摘要：根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)課程的特點，結(jié)合教學(xué)實踐，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的提出改革建議，并通過列舉實例加以說明，旨在探索新的教學(xué)模式，以培養(yǎng)高素質(zhì)的土木工程專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：土木工程；砌體結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革

中圖分類號：TU-4；G420文獻標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2012）06007303砌體結(jié)構(gòu)是磚砌體、砌塊砌體、石砌體建造的結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。對房屋而言，砌體結(jié)構(gòu)是指以塊材和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)民用房屋的豎向承重結(jié)構(gòu)是由砌體材料砌筑而成的承重墻體，而屋蓋和樓蓋采用鋼筋混凝土材料建造，這種房屋稱為混合結(jié)構(gòu)房屋［1］。砌體結(jié)構(gòu)在中國應(yīng)用廣泛，這是因為它容易就地取材，具有較好的耐久性及化學(xué)穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性，保溫隔熱性能好，且水泥、鋼材、木材價格便宜。

在土木工程專業(yè)課程體系中，混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)是三大結(jié)構(gòu)課程。其中，砌體結(jié)構(gòu)課程所占課時較少，且學(xué)校一般不安排做砌體結(jié)構(gòu)房屋的課程設(shè)計，因此容易引起學(xué)生對砌體結(jié)構(gòu)課程不夠重要的誤解。實際上，砌體結(jié)構(gòu)是土木工程重要的一門專業(yè)課，課程不但理論性強，而且與實踐聯(lián)系緊密。在較少的學(xué)時下，只有精心選擇教學(xué)內(nèi)容，積極探索教學(xué)方法，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，把學(xué)生培養(yǎng)成能設(shè)計、懂施工、會管理適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的有用人才。

筆者結(jié)合實踐就砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革進行了探討。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

為了提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生工程綜合能力，需要對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進行改革。由于砌體結(jié)構(gòu)是由塊體和砂漿兩種性質(zhì)截然不同的非均質(zhì)材料組成，其設(shè)計方法建立在試驗分析和經(jīng)驗基礎(chǔ)上，理論推導(dǎo)較少。從某種程度上講，砌體結(jié)構(gòu)房屋、概念設(shè)計和構(gòu)造措施比計算更為重要［2］。但是在以往的教學(xué)中，由于學(xué)時數(shù)所限，教師只講授砌體力學(xué)性能和構(gòu)件承載力計算等基本知識，較少涉及構(gòu)造措施等內(nèi)容。筆者建議適當(dāng)壓縮原教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時數(shù)，補充砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計內(nèi)容。在課堂上應(yīng)講解結(jié)構(gòu)的震害分析與概念設(shè)計，以及多層砌體房屋抗震構(gòu)造措施。另一方面，教師在講課過程中，應(yīng)緊密結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范，分析工程結(jié)構(gòu)設(shè)計實例，比較新舊規(guī)范的區(qū)別，對教材的內(nèi)容予以拓寬和加深。這一點在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程中強調(diào)得比較多［3］，砌體結(jié)構(gòu)課程也應(yīng)如此。筆者建議在緒論課上補充新規(guī)范［4］簡介：新規(guī)范增添了成熟的可推廣應(yīng)用的新型材料；修訂了部分砌體強度的取值并對砌體強度調(diào)整方法進行了簡化；增加了提高砌體耐久性的有關(guān)規(guī)定；完善了砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求；增補了防止或減少墻體開裂的措施；擴大了配筋砌塊砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍；完善了砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法。新規(guī)范技術(shù)先進、可操作性強，比2001版規(guī)范［5］更全面、科學(xué)，對推廣砌體結(jié)構(gòu)新材料、新技術(shù)，提高砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，增強砌體結(jié)構(gòu)防災(zāi)能力，保證砌體結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量具有重大意義。

通過教學(xué)內(nèi)容的改革，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，擴大學(xué)科視野，使學(xué)生認(rèn)識到現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的豐富內(nèi)容和先進技術(shù)，從而促使學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提高自身專業(yè)水平。

二、教學(xué)方法改革

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

李璟砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討

教學(xué)方法是教師和學(xué)生為實現(xiàn)教學(xué)目的、完成教學(xué)任務(wù)所采取的工作方式。教學(xué)方法是聯(lián)系教師與學(xué)生的重要紐帶，是教師完成教學(xué)任務(wù)的必要條件，也是提高教學(xué)質(zhì)量和提高教學(xué)效率的重要保證。筆者通過課堂教學(xué)實踐，提出以下適用于砌體結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)方法。

（一）啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)，就是根據(jù)教學(xué)目的、內(nèi)容、學(xué)生的知識水平和認(rèn)知規(guī)律，運用各種教學(xué)手段，采用啟發(fā)引導(dǎo)辦法傳授知識、培養(yǎng)能力，使學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，以促進身心發(fā)展［6］。

對于該門課程中需要理解的內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)該先理解再記憶，只有知道了“為什么”，才能牢牢地記住和掌握。例如，當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)沿著水平方向彎曲時，可能出現(xiàn)兩種破壞形式——沿齒縫截面和沿豎向灰縫截面，相應(yīng)的彎曲抗拉強度分別為f1和f2。教師可以先問學(xué)生：在這種情況下，砌體結(jié)構(gòu)的彎曲抗拉強度怎樣確定？學(xué)生往往會回答：對于材料強度，寧愿保守地估計其值，所以取min{f1，f2}。然后教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過列表達式來理解，設(shè)砌體結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為σmax，要避免發(fā)生沿齒縫截面的破壞，需滿足σmax≤f1；要避免發(fā)生沿豎向灰縫截面的破壞，則σmax≤f2。這時候?qū)W生知道兩個條件需同時滿足，所以σmax≤min{f1，f2}。接著教師可以采用混凝土結(jié)構(gòu)課程的例子讓學(xué)生思考：一根鋼筋混凝土簡支梁，已知其截面尺寸、配筋情況及加載方式，如何確定其承載力？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生認(rèn)識到：這根梁既可能發(fā)生彎曲破壞，又可能發(fā)生剪切破壞，所以應(yīng)首先確定兩個承載力——受彎承載力PM和受剪承載力PV。學(xué)生還會想到：由于在結(jié)構(gòu)試驗中荷載是從零開始逐漸增大，所以肯定先達到兩個承載力中較小的一個值而使試件破壞，試件的實際承載力就是min{PM，PV}，而砌體結(jié)構(gòu)也是同樣道理。通過這種啟發(fā)式教學(xué)，學(xué)生從三個角度全面理解了為什么對于砌體結(jié)構(gòu)彎曲抗拉強度應(yīng)取兩種強度較小的進行計算。

（二）類比法教學(xué)

類比法也叫比較類推法，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。其結(jié)論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。

例如，當(dāng)跨度較大的梁支承于磚墻上時，為了減小砌體局部受壓應(yīng)力，往往在梁支座處設(shè)置混凝土墊塊，它需要滿足剛性墊塊的構(gòu)造要求，其中學(xué)生較難理解的是墊塊的面積應(yīng)該大還是小才好，為什么要限制自梁邊算起的墊塊挑出長度？教師可以采用類比法進行講解：考慮一個重物下面墊上木板放置在土壤里，參照剛性墊塊的構(gòu)造要求，我們對木板的挑出長度進行限制。在重力作用下，土壤受到壓縮，由于木板的挑出長度小，所以其剛度大、彎曲變形小。土壤就像一列彈簧，在受力過程中起支承作用，由于木板上各點的沉降量大體一致，相應(yīng)的彈簧力——土反力之間的差異也很小，因此這塊木板下的土反力可看作均勻分布。這樣學(xué)生就明白滿足剛性墊塊的構(gòu)造要求能使下部砌體結(jié)構(gòu)受到的局壓應(yīng)力沿著梁的橫向均勻分布。

（三）重視基本概念和基本原理的講解

例如，砌體一般作為受壓構(gòu)件，即通常所說的柱子，根據(jù)力學(xué)性能有短柱和長柱之分。但是，對短柱和長柱的概念沒有講清楚，也沒有提及如何判定柱子類型。筆者查閱了文獻、資料，向?qū)W生講解砌體柱子類型的劃分方法和基本特點：當(dāng)柱子高厚比β≤3時為短柱，可不考慮構(gòu)件縱向彎曲對承載力的影響；當(dāng)3<β≤30時為長柱，該類柱在偏心壓力作用下，須考慮縱向彎曲變形產(chǎn)生的附加彎矩對構(gòu)件承載力的影響；當(dāng)β>30時為細(xì)長柱，此時高厚比很大，會發(fā)生失穩(wěn)破壞，工程上應(yīng)避免使用此類柱子。接著教師可以講解計算方法：《砌體規(guī)范》［5］對無筋砌體受壓構(gòu)件，無論是軸心受壓或偏心受壓，還是短柱或長柱，給出了統(tǒng)一的承載力設(shè)計計算公式。

另一方面，基本原理的講解也很重要。例如，要解釋為什么砌體的抗壓強度遠小于塊體的強度等級，應(yīng)從單磚在砌體中受力狀態(tài)的三個方面進行分析：（1）砌體中單磚處于壓、彎、剪復(fù)合受力狀態(tài)；（2）砌體中磚與砂漿的交互作用使磚承受水平拉應(yīng)力；（3）豎向灰縫處應(yīng)力集中使磚處于不利受力狀態(tài)。又如，在講授砌體局部受壓計算時，應(yīng)該突出局壓工作原理：由于未直接受壓的周圍砌體對直接受壓砌體的約束作用以及力的擴散作用，使砌體的局部抗壓強度有所提高，提高的程度大小，取決于四周的約束情況。

（四）注意課程前后知識的聯(lián)系

學(xué)生通過完成作業(yè)掌握了構(gòu)件受壓承載力和局部受壓承載力的計算方法，但由于沒有認(rèn)識到前后知識的聯(lián)系，容易造成分析、計算不夠全面。對此，筆者設(shè)計了一道作業(yè)題：已知柱子截面尺寸、柱高、材料強度等級和柱頂承受的軸向壓力，試驗算該柱的承載力。從學(xué)生作業(yè)完成情況看，很多學(xué)生只做了局部受壓承載力驗算。完整的解答應(yīng)該是進行柱頂截面的局部受壓和柱底截面的軸心受壓兩個承載力的驗算。

又如，在講解砌體受拉、受彎構(gòu)件的承載力計算時，應(yīng)抓住砌體結(jié)構(gòu)和材料力學(xué)的聯(lián)系，從材料力學(xué)公式入手，經(jīng)過簡單推導(dǎo)就可得出砌體受彎構(gòu)件的抗彎和抗剪承載力計算公式。

加強前后知識的聯(lián)系，可使學(xué)生鞏固所學(xué)知識，保持概念清晰，還有助于培養(yǎng)學(xué)生對實際工程分析與設(shè)計能力。

（五）堅持理論聯(lián)系實際的原則

教學(xué)中貫徹理論聯(lián)系實際原則，是指教學(xué)必須堅持理論與實際結(jié)合、統(tǒng)一，用理論分析實際，用實際驗證理論，使學(xué)生在理論與實際的結(jié)合中理解、掌握知識，學(xué)會運用知識解決實際問題的能力。

在講解砌體材料時，應(yīng)該讓學(xué)生對國家最新行業(yè)規(guī)定有所知曉。如從2000年開始，實心粘土磚就因其對能源的耗費、土地的破壞等原因被國家禁止。國務(wù)院2005年9月《關(guān)于進一步推進墻體材料革新和推廣節(jié)能建筑的通知》要求，2010年底，所有城市都要禁止使用實心粘土磚，全國實心粘土磚年產(chǎn)量控制在4000億塊以下。在此背景下，國家發(fā)改委鼓勵各地積極發(fā)展和推廣替代實心粘土磚的優(yōu)質(zhì)新型墻體材料，逐步淘汰粘土制品?？紤]到工程實際應(yīng)用，教師可以選擇蒸壓灰砂磚砌體結(jié)構(gòu)進行講解：蒸壓灰砂磚是一種技術(shù)成熟、性能優(yōu)良又節(jié)能的新型建筑材料，它適用于多層混合結(jié)構(gòu)建筑的承重墻體、各類民用建筑、公用建筑和工業(yè)廠房的內(nèi)、外墻，以及房屋的基礎(chǔ)；磚的規(guī)格尺寸與普通實心粘土磚完全一致，可以直接代替實心粘土磚；蒸壓磚是國家大力發(fā)展、應(yīng)用的新型墻體材料。

在課堂教學(xué)中結(jié)合工程實例分析，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的能力。例如：通過對“5·12”汶川大地震大量砌體結(jié)構(gòu)房屋嚴(yán)重破壞和倒塌的工程實例進行分析［7］，將理論知識與構(gòu)造措施結(jié)合講解，提高學(xué)習(xí)針對性，讓學(xué)生明白：堅持抗震的概念設(shè)計，加強抗震構(gòu)造措施，嚴(yán)格按抗震規(guī)范設(shè)計，控制施工質(zhì)量，磚混結(jié)構(gòu)同樣可以有很好的抗震能力。

三、結(jié)語

為了適應(yīng)高等教育改革與發(fā)展需要，對砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等土木工程專業(yè)課程，應(yīng)該改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，不斷革新教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，力爭培養(yǎng)出具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、適應(yīng)國家經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的需要的高素質(zhì)專門人才。

參考文獻：

［1］唐岱新，等.砌體結(jié)構(gòu)［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009.

［2］李永梅，孫國富，張勇波.砌體結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實踐［J］.高等建筑教育，2009，18（4）：77-79.

［3］任鳳鳴，袁兵.“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程的教學(xué)探討［J］.文史博覽：理論，2008（8）：64-65.

［4］GB50003－2011砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［5］GB50003－2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［6］張曉燕，李鳳蘭，曲福來，等.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)方法探討［J］.高等建筑教育，2011，20（1）：79-82.

［7］賈潔，黃銀瑩，王超，等.汶川地震中磚混結(jié)構(gòu)震害分析［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2011，41（2）：81-84，80.