緊扣設(shè)計(jì)實(shí)踐需求 重構(gòu)建筑力學(xué)教學(xué)范式 ——探尋課程教學(xué)與設(shè)計(jì)應(yīng)用融合路徑

建筑力學(xué)是建筑學(xué)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，屬必修課性質(zhì)，包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)幾部分。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握一般建筑結(jié)構(gòu)的組成方式與受力性能的基本概念及必備基礎(chǔ)知識(shí)，具備對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移進(jìn)行分析計(jì)算的初步能力。然而，當(dāng)前建筑力學(xué)課程教學(xué)中，力學(xué)理論內(nèi)容抽象、計(jì)算復(fù)雜，許多學(xué)生難以理解其與后續(xù)建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐的直接關(guān)聯(lián)。進(jìn)入設(shè)計(jì)課程階段，由于學(xué)生運(yùn)用力學(xué)原理進(jìn)行分析的能力不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)合理性與可行性上有所欠缺。基于此，本文將探尋推動(dòng)建筑力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐深度融合的具體路徑，力求為培養(yǎng)具備扎實(shí)技術(shù)功底與創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的復(fù)合型人才提供教學(xué)策略方面的參考，助力學(xué)生成長(zhǎng)。

在力學(xué)教學(xué)中引入真實(shí)設(shè)計(jì)案例

教師可從各類(lèi)建成項(xiàng)目中選取典型范例，在講解梁的彎曲理論時(shí)，重點(diǎn)展示某一實(shí)際建筑中梁的尺寸與跨度關(guān)系，幫助學(xué)生理解設(shè)計(jì)師選擇特定高度和寬度的梁的原因。講解時(shí)，先說(shuō)明建筑的用途、造型特點(diǎn)及場(chǎng)地條件，再指出其在結(jié)構(gòu)上存在的難題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的力學(xué)知識(shí)，分析結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與變形趨勢(shì)。最后，結(jié)合實(shí)際工程采用的結(jié)構(gòu)方案，解釋設(shè)計(jì)師如何通過(guò)調(diào)整構(gòu)件尺寸、改變支撐方式或選用特殊材料解決這些問(wèn)題，進(jìn)而助力學(xué)生將抽象的計(jì)算能力轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計(jì)能力。

不同教學(xué)階段應(yīng)匹配不同復(fù)雜程度的案例，初期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)概念時(shí)，選取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型建筑，便于學(xué)生理解基本受力關(guān)系，后期則引入大型公共建筑案例。通過(guò)這樣的階梯式訓(xùn)練，學(xué)生能逐步學(xué)會(huì)以力學(xué)思維審視建筑問(wèn)題，在設(shè)計(jì)課程中主動(dòng)考量結(jié)構(gòu)可行性。當(dāng)學(xué)生看到力學(xué)知識(shí)真正解決了現(xiàn)實(shí)中的建筑難題，對(duì)課程價(jià)值的認(rèn)同感會(huì)顯著提升。

重點(diǎn)講解設(shè)計(jì)規(guī)范背后的力學(xué)原理

教師在建筑力學(xué)課上講解設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生明白規(guī)范中的每一條要求都源于基本的力學(xué)原理，并幫助他們透徹理解這些原理。

例如，規(guī)范中對(duì)混凝土梁最小配筋率的要求，其原理在于混凝土自身抗拉能力較弱、易開(kāi)裂，而鋼筋具有良好的抗拉性能。配置足夠的鋼筋后，即便混凝土發(fā)生開(kāi)裂，梁也不會(huì)突然斷裂。教師應(yīng)講清楚這一規(guī)定主要是為了防范哪種危險(xiǎn)情況，從而讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到，設(shè)計(jì)規(guī)范是基于科學(xué)原理保障建筑安全的重要工具。

再舉個(gè)課程案例，有關(guān)規(guī)范規(guī)定樓板不得過(guò)薄，這背后關(guān)聯(lián)著樓板作為一塊薄板在受力時(shí)的彎曲變形理論：樓板過(guò)薄會(huì)導(dǎo)致剛度不足，既影響使用功能，也威脅結(jié)構(gòu)安全。講解時(shí)，教師可適當(dāng)結(jié)合實(shí)際工程案例，說(shuō)明不按規(guī)范施工可能引發(fā)的嚴(yán)重后果。長(zhǎng)此以往，學(xué)生既能自覺(jué)遵守規(guī)范以保障安全，又能在需要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)清晰把握安全邊界。

教授方案階段適用的簡(jiǎn)化估算方法

在建筑力學(xué)課程中，估算方法基于力學(xué)基本原理，但經(jīng)過(guò)合理簡(jiǎn)化處理，能幫助學(xué)生快速抓住結(jié)構(gòu)受力的主要特征和關(guān)鍵限制條件。

對(duì)于常見(jiàn)的梁、柱、樓板，教師可教學(xué)生運(yùn)用跨度與高度的比例關(guān)系，快速估算其所需的高度或厚度。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，可通過(guò)層高與層間變形的大致比例，初步判斷結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向力是否充足。教學(xué)中，教師需清晰說(shuō)明這些簡(jiǎn)化方法的適用場(chǎng)景及誤差范圍。學(xué)生只有理解了其中的基本原理，才能在方案推敲過(guò)程中真正運(yùn)用力學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考。

教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生如何依據(jù)初步設(shè)計(jì)構(gòu)想選擇適宜的估算方法，以及如何通過(guò)解讀估算結(jié)果判斷方案的合理性。若估算得出的梁高遠(yuǎn)超出建筑允許的高度，則表明當(dāng)前的結(jié)構(gòu)布置存在不合理之處，需要進(jìn)行調(diào)整。

同時(shí)，要讓學(xué)生明白結(jié)構(gòu)可行性應(yīng)該在設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮進(jìn)去，估算的結(jié)果是影響設(shè)計(jì)形態(tài)的重要依據(jù)。反復(fù)練習(xí)，學(xué)生就能逐漸學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)初期運(yùn)用力學(xué)知識(shí)去判斷和避免明顯的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從而做出更合理、更可行的方案。

協(xié)調(diào)力學(xué)課程與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)進(jìn)度與內(nèi)容

協(xié)調(diào)建筑力學(xué)課程與設(shè)計(jì)課程，需確保兩門(mén)課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)在時(shí)間安排上相互呼應(yīng)。當(dāng)設(shè)計(jì)課程即將引導(dǎo)學(xué)生思考空間布局與初步結(jié)構(gòu)體系時(shí)，力學(xué)課程應(yīng)同步講解結(jié)構(gòu)體系的基本類(lèi)型及其主要受力特點(diǎn)與適用場(chǎng)景。當(dāng)設(shè)計(jì)課程進(jìn)入方案深化階段，學(xué)生需初步確定主要構(gòu)件的尺寸與位置時(shí)，力學(xué)課程則應(yīng)同步講授梁、板、柱等基本構(gòu)件在簡(jiǎn)單荷載作用下的受力行為。兩門(mén)課程的協(xié)同配合，能夠確保學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)踐中遇到具體問(wèn)題時(shí)，恰好具備或正在學(xué)習(xí)解決該問(wèn)題所需的基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)與實(shí)用工具，從而顯著提升知識(shí)應(yīng)用的時(shí)效性與有效性。

建筑力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容還需優(yōu)先強(qiáng)化與建筑設(shè)計(jì)直接相關(guān)的核心概念，包括荷載傳遞路徑、關(guān)鍵構(gòu)件受力狀態(tài)等，適度簡(jiǎn)化對(duì)方案初期影響較小的復(fù)雜理論推導(dǎo)與精確計(jì)算。

同時(shí)，力學(xué)課程應(yīng)積極引入設(shè)計(jì)課程中正在或即將使用的結(jié)構(gòu)案例、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的邊界條件，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用正在學(xué)習(xí)的力學(xué)知識(shí)來(lái)思考設(shè)計(jì)的合理性，從而真正理解結(jié)構(gòu)邏輯對(duì)建筑設(shè)計(jì)的作用。

建筑力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐結(jié)合，需要在力學(xué)教學(xué)中引入真實(shí)建筑設(shè)計(jì)案例、重點(diǎn)講解設(shè)計(jì)規(guī)范背后的力學(xué)原理，教授學(xué)生方案階段適用的簡(jiǎn)化估算方法，協(xié)調(diào)力學(xué)課程與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)進(jìn)度與內(nèi)容，從而提升建筑力學(xué)課程教學(xué)實(shí)效性，以及學(xué)生設(shè)計(jì)方案的合理性與可行性。后續(xù)可探討如何更有效地將數(shù)字化工具引入教學(xué)，輔助學(xué)生進(jìn)行快速結(jié)構(gòu)性能模擬與方案優(yōu)化，從而提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維。

文章來(lái)源：《中國(guó)改革報(bào)》 http://m.00559.cn/w/qt/35708.html