《砌体结构》教学改革探索与实践

摘要：针对砌体结构课程教学中存在的若干问题，在教学内容、教学方法和教学手段上进行系列改革。教学实践表明，改善了教学时效，提高了学生主动学习的积极性，培养了学生的工程素质，达到了预期效果。

关键词：砌体结构；教学改革；工程素质

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）04-0152-02

一、引言

尽管砌体结构存在环保差、强度低、劳动生产率低等缺点，一定程度上限制了其应用和发展，但在相当长的一个时期内，其仍将是我国一种主要的承重体系。《砌体结构》课程亦是土木工程专业重要的结构设计类课程之一。很多高校土木工程专业砌体结构的教学由原先《砌体结构》一门独立课程，后来作为《混凝土与砌体结构设计》课程的一部分讲授。砌体结构课程教学学时由最初的32学时，现在多压缩至不到一半，学时明显减少。目前，绝大多数高校本科教学环节设置上没有砌体结构课程设计环节；而在毕业设计环节，无论教师还是学生一般也都不选择砌体结构题目。但实际情况却是，不少土木工程专业学生毕业后走上工作岗位，对看似简单的砌体结构房屋的设计或施工工作不知从何下手、无法胜任。砌体结构相关的设计、施工方法等一直是注册结构工程师执业资格考试考察的核心内容之一。为此，在提高对砌体结构重要性认识的基础上，在专业课授课学时不断压缩的背景下，以提高教学质量、培养学生工程素质为目标的教学改革势在必行。

二、砌体结构课程教学中存在的问题

作为土木工程专业重要的结构设计类课程，砌体结构课程教学中相关内容和方法普遍没有真正实现与实际工程接轨，存在的主要问题如下。

1.缺乏房屋整体设计方法、构件之间整体性和关联性。砌体结构亦称混合结构。砌体结构房屋设计所涉及的知识体系繁杂，从上至下包括楼（屋）盖（钢筋混凝土梁板结构）、墙柱（砌体结构）、刚性基础（土力学及地基基础）等课程。目前，砌体结构教材内容和课程教学的重点是砌体力学性能及构件承载力设计方法，缺乏整体性概念，缺少各构件之间的相互联系。如此，学生缺乏对房屋的整体设计方法和构造要求的掌握，以及对构件之间整体性和关联性的了解，面对一个实际工程不知如何下手。

2.重构件轻体系，重计算轻构造。一幢砌体结构房屋设计，往往是结构布置和构造设计工作量大，计算工作量相对较少。从某种程度上讲，“构造”比“计算”更重要，因“构造”往往是决定“计算”是否有效的保证。构造设计恰当与否，在很大程度上反映了设计人员的水平。但是教师受自身的工程素质，学生受应试教育、考试等影响，往往出现“重构件轻体系，重计算轻构造”的现象。

3.缺乏对砌体结构发展方向的引导。尽管墙体材料改革在我国已进行了20多年，但目前许多高校砌体结构的教学、考试仍以粘土砖为主，不利于新型墙体材料的推广。

4.缺乏研读规范的意识、习惯。砌体结构课程涉及到《砌体结构设计规范》、《砌体工程施工质量验收规范》、《混凝土小型砌块建筑技术规程》、《多孔砖砌体结构技术规程》等多本规范和规程。教师在教学过程中缺乏对规范相关知识的说明与重视，学生多以教材作为主要参考资料，而很少去阅读、学习相关的规范规程。这种学法、教法不利于学生工程素质的培养。

三、砌体结构课程教学改革与实践

1.优化课程内容，增强课程之间的联系。目前大多数教材内容安排上，多是先讲砌体结构构件的承载力，然后讲解砌体结构设计。这与实际设计过程不符。为此，为优化教学内容，调整原则是：按照实际工程结构设计的先后顺序组织教学，即按照“方案设计（结构选型→结构体系→结构组成→结构布置（横墙承重、纵横墙承重、混合承重）→楼（屋）盖设计→房屋静力计算方案（刚性、刚弹性、弹性）→墙、柱高厚比验算（即满足正常使用极限状态）→墙、柱结构计算（计算单元→计算简图→荷载计算→内力分析→内力组合）→墙、柱构件设计（按照承载能力极限状态计算墙、柱构件承载力，保证结构构件安全）→过梁、挑梁和墙梁的构件设计（按照承载能力极限状态计算过梁、挑梁和墙梁构件承载力，保证结构构件安全）→基础设计→构造措施和构造处理（如材料强度、截面尺寸、圈梁、构造柱、节点大样等）”这条主线组织教学内容。

2.运用项目教学法，培养学生对工程整体性的认识。砌体结构教学目的之一就是培养学生对工程整体性的认识。引入“项目教学法”，选定一幢典型的砌体结构建筑如宿舍楼为例，按照如上教学内容先后顺序讲授，课堂教学举例，布置学生作业，包括作业讲解都来源于所选定的教学案例，以任务驱动指导教学，让学生任务明确，激发学生的学习热情。以实际工程项目为背景，该项目的楼（屋）盖采用钢筋混凝土梁板结构，基础采用墙下条形刚性基础，加强课程之间的联系，培养学生对工程整体性的认识。

3.运用对比式教学法，突出教学重点，加强学科或知识点之间的联系。砌体结构课程与混凝土结构课程既有关联，又有不同。故在学习这门课程时，既要把握结构类课程的共性，又要重点突出砌体结构本身的特点。运用与混凝土结构对比方法讲解，既省时间又易被学生接受，譬如：（1）结构设计方法、荷载计算方法以及结构内力计算方法。总体上讲，砌体结构设计方法、荷载计算方法以及结构内力计算方法与混凝土结构是一致的，但也有两处明显不同之处：①砌体结构墙、柱无须进行裂缝宽度和挠度验算，通过高厚比验算来确保正常使用极限状态适用性要求；②砌体结构整体稳定性验算时，如倾覆、滑移、漂浮等，应把砌体结构作为一个刚体进行验算。（2）砌体材料的物理力学性能。砌体材料块材、砂浆的物理力学性能与钢筋、混凝土材料进行比照，同样是学习砌体结构的基础。（3）房屋空间工作性能影响系数。砌体结构房屋空间工作性能影响系数与钢筋混凝土单层工业厂房吊车荷载空间作用分配系数，二者原理上基本相同。（4）静力计算方案的弹性方案。砌体结构单层房屋静力计算方案的弹性方案与钢筋混凝土单层工业厂房铰接排架的计算简图进行对比，不同之处在于二者的截面形式，前者是等截面墙柱，后者是上、下柱变阶截面。（5）墙柱高厚比验算。将墙柱高厚比的概念与钢筋混凝土柱长细比的概念进行对比；高厚比、长细比分别用来划分砌体和钢筋混凝土长柱或短柱，二者反映了柱长度和截面边长之间的关系。（6）上部墙体荷载折减系数。砌体结构反映因梁上墻体内拱作用的上部墙体荷载折减系数，与钢筋混凝土梁板结构设计中考虑到支承梁对板的推力的有利影响，应将设计弯矩折减，二者原理上存在共性。（7）局部受压承载力计算公式中的提高系数。砌体结构局部受压承载力计算公式中的提高系数和预应力混凝土结构后张法锚具下局部承压承载力的提高系数，二者原理上基本相同。

以上知识点，采用对比方法讲解，教学效果较好，而且有利于培养学生处理工程问题的能力。

4.培养学生的《规范》意识，加强土木工程规范与建筑法规的教育。土木工程专业课程教学中，结合相关的国家标准、规程进行讲授，避免学生对规范知之甚少或不会运用，强化学生学习规范的意识。譬如：在讲解砌体抗压强度章节时，举历年一级注册结构工程师考试题为例：采用Mu10的普通粘土砖，M7.5水泥砂浆砌筑成的砖柱，截面尺寸为360×240mm2，经查表知其抗压强度标准值为2.71N/mm2，当其施工质量控制等级为B级时，求其抗压强度设计值为（ ）。

A.1.196N/mm2 B.1.33N/mm2

C.1.69N/mm2 D.1.183N/mm2

按《砌体结构设计规范》GB50003-2001规范，答案是A；按GB50003-2011规范，答案是B。究其原因，两规范对水泥砂浆砌筑时的调整系数取值不一样。《砌体结构设计规范》GB50003-20113.2.3“当砌体用

5.促进学生墙体材料改革的意识，增强采用新型墙材的主动性。近十多年来，墙材革新、节能减排产业政策的落实及低碳、绿色建筑的发展，砌体结构类别和应用范围有所扩大。《砌体结构设计规范》GB50003-2011增添了成熟的可推广应用的新型材料——混凝土普通砖和混凝土多孔砖，蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖；轻骨料混凝土砌块、轻集料混凝土砌块。教学上教師要跟上砌体结构的发展，在教材滞后的背景下，增加这些新型砌体材料性能、设计及构造等教学内容。譬如，考虑到工程实际应用，教师可以把以粘土实心砖为主的教学内容改成蒸压灰砂砖砌体结构或混凝土小型空心砌块进行讲解。具体地，讲授砌体抗压性能时，以蒸压灰砂砖砌体结构或混凝土小型空心砌块砌体为例；讲解墙体计算时，也以蒸压灰砂砖砌体结构或混凝土小型空心砌块砌体为例，增强学生采用新型墙材的知识储备，促进学生墙体材料改革的意识和自信心。

四、结语

通过对砌体结构课程教学内容、教学方法和教学手段进行系列改革和实践，改善了教学时效，培养了学生的工程素质，提高了学生主动学习的积极性，达到了预期的教学效果。

参考文献：

[1]东南大学，同济大学，天津大学，清华大学主审.《混凝土结构（中册）》[M].第五版.北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]李永梅.项目教学法在《砌体结构》课程教学中的应用[J].高教论坛，2009，18（10）：58-60.

[3]中华人民共和国国家标准.《砌体结构设计规范》GB50003-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[4]中华人民共和国国家标准.《砌体结构工程施工质量验收规范》GB50203-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.