《混凝土结构设计原理》课程中偏心受压构件的教学思考

贺海斌,宋娟,李佳

(湖南邵阳学院城市建设系,湖南邵阳422001)

摘要:混凝土结构中偏心受压构件计算以公式多、符号多、构造多、判别繁杂成为该课程教学的难点,笔者通过对该类构件教学中几个关键问题的思考,对偏心受压构件教学予以探讨总结,以求同行商榷和指正。

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关键词 :设计原理;偏心受压构件;教学思考;N-M相关曲线

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0175-02

基金项目:湖南省教育厅教学改革项目(2014-443)

作者简介:贺海斌(1978-),男,副教授,研究方向:建筑结构设计分析理论。

《混凝土结构设计原理》以概念多、公式多、构造多成为专业课教学的难点,在教学中,需要任课教师将主要内容加以提炼、归纳和总结,才能取得一定的教学效果,也才能达到教学目标。从历年的教学经历中我们发现其中偏心受力构件计算中尤以公式符号和构造多、计算繁杂成为该课程教学的难点,如何在实际教学中取得较强的学习效果,长期以来一直是《混凝土结构设计原理》教学思考的问题,现就本人在本章实际教学中的思考予以同行探讨。

一、问题的提出

我校土木工程专业本课程教学使用的教材为高等教育出版社由沈蒲生主编《混凝土结构设计原理》第4版。在第7章课后思考题7-17中问到:对称配筋矩形截面偏压构件,当出现下列情况时:(1)ei>0.3h0且N>α1 fcξbbh0;(2)ei≤0.3h0且N<α1 fcξbbh0,应如何判断是哪一种偏心受压情况,出现上述现象应如何解释[1]在偏心受压构件的截面设计和承载力复核中,可以发现针对两大类破坏形态有着不同表达形式的判别方法,如(1)用于截面复核所采用的ξ直接判别法:当ξ≤ξb时属于大偏心受压;(2)用于截面复核的界限承载力判别法,即N与Nb的关系:(3)经验公式判别法:当ei≤0.3h0时属于小偏心受压,反之按大偏心受压进行计算,确定出ξ,若ξ≤ξb,确实是大偏心受压,反之按小偏心受压。但面对上述看似条件相互矛盾的情况,相当多的学生感觉思路混乱,难以把握。那么在教学中必须让学生牢牢掌握两类偏心受压破坏的分界条件和对应的本质上的判别的方法。

教学分析如下:对称配筋矩形截面偏心受压构件:(1)当ei>0.3h0且N<α1 fcξbbh0时,应属小偏心受压情况。

(2)当ei≤0.3h0且N<α1 fcξbbh0时,应属小偏心受压情况。因为ei小于最小的界限偏心距0.3h0,肯定是小偏心受压。同时出现N<α1 fcξbbh0(或ξ<ξb)的矛盾情况,是由于小偏心受压情况下ξ≠N/α1 fcbh0,实际的ξ按教材中所提到的表达式进行计算[2]。

从上述案例看出,本章截面承载力计算教学中必须从本质出发,把握3个方面和2条曲线,那么教学中的难点可迎刃而解,阐述如下。

二、偏压构件的教学思考

1. 偏压构件原理分析和公式应用的教学引导[2-4]。偏心受压构件公式及条件限制多,那么如何教学中如何让学生有效地掌握偏压构件计算中那么多的公式呢?我们都知道本章偏心受压构件的计算公式几乎全部都是依据平衡条件建立的,故教学重点应放在学生对计算图式的理解上。我认为在教学中时注意引导学生注意以下几点:

(1)在混凝土结构中,矩形截面[本文来自于www.jyQkw.CoM]短边记作b,长边记作h,弯矩沿长边h方向作用,偏心力所形成的偏心距是到截面形心轴的距离。

(2)考虑偏心距增大系数,偏心距不是理论值e0=M/N,而是考虑附加偏心距ea后的初始偏心距ei。

(3)离N较远钢筋记作As,其重心与截面边缘距离为as,钢筋应力按照受拉画出,大偏心时为fy,小偏心时为σs;另一侧钢筋与应力分布分别记作As&acute;和fy&acute;,应力按照受压画出。

(4)大偏心受压时,需要满足适用条件x≤ξbh0且x≥2as&acute;,该条件分别用来保证平衡方程中As的应力取fy,As&acute;的应力取fy&acute;的正确性。

(5)小偏心受压时,[本文来自于wwW.jyqkw.com]关键是σs的取值。明确σs在坐标图上的表达。

(6)不管是设计还是复核,都是依据平衡方程和适用条件解方程组。

(7)对于小偏心的情况,当混凝土受压区高度x>h时,应该取x=h建立平衡方程。

(8)对于小偏心的情况,在教学过程中应强调对“反向破坏”的验算,此时一定要特别注意此时偏心距取值的特殊性。

(9)对称配筋偏心受压柱,应按照定义式判别大、小偏心。

(10)偏心受压构件的承载力除按照前述的弯矩作用平面计算外,在垂直于弯矩平面还应按照轴心受压构件计算,且取二者的较小者。

三、结论

从以上可以看出,通过偏心受压构件教学中3个关键问题的总结和2条曲线应用的教学分析,使学生对于该类构件两类破坏形态的界限区分、截面设计和截面承载力复核中的判别方法和参数选用有更明确的了解,可供同行教学参考,并请商榷指正。

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参考文献

[1]沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理[M].第4版.北京:高等教育出版社,2002.

[2]张庆芳.混凝土结构复习与解题指导[M].北京:人民交通出版社,2009.

[3]朱玉华,赵昕.混凝土结构疑难释义及解题指导[M].上海:同济大学出版社,2006.

[4]马芹永.混凝土结构基本原理学习指导[M].北京:机械工业出版社,2011.

[5]东南大学,天津大学,等.混凝土结构学习辅导与习题精解[M].2006.

浏览次数:  更新时间:2016-09-22 08:34:33
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