高層建筑結構設計課程教學

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[摘要]為滿足國家可持續發展的要求，為國家培養出面向世界、面向未來的人才，分析了高層建筑結構設計課程教學中存在的一些問題，結合當前工程需求，從教學內容、教學方式等方面提出了改革措施，提高學生對課程的認知深度。

[關鍵詞]高層建筑結構設計課程；存在問題；教學改革

1高層建筑結構設計課程內容和課改必要性

高層建筑結構設計是土木工程專業重要的專業課程之一，內容包括高層建筑結構體系與結構布置、荷載作用與結構計算原則、扭轉效應的簡化計算、框架結構的受力分析與設計、剪力墻結構的受力分析與設計、框架-剪力墻結構受力分析與設計，筒體結構及鋼與混凝土組合結構的分析與設計方法，構件的截面設計與構造要求，以及高層建筑基礎的設計要點。課堂教學內容基本可滿足大多工程的需求，但因超高層建筑及高抗震設防烈度區，鋼結構及鋼混凝土組合結構應用越來越多，以降低結構自重，提高結構承載性能，故教學內容需進行增加。同時還要密切聯系各種相關現行設計規范，多數情況下其水平荷載作用成為控制要素，因此高層建筑結構設計是一門知識點多、信息量大、綜合性強、理論性與實踐性并重的課程，在上述教學內容中既有深入細致的傳力模式，又有結構承載性能分析，還包括施工過程可靠性分析，且建筑要滿足功能要求，要集成管線設備、同時要滿足當前裝配率要求，因此其三維可視化就顯得尤為重要。不僅學生學習難度大，在老師的教學培養過程中也存在許多問題。因此在教學過程中，應轉變教育觀念和教學方式，將諸如BIM技術引入課堂教學，積極大膽進行教學改革，樹立面向社會、面向世界、面向未來、可持續發展的教育觀。

2高層建筑結構設計課程教學中存在的問題及解決對策

2.1教學課時少，課程知識點多

多數高校高層建筑設計課程設置多為32學時，學時少，并且課程開設于第七學期，臨近畢業，學生面臨就業、考研等多重壓力，很難安心學習，容易產生敷衍情緒應付了事。另外課程包含的知識點很多、更新也快，并且晦澀難懂，學生很難在短時間內吸收并理解大量的知識，使得教學效果不佳，學生也沒有真正的學到知識。因此需加強引導，采用生動的三維模型，提高學生認知能力，縮短理論與工程間距離，讓學生出去在工作中很快能上手。

2.2課程內容重復，需修訂教學大綱

高層建筑結構設計與荷載結構設計方法、混凝土結構、土力學與地基基礎、基礎工程和工程結構抗震設計等課程有十分緊密的聯系，在課程內容上也會存在許多重復的內容，任課教師為追求知識的完整性，重復講述部分內容。例如:地震作用計算和框架結構設計等內容，與建筑結構抗震設計的相關內容重復，與基礎工程課程中的部分內容重復等等，因此課程內容需進行整合，重點講述前面課程沒有講過的，諸如框架剪力墻、剪力墻、框架筒體及筒中筒等結構，提高學生對該門課程的認知度，突出重點，做到主次分明，提高教學效率。

2.3教學方式單一，缺乏實踐教學

該校的高層建筑結構設計主要以理論教學為主，教學方式單一，對于實踐教學的內容還很缺乏。比如，工程實例的講解較為缺乏，應以具體工程為例，講完相關理后，進行實例教學，提高學生實戰能力，改枯燥抽象的模式為具體的、看得見的，提高學生認知度，且講授前可到工地現場參觀，后再給學生講解，學生印象深刻。

3教學改革方法

3.1理論與實際結合，工程案例教學

高層建筑結構設計中內容晦澀難懂，難以聯系具體工程實體，缺乏整體觀，對結構的整體設計難以形成系統的思路。對此在教學中可以結合具體工程實例詳細講解。如在框架—剪力墻結構設計章節中，直接講解規范給定的公式避免空洞；然而若選定某高層框架—剪力墻結構具體實例，從柱網布置、剪力墻數量估算及類型判斷，縱、橫向墻體單元劃分，計算簡圖，確定總框架、總剪力墻、連梁剛度計算直至內力、位移計算，結合規范中的條文，依次理解運用，分清不同抗震設防條件下內力組合的要點，采用相應情況下的地震調整系數。通過實例講解，學生既可初步具備結構設計整體思路和工程概念，同時也理解了規范條文。工程案例教學把抽象的規范條文運用于具體工程，可最大限度地減輕學生的認知負荷，提高學習效率。

3.2開設有關課外活動，加深學生對課程學習興趣

組織高層建筑結構設計知識競賽，調動學生學習課程的積極性，培養學生的學習興趣。另外組織工地參觀及設計院考察活動。例如任課教師組織學生實地參觀各種不同結構類型的在建或已建成而未裝修的高層建筑，讓學生更加直觀地了解房屋的建造過程，設計及施工控制要點，加深學生對晦澀難懂的知識的理解。

3.3與PKPM、BIM等軟件應用教學

PKPM軟件是學習高層建筑結構設計課程的必不可少的輔助工具，在理解和掌握高層建筑結構設計的基本過程時，有許多繁瑣復雜的計算過程，應采用手算與電算相結合的方式。對一些必需掌握的計算方法，應該先采用手算，以達到更好的理解和熟練整個設計過程的目的，對于大量繁瑣復雜的計算可采用PKPM進行計算，這樣可極大地提高教學效率與學生的學習效率。PKPM軟件應用教學主要有以下三個教學步驟：結構布置的講解與練習，掌握不同結構類型，不同布置方案對結構承載性能的影響；PKPM基本計算參數輸入練習，深層次掌握不同參數對結構承載性能的影響；PKPM計算結果的分析判斷和參數調整，優化結構設計，建立安全、使用及經濟的概念；BIM技術在施工過程中運用越來越多，其還可用于方案投標、施工圖中的構造、后期運營管理等，因此應在課程教學中融入該軟件，提升學生時間及空間意識，變抽象為具體。

3.4強化課程設計，提高學生實踐、創新能力

在課程教學中采用“五延伸”[3]的教學方法，可取得較好的教學效果。理論教學向現場、課程設計、畢業設計和各種知識競賽、設計競賽延伸，進一步提高學生的設計實踐能力和創新思維能力。以課程設計為課程教學最終目標之一，有方向性的像學生傳授知識，加強課程設計，設置各種方式的課程設計競賽，并設置獎勵政策，讓同學們學以致用，同時能極大地調動學生的積極性，培養學術對課程的學習興趣。

3.5考核方式多樣化

目前對課程考核方式較為單一，為培養出符合我國可持續發展戰略的面向世界、面向未來的高級復合型人才，應當對課程采取多樣化的考核方式[4]：一是采用開卷的形式進行考核，允許學生自帶各類規范，有助于學生更加熟悉地運用規范。采用國家“注冊結構工程師專業資格”考試的模式，有利于學生將學習與行業要求相銜接。二是上機考核，即根據給定的建筑設計方案圖，學生在規定時間內，完成結構布置、結構計算等相關內容。三是課程設計考核，即在理論教學完成后，為學生布置相應課程設計并對其成果進行考核。4四是學生自主學習考核，即學生的自主學習及其成效應當在整個考核中占據一定的比例。這樣的考核方式能夠有效地提高學生獨立思考、學習和實踐與創新的能力。

4結語

高層建筑結構設計是土木工程專業中的重要專業課程之一，在其教學內容、教學方式等方面，各高校雖不斷地進行改革和完善，但由于各種因素的制約，還存在著許多問題。因此如何更好地結合當前工程需求，培養出優秀的工程精英，仍任務艱巨，課程教學內容仍需進一步凝練整合，教學方式仍需加大改革力度，以提高學生認知能力。

【參考文獻】

[1]牛海成,徐海賓.面向可持續發展的高層建筑結構設計課程教學改革探討[J].高等建筑教育,2013(02):72-75.

[2]邵蓮芬.高層建筑結構設計課程教學改革探索[J].天中學刊,2016(04):154-156.

[3]孟麗巖,王濤,高紅梅,等.高層建筑結構設計課程的教學改革與實踐[J].山西建筑,2014(34):244-245.

[4]安靜波,王春紅.高層建筑結構設計課程的教學改革與實踐[J].高等建筑教育,2014(02):44

作者：褚云朋 單位：西南科技大學土木工程與建筑學院