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园林建筑结构教学内容体系的研究

来源:原创论文网 添加时间:2013-10-14
    [摘 要] 园林建筑结构教学内容需要结合园林建筑学科特点和要求,体现园林建筑结构特色,使教学内容适合园林专业学科要求,更好地实现园林建筑艺术的效果。结合多年教学实践,对园林工程专业园林建筑结构教学内容体系中存在的问题提出了看法,并进行了教学研究与实践。
  [关键词] 园林;建筑结构;教学内容体系;研究;实践
 一、目前的教学内容现状(一)没有体现园林建筑结构的特色我国园林建筑是在中国建筑历史独特条件下发展起来的,是在传统的古建筑中脱颖而出的。它继承了古建筑的特色和神韵,又不断依托现代材料和技术而发展,表现出强烈的个性符号和独一无二的结构特征,使其结构材料选择、结构选型、结构构件尺度、结构构件的构造具有其结构设计上的特征。如梁柱的尺度如按一般民用结构考虑,有肥梁胖柱之感;结构构件处在露天或开敞建筑中,结构工作条件较差又要满足持久的观赏要求,仅按一般的构造要求往往达不到目的。在结构布置上,许多构件体现了历史、文化的演变。目前园林建筑结构教材缺少关于园林建筑结构特点的内容,再加上教师在教学中没有把握和体现园林建筑结构的特色,缺乏针对性,使学生碰到具体的园林建筑结构问题时盲目套用,与建筑设计意图相去甚远。
  (二)专业适用性差建筑、土地、水体、植物是园林的4种基本要素,建筑营造、筑山、理水、植物配置便相应地成为造园的4项主要内容,而前3项都与土木建筑及其结构有关。因此,园林建筑结构是园林专业一门重要的学科基础课程。由于专业的学科要求、培养目标方案与土木建筑类不同,园林建筑结构教学内容体系有较大的不同。长期以来,园林建筑结构教材沿用建筑工程专业的钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、土力学及地基基础、建筑结构选型及抗震等内容体系,各章节分别列出,内容繁多,且内容偏向大型民用、工业用的建筑结构,而观赏型的亭、廊、榭、塔、小品及其他特种结构却没有,直接跟专业沾上边的结构内容极少。这样容易导致教师在讲授时缺乏专业归属感。传统的建筑结构教材内容深而繁,学生较难把握学习的脉络。随着国家教学体制的改革,园林专业学生来源广泛,其中有许多学生在高中阶段学文科、学艺术,因而,艺术方面功底较好,想象力丰富,敢想敢做,但力学功底普遍较薄。如果教材内容过深,教师教得吃力,学生学得也吃力。
  (三)教学内容更新缓慢由于新材料、新技术的出现,许多新结构出现在世人面前,因而需要建筑结构教育工作者及时地把新的科技成果纳入教材中,使园林建筑结构的教学内容跟上时代的发展,推动我国园林建筑教育事业的发展。但我国从事园林建筑结构教学内容体系研究和实践的人员较少,力量薄弱,使得教学内容更新缓慢。
  (四)能力培养体现不够建筑结构类教材的编写离不开建筑结构设计规范,因而,在内容里就带有许多规范的痕迹,如“严禁”、“不宜”、“必须”等等,带有强制性,但由于篇幅的限制,对原因或理性的东西涉及得少,使初学者有一定的心理压力,怕设计,怕出事,思想放不开,创造性受到压抑。在实践教学环节时,往往全班学生同做一道题,学生按照固定的步骤换些数据就可完成,思维受到约束,谈不上创造能力的培养。
  二、教学内容体系的研究与实践(一)抓住园林建筑结构的技术特点,培养园林建筑艺术创作的结构理性思维园林建筑结构的特点主要表现为结构体形精巧、结构构造复杂。教学内容要以专业目标为基础,体现园林建筑结构的技术特点。结构设计中的排架结构选工业厂房作为设计实例显然与园林专业人才培养目标相去甚远,选亭、温室等建筑排架结构作为设计实例更能符合园林专业学生的学习兴趣。园林建筑结构中大量的亭、楼、榭、廊、构架一般没有维护作用的墙体或采用轻质的隔窗,竖向荷载较小,一般建筑所受风荷载和雪荷载也较小,同时由于观赏性要求,结构的耐久性要求,梁柱的核心区断面较小,经常超出规范推荐的截面范围,节点截面配筋往往较密实,在设计时需作一定的处理。由于园林建筑屋顶有悬山顶、硬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶多种形式,仿古结构设计时涉及到的折梁、斜梁较多,设计较为繁琐。有时为了造型需要出现的次要构件,在计算时是不考虑其作用的,但在实际设计时要配置合理的构造钢筋,防止或减少裂缝的出现及意想不到的安全隐患。
  面对富有艺术想象力的学生,用结构的理性贯穿教学始终。建筑在自然空间中要抵抗外力的作用而“生存”,它需要合理的结构体系,其结构理性正是建筑本身理性内核中的一部分。在现代建筑中科学的进步、技术的发展、材料的更新带来了结构体系无法穷尽的演化,结构的表现力对建筑形式来说是巨大的力量,如果运用巧妙,就能提供有条理而又和谐的构架体系,如大雁塔、赵州桥。在教学中注意引导学生重视结构的选型与结构方案设计,尤其是结构的空间尺度和基本构件的结构尺度,用结构的一些观念、结构的原理去分析建筑结构的体系、建筑形体及其细部构造的科学性,避免设计中的主观盲目性,培养学生的结构理性[1]。
  (二)选择适应学科要求的教学内容,理顺内容的逻辑关系要从剖析专业所需的结构入手,削枝强干,建立科学的课程教学内容体系。园林建筑结构涉及的知识面广、内容较多,为增加专业实用性和适用性,在内容布局上可分为绪论篇、结构选型篇、结构设计基本原则篇、材料基本性能篇、基本构件设计原理篇、结构设计篇。由于园林专业没有开设建筑材料课程,增加部分材料基本性能内容;园林建筑小品、设施主要是结构构造,增加园林结构构造内容;保留预应力结构的基本概念和原理内容,删除工业排架结构设计、多高层框架结构设计;增加园林结构中的排架结构设计、框架结构设计及砖石结构设计;增加轻钢结构设计。
  园林建筑结构的设计方法在本质上与其他建筑结构是相同的,但在课程内容重点与难点方面不同于其他专业。园林专业不像土木类专业那样每种结构单独开课,因而需要园林建筑结构课程有高度的综合性,内容涉及到结构选型、结构设计方法、结构·79·张新胜,等:园林建筑结构教学内容体系的研究设计基本原理、建筑地基基础、建筑结构设计、建筑结构的抗震与减震。正截面受弯和受压、受扭构件是教学中的重要内容,重点在结构概念、原理、计算公式及构造的定性理解上,对严密的定量分析计算宜少涉及。园林专业相对建筑学专业来说,对实际应用与操作要求要高,结构构造可作为重点来讲解。
  注意教学内容的相互关系,理顺内容的逻辑关系。一般先讲述几大结构体系的现状、特点和发展的趋势,给学生树立结构选型的概念,然后讲解结构材料的性能,结构设计的基本指导原则和方法,让学生对建筑结构设计的思路与方法有初步的认识。虽然建筑结构千差万别,组成建筑结构的构件有各种不同的类型和形式,例如按其形状和功能来区分就有板、梁、柱、墙以及基础等,然而,在计算上一般是将这些构件按照受力特点的不同归结为受弯、受剪、受扭、受压等几类不同的基本构件[2],这些基本构件是各种结构的共性之一所在,是园林建筑结构学习的起点所在。讲解完基本构件后,让学生结合学习过的结构力学、结构设计的方法和设计使用表达式进行典型的园林建筑排架、框架、轻钢刚架、索膜结构、小型的组合结构、小品等特种结构的学习与实训,遵循由感性的整体结构发展到具体的构件、最后上升为理性的整体结构的思维过程。
  (三)与时俱进,积极融入新材料、新理论、新结构的最新成果材料和结构设计方法是相互制约、相互依赖和相互推动的。新的结构设计方法和施工工艺对建筑材料的品种、品质和多样化提出了新要求,促进了材料科技的发展;同时,新型建筑材料的诞生也促使结构设计方法和施工工艺发生变化。随着科技的进步,建筑材料不仅性能和质量不断改善,而且品种不断增加,以有机材料为主的建筑材料异军突起,一些具有特殊功能的新型材料如高分子膜材、透明有机玻璃材料、轻质高强的各种金属材料、各种再生材料等也应运而生,并且得到普遍使用,出现了充气结构、玻璃结构、索膜结构、可移动结构、组合结构、可回收结构等等。同时,从2002年元月开始实施的一批国家建筑结构设计规范和还正在重新修订的其他结构规范,其可靠度水平、方法、内容及设计要求有较大的变动。这些都需要对园林建筑结构教学内容进行调整和完善,用新规范的理论体系指导教学内容,在教学内容中注入新的营养,体现时代社会发展的新要求。
  (四)汲取我国古建筑结构的技术精华,注重培养学生的创新思维首先要引导学生认识和继承我国和世界传统园林建筑结构及构造的精华。我国古代园林建筑营造师在人类文明史上取得了辉煌的成就,留下许多优秀的建筑结构体系与构造。例如,古代园林建筑营造师创造了曲线屋面,古称“上尊而宇卑,则吐水疾而溜远”,以赞誉其防雨功能,再加上出檐深远,防止了雨水对柱、墙的浸蚀,另外,翘起的飞檐可提供较好的采光条件;还创造了“斗拱”构造,以支撑悬挑深远的出檐。在宋、清两代,古代园林建筑营造师以斗拱尺度为基本“模数”,形成了我国古代建筑标准化的独特体系。我国古建筑木结构主要有“梁架”、“穿斗”等形式,梁柱由非刚性的榫卯连接,具有韧性,常表现为“墙倒屋不塌”,有较好的抗震性能,是现代框架结构的雏形。历经几百年屡遭大地震的故宫博物院建筑群为什么震害很少?奥妙之一就是其地基土中的柔性构造。许多宫殿、寺院、庙宇建造时间都很长,历经千年而巍然屹立,奥妙之一是台基上立柱顶石,再在其上立柱、梁组成的承重木框架,并架设屋盖,上部形成具有较好延性的框架,柱脚与柱顶石接而不离,起到隔震减震的效果[4]。这些结构处理办法与现在较热门的刚柔相济、基础隔震减震设计思想不谋而合,体现了我国古代劳动人民高超的建筑结构思想。学生学习这方面的内容会大大增强其民族自豪感和创新激情。
  一个民族有没有前途关键在于能否创新,一个国家的园林建筑能不能在世界园林建筑中占有一席之地,关键在于园林建筑设计师是否具有建筑结构的创新能力。因此,在教学中应积极引导学生利用新材料、新技术发展传统与现代相结合的园林建筑结构。当代学生自我意识强烈,普遍具有较强的好胜心、事业心与求索精神。在教学中如果把本来并不复杂的问题讲得过细、过于琐碎,反而会引起学生情绪上的抵触;不如提纲挈领地教学更能引发学生的独立思考。例如,在教学中,凡是比较明朗的,一看就懂的,不再多用文字去说明;而对于比较抽象复张新胜,等:园林建筑结构教学内容体系的研究杂的,多用启发式教学,让学生理解问题的关键,抓住建筑结构现象和结构设计的本质。传统的结构作业大多是相同的题目,学生按照固定的步骤“照葫芦画瓢”。这样的练习是按教师的思维设计的,做这样的练习学生的创造性才能难以获得提高。在给学生布置结构设计大作业时,对作业可不必有太多的限制,要求学生结合自己的兴趣和水平并保证一定的难度,材料、结构形式由学生自定,留有学生独立思考和个性张扬的空间。实践表明,发散式的设计任务、理性的设计思路,再加上教师悉心的指导能激发学生学习的激情,有激情才有创新设计的动力。
  三、结语通过对园林建筑结构教学内容进行研究、整合和优化,把握园林建筑结构特色,使教学内容适合园林专业学科要求,使教学内容富有逻辑性,培养学生的结构创新理性与激情,让艺术的园林建筑与理性的建筑结构和谐融合,创造出更好的、民族的、世界的园林建筑。
  〔参考文献〕〔1〕 杜咏.建筑结构理念在建筑学教学中的融合[J].高等建筑教育,2001,(4):35-36.
  〔2〕 宋占海.建筑结构[M].北京:中国建筑工业出版社.2004.
  〔3〕 陈吉吉.新材料应用与世界博览会建筑结构技术的创新[J].建筑技术,2003,(10):768-770.
  〔4〕 高大峰,等.中国古代大木作结构抗震构造研究[J].世界地震工程,2004,(3):100-102.
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