建筑结构课程设计教学探讨

自顶向下的教学方法以设计目标为导向，强调知识的上下逻辑脉络，及知识点之间的横向关联。建筑结构整体传力是由上到下传给基础，由此决定单向板肋梁楼盖课程设计采用自顶向下的教学内容，体现了知识的上下逻辑脉络及知识点之间的横向关联。实践表明，通过自顶向下组织教学内容，有助于教师有效组织教学，引导学生综合掌握设计要点并建立自己的知识体系。

任何结构设计过程是一个知识综合应用的过程，单向板肋梁楼盖课程设计包括结构力学的内力计算方法、混凝土结构基本原理的课程中梁的正截面和斜截面的计算、截面尺寸配筋的构造规定、CAD制图的基本技能以及混凝土结构设计规范等，原来的课程知识琐碎分散，知识要点分散在各个章节中，各种参数的关联不明确，学生学习后，没有清晰的知识脉络[1]。

1采用自顶向下的教学内容

单向板肋梁楼盖设计过程，按照自顶向下分为结构方案确定->计算简图->内力计算->截面设计包括配筋计算->施工图绘制，其中核心是力的传递，知识的左右横向协调关联包括主梁次梁的配筋协调，箍筋与受力钢筋协调还有施工图中元素的统一[2]。单向板肋梁楼盖课程自顶向下设计分为几个阶段。

1.1方案设计

由横向框架承重方案决定单向板楼盖设计建筑结构设计首先是根据建筑方案确定结构方案，主要内容是竖向结构体系和水平结构体系等。结构竖向体系包括承重墙体、柱的布置和基础选择，现浇混凝土肋型楼盖是一种水平结构体系，根据承重传力方案又分为纵向、横向与纵横向（如图1图2所示），确定板的单向板双向板选择，主、次梁的布置，并根据跨度初步确定构件的截面尺寸[3]。

1.2平面布置计算简图

结构的计算简图是将空间的结构简化为力学模型，从而明确结构的内力计算方法，包括梁板的支座与荷载大小。从结构整体上分析，核心要点就是混凝土肋梁楼盖的传力关系，是板的荷载传给次梁再传给主梁再传给柱，由此确定板梁的荷载大小，次梁是板的铰支座，主梁是次梁的铰支座，二柱就是主梁的铰支座[4]。

1.3内力计算

根据计算简图确定的恒活载大小，计算各种恒活载作用下的内力，再进行内力组合，并根据控制截面的内力组合进行梁板构件的截面设计[5]。现浇整体式楼盖结构内力计算方法包括弹性理论具有较大的安全储备、塑性理论特点是内力分析与截面计算相协调，结果比较经济[6]。关键还是传力关系，是板的荷载传给次梁再传给主梁再传给柱，主梁的重要性超过板次梁，要保证使用中有较好的性能。所以板和次梁按塑性理论计算内力，而主梁按弹性理论分析内力。内力包络图是用结构力学中力矩分配法,计算活载的不同位置作用下内力变化，由此得出跨中与支座处的内力最大值作为配筋计算的依据（如图3所示）。单向板次梁按照弹性理论计算，通过内力包络图对应的附录表查询跨中与支座处的内力。单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力根据查表确定跨中与支座处的内力[7]。

1.4截面设计

梁板构件的截面设计需要根据控制截面的内力组合，而控制截面就是对受力钢筋计算起控制作用的截面。根据包络图发现梁板跨中正弯矩最大值（配正钢筋）支座支座边缘处负弯矩最大值（配负钢筋）。根据梁板的正截面抗弯承载力计算配正负钢筋，根据梁的斜截面抗剪承载力计算配年的箍筋和弯起钢筋。（1）板梁配筋的横向协调关联：板与板之间受力钢筋和负钢筋的直径间距的协调统一。而分布钢筋根据规范构造决定。对于梁配筋图，鸭筋与弯起钢筋可以由受力钢筋弯起截断，上部的负钢筋可以兼做架立钢筋，箍筋的由上下受力架立钢筋固定，箍筋的股肢数与上下钢筋数量有关，腰筋有构造决定，有腰筋必有拉筋。（2）板与主次梁之间钢筋关联：板在主梁支座处受拉区构造钢筋（如图4所示），次梁在主梁支座处受拉区设置鸭筋，主梁受次梁传递反力的斜裂缝处布置附加横向钢筋或者吊筋（如图5所示），同时注意横向钢筋与原来抗剪箍筋协调。

1.5施工图设计

绘制施工图要正确规范简洁美观。每个图的线条图层要正确规范统一，了解断面图与平面图对应关系，板梁钢筋图与平面结构总图关系，关键是梁板的单个配筋图决定了平面结构总图。横向关联就是施工图中同一个设计元素在不同图中的统一。施工图设计采用手工制图和CAD绘图结合，钢筋图先用手工制图再转为CAD图，平面布置图和结构总图用CAD制图，最终达到综合训练目的。

2采用自顶向下的教学组织

首先根据单向板肋梁楼盖自顶向下设计内容，我们要求每个学生独立完成单向板肋梁楼盖的设计，通过改变活荷载大小、平面轴线尺寸以及材料强度，使每个学生设计参数各不相同；以此培养学生的独立思考能力和避免学生出现抄袭现象[8]。第二，要求学生通过改变次梁的根数进行多方案比较:无次梁、单根次梁、两根次梁。要求学生确定每种方案的构件尺寸，并且计算混凝土用量和钢筋用量。学生发现：次梁根数改变改变跨度，带来梁的受力模式的变化，会导致板厚、梁截面的尺寸变化；最终梁板配筋等材料用量变化。通过方案探讨重现了自顶向下的教学内容，学生由此掌握设计要点并建立自己的知识体系[9]。最后，建筑结构设计是一个团队协作的过程，需要设计校对审核。为了培养团队协作能力，根据学生对知识的掌握不同，允许学生按个性化差异自由组合，每个人选择适合自己能力的设计题，各组员分工协作，相互校对审核，共同完成每个人课程设计。通过分组合作，学生相互沟通，学习探讨，共同成长。

3结语

建筑结构整体传力是由上到下传给基础，由此决定单向板肋梁楼盖课程设计采用自顶向下的教学内容，体现了知识的上下逻辑脉络及知识点之间的横向关联[10]。实践表明，通过自顶向下组织教学内容，教师可以引导学生深刻理解计算的严谨取值的规范，锻炼学生定性的判断能力，最终培养学生综合分析能力并构建自己的知识体系。