周 清 包 華 於昌榮 劉云平

南通大學 江蘇南通 226019

地震是地球上最為嚴重，也是人類無法控制和阻止的一種自然災害，地震同時是引起建筑物變形或倒塌的最重要原因。我國是一個多地震國家，唐山地震、汶川地震均造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。建筑結(jié)構(gòu)抗震設計已成為土木工程設計的核心內(nèi)容，建筑抗震性能已經(jīng)成為建筑物最重要的技術指標之一。

建筑抗震設計課程的教學內(nèi)容廣泛、知識體系龐大，具有明確的專業(yè)技術規(guī)范背景，其理論性、實踐性、專業(yè)性均很強。該課程對培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題能力以及提高學生的工程素質(zhì)具有重要的作用，在土木工程專業(yè)課程中具有舉足輕重的地位。

1 建筑抗震設計課程教學現(xiàn)狀

我校土木工程專業(yè)開設建筑抗震設計課程已有十余年的歷史，其教學時數(shù)基本保持在32學時，教學目的為：通過課程的學習，使學生對地震的基本概念有所了解，掌握抗震計算的基本理論和方法，根據(jù)抗震設計的原理及結(jié)構(gòu)類別進行結(jié)構(gòu)布置和選型，掌握常用工業(yè)與民用建筑的抗震設計方法。

相比其他專業(yè)課，建筑抗震設計課程具有理論內(nèi)容難學而且實踐內(nèi)容廣泛的特點，其現(xiàn)狀如下：(1)學時少，教學內(nèi)容多。課程理論知識和專業(yè)知識涵蓋面廣，涉及的課程有結(jié)構(gòu)力學、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理、混凝土結(jié)構(gòu)設計、砌體結(jié)構(gòu)、土力學與基礎工程、鋼結(jié)構(gòu)等，如何利用有限的學時完成抗震課程的教學是需要首先解決的問題。(2)課程實踐性強與學生缺乏實際工作經(jīng)驗之間存在矛盾。學生不能深刻理解課程的核心內(nèi)容，導致工程實踐舉步維艱。將枯燥的理論與生動的工程實例結(jié)合起來，培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)也是本課程教學努力的方向。

2 建筑抗震設計課程教學的探索與實踐

2.1 精選教學內(nèi)容，采用適應性強的科學教學模式

2.1.1 提煉教學核心內(nèi)容，增強學習效果

建筑抗震設計課程知識體系龐大，在教學時需分清教學內(nèi)容的主次，把握難點和重點，加強與其他課程的聯(lián)系，以彌補課時的不足。課程教學劃分為理論篇和應用篇兩個部分[1]。理論篇主要為結(jié)構(gòu)地震反應分析與抗震驗算；應用篇主要為常用工業(yè)與民用房屋的抗震設計。理論篇講述中引導學生復習先修課程的相關知識點，重點講解基本概念和關鍵理論，其余點到為止，給學生留下積極思考、主動發(fā)揮的空間，強化學生的自主學習。應用篇按照概念設計、結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造措施這條主線組織教學，密切結(jié)合國家現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設計相關規(guī)范，更新和補充教學內(nèi)容，使學生能適應新的發(fā)展需要；注重實際結(jié)構(gòu)震害的案例分析，以提高學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際問題的能力。

2.1.2 采用多種教學手段促進教學，提高教學質(zhì)量

建筑抗震設計課程內(nèi)容多、課時少，無論是完全依賴傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學方式，還是完全采用多媒體課件教學都不能滿足教學要求，需要尋求新的教學方式。教學時，筆者根據(jù)教學內(nèi)容的不同特點，有針對性地采用不同的教學手段完成教學。課程教學以多媒體技術為主導，在完成大綱要求的基礎上，補充國內(nèi)外各結(jié)構(gòu)類型的建筑震害實例圖片、典型大地震震害錄像以及地震動畫演示等，增強學生的感性認識；對于重要的基礎性理論分析和水平地震作用的計算則主要采用傳統(tǒng)的板書方式教學，加深學生的理解；對于抗震構(gòu)造措施的講解，引導學生利用課余時間深入施工現(xiàn)場，通過對實際工程的調(diào)研，加深學生對書本知識的感性認識，同時使學生體會到如何將書本知識運用于工程實踐。通過多種教學手段的融合，增加了教師的講課信息量，給學生提供了一個多維立體的學習空間，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來，激發(fā)了學生的學習熱情和興趣。

2.2 加強建筑抗震設計在實踐性環(huán)節(jié)中的運用，培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)

我校土木工程專業(yè)建筑抗震設計沒有安排獨立的實踐環(huán)節(jié)，其綜合訓練放在畢業(yè)設計中。在畢業(yè)設計題目的選取上，根據(jù)學生的就業(yè)意向，分為建筑設計類、施工類及科研論文類，學生可從中自由選擇。以建筑設計類課題(結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu))為例說明抗震設計在畢業(yè)設計中的地位。該課題要求學生完成常用民用建筑全套建筑和結(jié)構(gòu)圖紙，同時要求手算整體結(jié)構(gòu)中的一榀框架，計算機建模進行結(jié)構(gòu)分析[2]。

抗震設計貫穿整個畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，指導教師根據(jù)設計的不同階段給學生做專題指導。在建筑方案設計階段，根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范(以下簡稱抗震規(guī)范)[3]概念設計的相關內(nèi)容，要求建筑物的平、立面布置規(guī)則、對稱，質(zhì)量和剛度變化均勻，從而保證建筑物達到較好的抗震性能。樓梯間的布置不應導致結(jié)構(gòu)平面特別不規(guī)則。建筑方案避免設計為單跨框架結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)方案設計階段，要求結(jié)構(gòu)體系應具有整體性和抗震設防多道防線，并具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。對于體型復雜、平立面不規(guī)則的建筑，尚應考慮防震縫的設置。在一榀框架的手算階段，對需要做水平地震作用計算的學生，在框架內(nèi)力計算階段，要重視突出屋面的電梯間、樓梯間等產(chǎn)生的鞭端效應。在框架內(nèi)力組合和在梁、柱配筋計算階段，需對強柱弱梁、強剪弱彎做相應的計算。在框架梁、框架柱選配鋼筋階段，除了需滿足計算要求外，還需要滿足抗震規(guī)范要求的框架結(jié)構(gòu)基本抗震構(gòu)造措施。選筋階段，學生很容易忽視抗震構(gòu)造措施，指導設計時需重點強調(diào)。在計算機建模進行結(jié)構(gòu)分析階段，補充講解平法施工圖需表達的內(nèi)容，指導學生讀懂讀透平法施工圖，引導學生利用已學的抗震知識，解讀抗震構(gòu)造措施在畢業(yè)設計中的運用。

2.3 案例教學法強化建筑抗震概念設計原則，培養(yǎng)學生綜合分析能力

地震是一種隨機振動，呈現(xiàn)出難以把握的復雜性和不確定性，目前很難準確預測建筑物所遭受地震的特性和參數(shù)。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于對地震作用及結(jié)構(gòu)性能的了解還遠遠不夠，其分析結(jié)果也存在不確定性。因此，工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決[4]。

建筑抗震概念設計(簡稱“概念設計”)是以工程概念為依據(jù)，根據(jù)實際的經(jīng)驗或試驗研究所得到的非常重要的定性設計原則或工程判斷進行設計，從有利于提高結(jié)構(gòu)抗震性能的概念上，對所設計的對象作宏觀控制。在實際工程設計中，概念設計對提高結(jié)構(gòu)抗震能力發(fā)揮了重要作用。

從多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)，學生對抗震計算掌握得比較好，但是對抗震定性分析、概念設計能力嚴重不足，主要是由于概念設計要求有深厚的理論基礎和豐富的實踐經(jīng)驗。在課程教學中，通過典型案例的講解與討論，強化結(jié)構(gòu)概念設計的基本原則。如在多道抗震防線教學中重點講述由林同炎設計的馬拉瓜美洲銀行的經(jīng)典案例[5]。馬拉瓜美洲銀行的概念設計思想是由4個等邊的L形柔性筒，通過每層的連梁組成一個正方形核心筒作為主要的抗震結(jié)構(gòu)。在連梁的中部開了較大的孔洞，有意識地形成該結(jié)構(gòu)總體系(第一道防線)中的預定薄弱環(huán)節(jié)；在遭遇強烈地震時，預計在連梁開洞處開裂，從而變成具有延性和耗能能力的結(jié)構(gòu)體系(第二道防線)，即各分體系作為獨立的抗震單元。由于馬拉瓜美洲銀行的上述設計特點，在經(jīng)歷了1972年罕遇的強烈地震作用下未倒坍，甚至未嚴重破壞，震后的調(diào)查正如林同炎所預料的那樣，該建筑核心筒的連梁剪切破壞。通過講述馬拉瓜美洲銀行的成功案例，引導學生體會剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線的概念設計思想。

在講述建筑形體及其構(gòu)件布置的平面、豎向不規(guī)則性時，以央視新大樓為例，組織學生討論該建筑的特點，主要歸納總結(jié)出以下幾點：建筑物整體偏心，對抗震不利；曲角懸空挑戰(zhàn)地基基礎的抗傾覆性能；建筑為嚴重不規(guī)則結(jié)構(gòu)，用鋼量巨大，造價驚世駭俗；建筑極端強調(diào)建筑造型和視覺效果，忽視結(jié)構(gòu)體系的合理性和經(jīng)濟性，導致需要加倍地投入人力、物力和財力去保證抗震、抗風等結(jié)構(gòu)安全問題，極大地浪費了公共資源。根據(jù)抗震規(guī)范[3]強制性條文，嚴重不規(guī)則的建筑不應采用。

為了激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的分析能力，我們鼓勵學生做調(diào)研工作，引導學生在暢言網(wǎng)上參與“中國十大丑陋建筑”評選，增加課堂討論環(huán)節(jié)。通過多種形式的教學手段，啟發(fā)學生用概念設計的指導思想從建筑形體和布置方面分析建筑的抗震性能。

3 結(jié)束語

建筑抗震設計課程具有明確的專業(yè)技術規(guī)范背景，理論性、實踐性、專業(yè)性均很強，教學安排又具有承前啟后的特點，其教學效果將直接影響學生就業(yè)后的工作能力和自我專業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展。教師在該課程的教學中需不斷改革教學方法和手段，更新知識，培養(yǎng)學生求真務實、辯證地認識事物的態(tài)度；引導他們從孤立地認識事物到全面地、正反面去認識和解釋事物，能綜合多種因素尋求最佳方案，培養(yǎng)學生判斷分析能力和解決實際問題的能力。

[1]沈小璞.注冊結(jié)構(gòu)工程師工程結(jié)構(gòu)抗震設計課程教學及其綜合能力的培養(yǎng)[J].高等建筑教育,2007,16(4):65-68.

[2]周清,黃嵐,趙玉新.土木工程專業(yè)實踐教學的研究與創(chuàng)新[J].中國電力教育,2013(19):137-138.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50011-2010建筑抗震設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[4]王杜良.抗震結(jié)構(gòu)設計[M].第4版.武漢:武漢理工大學出版社,2011.

[5]高立人,方鄂華,錢稼茹.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設計[M].第1版.北京:中國計劃出版社,2005.