高层建筑结构设计课程教学

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[摘要]为满足国家可持续发展的要求，为国家培养出面向世界、面向未来的人才，分析了高层建筑结构设计课程教学中存在的一些问题，结合当前工程需求，从教学内容、教学方式等方面提出了改革措施，提高学生对课程的认知深度。

[关键词]高层建筑结构设计课程；存在问题；教学改革

1高层建筑结构设计课程内容和课改必要性

高层建筑结构设计是土木工程专业重要的专业课程之一，内容包括高层建筑结构体系与结构布置、荷载作用与结构计算原则、扭转效应的简化计算、框架结构的受力分析与设计、剪力墙结构的受力分析与设计、框架-剪力墙结构受力分析与设计，筒体结构及钢与混凝土组合结构的分析与设计方法，构件的截面设计与构造要求，以及高层建筑基础的设计要点。课堂教学内容基本可满足大多工程的需求，但因超高层建筑及高抗震设防烈度区，钢结构及钢混凝土组合结构应用越来越多，以降低结构自重，提高结构承载性能，故教学内容需进行增加。同时还要密切联系各种相关现行设计规范，多数情况下其水平荷载作用成为控制要素，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，在上述教学内容中既有深入细致的传力模式，又有结构承载性能分析，还包括施工过程可靠性分析，且建筑要满足功能要求，要集成管线设备、同时要满足当前装配率要求，因此其三维可视化就显得尤为重要。不仅学生学习难度大，在老师的教学培养过程中也存在许多问题。因此在教学过程中，应转变教育观念和教学方式，将诸如BIM技术引入课堂教学，积极大胆进行教学改革，树立面向社会、面向世界、面向未来、可持续发展的教育观。

2高层建筑结构设计课程教学中存在的问题及解决对策

2.1教学课时少，课程知识点多

多数高校高层建筑设计课程设置多为32学时，学时少，并且课程开设于第七学期，临近毕业，学生面临就业、考研等多重压力，很难安心学习，容易产生敷衍情绪应付了事。另外课程包含的知识点很多、更新也快，并且晦涩难懂，学生很难在短时间内吸收并理解大量的知识，使得教学效果不佳，学生也没有真正的学到知识。因此需加强引导，采用生动的三维模型，提高学生认知能力，缩短理论与工程间距离，让学生出去在工作中很快能上手。

2.2课程内容重复，需修订教学大纲

高层建筑结构设计与荷载结构设计方法、混凝土结构、土力学与地基基础、基础工程和工程结构抗震设计等课程有十分紧密的联系，在课程内容上也会存在许多重复的内容，任课教师为追求知识的完整性，重复讲述部分内容。例如:地震作用计算和框架结构设计等内容，与建筑结构抗震设计的相关内容重复，与基础工程课程中的部分内容重复等等，因此课程内容需进行整合，重点讲述前面课程没有讲过的，诸如框架剪力墙、剪力墙、框架筒体及筒中筒等结构，提高学生对该门课程的认知度，突出重点，做到主次分明，提高教学效率。

2.3教学方式单一，缺乏实践教学

该校的高层建筑结构设计主要以理论教学为主，教学方式单一，对于实践教学的内容还很缺乏。比如，工程实例的讲解较为缺乏，应以具体工程为例，讲完相关理后，进行实例教学，提高学生实战能力，改枯燥抽象的模式为具体的、看得见的，提高学生认知度，且讲授前可到工地现场参观，后再给学生讲解，学生印象深刻。

3教学改革方法

3.1理论与实际结合，工程案例教学

高层建筑结构设计中内容晦涩难懂，难以联系具体工程实体，缺乏整体观，对结构的整体设计难以形成系统的思路。对此在教学中可以结合具体工程实例详细讲解。如在框架—剪力墙结构设计章节中，直接讲解规范给定的公式避免空洞；然而若选定某高层框架—剪力墙结构具体实例，从柱网布置、剪力墙数量估算及类型判断，纵、横向墙体单元划分，计算简图，确定总框架、总剪力墙、连梁刚度计算直至内力、位移计算，结合规范中的条文，依次理解运用，分清不同抗震设防条件下内力组合的要点，采用相应情况下的地震调整系数。通过实例讲解，学生既可初步具备结构设计整体思路和工程概念，同时也理解了规范条文。工程案例教学把抽象的规范条文运用于具体工程，可最大限度地减轻学生的认知负荷，提高学习效率。

3.2开设有关课外活动，加深学生对课程学习兴趣

组织高层建筑结构设计知识竞赛，调动学生学习课程的积极性，培养学生的学习兴趣。另外组织工地参观及设计院考察活动。例如任课教师组织学生实地参观各种不同结构类型的在建或已建成而未装修的高层建筑，让学生更加直观地了解房屋的建造过程，设计及施工控制要点，加深学生对晦涩难懂的知识的理解。

3.3与PKPM、BIM等软件应用教学

PKPM软件是学习高层建筑结构设计课程的必不可少的辅助工具，在理解和掌握高层建筑结构设计的基本过程时，有许多繁琐复杂的计算过程，应采用手算与电算相结合的方式。对一些必需掌握的计算方法，应该先采用手算，以达到更好的理解和熟练整个设计过程的目的，对于大量繁琐复杂的计算可采用PKPM进行计算，这样可极大地提高教学效率与学生的学习效率。PKPM软件应用教学主要有以下三个教学步骤：结构布置的讲解与练习，掌握不同结构类型，不同布置方案对结构承载性能的影响；PKPM基本计算参数输入练习，深层次掌握不同参数对结构承载性能的影响；PKPM计算结果的分析判断和参数调整，优化结构设计，建立安全、使用及经济的概念；BIM技术在施工过程中运用越来越多，其还可用于方案投标、施工图中的构造、后期运营管理等，因此应在课程教学中融入该软件，提升学生时间及空间意识，变抽象为具体。

3.4强化课程设计，提高学生实践、创新能力

在课程教学中采用“五延伸”[3]的教学方法，可取得较好的教学效果。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。以课程设计为课程教学最终目标之一，有方向性的像学生传授知识，加强课程设计，设置各种方式的课程设计竞赛，并设置奖励政策，让同学们学以致用，同时能极大地调动学生的积极性，培养学术对课程的学习兴趣。

3.5考核方式多样化

目前对课程考核方式较为单一，为培养出符合我国可持续发展战略的面向世界、面向未来的高级复合型人才，应当对课程采取多样化的考核方式[4]：一是采用开卷的形式进行考核，允许学生自带各类规范，有助于学生更加熟悉地运用规范。采用国家“注册结构工程师专业资格”考试的模式，有利于学生将学习与行业要求相衔接。二是上机考核，即根据给定的建筑设计方案图，学生在规定时间内，完成结构布置、结构计算等相关内容。三是课程设计考核，即在理论教学完成后，为学生布置相应课程设计并对其成果进行考核。4四是学生自主学习考核，即学生的自主学习及其成效应当在整个考核中占据一定的比例。这样的考核方式能够有效地提高学生独立思考、学习和实践与创新的能力。

4结语

高层建筑结构设计是土木工程专业中的重要专业课程之一，在其教学内容、教学方式等方面，各高校虽不断地进行改革和完善，但由于各种因素的制约，还存在着许多问题。因此如何更好地结合当前工程需求，培养出优秀的工程精英，仍任务艰巨，课程教学内容仍需进一步凝练整合，教学方式仍需加大改革力度，以提高学生认知能力。

【参考文献】

[1]牛海成,徐海宾.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(02):72-75.

[2]邵莲芬.高层建筑结构设计课程教学改革探索[J].天中学刊,2016(04):154-156.

[3]孟丽岩,王涛,高红梅,等.高层建筑结构设计课程的教学改革与实践[J].山西建筑,2014(34):244-245.

[4]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(02):44

作者：褚云朋 单位：西南科技大学土木工程与建筑学院