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篇1

《混凝土結構設計規(guī)范》對比分析，詳細闡述其修訂或刪減的主要依據(jù)，并對新版規(guī)范的修訂內容作了較為全面的總結，提出混凝土結構設計課程在教學方法上的新要求。

關鍵詞：混凝土結構；教學方法；設計規(guī)范；修訂內容；技術要點

中圖分類號：G6420 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0053-05

中國建筑科學領域的工程結構設計規(guī)范（或標準）大約每10年修訂一次，2002版《混凝土結構設計規(guī)范》[1]自頒布實施至今已有10余年，尤其是2008年“5.12”汶川地震和2010年“4.14”青海玉樹地震發(fā)生之后，2002版規(guī)范中關于工程結構設計理論、工程結構構造措施以及工程結構抗震理論存在的不足更加突顯。同時，中國工程結構設計理論研究水平的不斷提高，新材料的不斷出現(xiàn)以及工程經(jīng)驗的不斷積累，也縮短了工程結構設計規(guī)范的修訂周期。2011年7月，正式頒布實施GB50010―2010《混凝土結構設計規(guī)范》[2]。新規(guī)范根據(jù)多年工程經(jīng)驗和研究成果，同時考慮與國際其他發(fā)達國家混凝土結構設計標準接軌，貫徹國家“四節(jié)一環(huán)保（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護）”政策編制而成。新規(guī)范的編制標志著中國混凝土結構的計算理論和設計水平有了新的提高；同時也對高等學校土建類專業(yè)學生如何結合新版規(guī)范進行快速知識更新，高校教師如何及時改進混凝土結構設計及相關課程教學方法提出了新要求[3-6]。

一、新版規(guī)范關于結構材料強度的修訂

（一）混凝土強度的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范刪除了2002版規(guī)范4.1.4條中注1和注2的相關規(guī)定，即關于受壓構件尺寸效應（現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓及偏心受壓構件，如截面的長邊或直徑小于300 mm，則混凝土的強度設計值應乘以系數(shù)0.8）和離心混凝土的有關規(guī)定。2002版規(guī)范源于前蘇聯(lián)規(guī)范，最近俄羅斯規(guī)范關于此條的規(guī)定已被取消，而離心混凝土的強度設計值應按專門的標準取用，不再列

入，故新版混凝土規(guī)范將此項內容刪除。另外，新版混凝土規(guī)范刪除了2002版規(guī)范4.1.6條中關于混凝土軸心抗壓、軸心抗拉疲勞強度設計值，以及當蒸養(yǎng)溫度超過60℃時，計算混凝土強度設計值應提高20%的規(guī)定，因為高溫蒸養(yǎng)引起的主要問題是裂縫，而非提高設計強度所能解決。

（二）鋼筋強度的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范4.2.2條增加了強度標準值為500 MPa的HRB500、HRBF500級高強鋼筋，并規(guī)定其抗拉強度設計值（fy=435MPa）與抗壓強度設計值（f′y=410MPa）分別取不同數(shù)值。加入靠控溫軋制而具有一定延性、可焊性、機械連接性能及施工適應性的HRBF系列細晶粒熱軋帶肋鋼筋，限制并準備淘汰強度標準值為335 MPa級熱軋帶肋鋼筋的應用，立即淘汰強度標準值為235 MPa的HPB235級光圓鋼筋的應用，以HPB300級光圓鋼筋取代之。同時，規(guī)定了過渡方法，要求在規(guī)范的過渡期及對既有結構進行設計時，235 MPa級光圓鋼筋的設計值仍按原規(guī)范取值；同時，推廣強度標準值400 MPa、500 MPa級高強鋼筋作為受力的主導鋼筋。對預應力鋼筋，為了補充中強空擋，增加了強度等級為1 960 MPa和大直徑21.6 mm的鋼絞線，補充了預應力螺紋鋼筋及中強鋼絲的有關設計參數(shù)，并淘汰了錨固性能差的刻痕鋼絲，刪除了不常用的預應力筋的強度等級和直徑。

二、新版規(guī)范關于基本設計規(guī)定的修訂

為了進一步完善2002版規(guī)范，保證結構的安全，增強結構的整體穩(wěn)固性，提高混凝土結構抗偶然作用的能力，新版混凝土結構規(guī)范設計原則從以構件設計為主擴展到整個結構體系，補充了3.2條“結構方案”和3.6條“結構抗連續(xù)倒塌設計原則”，增加了3.7條“既有結構改造設計原則”的規(guī)定，指出結構方案設計對建筑物安全性有著決定性影響，鑒于結構防連續(xù)倒塌設計的難度和代價較大，一般結構只須進行防連續(xù)倒塌的概念設計，以定性設計的方法增強結構的整體穩(wěn)固性；同時新版規(guī)范3.4.4條對構件撓度、裂縫寬度計算采用的荷載組合進行了調整，新增鋼筋混凝土構件采用荷載準永久組合并考慮長期作用的影響，完善了承載能力極限狀態(tài)設計內容，增加以構件分項系數(shù)進行應力設計等方面的內容。另外，新版混凝土規(guī)范3.4.1條第4款及3.4.6條還增加了樓蓋舒適度的要求，并規(guī)定樓蓋豎向自振頻率的限值。

三、新版規(guī)范關于承載能力極限狀態(tài)計算的調整修訂

（一）正截面承載力計算的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范對受彎構件正截面承載力的計算未作改動，但對受壓構件正截面承載力的計算改動較大，主要是針對鋼筋混凝土結構中的二階效應問題。2002版混凝土規(guī)范在考慮P-δ效應時[7-8]，對引起結構側移的荷載或作用所產(chǎn)生的一階彎矩Ms和不引起結構側移的荷載產(chǎn)生的一階彎矩Mns不加區(qū)別，全部乘以增大系數(shù)ηs，即考慮P-δ效應時結構的彎矩為M=（Mns+Ms）ηs。新版混凝土結構設計規(guī)范在考慮P-δ效應時，對除排架結構以外的框架結構、剪力墻結構、框架―剪力墻結構及筒體結構只增大引起結構側移的荷載或作用所產(chǎn)生的一階彎矩Ms，不增加不引起結構側移的荷載產(chǎn)生的一階彎矩Mns，即結構中的彎矩為M=Mns+ηsMs。另外，對于P-δ效應，2002版規(guī)范通過初始偏心距增大系數(shù)η來考慮P-δ效應，而新版混凝土規(guī)范6.2.3條規(guī)定偏心壓力構件通過調整構件控制截面的彎矩設計值M來考慮P-δ效應（彎矩作用平面內截面對稱的偏心受壓構件，當同一主軸方向的桿端彎矩比不大于0.9且軸壓比不大于0.9，同時構件的長細比滿足的偏心受壓構件時不用考慮P-δ效應），取消了軸向力偏心距增大系數(shù)η對二階效應的影響。關于軸向壓力在撓曲桿件中產(chǎn)生的P-δ效應新舊規(guī)范具體的變化如表1（以非預應力鋼筋混凝土偏心受壓構件為例）。

（二）斜截面承載力計算的修訂

2002版混凝土結構規(guī)范關于受彎構件斜截面承載力計算公式，經(jīng)過驗證發(fā)現(xiàn)：當集中荷載對支座截面或節(jié)點邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%時，分別按均布荷載和集中荷載兩種情況計算的箍筋差異很大，即造成配箍不連續(xù)。因此，為了克服上述不足，新版混凝土結構設計規(guī)范6.3.4條統(tǒng)一了一般受彎構件與集中荷載作用下梁的斜截面受剪承載力計算公式，并調整了斜截面受剪承載力計算公式中箍筋抗力項的系數(shù)，適當增加斜截面受剪承載力的安全儲備，新舊規(guī)范關于受彎構件斜截面受剪承載力的計算公式如表2（以非預應力鋼筋混凝土受彎構件為例）。同理，將考慮地震作用的框架梁其斜截面受剪承載力計算公式也作了相應修改。

四、新版規(guī)范關于正常使用極限狀態(tài)驗算的調整修訂

（一）裂縫控制驗算的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范3.4.4條保留了2002版混凝土規(guī)范有關裂縫控制等級劃分的規(guī)定，但對受力裂縫的控制進行了適當放松（詳見新版混凝土規(guī)范第3.4.4及7.1.1條規(guī)定）。另外，在進行最大裂縫寬度wmax計算時，新版混凝土規(guī)范7.1.2條調整了計算中鋼筋應力σs的計算方法，以及表7.1.2-1中關于鋼筋混凝土受彎、偏心受壓構件受力特征系數(shù)αcr的取值，將wmax的公式計算值適當減小。

（二）撓度驗算的修訂

在進行受彎構件撓度驗算時，新版混凝土結構設計規(guī)范7.2.2條在受彎構件短期剛度Bs的基礎上，補充提出了考慮荷載準永久組合和荷載標準組合的長期作用對撓度增大的影響，給出了剛度計算公式B=Bs/θ。另外，根據(jù)國內研究成果，在預應力混凝土構件短期剛度Bs計算公式的基礎上，采用無粘結預應力筋等效面積折減系數(shù)α1，適當調整值ρ，就可將原公式用于無粘結部分預應力混凝土構件的短期剛度計算（詳見新版混凝土規(guī)范第7.2.3條規(guī)定[1]）。

五、新版規(guī)范關于構造規(guī)定的調整修訂

（一）混凝土保護層厚度規(guī)定的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范8.2.1條調整了鋼筋保護層厚度的規(guī)定，從混凝土碳化、脫鈍和鋼筋銹蝕的耐久性角度考慮，不再以縱向受力鋼筋的外緣計算，而以最外層鋼筋（包括箍筋、構造筋、分布筋等）的外緣計算混凝土保護層厚度。修訂后的保護層厚度實際上比原規(guī)范的規(guī)定有所增加，一般情況下略有增加，而惡劣環(huán)境下增加的幅度較大，新舊規(guī)范關于混凝土保護層最小厚度c的對比如表3。從表3可以看出，新版規(guī)范中關于混凝土保護層的厚度無論從數(shù)值上還是具體計算規(guī)定上都明顯增大，充分考慮了混凝土結構的耐久性要求，新增設計使用年限100年的結構，其保護層厚度取相應類別使用年限為50年的1.4倍，同時細化環(huán)境類別，將原規(guī)范中的環(huán)境三類細化為三a、三b兩個子類，并進一步加大惡劣環(huán)境下混凝土保護層厚度的取值。

（二）關于鋼筋錨固長度規(guī)定的修訂

新版混凝土結構設計規(guī)范8.3.1條對基本錨固長度的計算公式未作改動，但明確了鋼筋的錨固長度la=ξalab，其中修正系數(shù)ξa根據(jù)錨固條件取用，同時在計算基本錨固長度lab時，刪除了原規(guī)范中錨固性能較差的刻痕鋼絲。由于2002版規(guī)范中關于混凝土強度最高等級取C40偏于保守，故新版規(guī)范將混凝土最高強度等級提高到C60，以提高錨固的性能。

六、新版規(guī)范在混凝土課程教學過程中的新要求

新版混凝土規(guī)范自2011年7月頒布實施以來，已經(jīng)有近一年，而目前中國高校所使用的教材多數(shù)是在2002版規(guī)范基礎之上編寫而成，如何將教學內容與新規(guī)范相結合是目前混凝土任課教師亟待解決的問題，筆者認為在教學的過程中將重點從如下幾個方面入手。

一是，改變以教材為主要參考資料而較少閱讀和學習《規(guī)范》的傳統(tǒng)教學方法，提高學生解決結構實際問題的綜合能力。強調實踐性教學環(huán)節(jié)，包括到施工現(xiàn)場參觀的認識實習、課程設計及綜合技能訓練等。在混凝土結構課程開課前，讓學生對梁、板、柱等常見的混凝土基本構件以及框架結構、剪力墻結構等常見的混凝土結構形式形成初步感性認識，并借以引發(fā)和提高學生學習混凝土結構課程的興趣。

二是，改變以往授課過程中只重視單個構件的設計，輕視整體結構設計的教學思想，補充“結構方案”和“結構抗倒塌”設計方面的內容。使學生了解和掌握結構系統(tǒng)概念，了解課程的主要層次關系，從全局把握學習重點，理清學習思路，建立結構整體系統(tǒng)概念，理清各部分之間的關系，為課程學習建立總體框架。

三是，注意新舊規(guī)范關于混凝土和鋼筋兩種材料在強度和級別方面的修訂和增補原因。目前，由于規(guī)范處于過渡階段，故應重點向學生講明混凝土和鋼筋兩種材料的級別調整和增補原因，糾正以往對鋼筋等級（例如Ⅰ級鋼、Ⅱ級鋼、Ⅲ級鋼等）的提法，而應以規(guī)范規(guī)定的提法為準，同時提醒學生關于兩種材料強度的調整規(guī)定。

四是，關于單個構件承載能力極限狀態(tài)中受彎構件斜截面受剪承載力和偏心受壓構件正截面承載力計算新舊規(guī)范的對比，以及新規(guī)范修改的原因，在授課時引用《規(guī)范》中的條文進行講解。這樣可以讓學生在理解課堂教學知識的同時，進一步熟悉《規(guī)范》規(guī)定的原因以及依據(jù)。

五是，注意鋼筋混凝土和預應力混凝土構件在正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度和撓度驗算的變動；授課過程中應注重鋼筋混凝土構造和鋼筋混凝土結構構件（如板、梁、柱）有關內容的變化。構造措施是人們在長期實踐經(jīng)驗基礎上總結而成的，是防止因計算考慮不周全而造成結構構件開裂、破壞，或者是保證結構構件在使用和施工上的需要而采用的，構造措施在混凝土結構設計中非常重要，大多數(shù)抗震設計的相關問題都是通過構造措施得以

保證，因此一定要引起足夠重視。

七、結語

混凝土結構是中國工業(yè)與民用建筑采用最多的一種結構形式?；炷两Y構設計是目前高校土木工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課程。新版混凝土規(guī)范在高強高性能材料的應用、結構分析內容的擴展以及實現(xiàn)與國際接軌等方面都有了很大進步，同時新規(guī)范更加側重房屋、鐵路、公路、港口和水利水電工程混凝土結構共性技術問題設計方法的統(tǒng)一，這與“大土木”專業(yè)設置要求和土木工程專業(yè)“寬基礎、多出口”的培養(yǎng)目標更加吻合。筆者僅介紹了規(guī)范與本科教學有關的主要修訂內容，并以此提出教學新要求，以期拋磚引玉，共同推進混凝土結構設計課程教學的改革。

參考文獻：

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[2] GB50010―2010混凝土結構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

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[5] 涂海麗，黃國華.電子商務實踐教學中存在的問題及對策[J].東華理工大學學報：社會科學版，2011，30（4）：391-394.

[6] 花榕，羅明標，劉云海，等.淺談分析儀器設與改造課程的建設[J].東華理工大學學報：社會科學版，2011，30（3）：291-293.

[7] 徐有鄰，周氐.混凝土結構設計規(guī)范理解與應用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版，2002.

[8] 住房和城鄉(xiāng)建設部執(zhí)業(yè)資格注冊中心組，施嵐青編.注冊結構工程師專業(yè)考試專題精講――混凝土結構[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

Teaching of concrete structure design course

LI Fengchen1，2， ZHANG Lina1，2， XU Chi2， YI Pinghua1

（ 1.College of Civil Engineering and Architecture， East China Institute of Technology， Nanchang 330013， P. R. China；

2. Fuzhou Institute of Exploring and Architectural Design， Fuzhou 344000， P. R. China）

篇2

關鍵詞：水工鋼筋混凝土結構學;課程設計;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）36-0124-02

水工鋼筋混凝土結構學課程的實踐性很強，課程設計又是本課程實踐教學環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)。經(jīng)過課程設計的訓練，學生可以加深對水工鋼筋混凝土結構學設計計算原理的理解，同時可以熟悉各類受力構件計算方法及相應公式的適用條件，提高學生的綜合分析問題、解決問題的能力，而且撰寫設計計算書及說明書的能力得到了大大提高，還可以培養(yǎng)學生的工程項目開發(fā)能力[1]。

一、分析過去課程設計中存在的不足

筆者通過多年的課程設計教學總結，發(fā)現(xiàn)存在下面一些問題。

1.過去課程設計的選題主要體現(xiàn)在水工建筑物的設計方面，這種教學模式暴露出的問題是前后的知識銜接不好，學生總是學了前面而后面又忘了，平時學生靈活運用知識解決構件設計問題的能力就較差，因此解決結構設計就更成問題了。通常課程設計是全班做1～2個題目，設計程序基本相同，通過調整材料、荷載等改變設計方案，課程設計的效果不理想。

2.在進行鋼筋混凝土結構受力構件的強度計算時，往往從構造圖中選取構件的計算簡圖不合理，致使構件的受力分析不準確，造成彎矩圖、剪力圖結果有誤，影響到危險截面的確定、結構設計及計算結果的合理性。

3.傳統(tǒng)的課程設計往往以設計小組為單位提交設計成果，進行團隊考核，而部分學生缺乏團隊意識，工作不積極主動，形成“坐、等、靠”現(xiàn)象，沒有發(fā)揮學生的團結協(xié)作能力，也談不上團隊合作精神，個別成員甚至沒融入進去，照抄組員的設計結果，影響了優(yōu)秀學生參與設計的積極性，無法達到課程設計真正的目的[2]。

4.根據(jù)選取的結構型式、材料、幾何參數(shù)擬定結構框架尺寸并進行總體布置后，構件施工圖和計算書應同時進行，經(jīng)試算后需進行必要的調整與修正，使設計成果不斷完善。部分學生卻將計算與畫圖分開進行，甚至出現(xiàn)計算與圖紙是兩張皮的現(xiàn)象，工程計算就失去了意義。

二、課程設計改革的建議

（一）課程設計的時間安排

專業(yè)培養(yǎng)方案中將《水工鋼筋混凝土結構學》課程設計安排在理論教學結束之后，歷時1周。這樣的安排往往會導致課程設計與理論授課的脫節(jié)問題，同時由于進入期末考試階段，學生為了準備期末考試，對課程設計投入的時間、精力等嚴重不足。鑒于上述問題的存在，嘗試在水工鋼筋混凝土結構學課程授課學期的中期將課程設計任務下達給學生，保證了水工鋼筋混凝土結構學理論基本能介紹完，在掌握了水工鋼筋混凝土結構學基本理論之后，讓學生逐漸熟悉設計任務，初步了解設計內容，這樣學生會帶著課程設計任務書中的疑問再去聽教師講課，有利于學生對課堂內容的理解，更有助于實踐能力的培養(yǎng)。在這一環(huán)節(jié)的學習中，能培養(yǎng)學生及時發(fā)現(xiàn)問題并想辦法解決問題的能力。這對課程設計的順利開展大有裨益。由于部分理論授課與課程設計同步進行，這也給學生創(chuàng)造了更多與教師溝通交流的機會，有助于更好的解決問題，也使得大多數(shù)學生對水工鋼筋混凝土結構學設計產(chǎn)生了濃厚的興趣。

（二）課程設計的選題

目前水利水電工程專業(yè)的課程設計采用的題目大多是水工建筑物中常見的輸水渡槽設計，題目內容盡管符合對實訓教學環(huán)節(jié)的要求，學生也能得到一定的實踐鍛煉，但是題目單一，沒有比較難度系數(shù)不能完全體現(xiàn)，學生的個性化差異不能夠得到因人而異的合理化選題，為此在課程設計選題方面不再固執(zhí)于單一的水工結構，體現(xiàn)設計題目的多樣性、差異性和實用性;題目有利于個性差異的學生選擇，有利于培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力。如對水利水電工程專業(yè)的學生可選用水閘工作橋、擋土墻、肋形樓蓋等進行實踐訓練，保證了學生對先修課程知識的熟練應用，也使課程設計的質量能夠得到進一步的提高。

（三）應用先進技術設計

課程設計實訓要求采用先進的技術來完成，這也是今后工程設計發(fā)展的趨勢。目前工程繪圖CAD技術已經(jīng)廣泛應用于水利、交通、建筑等行業(yè)，而水利水電工程專業(yè)的學生在本科二年級就已經(jīng)學習了CAD軟件課程。AutoCAD方便操作，設計思想符合工程技術人員的傳統(tǒng)習慣。在進行課程教學中，可以讓學生學習和熟悉相關軟件，對激發(fā)學生的學習興趣、培養(yǎng)學生工程設計非常有益。課程設計采用CAD輔助繪圖，無論從設計質量還是從設計速度上都優(yōu)于傳統(tǒng)的設計方法[3]，因此可以很好地調動學習的積極性。

（四）課程設計分組進行

學生按個性化差異分組進行課程設計，由于學生對知識的掌握水平不一，興趣愛好也各有差異。課程設計時，允許學生自由搭配分組，各小組自由選擇適合自己能力的設計選題，但同一個題目不能重復選，各組員分工協(xié)作。小組成員開展項目討論，弘揚團隊精神，形成團結合作。通過分組完成設計的過程，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，增強學生分析問題、解決問題的自信心，開發(fā)學生的智力。

（五）課程設計進度計劃

課程設計實訓采用導師輔助答疑、學生主體完成設計成果的方式進行。課程設計進度安排如表1所示。

（六）課程設計考核

課程設計結束后，教師參照學生提交的設計計算說明書中設計方案的可行性、計算結果的合理性、文本格式編輯的規(guī)范性、鋼筋混凝土結構施工圖尺寸與計算書尺寸的一致性及答辯效果等，較全面、理性的評定了學生的成績。參與課程設計的水電4個班的成績分布圖見圖1。由圖1可知，成績符合正態(tài)分布規(guī)律。

三、結語

筆者結合多年教學的實踐，對《水工鋼筋混凝土結構學》課程設計教學進行了改革嘗試，大大改進了教學效果，培養(yǎng)了學生團隊意識，提高了學生團結協(xié)作能力，激發(fā)了學生參與實訓的熱情及創(chuàng)新精神，但高校設計類課程實踐教學改革任重而道遠，應切實加強具有實際操作能力、較好適應社會發(fā)展需要的新型應用性水利人才的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]朱秀清.基于行業(yè)需求為導向的《水工鋼筋混凝土結構學》課程教學改革嘗試[J].天津農學院學報，2013，（4）：59-64.