高层建筑结构设计课程的教学改革与实践★

孟丽岩 王 涛 高红梅 陈 勇

(黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

·建筑业管理与政策研究·

高层建筑结构设计课程的教学改革与实践★

孟丽岩 王 涛 高红梅 陈 勇

(黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

为满足教育部“卓越工程师教育培养计划”对应用型人才培养的要求，分析了高层建筑结构设计课程在教学中存在的一些问题，对该课程的教学内容、教学方法、考核方式和实践环节等方面进行了教学改革与实践，旨在提高大学生的工程实践能力。

结构工程师，高层建筑结构设计课程，工程实践能力

在土木工程专业的课程设置中，高层建筑结构设计是重要的专业课程之一，在本科阶段它重点讲述高层混凝土结构的布置原则、框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构以及筒体结构的设计方法，在上述教学内容中既有深入细致的力学分析，同时还要密切联系各种相关的现行的设计规范尤其是结构抗震设计规范和具体的工程实践，因此高层建筑结构设计是一门知识点多、信息量大、综合性强、理论性与实践性并重的课程，不管是对老师还是学生都是难度较大的课程。我校在专业建设初期就开设了高层建筑结构设计这门课程，在十几年的建设中已初步取得了一定的成果，但在实际教学中还存在一些问题，制约本门课程的进一步发展，总结如下。

1 我校高层建筑结构设计课程存在的问题

1)课程知识点多且更新快，授课内容容易脱节。高层建筑结构设计是土木工程专业重要的传统课程，课程内容丰富，理论严谨，注重学生工程实践能力的培养。随着科学技术的进步和实验方法的完善，新的结构和新的技术不断出现，因此该课程的内容在不断扩充，分析设计方法也在不断完善，任课教师不了解新规范的变化，在教学过程中就很难将最新的知识传授给学生，和当前的设计方法脱节。

2)教学实践环节的针对性不强。培养工程实践能力是一般本科院校土木工程专业的人才培养目标，我校现实行的“3+1”的教学模式就是针对该人才培养目标提出的。所谓的“3+1”人才培养目标就是在本科四年中拿出一年的时间用于教学的实践环节，这里的实践环节包括各种课程设计和生产实习，学生通过课程设计会对一些基本结构和构件的设计有初步的了解，但在生产实习环节大多数学生从事的只是最基本的体力劳动，对实际工程的认识不够。现在高层建筑结构设计课程的每个知识点大多均为解决工程实际问题提炼而成，如果学生缺乏对工程结构的认识，那么对于高层结构中的概念设计、计算方法和构造措施就理解不够。

3)教学学时偏少，与抗震课程内容交叉重叠，教学方法与手段落后。在一般本科院校中，高层建筑结构设计为32学时，且开在第七学期，临近毕业学生面临就业、考研等多重压力，很难安心学习；在课程内容上高层建筑结构设计课程的内容与荷载结构设计方法、结构抗震设计的部分内容交叉重叠，分开教学导致知识点分散，教学效果不理想；课堂教学中大多采用传统的填鸭式教学方法，学生接触不到实际工程，体验不到以理论来指导实践的快乐，故无法激发学生的学习兴趣。

4)考核方式不尽合理。现在的高校仍然采用应试教育思想指导下的传统的考试模式，采用平时成绩加期末考试成绩的方法,考试形式单一、内容片面，很难全面客观地评价教学效果。作者根据近2年对高层建筑结构设计课程的考试方法进行改革，联系国家注册结构工程师的考试大纲和考核方式，让学生接触工程实践，让学生体会到学有所用的成就感，取得了一些成果。

针对上述高层建筑结构设计教学中存在的些许问题，课题组的老师进行了相关的教学改革并在2012年申请了黑龙江省教育科学规划课题项目获得了资助。

2 高层建筑结构设计课程改革的内容和方法

1)精简授课内容，避免不必要的重复。高层建筑结构设计是在荷载结构设计方法、钢筋混凝土结构、砌体结构和结构抗震设计课程修完之后开设的，与这些先修课程有着密切的联系，因此在教学过程中有部分内容交叉重叠，如竖向荷载和风荷载的计算；抗震设计中地震作用的计算；钢筋混凝土结构设计中框架结构的分析计算方法等这些内容均与先修课程重复，这就需要任课教师在满足教学大纲的前提下充分做好授课计划，事先做好已有知识和新内容之间的区分和衔接，避免与前述课程内容重复，造成学时的不必要浪费。在课堂讲解中做到重复的内容讲差别，相似的内容讲典型，重点锻炼学生运用计算方法和分析方法解决问题的能力，提高工程实践能力。

2)在课程内容的设置上，注重加强学生对概念设计的理解。在现有的高层建筑结构设计教材中，概念设计一般位于教材的第一、第二章，主要讲解结构体系与布置原则，但实际上，概念设计贯穿于结构设计的全过程。在教学中以生动易于学生理解的实例讲解晦涩难懂的理论，让学生从根本上理解。

如刚度在高层结构设计中有着重要的地位，那么我们在确定结构体系时应如何选择。在教学中通过讨论一座小塔楼的几种结构方案，研讨如何提高刚度，塔楼的平面尺寸相同边长均为5.2 m，结构截面均为4 m2，如图1所示为三种不同的结构方案简图。

方案1：由4根1 m见方的小柱组成，其截面刚度为4根柱截面刚度的和：

方案2：将4根1m见方的小柱拍扁，做成4片独立的墙，每片为0.2m×5m。由于墙体出平面的刚度很小，而平面内的刚度比出平面的刚度要大得多，在水平荷载的作用下，垂直荷载方向墙的刚度可以忽略不计，荷载仅由沿着荷载方向的两片墙来承受，故其刚度为：

方案3：若将上述4片墙在墙角处连成整体，形成箱形截面，根据材料力学知识，箱形截面的刚度为：

简单的案例分析，我们就可以清晰的看到框架、剪力墙和筒体三种结构形式之间结构刚度的关系，以便学生在结构选型时进行正确的判断。这种案例分析一方面我们采用力学的方法进行分析能够让学生体会到学以致用的乐趣，又对新知识的学习加深了印象，受到了学生的肯定。

3)改革考核方式，重点提高学生的知识运用能力。在土木建筑行业，与高层建筑结构设计相关的行业规范是《高层混凝土结构技术规程》和《抗震设计规范》。在土木工程专业课的学习过程中，大多数学生都以教材为主，而很少学习规范或者阅读一些参考资料，这就违背了一名未来土木工程师所必须遵循的基本理论。为了培养学生的工程师意识，在授课过程中适时引用规范中的条文进行讲解说明，既可以使学生接触到行业发展的最新动态,又对学生将来走上工作岗位后,考取注册结构工程师的职业资格有一定帮助。在考核方式上，采用注册结构工程考试的考试模式，开卷考试，在考试过程中可以携带相关教材以及规范，重点考核学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力，这样学生对知识点的理解更深刻、掌握更扎实，达到“卓越工程师”的人才培养目标。

4)强化课程设计、毕业设计、设计竞赛等环节，提高学生实践创新能力。在高层建筑结构课堂理论教学中，采用“五延伸”的教学方法，理论教学向现场、课程设计、毕业设计和各种知识竞赛、设计竞赛延伸，进一步提高学生的设计实践能力和创新思维能力。a.课内教学向实验现场延伸，能够使学生对各种不同的结构有感官的认识，激发学生学习的兴趣。b.课内教学向课程设计延伸，采取手算为主、电算校核、手算电算相结合的方式开展课程设计，使学生进一步加深对基本理论和计算方法的理解，初步体验到成功的乐趣。c.课内教学向毕业设计延伸，毕业设计是土木工程专业最为重要的实践环节，通过毕业设计，使学生具备基本的设计能力，初步具备结构工程师的基本素质，实现“卓越工程师”的人才培养目标。d.课内教学向设计竞赛、学科知识竞赛延伸，组织校内各种设计竞赛，为学生创造出良好的培养动手能力的环境，鼓励学生积极参加省内及全国大学生结构设计大赛，开阔学生的眼界，培养学生的创新能力。e.课内教学向课外科技活动延伸，积极组织学生参加课外科技活动，参与到教师的科研活动中来，激发学生的创新科研能力。

3 结语

高层建筑结构是土木工程专业的重要专业课程，作者通过多年的教学实践，对该课程的教学内容、教学方法和考核方式进行了改革与实践，取得了一定的成果。但由于专业的发展和各种因素的影响，该课程的改革还有很多事情要做，是一种值得继续探索和研究的系统工程。

[1] 安静波,王春红.高层建筑结构设计课程的教学改革与实践[J].高等建筑教育,2014(3):44- 46.

[2] 宋彬彬.高层建筑结构设计课程教学改革的探索[J].湖南理工学院学报，2013(3):87-89.

[3] 阮建凑，陈 颖.基于卓越土木工程师培养的实践教学研究[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2011(17)：166-168.

[4] 牛海成，徐海斌.面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013(2):72-75.

Teaching reform and practice of high-rise building structure design course★

MENG Li-yan WANG Tao GAO Hong-mei CHEN Yong

(SchoolofCivilEngineering,HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology,Harbin150022,China)

To meet the requirement of applied talents cultivation training according to the “education program of excellence engineer promulgated” by the ministry of education, the teaching problems existing in the course of high-rise building structure design are analyzed. The teaching reform and practice of the teaching contents, teaching methods, assessment mode and practice training have been carried on to improve college students’ engineering practical ability.

structural engineer, high-rise building structure design course， engineering practice ability

1009-6825(2014)34-0244-02

2014-09-20

孟丽岩(1977- )，女，副教授； 王 涛(1978- )，男，副教授

G642.0

A

★:黑龙江省教育科学规划青年专项课题“基于卓越计划高层建筑结构抗震设计课程体系改革的理论与实践研究”(课题编号：GBD1212066)；黑龙江省教育科学规划青年专项课题“‘3+1’人才培养模式下土木工程专业结构设计类课程改革的理论与实践研究”(课题编号：GBD1213065)