《混凝土结构设计原理》课程思政案例
一、课程教学目标
通过本课程的教学，使学生掌握混凝土结构的材料性能，各类构件的受力性能、计算方法和配筋构造等结构设计的基本知识，具备理论分析和设计的基本能力，培养学生混凝土构件的设计能力以及正确处理施工及工程管理中常见混凝土结构构件问题的能力；使学生能够熟悉和应用专业规范和图集，增强解决实际工程问题的能力。
二、思政育人目标
培养学生的工匠精神，良好的职业素养，创新进取精神，从理论转向工程实际的能力和保持持续学习的能力，提高学生土木工程师的综合素养，自觉践行社会主义核心价值观。
三、课程思政典型教学案例设计
（主要介绍教学内容与思政要素如何结合，实现哪方面的育人目标）
案例一：
超级工程
2018年通车的港珠澳大桥，总长度为55km，大桥主体由长度为6.7km的海底隧道和长度为22.9m的桥梁组成，是世界上最长的跨海大桥；隧道及地下工程多采用混凝土结构建造；发电量居世界第一的三峡水利枢纽工程均采用钢筋混凝土结构建造；举世瞩目的南水北调大型水利工程，沿线多采用预应力混凝土渡槽。
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(a) 港珠澳大桥 |
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(b)三峡水利枢纽工程 |
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(c) 南水北调预应力混凝土渡槽 |
图1 我国的超级工程
教学内容：
基于我国的超级工程，引入绪论中现代混凝土结构的应用和发展，使学生了解混凝土结构的发展简况，引入混凝土结构的基本概念。明确混凝土结构在现代土木工程建设中的主导地位，明确混凝土结构中钢筋和混凝土共同工作的主要原因，常规钢筋混凝土结构的优缺点，及针对使用需求对应的材料和结构方面的各种改进措施，加强学生对专业知识的了解。
育人目标：
通过观看钢筋、混凝土、不同行业和结构形式工程实例、施工过程等相关图片，增强对混凝土结构的认知。提升学生对专业的热爱，培养学生国家荣誉感，植入工匠精神。
案例二：
江西丰城发电厂“11.24”冷却塔施工平台坍塌特别重大事故
2016年11月24日，江西丰城发电厂三期扩建工程发生冷却塔施工平台坍塌特别重大事故，造成73人死亡、2人受伤，直接经济损失10197.2万元。经事故调查组调查认定，该事故是一起生产安全责任事故。
图2 冷却塔施工平台坍塌特别重大事故情况介绍
教学内容：
基于该案例分析引入混凝土的抗压强度。混凝土的抗压强度是其力学性能中最基本的指标，包括立方体抗压强度fcu 和轴心抗压强度fc。前者是采用边长150mm的立方体标准试件，在温度20±2℃，湿度≥95%的标准条件下养护28d，用标准加载方法测得的强度。并取其具有95%保证率的强度实测值作为立方体抗压强度标准值。它反映混凝土的抗压强度等级，即反映同等标准条件下混凝土的强度和质量水平，并不代表在实际结构构件中混凝土的受力状态和性能。后者是采用边长150mm×150mm×300mm棱柱体试件，采用与立方体相同条件的实验方法测得的抗压强度。其受力形态比较接近实际构件中混凝土的受压情况，是混凝土结构设计的计算依据。
混凝土的强度具有时变性，随混凝土浇筑成型后龄期的增长而提高，其前期提高幅度较大，后期逐渐减缓，如图3所示。混凝土的强度增长规律受多种因素的影响，如养护环境，混凝土配合比等等。实际工程中养护条件和使用环境对混凝土强度随时间变化的特性产生巨大影响。上述案例中第50第50节模板拆除时，第50、51、52节筒壁混凝土实际龄期分别为29-33小时、14-18小时、2-5小时。且经气象局提供资料显示，50节混凝土浇筑后当地气温骤降，仅为17-21℃、6-17℃、4-6℃和4-5℃，且为阴有小雨天气。混凝土处于这种环境中，其强度发展将显著延迟，均未达到国标强制性条文中规定的强度。在此背景下，施工单位为完成工期目标，施工进度不断加快，导致拆模前混凝土养护时间减少，混凝土强度发展不足; 在气温骤降的情况下，没有采取相应的技术措施加快混凝土强度发展速度;筒壁工程施工方案存在严重缺陷，未制定针对性的拆模作业管理控制措施;对试块送检、拆模的管理失控，在实际施工过程中，劳务作业队伍自行决定拆模…种种因素叠加，导致这一特别重大事故发生。结构构件设计和施工组织中需要关注混凝土强度随时间变化的这一特性，严格按照设计要求和施工组织要求对混凝土进行养护，施工技术间歇必须符合规范要求。
图3 混凝土强度随龄期的变化规律示意图
育人目标：
利用工程事故案例分析，强调依法依规设计和施工的重要性，增强社会责任感和工程安全意识。作为工程技术人员，需要严把质量关，严格按规范及图纸施工，养成严格遵守各种标准规范的习惯，培养良好的职业道德素养。
案例三：
长春某小区阳台坍陷事故
2006年9月8日20时20分，长春市滨河小区东区512栋3单元一侧阳台，从一楼到七楼全部坍塌，2楼一女子不幸遇难。
挑檐、阳台、雨蓬是常见的悬挑构件。悬挑构件在受力性能上显著不同于通常的梁板类受弯构件。在垂直荷载作用下，悬挑构件产生负弯矩，上部受拉，因而受拉主筋配置在上部。如设计中不加注意，尤其是在施工人员不懂技术或知识不深的情况下，很容易因受力钢筋放反而造成事故。
图4长春某小区阳台坍塌事故现场及事故原因
教学内容：
挑檐、阳台、雨蓬是常见的悬挑构件。如图5所示，悬挑构件在受力性能上显著不同于通常的梁板类受弯构件。在垂直荷载作用下，悬挑构件产生负弯矩，上部受拉，因而受拉主筋配置在上部。如设计中不加注意，尤其是在施工人员不懂技术或知识不深的情况下，很容易因受力钢筋放反而造成事故。
图5 受弯构件的弯矩图及相应的配筋位置
教学算例：
某一阳台板，厚h=100mm,宽b=4.5m,挑出l=1.2m,配筋φ8@75,相当于每米配筋As=671mm2。取混凝土保护层厚度为c=20mm，选用混凝土强度等级为C25，其抗压强度设计值fc=11.9N/mm2，选用HPB300钢筋，其抗拉强度设计值 fy=270N/mm2。
问：
(1)正常设计，正常施工条件下，该悬挑板的承载力是多少？
(2)若施工时受力钢筋被压下去到了板的中部，其能承受的最大弯矩是多少？
(3)若受力钢筋放反了，置于梁底，则其承载力会如何变化？
答：
(1)取一米宽板带作为计算单元，即b=1000mm；板的计算厚度h0=h-c-d/2=100-20-5=75mm。
根据单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算，则其可承受的弯矩计算如下：
x=fyAs/α1fcb=270×671/(11.9×1000)=15.22mm
Mu=fyAs(h0-x/2)= 270×671×(75-15.22/2) =12.21kN.m
(2) 取一米宽板带作为计算单元，即b=1000mm；由于受力钢筋在板的中部，板的计算厚度假定为h0=50mm。
根据单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算，则其可承受的弯矩计算如下：
Mu=fyAs(h0-x/2)= 270×671×(50-15.22/2) =7.68kN.m
此时只有原设计承载力的60%，这就极易发生断裂或塌落事故。
(3) 若钢筋放反了,取一米宽板带作为计算单元，即b=1000mm；
由于受力钢筋在板的底部，板的计算厚度假定为h0=20mm。
根据单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算，则其可承受的弯矩计算如下：
Mu=fyAs(h0-x/2)= 270×671×(20-15.22/2) =2.24 kN.m
此时只有原设计承载力的18%，悬挑板几乎丧失了承载力，发生事故是无疑的。
育人目标：
通过该案例及对应的悬挑板承载能力计算，警示各位同学，作为结构设计人员和施工技术人员，需要优先选用受力状态好的结构形式，严格按规范及图纸施工，养成严格遵守各种标准规范的习惯，务必遵守规范增强遵纪守法意识，培养良好的职业道德素养。
结合课程“内容多、公式多、 符号多、构造规定多”的特点，鼓励学生们克服畏难情绪，师生、生生积极沟通碰到的问题，培养严以律己、知难而进的意志和毅力。
四、课程思政实施成效及学生反馈
课程思政实施成效：
通过在课堂中适时引入视频、图片等具体工程案例，提高学生学习兴趣，丰富课堂内容，激发自主学习的热情，提升了学生对课程的兴趣，更利于其知识的吸收。
学生反馈：
通过课堂中大国工匠、超级工程等实体工程的介绍，对未来职业的认同感和重要性有了更清晰的认识。通过老师讲解的实际的工程案例，发现自己还需要系统学习，并深刻掌握更多的混凝土结构知识，要严格遵守各种标准规范，培养良好的职业道德素养。
