摘要:建筑力學教學與商業(yè)設計軟件結(jié)合,將現(xiàn)實生活中第一線的生產(chǎn)軟件與建筑力學的教學結(jié)合起來,引入軟件中的優(yōu)秀部分,如直觀的三維模型,詳盡的受力圖,詳細的受力分析結(jié)果等。結(jié)合實際工作中發(fā)生的案例,讓學生比較深刻的掌握相關(guān)的力的概念。
關(guān)鍵詞:建筑力學;PKPM;結(jié)構(gòu);力的傳遞
現(xiàn)行的職業(yè)院校教材,一般首先講述建筑力學的基礎(chǔ)內(nèi)容,包括靜力學基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)計算簡圖、受力分析、支反力計算及內(nèi)力分析部分。這樣的編排,從知識結(jié)構(gòu)來看,是沒有問題的,對于接受能力較強的學生來說,也是可以接受的:按部就班的學好基本知識,然后組裝成可以獨立分析結(jié)構(gòu)的能力。但是對于職業(yè)院校的大部分學生而言,學習的耐性有所不足,如果按部就班的講授理論性較強的基礎(chǔ)內(nèi)容,學習興趣很難激發(fā)。這就需要我們將理論性很強的基礎(chǔ)知識具體化,轉(zhuǎn)換為看得見,摸得著,最好能賺錢,可變現(xiàn)的實際項目。這樣,可以有效的保持學生的學習興趣,掌控學生的注意力,并且所講授的內(nèi)容實用性更強,更直觀。
在之前的教學中我也進行過一些摸索,尋找到了大量的案例,并且也取得了一定的效果,但是在使用這些案例的過程中發(fā)現(xiàn),沒有辦法將這些實際工程案例聯(lián)系起來,形成一個整體。最好的案例,應該是一個完整的項目,如果能將一個完整的項目,各個細節(jié),都能以建筑力學的角度來分析和研究,并且將建筑力學各章節(jié)的內(nèi)容融入進去,這對于學生系統(tǒng)性的學習建筑力學,了解建筑工程將會有更大的幫助。
目前市面使用非常廣泛的一款結(jié)構(gòu)設計軟件,PKPM,可以有效的解決這個問題,通過PKPM的建模過程,可以將建筑工程的各個部分具體化,從名詞解釋、概念分析、結(jié)構(gòu)計算簡圖、受力圖、內(nèi)力圖都能用一個系統(tǒng)的模型來描述。這里將目前獲得的點滴經(jīng)驗和大家作一個分享,不足之處希望大家給予指正。
基本術(shù)語、概念和PKPM的結(jié)合。
在建筑力學的教學過程中,有幾個概念是非常重要的,這里以結(jié)構(gòu)的概念和力的傳遞路線為例,以PKPM的建模來說明這兩個概念,讓學生可以比較深刻的理解結(jié)構(gòu)及力的傳遞路線的重要性。
PKPM中演示結(jié)構(gòu)的概念。
目前的教材,通用的結(jié)構(gòu)概念有兩個,第一支承本身的重量,第二傳遞荷載。在和學生講授的過程中,應明確第二點,參與力的傳遞路線才是結(jié)構(gòu)的本質(zhì),但是力的傳遞路線在現(xiàn)實中一般很難觀察,怎么才能讓學生深刻理解呢?這里我們可以使用PKPM建立兩個結(jié)構(gòu)模型,讓學生看到結(jié)構(gòu)的骨架。筆者在PKPM中建立了兩棟建筑物,一棟五層框架的住院樓,一棟四層磚混的門診樓,然后引導學生對兩棟建筑進行聯(lián)系過廊設計,通過拆除隔墻墻體及承重墻墻體的區(qū)別,可以讓學生非常深刻的理解結(jié)構(gòu)的傳遞概念。
PKPM中演示力的傳遞路線。
通過PKPM中的框架結(jié)構(gòu)模型,可以很明顯的讓學生觀察到力的傳遞路線是從板到梁到柱到基礎(chǔ)最后到地基。
結(jié)構(gòu)計算簡圖和PKPM的結(jié)合。
結(jié)構(gòu)計算簡圖中,最難掌握的就是支座的簡化。筆者以梁的發(fā)展史,結(jié)合PKPM中磚混結(jié)構(gòu)的簡支梁和框架結(jié)構(gòu)的框架梁為例,向大家說明如何用PKPM來演示支座的簡化。
在最初的建筑物中,如樹皮或者獸皮圍成的木屋,是沒有梁的設置的,這樣的建筑物雖然結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定,但是沒有梁,就沒有較大的空間,因此除了草原的游牧民,基本上都已經(jīng)很少使用,在出現(xiàn)梁的建筑物中,基本經(jīng)過了3個階段,以屋頂為例,分別經(jīng)過了樹皮、茅草為代表的輕質(zhì)屋頂,以瓦片為主的重屋頂以及近代的鋼筋砼屋頂。在這3種屋頂?shù)牧W假定中,非鋼筋砼屋頂?shù)牧憾急患俣楹喼Я海ㄟ^PKPM的模型設定,我們可以看到,需要專門把以上的梁考慮為鉸接,這里是為什么呢?我們可以向?qū)W生提問,為什么同樣作為豎向承重構(gòu)件的承重墻和鋼筋砼柱子,承重墻不要配置任何的豎向受力筋,而鋼筋砼柱則需要配置大量的豎向主筋。利用這些實物模型,PKPM中自動生成的配筋圖,可以很好的讓學生掌握支座的簡化概念。
受力圖、內(nèi)力圖和PKPM的結(jié)合。
以大家都非常熟悉的彎矩圖和PKPM中的超筋判定來向大家展示PKPM中對彎矩圖的應用。
在力學的學習中,彎矩圖是非常重要的,她是我們判定控制截面的依據(jù),在PKPM生成結(jié)構(gòu)模型以后,需要進入PKPM的計算結(jié)果中進行檢驗,主要的檢驗方面就是超筋檢驗,超筋圖中飄紅的區(qū)域?qū)⑹俏覀冞M行結(jié)構(gòu)模型調(diào)整的重要關(guān)注部位,而超筋圖的前身就是彎矩圖,在PKPM中就有非常詳細的彎矩圖,利用PKPM中的超靜定結(jié)構(gòu)的彎矩圖,可以向?qū)W生展示內(nèi)力圖的重要性,激發(fā)學生的學習興趣。