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摘要：为实现宽口径土木工程专业厚基础、强理论、多方向的培养目标，将规范对比教学法引入混凝土结构设计原理课堂教学中，以规范比较为主线，剖析新老规范、各不同方向规范之间的异同，帮助学生更好地理解掌握混凝土结构设计的基本原理，同时为后续专业分流及将来工作提供宽口径出路作好准备。
关键词：宽口径土木工程；规范对比；混凝土结构设计原理
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0155-02
众所周知，混凝土结构设计原理课程作为目前土木工程专业的主导课程，定位为专业基础课，在宽口径土木工程专业人才培养教育理念的背景下，覆盖土木工程专业下属的建筑工程、交通土建工程、地下工程、隧道等专业方向。为实现宽口径土木工程专业人才培养目标，目前建筑类高校或设有土木工程专业的综合性高校就自身的具体情况及培养目标不同而采用了不同的具体培养模式，大体可以分为两大类：一是学生在入学时已确定土木工程下属的某专业方向，专业基础课及专业课的设置均具有明显地方向性；而另一大土木培养模式，即学生入学时为土木工程，大学前三年开始基础课及专业基础课，三年级时实现专业分流，学生可以凭自己的专业兴趣选修某个专业方向的专业课。可以看出，前者培养模式是原土木建筑类专业培养模式在大土木环境新形势下的改进，是种过度模式；而后者则是大土木工程培养模式。暂不探究两种不同模式的优劣，其培养目标的细微差别及课程体系设置不同均直接影响土木工程专业主导课程混凝土结构设计原理的课程教学。目前湖南城市学院土木工程的培养模式采用的是第一类模式，作为专业核心基础课，不同专业方向开设的混凝土结构设计原理课具有一定的专业方向性，旨在为其专业方向服务，即以某专业方向为主线，相关专业方向为辅的教学过程；同时混凝土结构设计原理课是一门实践性很强并与现行规范、规程紧密相关的专业基础课。在该过程就要处理好基本原理及设计方法与专业方向之间的关系，或者说基本理论与专业规范之间的关系。有鉴于此，在课程教学过程中以规范对比为主线，贯穿教学始末，强化相关学科知识点之间的联系，夯实基本原理，取得较好的教学效果；拓展学科专业方向，与宽口径教学模式相适应。
一、规范对比法概述
目前很多教育学者提倡一种行之有效的教学方法——对比教学法，[1]且有许多教师将该方法应用于教学实践中，或边实践边研究，取得了一定研究成果和收到较好的教学效果。该种教学方法有利于培养学生提出问题、分析问题、解决问题和归纳概括能力，对比教学法就是引导学生对同一知识模块，从不同角度出发比较、分析它们之间的联系与区别，在对比中深入地分析它们的本质，从而掌握知识，达到教学目的，进而培养学生提出问题、分析问题、解决问题和综合归纳概括的能力。规范对比法源于对比教学法，是对比教学法在混凝土结构设计原理教学中的具体应用和一种形式，根据该课程的内容及知识点的特征融合对比教学法而形成一种新的且与该课程教学相适应的对比法，即规范对比法。
混凝土结构设计原理主要讲授混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件的破坏特征、设计模型建立及设计方法。该课程的教材及教学均是依托某行业或某专业方向的规范，进行相关理论、原理及设计方法的讲授。混凝土结构广泛用于土木工程各专业领域，由于各领域结构构件自身几何尺寸、所受荷载、所处环境及行业习惯均存在较大差异，其相应的结构设计原理、设计方法不尽不同；因此各专业方向的混凝土结构相应规范规程还未统一，同时行业规范的延续性及习惯性很难统一。另一方面由于社会的进步、科技的创新、材料的发展以及人们对结构受力认识的不断深入等等，各行各业的混凝土相关规范以大约10年左右的时间修订或更新一次，这都给宽口径的大土木教育教学理念下的混凝土结构设计原理教学带来挑战。规范对比教学方法具有一般对比教学法优势，同时也较好地解决了该课程教学中的上述矛盾。
二、新老规范对比
如上所述，各行混凝土结构设计规范均隔一定时间进行一次更新或修订，新规范往往是老规范的进一步完善，删减与时代不相适宜或欠科学的条款，将多年来的工程经验和研究新成果反映在新规范中。在课堂教学过程中对涉及相关规范且新老规范有变异的地方，进行比较分析，探讨修改的合理性与科学性，既利于提高学生分析问题的能力，也利于帮助学生领悟新的设计理念。
2011年实施的面向建筑工程的混凝土规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），[2]以下简称10《建混规》，就与2002年实施的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），[3]以下简称02《建混规》有一定的差异，增加了不少新的内容，甚至某些计算公式差别还特别大。比如两者在处理偏心受压构件纵向弯曲构件的影响时，方法和公式各异。在10《建混规》中推荐采用偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值，其计算公式为：，其中，Cm为构件截面偏心距调节系数；ηns为弯矩增大系数；M2对同一主轴组合绝对值交大的弯矩设计值。相对的，在02《建混规》中却引进一个大于1的偏心距增大系数η，采用把偏心距ea乘以η，来考虑偏心受压构件纵向弯曲构件的影响，该规范提供的计算公式为：
；；。可见两规范采用公式完全不同，对二者的差异提出质疑，引导学生思考。事实上，构件在偏压作用下会侧向挠曲，这对截面的弯矩产生不利的影响，即通常所谓的效应；那么对偏心受压混凝土构件的承载能力极限状态设计时，可以有两种思维来考虑这种不利的效应，一是增大作用效应，二是降低抗力；10《建混规》就是采用弯矩增大系数ηns的增大作用效应法，02《建混规》则是引入偏心距增大系数η的降低抗力法，因为偏心距对受压构件的抗压承载力是不利的，偏心距越大其抗压承载力越低；由此两种计算方法之间是存在内在联系的。
又比如在桥涵工程领域，现行的混凝土规范是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），[4]简称《公桥规》；目前也处在新规范的修订与讨论阶段，已发布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012征求意见稿）。[5]在课堂教学过程中，论及相关问题时，可适当就征求意见稿开展讨论，与现行《公桥规》比较，探讨其修改的合理性及科学性，使学生更为深刻地理解规范，灵活准确地应用规范，而不盲从规范。 三、建筑规范与公路桥涵规范对比
目前土木工程专业混凝土结构设计原理的教学中，涉及最多的也就是前面所述的两部规范，即《建混规》和《公桥规》。在课堂教学实践中，对比两部规范发现二者之间的总体设计理论类似，而涉及一些具体构件的具体设计问题可能有较大不同，一些相关的构造规定也是差别较大。
就设计方法而言，两规范均采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行的设计；设计时均应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态设计。其承载能力极限状态实用表达公式基本上相同，正常使用极限状态实用表达公式有较大的差别，见表1。
3.4.2条 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用系列极限状态设计表达式进行验算：S≤C 6.1.1条 公路桥涵的持久状况应按正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合、长期效应组合并考虑长期作用的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算
由表1对比分析，准永久组合与长期效应组合对应，标准组合与短期效应组合对应。但准永久组合与长期效应组合表达式基本是一致的，而标准组合与短期效应组合的表达式不尽相同，且就组合效应值的水平而言，标准组合高于短期效应组合。与《公桥规》的短期效应组合更为接近的是新实施的《建筑荷载规范》（GB50009-2012）中的频遇组合，但表达式也稍有不同。
对于具体设计问题，即混凝土构件的拉、压、弯、剪、扭等的承载能力设计计算及正常使用极限状态验算，二者规范计算公式或处理手段的异同，在教学过程中同样以比较式的方法进行讲授或加以讨论。现将二者相关计算公式列于表2，以示异同。规范的相关计算公式对比可知，除了一些字母符号表达略有不同外，对于构件的轴心抗拉、轴心抗压、抗弯、抗扭设计的计算式较为一致。这由于二者引进了相同的假设，相似的破坏特征，及类似的破坏机理或破坏模型，导致最终推导出的基本计算式是相同的。但对于斜截面抗剪，由于抗剪机理复杂，目前两规范建议公式均是半理论半经验性的计算式，不同行业间的工程经验差异决定了各自采用不同的计算公式。在裂缝宽度计算时，10《建混规》采用的是综合理论（半粘结半滑移理论）的裂缝宽度计算公式；而进行裂缝宽度计算公式；《公桥规》是考虑影响裂缝宽度的主要因素，反映主要因素与裂缝宽间的统计关系的经验公式，故二者公式差别也较大。《建混规》与《公桥规》在正常使用极限状态下验算受弯构件的挠度时，不仅刚度就计算公式有差异，且在考虑长期作用的方式也不同的；受弯构件在准永久组合的作用下，瞬时产生的挠度即短期挠度fs，可以依据短期刚度Bs得到，而考虑长期作用的影响下，由于混凝土材料的收缩、徐变等特性瞬时挠度会不断增大的趋势，这时就有两种不同的出来方式。一是《建混规》采用长期刚度B计算得到长期挠度；二是《公桥规》引入挠度长期增长系数ηθ，先利用短期刚度计算得出短期fs，然后在将fs放大，即乘以ηθ得到长期挠度。
四、结语
任何一种教学方法都不能脱其离教学内容，规范对比法既有对比教学法理论内涵，同时有与该课程的内容特征相符的实践教学方法。混凝土结构设计原理知识点多、公式多、涉及规范多，在教学过程中以规范对比贯穿始末，比较并分析新老规范、不同行业规范之间的异同，适当启发学生，让学生充分理解原理，构建土木专业基础知识，这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多方向”的培养理念是相吻合的。
参考文献：
[1]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007.
[2]GB50010-2010，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]GB50010-2002，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[4]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.
[5]JTG D62-2012，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（征求意见稿）[S].
（责任编辑：王意琴）
关键词：宽口径土木工程；规范对比；混凝土结构设计原理
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0155-02
众所周知，混凝土结构设计原理课程作为目前土木工程专业的主导课程，定位为专业基础课，在宽口径土木工程专业人才培养教育理念的背景下，覆盖土木工程专业下属的建筑工程、交通土建工程、地下工程、隧道等专业方向。为实现宽口径土木工程专业人才培养目标，目前建筑类高校或设有土木工程专业的综合性高校就自身的具体情况及培养目标不同而采用了不同的具体培养模式，大体可以分为两大类：一是学生在入学时已确定土木工程下属的某专业方向，专业基础课及专业课的设置均具有明显地方向性；而另一大土木培养模式，即学生入学时为土木工程，大学前三年开始基础课及专业基础课，三年级时实现专业分流，学生可以凭自己的专业兴趣选修某个专业方向的专业课。可以看出，前者培养模式是原土木建筑类专业培养模式在大土木环境新形势下的改进，是种过度模式；而后者则是大土木工程培养模式。暂不探究两种不同模式的优劣，其培养目标的细微差别及课程体系设置不同均直接影响土木工程专业主导课程混凝土结构设计原理的课程教学。目前湖南城市学院土木工程的培养模式采用的是第一类模式，作为专业核心基础课，不同专业方向开设的混凝土结构设计原理课具有一定的专业方向性，旨在为其专业方向服务，即以某专业方向为主线，相关专业方向为辅的教学过程；同时混凝土结构设计原理课是一门实践性很强并与现行规范、规程紧密相关的专业基础课。在该过程就要处理好基本原理及设计方法与专业方向之间的关系，或者说基本理论与专业规范之间的关系。有鉴于此，在课程教学过程中以规范对比为主线，贯穿教学始末，强化相关学科知识点之间的联系，夯实基本原理，取得较好的教学效果；拓展学科专业方向，与宽口径教学模式相适应。
一、规范对比法概述
目前很多教育学者提倡一种行之有效的教学方法——对比教学法，[1]且有许多教师将该方法应用于教学实践中，或边实践边研究，取得了一定研究成果和收到较好的教学效果。该种教学方法有利于培养学生提出问题、分析问题、解决问题和归纳概括能力，对比教学法就是引导学生对同一知识模块，从不同角度出发比较、分析它们之间的联系与区别，在对比中深入地分析它们的本质，从而掌握知识，达到教学目的，进而培养学生提出问题、分析问题、解决问题和综合归纳概括的能力。规范对比法源于对比教学法，是对比教学法在混凝土结构设计原理教学中的具体应用和一种形式，根据该课程的内容及知识点的特征融合对比教学法而形成一种新的且与该课程教学相适应的对比法，即规范对比法。
混凝土结构设计原理主要讲授混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件的破坏特征、设计模型建立及设计方法。该课程的教材及教学均是依托某行业或某专业方向的规范，进行相关理论、原理及设计方法的讲授。混凝土结构广泛用于土木工程各专业领域，由于各领域结构构件自身几何尺寸、所受荷载、所处环境及行业习惯均存在较大差异，其相应的结构设计原理、设计方法不尽不同；因此各专业方向的混凝土结构相应规范规程还未统一，同时行业规范的延续性及习惯性很难统一。另一方面由于社会的进步、科技的创新、材料的发展以及人们对结构受力认识的不断深入等等，各行各业的混凝土相关规范以大约10年左右的时间修订或更新一次，这都给宽口径的大土木教育教学理念下的混凝土结构设计原理教学带来挑战。规范对比教学方法具有一般对比教学法优势，同时也较好地解决了该课程教学中的上述矛盾。
二、新老规范对比
如上所述，各行混凝土结构设计规范均隔一定时间进行一次更新或修订，新规范往往是老规范的进一步完善，删减与时代不相适宜或欠科学的条款，将多年来的工程经验和研究新成果反映在新规范中。在课堂教学过程中对涉及相关规范且新老规范有变异的地方，进行比较分析，探讨修改的合理性与科学性，既利于提高学生分析问题的能力，也利于帮助学生领悟新的设计理念。
2011年实施的面向建筑工程的混凝土规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），[2]以下简称10《建混规》，就与2002年实施的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），[3]以下简称02《建混规》有一定的差异，增加了不少新的内容，甚至某些计算公式差别还特别大。比如两者在处理偏心受压构件纵向弯曲构件的影响时，方法和公式各异。在10《建混规》中推荐采用偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值，其计算公式为：，其中，Cm为构件截面偏心距调节系数；ηns为弯矩增大系数；M2对同一主轴组合绝对值交大的弯矩设计值。相对的，在02《建混规》中却引进一个大于1的偏心距增大系数η，采用把偏心距ea乘以η，来考虑偏心受压构件纵向弯曲构件的影响，该规范提供的计算公式为：
；；。可见两规范采用公式完全不同，对二者的差异提出质疑，引导学生思考。事实上，构件在偏压作用下会侧向挠曲，这对截面的弯矩产生不利的影响，即通常所谓的效应；那么对偏心受压混凝土构件的承载能力极限状态设计时，可以有两种思维来考虑这种不利的效应，一是增大作用效应，二是降低抗力；10《建混规》就是采用弯矩增大系数ηns的增大作用效应法，02《建混规》则是引入偏心距增大系数η的降低抗力法，因为偏心距对受压构件的抗压承载力是不利的，偏心距越大其抗压承载力越低；由此两种计算方法之间是存在内在联系的。
又比如在桥涵工程领域，现行的混凝土规范是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），[4]简称《公桥规》；目前也处在新规范的修订与讨论阶段，已发布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012征求意见稿）。[5]在课堂教学过程中，论及相关问题时，可适当就征求意见稿开展讨论，与现行《公桥规》比较，探讨其修改的合理性及科学性，使学生更为深刻地理解规范，灵活准确地应用规范，而不盲从规范。 三、建筑规范与公路桥涵规范对比
目前土木工程专业混凝土结构设计原理的教学中，涉及最多的也就是前面所述的两部规范，即《建混规》和《公桥规》。在课堂教学实践中，对比两部规范发现二者之间的总体设计理论类似，而涉及一些具体构件的具体设计问题可能有较大不同，一些相关的构造规定也是差别较大。
就设计方法而言，两规范均采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行的设计；设计时均应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态设计。其承载能力极限状态实用表达公式基本上相同，正常使用极限状态实用表达公式有较大的差别，见表1。
3.4.2条 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用系列极限状态设计表达式进行验算：S≤C 6.1.1条 公路桥涵的持久状况应按正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合、长期效应组合并考虑长期作用的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算
由表1对比分析，准永久组合与长期效应组合对应，标准组合与短期效应组合对应。但准永久组合与长期效应组合表达式基本是一致的，而标准组合与短期效应组合的表达式不尽相同，且就组合效应值的水平而言，标准组合高于短期效应组合。与《公桥规》的短期效应组合更为接近的是新实施的《建筑荷载规范》（GB50009-2012）中的频遇组合，但表达式也稍有不同。
对于具体设计问题，即混凝土构件的拉、压、弯、剪、扭等的承载能力设计计算及正常使用极限状态验算，二者规范计算公式或处理手段的异同，在教学过程中同样以比较式的方法进行讲授或加以讨论。现将二者相关计算公式列于表2，以示异同。规范的相关计算公式对比可知，除了一些字母符号表达略有不同外，对于构件的轴心抗拉、轴心抗压、抗弯、抗扭设计的计算式较为一致。这由于二者引进了相同的假设，相似的破坏特征，及类似的破坏机理或破坏模型，导致最终推导出的基本计算式是相同的。但对于斜截面抗剪，由于抗剪机理复杂，目前两规范建议公式均是半理论半经验性的计算式，不同行业间的工程经验差异决定了各自采用不同的计算公式。在裂缝宽度计算时，10《建混规》采用的是综合理论（半粘结半滑移理论）的裂缝宽度计算公式；而进行裂缝宽度计算公式；《公桥规》是考虑影响裂缝宽度的主要因素，反映主要因素与裂缝宽间的统计关系的经验公式，故二者公式差别也较大。《建混规》与《公桥规》在正常使用极限状态下验算受弯构件的挠度时，不仅刚度就计算公式有差异，且在考虑长期作用的方式也不同的；受弯构件在准永久组合的作用下，瞬时产生的挠度即短期挠度fs，可以依据短期刚度Bs得到，而考虑长期作用的影响下，由于混凝土材料的收缩、徐变等特性瞬时挠度会不断增大的趋势，这时就有两种不同的出来方式。一是《建混规》采用长期刚度B计算得到长期挠度；二是《公桥规》引入挠度长期增长系数ηθ，先利用短期刚度计算得出短期fs，然后在将fs放大，即乘以ηθ得到长期挠度。
四、结语
任何一种教学方法都不能脱其离教学内容，规范对比法既有对比教学法理论内涵，同时有与该课程的内容特征相符的实践教学方法。混凝土结构设计原理知识点多、公式多、涉及规范多，在教学过程中以规范对比贯穿始末，比较并分析新老规范、不同行业规范之间的异同，适当启发学生，让学生充分理解原理，构建土木专业基础知识，这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多方向”的培养理念是相吻合的。
参考文献：
[1]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007.
[2]GB50010-2010，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]GB50010-2002，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[4]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.
[5]JTG D62-2012，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（征求意见稿）[S].
（责任编辑：王意琴）