对学生在混凝土结构原理作业中常见问题的探讨

雷 洋，刘 幸

（中国地质大学 江城学院，湖北 武汉 430200）

混凝土结构原理课程开设于第四学期，是土木工程专业学生在学习了专业基础课以后所接触到的第一门结构设计课程，需要结构力学、材料力学等力学知识作为学习的前提，同时也为后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程打下理论基础。学生在初次接触到这样一门公式多、符号多、计算类型多、概念多、理论多、构造要 求 多 的 课 程 时[1]-[2]，往 往 很 难 在 短 时 间 内 找 到 适 合的学习方法，作业中常常大面积出现一些相同的，比较基础的错误，教师需要及时发现作业中的问题，并积极思考其原因，跟随学生的学习进度有效组织课堂教学。

一、作业中常见的一些问题及其原因

（一）混淆书写各个符号

从讲解各种受力构件的承载能力计算开始，学生在每次计算中一旦是碰到外形相似的符号就容易混淆。比如：和都写成，和都写成，和都写成，和、和分不清。在讲解习题的过程中，学生反映做作业就是照葫芦画瓢的过程，根本没有弄懂这些符号分别代表的什么意思，仅凭肉眼记忆公式，对着书上的例题生搬硬套。

（二）错误理解保护层

在受扭构件承载力计算和螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算中，学生常常用公式（d为箍筋直径）求解核心混凝土高度，这显然是将保护层错误理解为从构件的外表面到箍筋的外边缘。所谓的保护层在GB50010-2002中规定：从钢筋外边缘至混凝土表面的距离，《规范》根据不同环境类别给出了相应构件在不同混凝土强度等级下的最小保护层厚度[3]。

（三）忘记验算适用条件

在各类受力构件承载能力计算中，学生常常忽略公式适用条件的验算过程。比如在受弯构件正截面承载力计算中忘记验算最小配筋率和受压区高度，这是因为学生没有弄清楚正截面受弯的三种破坏形态，不理解计算公式是依据适筋破坏的破坏特征所建立。又如，在受弯构件斜截面承载力计算中，对于公式上限的验算一般采用验算构件最小截面尺寸来完成[4]，学生常常提出疑问：为什么不是验算最大配筋率呢？防止发生斜压破坏与截面尺寸的大小有什么关系呢？究其原因，是学生没有掌握斜截面破坏的三种破坏形态：剪压破坏、斜压破坏和斜拉破坏的破坏原理及特征。

（四）错误配置弯起钢筋

在受弯构件斜截面承载力腹筋的计算中，一旦配有弯起钢筋，作业中常见错误有二：一是在计算出所需弯起钢筋面积以后另行配置钢筋。二是，一旦配置了弯起钢筋就忘记验算弯起点位置处的抗剪承载力是否满足要求。还有的学生虽然知道弯起钢筋要从纵向受力钢筋中选取，但是往往会把除底边两侧钢筋以外的其他纵向受力钢筋一同弯起。这主要是因为学生对弯起钢筋没有一个感性的认识，不理解弯起钢筋与纵向受力钢筋之间的关系，没能很好地将受弯构件正截面承载力与斜截面承载力计算有效结合，缺乏综合考虑问题的能力。

（五）错误绘制配筋图

学生在绘制配筋图时常见的错误如下：第一，对于T形截面，将截面高度标示为腹板的高度。这是由于错误理解基本概念而造成，教学中需要要求学生注意书上对于T形截面尺寸的定义。第二，错误摆放箍筋和纵向受力钢筋的位置，很多学生作业中纵向受力钢筋像“糖葫芦”被串在箍筋上，这是因为学生没有见过实际工程，加之不理解保护层的含义，就在作业中想当然的描绘。第三，构造钢筋的布置不明。受弯构件中规定：梁内需要设置架立钢筋，当腹板高度450mm时，在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋（俗称腰筋），每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋）的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%，且其间距不宜大于200mm[3]。本课程中类似的构造要求还有很多，仅靠教师课堂上的灌输，学生根本就接受不了，更谈不上正确运用了。

二、解决作业中常见问题的教学方法改革

（一）注重基本概念、基础知识的讲解

作业中所反应的很多问题都显示出学生对于基本概念的不明了，对于基础知识掌握不够。比如学生常常将和都写成。这是三个完全不同意义的符号，绝对不能混为一谈。是指相对受压区高度。是指物体内任一点因各种作用引起的相对变形。是指小偏心受压构件截面曲率修正系数，是指偏心受压构件长细比对截面曲率的修正系数。教学过程中要注重引导学生理解每个符号的含义，正确书写每个符号，做作业要养成写单位的习惯，培养学生严谨的治学态度。

（二）注重计算公式的建立依据和推导过程

课本上的计算公式加起来不下100个[4]，让学生纯粹记忆是不现实，也是没必要的。我们要以授人以鱼不如授人以渔的态度，教学生自己动手推导计算公式。比如在讲解单筋矩形截面正截面承载力计算公式时，教师需要注重对适筋破坏特征的讲解，即在外力作用下，构件受拉区混凝土开裂，构件的破坏首先是由于受拉区受力钢筋屈服，然后受压区混凝土被压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。据此破坏特征建立计算公式时假设受拉区混凝土因为开裂而不考虑其抗拉强度，则受拉区仅剩钢筋受拉且屈服，应力强度为；对受压区混凝土的曲线应力图形进行等效，等效为应力大小为，高度为的矩形图形，利用静力平衡方程和弯矩平衡方程建立相应的方程。

教师可以带着学生一步步完成公式的推导过程，由“试验-基本假定-应力图形-基本公式-设计”这个线索[5]，抓住应力图形这个中心，重视截面计算简图的正确画法[6]，以试验和基本假定为基础达成建立基本公式完成学生对于公式的理解，从而避免死记硬背造成的记忆不牢和解题时的生搬硬套。

（三）注重与实践教学的相结合

本课程应用性较强，所学知识最终都须到实践中去检验和运用。纯粹靠教师拿着课本灌输知识，学生很快就会失去兴趣，觉得十分枯燥无味，难以理解。在教学中，要注重与实践教学的配合，积极调动学生动手实验，动脑思考，加深理解。

一方面，本课程带有课内实验。教学中一般会安排学生进行钢筋混凝土简支梁受弯破坏实验和钢筋混凝土柱偏心受压破坏实验。实验过程中应注重学生的动手能力培养，通过安排学生读取变形值、观察裂缝产生和发展过程、比较不同配筋率的简支梁和不同偏心距的受压柱所呈现的不同破坏特征，将实验所见破坏现象与课本所描述的破坏特征进行对比，引导学生积极思考。

另一方面，按照培养方案，本校在第四学期同时开设的还有房屋建筑学教学实习，这是在学生完成了如《房屋建筑学》、《土木工程概论》等基础课程后在教师的带领下进入工地现场参观实习的环节。教师可以有意识的选择一些正在进行钢筋工程作业的工地，带学生进入现场观看钢筋的加工、绑扎、搭接、锚固等作业。这样一个直观感性的认识过程，可以促进理论联系实际，加深学生对于知识的理解。

（四）板书与多媒体教学有效结合

多媒体教学方式具有内容具体化、可视化的特点，可以有效增加课堂信息量，越来越受欢迎，在如今的课堂教学中得到广泛应用。凭借一个好的课件，可以达到图文声像并茂的效果，充分调动学生的各个感官功能，提高学生的学习兴趣。但是，对于本门课程来说，多媒体教学不能成为永远的主体，在具体的教学过程中，教师要根据每堂课程的教学内容合理安排教学手段。比如在讲解绪论时，多媒体可以很好的呈现混凝土结构的发展历程和应用实例；但是在讲解各类受力构件承载力计算时，教师对于问题的阐述可以引导学生、利用板书过程可以培养学生的逻辑思维能力，给学生一个及时消化和理解知识点的过程。

同时，一些辅助教学的模型也能起到很好地作用。一般教室是钢筋混凝土结构，教师可以引导学生观察身边的建筑物，形成一个直观的认识。如果能给学生提供平台自己动手制作一些简单的模型，相信效果将更好。

三、结 语

混凝土结构原理课程教学内容多、实践性强、对基础力学知识要求较高，一周四学时的理论课时安排很难使学生在短时间内理解所学知识。作业是教师与学生沟通的桥梁，可以直观反映学生对教学内容的掌握程度。教师要高度重视学生作业中反映的问题，做到及时发现问题，擅于总结问题，在充分了解学生学习情况的基础上，对教学进度安排做出适时的调整，采用行之有效的教学方法，激发学生学习兴趣，帮助学生更好理解课程内容，从而提高课堂教学效率，达到更好的教学质量。

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[1]李书进，沈少波.混凝土结构课程教学探讨[J].建筑结构 ，2008，38（9）：204-206.

[2]马翠芬.混凝土结构课程教学研究[J].潍坊学院学报，2007，7（2）：141-143.

[3]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）[S].2002.

[4]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]苏骏.土木工程专业混凝土结构课程教学改革与实践[J].建筑结构，2008，38（9）：201-203.

[6]冯玉芹.建筑结构课程教学模式与方法的探讨[J].建筑结 构 ，2008，38（9）：113-114，127.