《工程结构抗震设计》课程简介
一、课程开设的目的与意义
工程结构抗震设计是高等学校土木工程专业的一门主要专业课程。我国是世界上地震多发国家之一。历次强震经验表明,地震造成的人员伤亡和经济损失,主要是因为房屋破坏和工程结构倒塌引起的。因此,对各类工程结构进行抗震设计,提高结构的抗震性能是减轻地震灾害的根本途径。作为结构工程师应当掌握工程地震基本知识、工程抗震原理以及工程结构抗震设计的方法。
二、课程发展的主要历史沿革
1976年唐山大地震之前,人们没有认识到地震危害的严重性,《建筑结构抗震设计》没有单独作为一门课程开设, 1976年唐山大地震后,人们认识到地震是人类社会面临的一种严重自然灾害,地震给人类带来了巨大的经济损失和人员伤亡。地震造成的损失主要是由于工程结构倒塌引起的,为了抗御和减轻地震灾害,必须提高各类工程结构的抗震性能,对结构进行抗震分析和抗震设计。全国普通高等学校建筑工程专业(本科)普遍开设了《建筑结构抗震设计》。
由于本门课程内容涉及结构动力学、地基基础、混凝土结构、钢结构、砌体结构、单层厂房等多门专业基础课和专业课,具有一定的难度,当时在校学生学习能力参差不齐,1978年我校王春藻教授以讲座形式开设了《建筑结构抗震概论》。
1996年为适应《建筑抗震设计规范》的修订,柳炳康教授结合多年来的教学科研经验,吸收国内外工程抗震研究成果主编《工程结构抗震设计》,由中国科学技术出版社出版。在这本教材中,介绍了房屋建筑抗震设计原理和方法,率先将结构隔震、减震和制振技术最新科技成果反映到教材中。
1998年教育部对本科专业目录进行了调整,将建筑工程、交通土建等专业调整合并为土木工程专业,课程内容由房屋建筑扩展至道路桥梁,该课程更名为《工程结构抗震设计》。2001年《建筑抗震设计规范》进行了修订。为适应上述变化,并参考了土木工程专业本科(四年)培养方案中《工程结构抗震设计》课程基本要求,我们重新调整了教学内容,补充多层和高层钢结构房屋和桥梁结构的抗震设计方法。
2004年受武汉理工大学出版社之邀,主编21世纪高等学校土木工程专业规划教材《工程结构抗震设计》,这本教材反映了工程抗震最新科技成果,引入了规范最新设计方法,注意到与其他关联课程的有机联系,便于学生自主性学习和研究型学习。该教材2005年11月出版后,已经连续加印四次,累计发行14000册。根据出版社的建议,目前正结合《建筑抗震规范》的修订和汶川地震暴露的问题进行修订。
2008年5月12日汶川地震发生后,合肥工业大学赴川震害调查专家组在柳炳康的带领下,5月下旬前往德阳、绵竹、什邡、都江堰等重灾区进行房屋抗震鉴定,开展房屋震害调查,前后历时10天,获取了大量的现场震害资料。汶川地震房屋震害是对20世纪70年代以来我国结构抗震设计方法的一次整体检验。在震害调查中发现多所具有典型震害的建筑物,以及以往考虑不周的地方。震害调查结果为认识各类结构的抗震性能提供了第一手资料,对于今后进一步改进我国建筑抗震设计方法,发展地震工程研究,减轻未来的地震灾害,具有重要的工程价值。也为工程抗震课程教学内容的改进与充实提供了依据,目前正结合汶川地震对结构抗震性能的新认识调整课程内容修订教材。
三、课程内容体系结构
1. 课程内容体系结构
《工程结构抗震设计》课程内容涉及结构动力学、地基基础、混凝土结构、钢结构、砌体结构、单层厂房、桥梁结构等多门专业基础课和专业课,是将上述结构提高到工程抗震角度加以再认识。教学内容包括地震基础知识、工程结构抗震设计基本要求和地基与基础的抗震设计,弹性体系地震反应与地震作用计算的反应谱理论、弹塑性体系地震反应分析的时程分析法,多层和高层钢筋混凝土房屋、多层砌体和底部框架房屋、多层和高层钢结构房屋、单层钢筋混凝土柱厂房、桥梁结构的抗震设计方法,为反映结构抗震发展趋势,介绍结构隔震、减震与制振技术。
2.教学内容组织方式
本门课程教学内容按照土木工程专业指导委员会的指导性意见组织教学,主要采取板书和多媒体相结合的课堂教学形式向学生传授知识。《工程结构抗震设计》课程内容涉多门专业基础课和专业课,是将上述课程提高到工程抗震角度加以再认识。应根据认识规律做好与其他系列课程的衔接,正确处理单门课程与系列课程建设的关系。
教学过程中注意改革传统教学模式,利用计算机网络技术和教育信息技术,改变单向灌入式教学方法。工程抗震理论与结构震害密切相关,结合教学内容制作 “图文并茂、声像俱全”多媒体教学课件,冲击学生视觉和听觉,利用多媒体教学和网络课件使学生形象、快捷、多渠道接受知识培养能力。
3.实践性教学的设计思想
本门课程没有实践性教学环节,为达到培养创新精神和训练动手能力的目的,在以下两个方面开展了工作。