緊扣設(shè)計實踐需求 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)備工程專業(yè)的一門專業(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，具備對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移進行分析計算的初步能力。然而，當前建筑力學(xué)課程教學(xué)中，力學(xué)理論內(nèi)容抽象、計算復(fù)雜，許多學(xué)生難以理解其與后續(xù)建筑設(shè)計實踐的直接關(guān)聯(lián)。進入設(shè)計課程階段，由于學(xué)生運用力學(xué)原理進行分析的能力不足，導(dǎo)致設(shè)計方案在結(jié)構(gòu)合理性與可行性上有所欠缺?；诖?，本文將探尋推動建筑力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與建筑設(shè)計實踐深度融合的具體路徑，力求為培養(yǎng)具備扎實技術(shù)功底與創(chuàng)新設(shè)計能力的復(fù)合型人才提供教學(xué)策略方面的參考，助力學(xué)生成長。

在力學(xué)教學(xué)中引入真實設(shè)計案例

教師可從各類建成項目中選取典型范例，在講解梁的彎曲理論時，重點展示某一實際建筑中梁的尺寸與跨度關(guān)系，幫助學(xué)生理解設(shè)計師選擇特定高度和寬度的梁的原因。講解時，先說明建筑的用途、造型特點及場地條件，再指出其在結(jié)構(gòu)上存在的難題，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的力學(xué)知識，分析結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與變形趨勢。最后，結(jié)合實際工程采用的結(jié)構(gòu)方案，解釋設(shè)計師如何通過調(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題，進而助力學(xué)生將抽象的計算能力轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)計能力。

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，選取結(jié)構(gòu)簡單的小型建筑，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。通過這樣的階梯式訓(xùn)練，學(xué)生能逐步學(xué)會以力學(xué)思維審視建筑問題，在設(shè)計課程中主動考量結(jié)構(gòu)可行性。當學(xué)生看到力學(xué)知識真正解決了現(xiàn)實中的建筑難題，對課程價值的認同感會顯著提升。

重點講解設(shè)計規(guī)范背后的力學(xué)原理

教師在建筑力學(xué)課上講解設(shè)計規(guī)范時，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)生開裂，梁也不會突然斷裂。教師應(yīng)講清楚這一規(guī)定主要是為了防范哪種危險情況，從而讓學(xué)生真正認識到，設(shè)計規(guī)范是基于科學(xué)原理保障建筑安全的重要工具。

再舉個課程案例，有關(guān)規(guī)范規(guī)定樓板不得過薄，這背后關(guān)聯(lián)著樓板作為一塊薄板在受力時的彎曲變形理論：樓板過薄會導(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，教師可適當結(jié)合實際工程案例，說明不按規(guī)范施工可能引發(fā)的嚴重后果。長此以往，學(xué)生既能自覺遵守規(guī)范以保障安全，又能在需要進行創(chuàng)新設(shè)計時清晰把握安全邊界。

教授方案階段適用的簡化估算方法

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)過合理簡化處理，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。

對于常見的梁、柱、樓板，教師可教學(xué)生運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。對于框架結(jié)構(gòu)，可通過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，教師需清晰說明這些簡化方法的適用場景及誤差范圍。學(xué)生只有理解了其中的基本原理，才能在方案推敲過程中真正運用力學(xué)知識進行思考。

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

同時，要讓學(xué)生明白結(jié)構(gòu)可行性應(yīng)該在設(shè)計一開始就考慮進去，估算的結(jié)果是影響設(shè)計形態(tài)的重要依據(jù)。反復(fù)練習(xí)，學(xué)生就能逐漸學(xué)會在設(shè)計初期運用力學(xué)知識去判斷和避免明顯的結(jié)構(gòu)問題，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)計課程的教學(xué)進度與內(nèi)容

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

建筑力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容還需優(yōu)先強化與建筑設(shè)計直接相關(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，適度簡化對方案初期影響較小的復(fù)雜理論推導(dǎo)與精確計算。

同時，力學(xué)課程應(yīng)積極引入設(shè)計課程中正在或即將使用的結(jié)構(gòu)案例、設(shè)計任務(wù)書中的邊界條件，有意識地引導(dǎo)學(xué)生運用正在學(xué)習(xí)的力學(xué)知識來思考設(shè)計的合理性，從而真正理解結(jié)構(gòu)邏輯對建筑設(shè)計的作用。

建筑力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與建筑設(shè)計實踐結(jié)合，需要在力學(xué)教學(xué)中引入真實建筑設(shè)計案例、重點講解設(shè)計規(guī)范背后的力學(xué)原理，教授學(xué)生方案階段適用的簡化估算方法，協(xié)調(diào)力學(xué)課程與設(shè)計課程的教學(xué)進度與內(nèi)容，從而提升建筑力學(xué)課程教學(xué)實效性，以及學(xué)生設(shè)計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)生的實踐能力與創(chuàng)新思維。

文章來源：《中國改革報》 http://00559.cn/w/qt/35708.html