混凝土结构原理学生作业反映的问题探讨

陈 小 英

(重庆科技学院，重庆 401331)



混凝土结构原理学生作业反映的问题探讨

陈 小 英

(重庆科技学院，重庆 401331)

介绍了混凝土结构原理课程的特点，对学生在该课程作业中普遍出现的问题进行了原因分析，并从注重理论讲解、理论与实践相结合、引导学生思考等方面，提出了该课程的教学方法，以达到良好的教学效果。

混凝土结构原理，教学方法，承载力，配筋率

0 引言

《混凝土结构原理》课程是土木工程专业大三第五个学期开设的一门专业平台课，该门课程是学习《材料力学》和《结构力学》等力学课程之后，需要学生具有一定的力学理论基础才能很好的掌握该门课程的相关知识点。该门课程是一门基于试验和理论的研究来指导工程应用的课程，它的特点为“概念多、原理多、实验现象多、计算公式多”[1，2]，因此，理论性强、实践性强，学生们很难在短时间内找到自己合适的学习方法，作业中常常出现比较多的基础错误，老师在教学中需要及时发现作业中的问题，结合学生的错误进行查找问题出现的原因，跟进学生的学习进度组织有效的课程教学。

1 作业中出现的普遍问题及原因分析

1)截面有效高度计算错误。

截面的有效高度是纵向受拉钢筋的合力点到截面受压区边缘的竖向距离[3]。该参数是钢筋混凝土构件的正截面承载力计算中一个非常重要的参数。如果该参数计算错误则按其参数计算出的配筋量也是错误的。仔细查看过程以及与同学交流才发现同学们没有很好的掌握该参数的正确计算方法，而老是套用教材中有效高度的计算公式即单层布筋时，或者双层布筋时，而没有正确理解该参数的本质含义。

2)最小配筋率验算的错误。

按教材的配筋率的定义是纵向受拉钢筋总截面与正截面的有效面积的比值。因此学生们在受弯构件及受压构件最小配筋率的验算时直接用计算出的数值与最小配筋率的限值进行比较。而GB 50010—2010混凝土结构设计规范8.5.1[4]条规定：受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率按全截面面积扣除受压翼缘面积后的截面面积计算，受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率均按构件的全截面面积计算。因此对于配筋率在不同的地方其计算是不同的，而同学们没有很好的掌握这个区别。

3)承载力计算时荷载值错误。

在验算变形、裂缝宽度时，应采用荷载的标准值，在计算截面承载力时为了满足可靠度的要求，应采用比其标准值大的荷载设计值。而同学们常常是直接按题目中的荷载进行后续的承载力计算或变形和裂缝宽度的验算，而没有关注题目中给的是什么样的荷载值。或者是在计算荷载的设计值时将荷载的分项系数错误套用而未分清是恒荷载或是活荷载的分项系数。

4)受弯构件斜截面承载力计算时公式错用。

对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75%以上的情况)的独立梁，斜截面承载力计算公式的混凝土项中的系数，与一般受弯构件则中取值不同。因此在进行受弯构件斜截面承载力计算时应根据受弯构件的约束条件和荷载情况进行判断再确定为何值。同学们在作业中常常直接套用0.7的系数而没有之前的判断。

5)受压构件正截面承载力计算时验算不全。

轴心受压构件配置钢筋的计算完成后需要验算其单侧截面和全截面的最小配筋率是否满足要求，同时还要验算全截面的最大配筋率；偏心受压构件则不仅要验算其单侧截面和全截面的最小配筋率以及全截面的最大配筋率，同时还要验算垂直于弯矩方面按轴心受压构件验算已经配置好的钢筋能否满足其承载力。这与受弯构件正截面计算相比需要验算的种类比较多，因此也容易遗漏。

6)钢筋直径的选择与构件类型不符。

对于不同的构件其常用的钢筋一般都在教材相应章的第一节里的构造要求进行了说明，比如受弯构件纵向钢筋：梁常用的直径为12 mm，14 mm，16 mm，18 mm，20 mm，22 mm和25 mm；板常用直径是6 mm，8 mm，10 mm和12 mm，而受压构件的纵向钢筋直径通常在16 mm～32 mm范围内选用。同时市面上能买到的钢筋也不是任意直径，比如直径为7 mm，9 mm，11 mm，13 mm，15 mm，17 mm，19 mm，21 mm，23 mm，24 mm就没有。因此同学们在构件配置钢筋时想当然地进行配置则是不符合专业的构造要求的。而同学们的作业中常常会出现类似的情况，比如，在梁的纵向钢筋配置时配置10根6 mm直径的钢筋是不正确的，因为这样可能钢筋在布置时满足了钢筋与钢筋净距的要求，而截面的宽度放置不下该数量的钢筋，另外就是选择这么小的钢筋直径也不符合常用直径的选择。因此，对于不同构件的钢筋直径在进行配置时不仅要考虑常用直径的选择，还要考虑到钢筋的净距的要求，在现有的截面宽度范围内布置得下才可以。

2 作业中出现问题的应对教学方法

1)注重基本原理、概念的讲解。

从学生们的作业中反映的问题来看学生们对于基本概念不清楚，对于一些基础性的知识没有很好的掌握。比如在计算截面的有效高度时因为没有掌握其基本概念而直接套用教材里的公式，同时也没有弄懂教材里的单层布筋是一类环境且假定箍筋为10 mm，纵筋假定为20 mm得来的，因此，要能正确计算截面的有效高度不仅要弄懂截面有效高度的定义，还得弄明白保护层的概念以及构件常用钢筋直径等。现比如配筋率的计算，这就要求首先明白计算的配筋率的目的是什么，然后才能对应选择是用“全截面”或“有效截面”计算配筋率。

2)注重计算公式的建立与构建图形相结合。

比如本课程中构件的正截面承载力计算是核心的教学内容之一，该部分主要是因为承受的内力及截面的不同致使公式众多，如若没有教给学生较好的学习方法，学生们要掌握好该部分内容则相当困难。而该部分内容是学生们必须要掌握的内容，而同学们看到该部分的公式繁多且每个公式均有其适用范围，如果全靠死记硬背的学习方法极容易产生畏难情绪，从而不能学好该部分相关知识。因此，在教学中重在授之以“渔”而不是授之以“鱼”，让同学们借助于空间想象力，构建各类正截面承载力计算简图，在此基础之上，再利用力学平衡知识自行推导相应的计算公式。在这个教学活动中重点不是在推导公式的过程而是构建正截面承载力计算简图。可以说如果能构建受弯构件单筋矩形截面的正截面承载力的计算简图，则只要洞悉不同之处受弯构件的双筋矩形截面、T形截面以及偏心受压和偏心受拉构件的正截面承载力计算简图则非常容易构建。

3)注重与实践相结合的教学。

本课程的许多教学内容来源于《混凝土结构设计规范》，其应用性较强，所学的知识最终将用到实践中去。如果作为老师只懂得拿着课本或者规范去给学生灌输知识的话，学生们会觉得十分枯燥再加上难以理解而较容易失去学习该门课程的兴趣。在整个教学中要注重与实践相结合的教学方法，从而调动学生们动手实验，动眼观察，动脑思考，从而便于理解。

一方面，本课程有课带实验，即钢筋混凝土简支梁受弯破坏实验和钢筋混凝土偏心受压构件的受压破坏实验。实验过程中通过让同学们参与粘贴应变片、混凝土和钢筋的材性实验以及加强培养动手能力，通过安排学生采集数据、读取变形值和观察裂缝的产生和发展，并观察构件的破坏特征，将教材中描述的与实验所见进行对比，引导学生们积极思考。

另一方面，本课程开设之前有认识实习，之后有生产实习，在工地现场实习的环节中，老师可以有意识地选择一些正在进行钢筋作业的工地，带领学生进入工地观察钢筋的加工，让学生们有一个直观感受，可以促进理论联系实际，加深对知识的理解。

最后，本课程学习之后还安排有课程设计即通过一个常用、典型的钢筋混凝土楼盖——现浇式单向板肋梁楼盖的设计，具体内容有梁与板的结构布置、荷载计算、板、次梁和主梁的内力计算与配筋，最后绘制出楼盖结构施工图并整理计算书，通过以上内容让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。

4)在教学中设置任务引导学生思考。

在学生们的作业中反映出了不少常见的问题，课下与学生们多次沟通与交流并深度分析常见问题，发现这些常见问题很大程度上是源于学生们不动脑思考而直接套用教材中的公式或者是按照教材中类似的例题进行步骤套用的结果，因此，在平时的教学活动中如何引导学生们进行深度思考就尤为重要。设置任务可以有多种形式，其中一种就是任务教学，该方法是老师提炼学习任务，学生在老师的引导下围绕任务进行探索，在问题动机的驱动下，查阅多方面的资料，进行主动的学习，比如在讲钢筋与混凝土的粘结之前，给学生们布置任务“钢筋与混凝土间的粘结力出现时在构件的哪些部位”。另一种就是在核心内容讲授完成之后，给学生们分组把讲授的内容制作成图文并茂的PPT，并通过任务完成后的成果进行答辩。比如在讲完单筋矩形截面正截面承载力计算之后，给学生们布置任务“将单筋矩形截面正截面承载力的公式推导以及相应的截面设计和承载力验算两类问题的计算步骤制作成图文并茂的PPT，尤其是两类问题的计算步骤重点在逻辑思维的展现”，这不仅要求学生们要掌握好所学的内容，同时还得进行深度思考如何在PPT里展现，同时还培养了学生们的团队协作能力。

3 结语

混凝土结构原理课程教学内容多、概念多、构造多、实践性强、对力学知识要求较高，一周4学时～6学时的理论课的安排很难让学生们在短时间内掌握所学知识。作业是老师与学生沟通的一种方式，可以直观反映学生们对教学内容的掌握情况。作为老师应该高度重视学生作业中反映出的共性问题，做到及时发现问题，深度分析问题，在充分了解学生学习状况之后，对教学的方式和进度做出适当的调整，采取有效的教学手段，激发学生们的学习热情，帮助学生们更好地理解课程内容，并掌握适用专业所需的学习方法与思维方式，从而提高教学效果。

[1] 孙惠得，许金余，杨文星，等.《混凝土结构原理》课程“多元化”教学方法和考核方式的探索与实践[J].东南大学学报(哲学社会科学版)，2012，14(sup)：241-243.

[2] 雷 洋，刘 幸.对学生在混凝土结构原理中常见问题的探讨[J].东南大学学报(哲学社会科学版)，2012，14(sup)：249-250.

[3] 东南大学,天津大学，同济大学.混凝土结构(上册)[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社,2012.

[4] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

On problems in students’ homework for concrete structural principle

Chen Xiaoying

(ChongqingUniversityofScienceandTechnology,Chongqing401331,China)

The paper introduces the features for the course of the concrete structure, analyzes the reasons for the problems in students’ homework, and points out the teaching methods of the course from the interpretation of theories, combination between theories and practice, and guidance for students’ consideration, so as to achieve better teaching effect.

concrete structural principle, teaching method, loading capacity, reinforcement ratio

1009-6825(2016)24-0234-02

2016-06-17

陈小英(1975- )，女，博士，副教授

G642.0

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