“套路”解題法在混凝土結構設計原理教學中的探討與實踐

苗生龍 李慶濤

摘 要：“套路”解題法從一種通用的解題思路入手，層層剖析，促進學生對所學知識點進一步梳理，形成一套適用于學生解題時的實用方法。結合具體實例講述了在混凝土結構設計原理教學過程中通過解題思路、解題步驟的建立而形成解題套路的過程。

關鍵詞：混凝土結構；解題思路；解題步驟；套路解題法

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）04-0078-02

Abstract： Based on a general problem-solving way and comprehensive analysis， the set pattern problem-solving method， which is a set of practical methods applying to solve problems， aims to help the students to review the learned knowledge. The typical teaching case was given to present the process of set pattern problem-solving method in the course of concrete structure design principle.

Keywords： concrete structure； problem-solving process； problem-solving steps； set pattern problem-solving method

混凝土結構設計原理是土木工程、工程管理專業的核心專業基礎課，是后續各專業課學習的基礎，對學生將來從事設計、施工及工程管理等與建筑結構有關的工作有重要影響。由于該課程是學生接觸到的第一門與專業相關的課程，因而學習起來比較困難，不少學生學完相應知識點后在進行具體解題時仍覺得難度較大，常常手足無措。本文以受彎構件正截面承載力設計部分為例，探討本課程在解題思路、步驟方面的“套路”解題法。

一、課程特點及目前教學中存在的問題

混凝土結構設計原理課程與以往純理論課程相比具有較強的專業特色，要嚴格遵照相應的規范，除了按公式進行理論計算，還需要滿足相應的構造措施。具體有如下特點：實踐性強；內容多、公式多，公式的使用條件多；簡化、近似和經驗處理多；系統性、邏輯性差。

鑒于課程的這些特點，加上教師重點集中在講解具體的各個知識點上，學生難以系統地理解各個知識點間的關聯性，學生普遍反映這門課“有點亂、有點雜”，尤其體現在具體解題過程中，學生往往被眾多的公式、條件、系數等所迷惑，思路混亂，感覺無從下手。因此，在教學過程中幫助學生理清解題思路，對知識點進行梳理，形成解題“套路”顯得很有必要。

二、教學過程中解題“套路”的總結

在遇到具體題目的時候，思路往往是最重要的，沒有思路就無從下手。從以往改作業的情況來看，學生的解題思路模糊，解題過程不順暢，存在很大的問題。解題思路就是對具體題目進行分析，確定最終目標，理出完成目標需要的各種信息，并從不同的角度結合所學知識對信息進行加工處理逐個求解，之后進行歸納總結的一系列思維活動。實際上，理出思路的過程是培養學生解決具體問題時觀察、分析、歸納、總結、反思的過程，是建立解題步驟進而形成解題套路的前提。下面通過一道鋼筋混凝土單筋矩形截面受彎構件正截面承載力配縱筋計算實例，來說明教學過程中求解混凝土構件設計具體題目時基本解題“套路”的建立方法。

[實例]某公園水榭走廊是一鋼筋混凝土結構，有一矩形截面簡支梁，截面尺寸b×h=250mm×500mm，承受的最大彎矩設計值M=148kN·m，安全等級二級，混凝土采用C30，鋼筋采用HRB400。計算其所需縱向受力鋼筋截面面積。（as=45mm）

（一）解題思路的形成

1. 明確最終求解目標

2. 根據所求目標，理出所需參數

要求出As，需要先求得a1、fc、b、x和fy，其中x為未知，需要先按照彎矩平衡公式求出。而要求出x，需先確定γ0、M、h0 （與h和as有關），考慮到公式的適用條件，還需求出ξb、pmin（要用到ft）。

3. 分清所需參數中哪些已知、易知，哪些未知，并逐個求解

各種所需參數中，a1、γ0、M、fc、ft、b、h、fy、as、ξb查教材或者《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）相應的表格即可獲得，屬于已知值；h0、pmin則需進行簡單的計算，屬于易知值；而x則屬于未知值，需要經過一定的計算。

（二）解題步驟的建立

根據上述理出的解題思路，按照其逆過程即可得到大致的解題步驟，如下：

1. 查出已知參數值，求出易知參數值；

2. 根據基本公式中軸力平衡公式，解出未知參數x，并驗算適用條件；

3. 根據基本公式中彎矩平衡公式，解出目標參數As，并驗算適用條件。

到此為止，解題的基本思路和基本步驟已經成型，但還需要對其進行進一步的豐富，形成可操作的具體方法。

（三）具體解題過程

1. 寫出已知、易知參數值

（1）已知參數

（2）易知參數

2. 根據基本公式中軸力平衡公式，解出未知參數x，并驗算適用條件

當x>ξbh0時，說明截面配筋超筋，應采取其它措施解決，比如增大截面面積，提高混凝土強度等級，或者采用雙筋截面等；

3. 當As?Pminbh時，應按照最小配筋率要求來取值。

將單筋矩形截面受彎構件正截面承載力配縱筋計算的解題步驟整理成上述基本“套路”后，學生在具體解題時就可不必過度依賴教材，而按照“套路”寫步驟即可，但這也對學生提出了要求：學生在使用“套路”前必須首先熟練掌握“套路”中各個參數的含義，最好熟記常用的參數值；其次要求學生務必親自按照上述方法，將基本“套路”變成真正適合自己的解題方法。

三、“套路”解題法的教學效果

在對解題步驟的整理及“套路”的總結過程中，學生對課堂所學知識進行了再一次的回顧、梳理，抓住了所學知識的主線，各知識點之間的聯系也變得清晰，為后續更復雜內容的學習打下了基礎。采用“套路”教學法后，通過對學生作業的檢查及考試后試卷的分析發現，按照“套路”法進行復習、做題的學生普遍解題思路清晰、書寫簡練，而且相關概念清楚。“套路”解題法不但提高了學生具體解題的能力，也提高了學生歸納總結的能力，達到了較好的教學效果。

四、結束語

采用“套路”解題法對單筋矩形截面受彎構件正截面承載力配縱筋計算步驟的總結，提高了學生學習的主動性，同時也提高了學生的解題能力、歸納總結能力。無論是截面設計還是承載力校核，學生都可遵循此方法進行學習和應用。由于混凝土結構設計原理課程中的計算內容較多，知識點復雜，理順它們之間的關系，整理好具體的解題步驟對于學生理解、系統掌握相關知識點大有幫助。同時還可以在初步整理的基礎上對各部分內容進行再一次的加工梳理，以得到更加優化的“套路”。

參考文獻

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