模型的應(yīng)用
由于工程造價(jià)專業(yè)二年級學(xué)生尚未接觸實(shí)際工程，尤其對鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑結(jié)構(gòu)的細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造理解比較困難。在教學(xué)中借助3DMax計(jì)算機(jī)軟件的良好建模功能，通過3D模型能形象地展示鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造及其連接，如圖2。
（四）結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用
為彌補(bǔ)工程造價(jià)專業(yè)專科生在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的不足，在課堂教學(xué)中引入理正結(jié)構(gòu)工具箱軟件，結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件典型界面如圖3。通過計(jì)算軟件驗(yàn)算教材中的柱、梁、板、墻、樓梯、基礎(chǔ)構(gòu)件及砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算例題，讓學(xué)生明白軟件計(jì)算的過程，讀懂計(jì)算書，同時(shí)還能夠根據(jù)所學(xué)結(jié)構(gòu)知識對結(jié)果進(jìn)行估計(jì)和判斷。
四、工程結(jié)構(gòu)課程的實(shí)踐教學(xué)
工程結(jié)構(gòu)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。因此，在大學(xué)教學(xué)中要特別重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)技能，創(chuàng)造機(jī)會多接觸實(shí)體工程，將理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合。
（一）培養(yǎng)學(xué)生的施工圖識讀能力
工程造價(jià)專業(yè)畢業(yè)生無論從事什么崗位的工作，施工圖的識讀能力是一項(xiàng)必備的基本職業(yè)技能。在先導(dǎo)課程建筑制圖中，學(xué)生已掌握了建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖的一些基礎(chǔ)知識，但還未達(dá)到實(shí)踐應(yīng)用水平。在教學(xué)中重點(diǎn)講解兩套完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的施工圖，并專門講解平法制圖規(guī)則和識圖方法，通過課堂講授和課后作業(yè)，讓學(xué)生熟練掌握結(jié)構(gòu)施工圖的識讀方法。
（二）培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力
在學(xué)習(xí)完梁構(gòu)件的受力特點(diǎn)后，以武漢天河機(jī)場T2航站樓玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)（圖4）為例，考察學(xué)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(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，支承結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)，最后授課教師給出點(diǎn)評：大面積的點(diǎn)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(fēng)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(shè)計(jì)合理，輕巧美觀。
（三）利用地域優(yōu)勢進(jìn)行工程實(shí)踐
武漢科技大學(xué)位于武漢市青山區(qū)，距武漢火車站、武漢天興洲長江大橋、武漢鋼鐵集團(tuán)公司較近。在工程結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)中，特別注意發(fā)揮地域優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐。例如：布置課后作業(yè)考察施工中的武漢火車站屋蓋結(jié)構(gòu)（圖5），繪制簡圖并分析其設(shè)計(jì)特點(diǎn)。通過實(shí)踐，學(xué)生能較好地掌握拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及應(yīng)用特性。在學(xué)習(xí)完橋梁的基本組成和分類知識后，要求學(xué)生實(shí)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(jié)構(gòu)體系和受力特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 季天健，Adrian B. 感知結(jié)構(gòu)概念[M].北京：高等教育出版社，2010.
[2] 劉玲.工程結(jié)構(gòu)[M]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2008.
[3] 中國建筑科學(xué)研究院.GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[4] 中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司.GB 50003-2011 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)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）
Abstract：According to characteristics and career prospects of junior college students majored in engineering cost management， the characteristics of the engineering structure curriculum are analyzed. It emphasizes the structure conceptual design， the profound understanding of the design formula and engineering parameters and learns to analyze disciplines in the graphs and tables. Multimedia such as live-action photos， animation， video， 3D models and calculation software is applied to promote the teaching effect， and the concrete practical teaching methods that can help the students to achieve abilities of recognizing engineering drawings and capacity of problem analysis processing are given.
Keywords：engineering structure； course teaching； engineering cost
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