时间:2023-04-06 18:33:09
导语:在土木工程研究的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:土木工程;混凝土;施工技术
中图分类号:S969文献标识码: A
引言
近几年以来,随着经济的快速发展,从而带动了现代建筑工程的快速发展。现代建筑工程的快速发展,而直接导致了对现代建筑工程的施工技术要求不断规范化、不断严格化。影响混凝土施工技术的因素非常多,对于当前的混凝土施工情况来讲,只有解决对混凝土施工技术产生的影响因素,并且对建筑工程施工过程进行控制,将混凝土施工技术进行严格规范化,才能使混凝土施工技术不断提高,使土木工程中的混凝土施工技术得到一个长期足够的发展。从而适合时代的发展,适合现代化对于混凝土施工技术提出的严格要求。
一、对于混凝土的阐述
所谓混凝土,主要指的是由石头、砂子、水泥与水资源按照固定的比例研究调制而成的,用于土木工程与建筑施工过程中大面积使用的一种材料。对于混凝土的特点而言,商品混凝土具有可连续作业、容易成型、较大的输送能力的特点,对比其它的建筑材料具有无法比拟的多种优势。混凝土的运输速度很快,可使现代混凝土在土木工程中的施工作业较之传统的土木工程施工建设节省了不少时间,快速有效地提高了工程的竣工期。
在现代社会中,混凝土主要在各种高层、超高层或者中小层建筑中广泛应用。商品混凝土的推广,为当今混凝土施工技术在土木工程建筑过程中提供了极大便利。所以,在土木工程施工建设的过程当中所进行的质量控制必须予以高度重视,并且严格按照国家所规定的要求来进行施工作业。为了防止因为混凝土质量问题所产生的各种安全隐患的发生,对于那些无法在质量上满足国家规定的要求以及工程施工质量要求的混凝土,坚决不能投入土木工程建筑中使用。
二、影响混凝土施工技术的因素及控制措施
在土木工程施工过程中,往往在各个方面存在着许许多多的问题。那么,对于如何解决这些存在的问题,并且积极高效地避免因为这些问题对在混凝土施工技术的过程当中所产生的工程质量问题,是当前土木工程中混凝土施工技术研究的主要方向。
1、配制混凝土的比例
在混凝土的配制过程当中,常常会因为混凝土生产者的生产技术存在局限性、或者混凝土生产者责任意识的不完善,而使生产出来的混凝土存在着质量上的问题,难以满足现代土木工程混凝土施工的需要。所以,对于生产的混凝土的配制比例,我们要在国家安全规定的范围内进行严格的要求。通常情况下来讲,混凝土的强度对于进行土木工程建筑竣工后的质量产生了重要的影响。而混凝土强度的大小取决于混凝土生产者进行混凝土施工过程的配合比,因而对于混凝土施工过程中的配合比应该在国家安全规定的范围内,尽可能地保证其科学性、合理性、以及准确性。同时,在进行多次混凝土的比例调配实验之中,必须要从经济最大化的前提出发,追求科学性以及合理性,以满足土木工程工作进行的需要以及竣工后工程的耐久性。所以,施工方对于提交的混凝土实际材料,要进行严格的抽检以及对比程序,保证土木工程工作的合理性。
2、拌制混凝土
在土木工程的实际施工过程当中,往往会出现混凝土施工人员没有对拌制混凝土的材料进行控制以及重复核算的情况。从简单意义上来讲,进行一项建筑工程的施工作业,必须要保证混凝土的质量。因而,在混凝土进行拌制的过程中,常常会因为混凝土拌制人员本身技术上的局限性以及对混凝土拌制科学性的理解不当,致使加入的水过多。过量地加入水拌制后的混凝土,本身残留的多余水分会在混凝土硬化以后形成水泡。蒸发的水泡将使混凝土产生许多气孔,继而大幅度降低混凝土的强度。所以,对于拌制混凝土,需要在合理并且足够科学的范畴内控制好混凝土拌制的时间及所加入混凝土拌制水分的多少。这样才能拌制出性能优越,并适合土木工程建筑施工的混凝土。
3、混凝土的养护和浇筑
对于土木工程中混凝土施工技术而言,对混凝土进行的养护和浇筑在很大一部分程度上将会影响到施工混凝土的质量。因而,在进行建筑工程施工的过程中,要注重对混凝土的养护浇水。同时,浇水量的多少直接控制着混凝土的强度。所以,必须在科学的范畴内进行混凝土的养护浇水工作。另一方面,模板的质量也直接制约着混凝土的质量。所以对于当前社会中进行土木工程施工工作的模板,要选用干净平整、且拼缝密实的模板。拆模的时候,需要首先确定浇筑的混凝土材质是否达标,并且具有足够的支撑力与钢筋结合;其次需要注重的一点就是,对混凝土要进行合理的振捣。合理的振捣对混凝土的强度也起到了很大的作用,能使工程结构安全有效。
4、混凝土施工材料的控制
对于混凝土的施工材料,一般是由施工人员进行控制的。合格的混凝土主要是由足够的水泥质量、存放的时间以及存放的环境三者共同构成的。所以,进行建筑工程的施工人员,必须合理有效地对混凝土的施工材料进行管理和分配,从而使混凝土的质量达到国家安全规定的标准。进而从混凝土的施工材料的控制上,使混凝土的质量达到标准。
5、混凝土所产生的裂缝问题
在建筑工程的施工过程当中,往往会出现因为气候、环境、以及人为因素的影响,造成施工工程各部分出现不同程度的裂缝,进而影响土木工程施工作业的进度。所以,对于可能出现的气候恶化、环境变坏等各种因素,必须在土木工程施工进程中予以主要考虑,从而达到控制混凝土的结构和裂缝宽度的效果。
三、混凝土施工技术强化
1、创新
创新,就是指在混凝土施工技术中对施工的工艺和方法进行创新之外还要对混凝土材料和添加剂进行创新研究工作。混凝土施工工艺的创新在近年来比较流行,例如在我国很多大型结构物中应用的薄壁浇筑法、伸缩缝浇铸法等等。这些新技术新方法一方面能够有效的减少常规施工技术给现代混凝土构件带来的施工隐患;另一方面又能大幅提高工程施工进度节约原材料。
我们一方面搞施工技术创新,另一方面我们要开发研制新型混凝土材料以适合不同条件环境下对混凝土材料的要求。近年来我国已经研发出很多防水混凝土、高强度混凝土、高伸缩性混凝土、水下混凝土等,这些混凝土的研制成功标志着我国对各类复杂工程结构都有了一定的施工能力。
2、交流
所谓交流,不单单指混凝土施工中各个施工环节的交流工作,同时也是国内外同行业之间的交流工作,通过各种交流的手段来整体提升混凝土施工的质量。在施工过程中,混凝土施工技术人员要与操作人员进行及时的交流,做好技术交底工作。同时技术人员和总工程师等也要进行交流,做好图纸和浇筑工艺的交流工作。我国现在与外国先进混凝土施工企业联系并不多,这样也会制约我国的水泥混凝土施工技术的发展。
结束语
总之,混凝土施工技术对整个工程影响至关重要,不仅直接影响着混凝土结构的使用性能,还关系着整个工程的安全质量,在施工前清楚了解有关混凝土结构的知识和各种问题的成因,对症下药,及时采取相应措施加以解决,从而有效保证施工的质量,以其实现提高混凝土的结构安全使用年限的目的。
参考文献
[1]周先林.建筑工程中混凝土施工技术分析[J].现代商贸工业,2011,(16).
[2]谢文利.土木工程混凝土施工技术探讨[J].产业与科技论坛,2012,(11).
[3]章兴文.建筑工程混凝土施工技术问题探讨[J].科技创新与应用,2012,
针对土木工程专业结构类课程设计在人才培养和教学中存在的问题,构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系,基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明,提高了学生的工程结构设计能力和素质,缩短了学生毕业后工作的适应期。
关键词:
课程设计;结构设计素质;土木工程;适应期
基金项目:
黑龙江省教育科学―十二五规划课题(重点课题GBB1212055;规划课题GBC1213115);黑龙江科技大学教学改革项目(JY14-88)。
目前,一般院校土木工程专业人才培养都趋向于培养高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强,而土木工程结构设计是土木工程专业学生必备的业务能力之一,是土木工程专业高素质人才培养的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后,针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时,进行结构类课程设计既是学生顺利完成毕业设计的基础,又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术咨询等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将直接影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的能力和素质,也将直接影响到学生就业质量,但是,大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培养的要求。分析表明,主要存在以下几方面问题:(1)各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立,缺乏系统性和整体性,并没有充分考虑各门课程设计之间相关性;(2)各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详,缺乏与实际工程的紧密衔接,缺乏应用性;(3)各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于具体,不利于学生独立分析问题解决问题能力及创新能力的培养;(4)课程设计的过程管理,质量监控和成绩评定缺乏有效机制;(5)条件保障有待于加强,必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题,进行结构类课程设计的改革研究与实践势在必行。因此,以系统论为先导,基于土木工程结构的整体性概念,加强结构类课程设计的多维度的研究与探索,对提高学生工程结构设计素质,实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培养具有重要的显示意义。
1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系
目标是改革和建设的导向,课程设计的改革亦应如此,明确培养目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求,明确结构类课程设计改革主要目标是:基于土木工程结构的整体性,培养学生从事工程结构设计和技术咨询等工作的能力和素质,实现毕业后从事结构设计零适应期。具体说,学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后,通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用,并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的具体设计方法和步骤;加强学生对计算机技术(结构电算分析、绘图等)和信息技术应用能力的培养,加强学生设计资料和参考文献查询与检索能力的培养,以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达能力的培养;同时,从多维度培养学生的工程素质(工程意识、工程设计能力等)、创新意识和能力,以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说,任意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架,这三部分承重体系之间并不是孤立存在,而是相互连接,组成一个一个系统。这样无论以哪一部分体系为内容进行课程设计,都应该基于整体(系统)性去分析相互之间的关联性[1-3]。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少,且在排架柱设计时,内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同,因此在新的课程设计内容体系中将其取消。根据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业(建筑工程方向)结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房(附带有多层砌体结构办公楼)。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书,内容包括总则(包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等)和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献,在课程设计任务书中体现出:钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖,混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯;通过完成屋盖和楼盖结构设计,即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载,这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成,即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计,也确定出了上部结构传递给基础的荷载;再根据地质条件等其他因素,进行基础工程的选型和设计计算,完成基础的结构设计[1]。
2基于整体性培养学生结构设计能力及创新意识和能力
结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中,根据建筑的使用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸(柱网尺寸、标高、层高等),通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据;对于楼面的做法、楼(屋)面可变荷载等都不直接给出,由学生自己设计或查阅资料确定,这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的具体结构形式也不做明确的规定(如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必须采用何种结构形式的楼盖和楼梯等),让学生根据结构实际情况进行结构设计,这样通过课程设计的训练,既培养了学生的创新意识和创新能力,又培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容,每项设计内容完成后,要求学生要保存每项课程设计数据和成果,以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据,保持其设计数据的连续性和完整性。同时,建立每个学生课程设计档案,最终完成五项课程设计后,使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起,统一保管,有利于学生在第8学期进行毕业设计时提供参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容,实现了一幢建筑的整个结构设计,既完成了结构的上部承重体系(水平承重体系和竖向承重体系)和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计,系统地巩固了学生所学的混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法,提高了学生结构设计方面专业知识的运用能力;设计既紧密结合工程实际,又提高了学生对建筑结构设计的整体性认识。计算机辅助设计在土木工程中的应用已经非常广泛,用于结构分析和绘图的软件(如PKPM、天正、CAD等)也较多,结合建筑工程计算机辅助设计课程的开设,在课程设计中,对于每一分项课程设计,要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图,目的在于强化手工绘图的基本技能;同时,要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算,要求采用电算和手算相结合,应用电算对手算进行复核[4-5]。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计知识在实际工程设计中的综合性训练,有针对性地安排设计型大作业,可以实现对学生所学专业知识的系统设计训练,及时检测学生生多所学知识的掌握程度;同时,实现对课程设计起到良好的衔接和促进作用。例如,在混凝土结构设计原理课程教学中,当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后,就可以及时地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业,主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和掌握。学生完成此大作业后,有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外,结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计,但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方法对后续课程的学习是非常必要的。为了加强学生对这部分知识的理解和应用,可以安排排架结构内力计算和组合的大作业。
3基于整体性加强过程管理、质量控制和评价机制
结构类课程设计的时间比较紧,设计计算和绘图的工作量较大;并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行,教师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此,在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后,就把课程设计任务书发到学生手中,使学生能结合所学内容,有针对性地提前思考和准备课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中;同时,任课教师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性,又要讲清课程设计直接相关的内容,特别是指出学生设计中经常出现的问题。在具体设计时,指导教师要通过正确的引导,使学生进一步重视课程设计,激发学生的积极性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度计划,按计划每天加强指导和考核,培养学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质,保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统,各分项课程设计按照“3+1”人才培养的要求,集中于第五学期完成,综合性较强,因此对指导教师的指导能力和水平以及时间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据教师专业能力优势,对指导教师实行分组,每组集中对一个或几个班级进行指导,要求每组指导教师对五项课程设计内容的指导,分工协作;对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导教师负责制,且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导教师的优势互补。避免一位指导教师集中指导一个或几个班级课程设计时,在时间上和指导能力与水平上的不足。改革课程设计的评价办法,基于整体性原则,在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的准确性和图纸绘制规范性的基础上,还要结合平时的表现考核独立分析问题和解决问题的能力、计算机应用能力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用情况[6]。同时,指导教师通过对课程设计的指导、审阅和答辩,及时进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足;并且也有必要针对学生设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样循序渐进,逐步提高学生设计的水平。
4基于整体性加强条件保障机制建设
良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革,结合学生的特点,编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点,指导书中应详细说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤;并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特别注意的问题。同时,指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程经验,这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论知识,进一步促进理论与实践相结合,有利于提高课程设计质量。
5结束语
上述结构类课程设计改革的研究成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践,取得了较好的效果,学生的工程结构素质得到了提高,促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看,近两届毕业生到设计单位就职的明显增多;信息反馈表明,这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点,得到了工作单位的认可。
作者:薛志成 裴强 李长凤 杜文学 杨磊 单位:黑龙江科技大学建筑工程学院 大连大学土木工程技术研究与开发中心
参考文献:
[1]薛志成,徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育,2009,18(5):97-101.
[2]江树勇,任正义,赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究[J].高教论坛,2009(3):81-83.
[3]郇筱林,戴素娟.土木工程专业钢结构课程设计质量监控体系的构建[J].高等建筑教育,2015,24(5):103-105.
[4]肖鹏,李琮琦,康爱红.基于系列化模式的土木工程专业课程设计教学改革[J].高等建筑教育,2010,19(5):128-131.
关键词:土木工程管理;工程造价;工程成本控制
土木工程管理与工程造价管理当前存在的问题包括整个工作的开展落实不到位、整个工程的管理项目制订不到位和相关管理权限分配不全面等。只有使所有工程都处于安全稳定的状况,才能够让整个体系获得更好的发展。在今后工作中,土木工程管理与工程造价管理人员要从这一角度出发,完成所有工程项目的全面有效管理。
1土木工程管理与工程造价的管理现状
1.1管理技术问题。当前已经开发出了多种适用于土木工程施工过程管理的设备和软件,这些设备和软件能够发挥更为高效的造价管理。如最为常用的BIM技术能够贯穿工程造价的全过程管理。但是在具体的工程管理中,BIM技术并不能发挥优势,原因是一方面专业技术人员的素质较低,无法驾驭BIM技术,另一方面对技术的重视程度不足,只依照传统的工作方法完成数据分析工作。这些问题会导致管理质量和需求存在无法逾越的鸿沟。1.2管理方法问题。管理方法要通过对新型技术的应用和对原有管理体系的优化,通过建立规章制度等方式,将新的管理方法融入到管理体系中[1]。当前管理中存在的问题为新型管理方法的开发速度较慢,导致各类工作人员难以找到当前和今后的工作重点;在管理体系中,并未体现新型的管理方法。在这两个方面的共同作用下,新型管理方法无法发挥应有作用,传统管理方法逐渐无法满足工程造价的管理要求。1.3管理流程问题。当前常用的管理流程是建筑施工前的准备、计算、工作施工过程中的数据收集、施工之后的相关票据审核。虽然在整体的管理流程中并不存在严重的问题,但是其在各类数据的获取和分析等方面存在先天不足。如施工中的数据获取,需要现场监管人员和监理人员共同参与,但这两者之间处于数据的上下级权限状态,导致整个管理流程过于复杂,大幅度降低了整个系统的运行效率。
2土木工程管理和工程造价的有效控制方法
2.1决策阶段控制。土木工程管理和工程造价需要在决策阶段开始推行,管理的项目包括施工单位和企业的资金总量、资本的整体结构等。决策阶段的土木工程管理和工程造价要求财务管理部门对工程项目需要投入成本的全面监测和处理,以确定是否可以参与某一工程项目的招投标。决策阶段的控制项目要由财务管理部门、施工部门及设计部门建成高效的合作工作体系,可以实现对于所有项目的综合性处理。如对建筑材料的采购量和运转周期,要求设计部门完成整体工程项目的设计和研究,让整个系统能够处于高效稳定运行状态,然后要求施工部门完成具体的施工,设计部门和财务部门要共同制订资金的调配制度,防止不合理的资金投入产生过多的无用成本。2.2施工过程管理。施工过程管理是整个工程管理工作的重中之重,要求现场监管人员和监理人员严格按照工作职责了解当前工作系统中是否存在问题,并由信息化处理系统和管理层提出解决问题的方法。①要由现场监管人员完成对于所有数据的采集,数据内容包括当前系统中的工期误差、施工成本投入总量等数据,这些数据要按照单位工作日输入到系统中,由系统自动确定是否与设定的标准数据存在过大误差,以此为基础调整后续的管理方案。②要了解当前整个工程项目中存在的工程造价管理问题,管理的内容包括建筑材料的消耗总量、施工过程中的人工成本、设备成本、相关辅助设施的成本等,并要求将这些成本输入到综合性的计算模型中,通过计算模型了解当前整个工程存在的问题,以探索是否需要通过对调整方案的优化和改善,让整个工程系统处于高效稳定的运行状态[2]。③要通过对信息系统的完善和优化,研究当前系统中是否可以践行相关的改革措施,改革的举措包括材料运行周期的调整和优化、材料使用方法的全面贯彻等,使所有项目都处于高效的运行状态。2.3竣工过程管理。竣工过程管理要清楚各类票据的实际记录数量,票据包括现场监管人员提交的电子票据和纸质票据两个方面,监理人员提交的各项票据。通过对票据进行横向对比的方式了解该工程项目是否出现投入成本高于工程造价的问题,并且需要找到问题形成的原因,为今后的工程管理过程的优化和制度优化工作奠定基础。要通过对于整个土木工程的建设质量检查了解当前整个工作系统中是否存在严重的问题。检查过程首先要明确是否存在工程的建设质量问题,其次要了解实际的施工质量和对应的管理水平,最后要出具相应的质量检测报告。在所有工作项目完成后再出具竣工验收报告。
3结语
当前,土木工程管理与工程造价存在新型技术的应用问题、管理方法问题及管理流程问题,这些问题都会导致整个工程的工期、质量及工程造价管理方面出现严重疏漏。解决这些问题的方法包括新型技术的采用、施工过程各项成本的控制及施工竣工验收过程中的所有项目工作践行等,且所有管理都要处于最为健全的管理制度体系下。
参考文献:
中交三公局第二工程有限公司北京100124
摘要:土木工程是古老而又新兴的产业,在国民经济发展中具有重要的作用。随着信息化技术的不断发展,土木工程信息化的建设成为必然趋势。为节约成本,提高土木工程的管理效率,可利用计算机技术、通信技术以及自动化控制技术构建信息系统。其中,重点建立的三大系统为土木工程标准及相关的管理信息系统、施工技术和控制信息系统以及施工方案及其他相关商务贸易信息系统。
关键词 :土木工程;信息系统;计算机技术;自动化
1 概述
随着信息技术的不断发展,其应用范围不断扩大。土木工程作为一门传统的学科,借助信息技术的助力,也迎来了新的发展契机。土木工程信息化是将信息技术与土木工程相融合的过程,通过先进的计算机技术、通信技术以及自动化控制技术,对土木工程的建设实施科学的管理及监控,从而提高管理效率,节约成本。
2 土木工程的信息化建设
土木工程的信息化是土木工程市场发展的新阶段,在这一阶段必定要融入现代的物流业、电子商务业以及信息产业,新兴产业的融入将大幅度提高土木工程的经济效益及生产效率。现代的计算机技术、通信技术及自动控制技术相结合后的高新技术,对土木工程的施工及管理具有极大的促进作用,土木工程的信息化也将带来管理方式的变革,促使企业不断改变管理理念及管理方式。土木工程信息化建设主要从以下三方面入手。
2.1 建设土木工程标准及相关的管理信息系统
信息技术是一种应用性较强的高新技术,该技术可在多个领域进行大范围应用,在应用过程中应结合行业技术特点,将行业的专业性与信息技术的先进性进行有机结合,以充分发挥信息技术的作用。为推进土木工程的信息化建设,应制定高效的土木工程技术应用标准及管理信息系统,并根据行业的发展不断对技术及标准进行修订,以确保土木工程标准化进程的有效性。
土木工程行业是一个涉及多个领域、包含多个企业的、复杂且庞大的信息集合体,该行业涉及的信息量巨大,给行业的发展带来了极大的不便,利用现代化的信息技术可提高行业的管理效率。建立高效、准确、完善的行业管理、工程项目管理等多项管理方面的信息管理系统后,可以利用信息技术对行业的发展情况进行快速的统计分析,从而根据分析结果及市场动态,确立行业未来发展的目标,制定合理的发展技术,推行有效的产业发展政策,以促进土木工程行业的健康发展。
土木工程项目的管理升级需要依靠先进的管理理念,这种管理理念能通过完善的管理软件体现出来。就当前发展现状来看,美国的Primavera Systems, INS 的P3 以及软件大王Microsoft 开发的小型项目管理软件是应用较为普遍,且实用性能较为良好的管理软件。这些管理软件的优越性主要通过以下几项基本功能体现出来。
第一,项目计划的编制功能。土木工程项目在招标阶段及中标阶段后,工程项目中标方应根据标书内容编制工程项目的实施进度及相关细则。企业可利用软件对工程项目的所有任务进行分类编制,编制内容主要包括任务时间、任务完成所需要的原材料、劳动力、投入成本等。通过编制细化的施工进度计划,项目负责人可将各项要素进行综合对比和分析,在多项任务中进行合理的人力分配、物力分配、机器设备分配、施工时间分配等,以最大限度的提高资源利用率。第二,工程项目的追踪功能。软件能对工程进度实施全程的动态化管理及监控。这一功能的实现,主要通过项目管理人员在工程施工过程中,对工程的施工情况及影响工程进度的要素进行必要的记录,并将以上数据及时、连续、系统的整理到计算机中,这就能通过软件展示真实、实时的工程进度。此外,项目管理者还可通过软件的分析功能,对工程进度的相关数据进行分析,以客观、准确的反映工程项目的变化情况。第三,项目的分析、控制与优化功能。管理软件一般具备广义的网络技术,工程项目管理者可根据所得信息,与原有计划进行对比,通过分析找出偏差,研究解决对策,保障新工程项目的顺利实施。管理软件不仅要考虑时间因素,还应对资源、费用要素进行逐一对比,从而寻找一个工期短、耗资少、节能环保的计划方案。软件可利用网络技术,对设计方案进行不断优化,从而获得最佳工期、最低费用以及最高资源利用率的施工方案。另外,管理软件对工程数据及作业活动具有强大的过滤功能,管理者可将工程项目的执行情况与工程设计方案进行对比,然后将滞后于计划方案的所有活动过滤出来,从而进行专项的追赶或工程追踪,以保证工程能按时完工。
2.2 施工技术和控制信息系统的建立。信息技术将计算机技术、通信技术、自动控制技术和信息处理技术等多种技术进行集成。工程项目设计者可利用先进的系统及设备,直观、充分、形象的展现设计者的理念及建筑美学,并将独特的创意和神奇的构思通过计算机软件展现出来,这是传统创作方式所无法达到的新境界。现代工程设计模型已经采用三维立体技术,通过模块化的设计,使设计成果由平面转向立体。模块设计主要利用数据库技术和网络技术将多种工作模式进行集成,从而实现成果共享的目的,图形由计算机自动产生,设计人员的精力只需投入到方案的优化设计上即可。
2.3 土木工程施工方案及其他相关商务贸易信息系统的建立。互联网技术在建筑行业和信息服务行业的功能越来越强大,不仅能为企业提供工程项目的设计方案、施工方案、技术方案,还能通过数据分析进行方案对比,从而实现工程建设的最优化方案,提高项目决策者的决策能力。此外,互联网强大的沟通能力可为施工企业、材料供应商、工程组织方等提供共享的信息平台,从而增加工程项目招投标的透明性、公开性、公平性,推动土木工程市场的规范化进程。云计算技术的发展,将信息共享平台进一步优化,这不仅能提高土木工程相关企业的工作效率及管理效率,还能为企业节约成本,实现经济的可持续发展。
3 小结
土木工程是我国的基础性产业,土木工程在信息技术发展的推动下,迎来了新的发展机会。土木工程信息化建设是必然的发展趋势,在信息化建设的过程中,要重点建立土木工程标准及相关的管理信息系统、施工技术和控制信息系统以及施工方案及其他相关商务贸易信息系统。
参考文献:
[1]孙璐,葛敏莉,李易峰,金姣萍,王登忠,郭锐.土木工程信息化发展综述[J].东南大学学报(自然科学版),2013(02):436-444.
[2]刘任峰.浅议土木工程信息化发展[J].价值工程,2015(09):122-123.
土木建筑普遍存在与人们的居住环境中,与人们的生活之间存在十分密切的关联,对其机构以及地基进行加固处理,有利于土木建筑长期发展,为我国社会发展铺筑良好的工程基础。
关键词:
土木工程;结构加固;地基加固;技术研究
随着我国社会以及科学技术的快速发展,土木工程建设的发展逐渐向多样化、复杂化以及大型化靠拢,我国社会城市化建设进程的深入发展,促使我国城市人口数量大幅度上涨,城市居民对建筑项目的要求越来越迫切,就此方面可见,土木工程项目与人们的生活息息相关,而其实际建设质量在很大程度上体现于结构层面,如果项目的建设结构缺失稳定性,将会给人们的生命健康以及财产安全造成巨大的威胁,因此,采取有效的加固技术,强化土木工程结构质量非常必要且重要。
一、土木工程结构加固的原因
(一)旧物改造
随着我国社会整体功能的快速发展,旧有的建筑物难以满足人们的需求,如果对其进行拆除处理,需要耗费大量资金成本,因此,很多施工单位会通过加固处理,对其进行重新改造与修葺,这样不仅可以提高建筑的施工效率,缩短施工周期,还能节约大量施工成本。例如,上海世博会展示馆,原身为上海市的工厂聚集地,例如,江南造船厂、发电厂等,这些工厂搬迁后,该区域遗留大范围规模、规格以及功能不同的建筑项目,经过改造后,成为世博会中的城市未来馆,经济效益以及社会效益非常显著。
(二)结构老化
施工单位在设计建筑项目过程中,都会明确其使用年限范围,一般而言,建筑项目的使用年限为50年,因此,一旦建筑项目使用年限较为长久后,其结构便会逐渐老化,难以支持各项使用功能,甚至演变为危楼,不仅影响人们的正常生活,还会威胁人们的生命健康与财产安全,此时,便需要施工人员对其进行有效的加固处理。
(三)质量问题
土木工程施工过程中,基于多种因素的综合作用,建筑项目普遍会存在一些质量问题,这些质量问题如果没有得到及时且有效的处理,极易诱发安全事故,如果施工单位及时针对这些问题进行加固处理,经过适当改造后,这些质量问题便不会对项目整体造成不良影响,可以继续投入使用。
(四)自然灾害
我国自然灾害的发生频率相对较多,例如,地震、火灾以及水灾等,据相关数据统计,我国受风灾影响而损坏的建筑项目年量近30万座,而受火灾影响而损坏的土地年面积约为1亿万亩。例如,上世纪末,我国遭受了巨大洪灾,全国近30个省受到不良影响,土木建筑项目的损坏数量高达近690万座,经济损失逾2亿元。自然灾害是不可抗因素,具有非常强的破坏性,只有对建筑项目进行加固处理,才能强化其抗灾能力,减少我国社会的经济损失。
二、土木工程结构加固措施
土木工程建设过程中,施工人员要想对建筑项目的结构进行有效的加固处理,首要,要对其结构进行准确鉴定,然后再择取针对性的加固措施进行处理,这样可以保证加固效果良好,符合实际需求。施工人员要充分考虑项目结构的实际情况,选择加固方案,促使建筑修改幅度实现最小化。一般情况,项目结构主要有两种加固方案:其一,直接加固,该方法又可以细分为四种加固方法,分别为外部粘贴加固法、预应力加固法、外包钢加固法以及增大横截面法。其二,间接加固,该方法可以细分为五种加固方法,分别为卸荷加固法、改变结构刚度比加固法、增加结构整体性加固法、增设支点加固法以及增设构建加固法。土木工程最常见的结构为钢筋混凝土结构,因此,在加固过程中,施工人员首先要设计钢筋混凝土结构的加固方案。钢筋混凝土结构主要有两种材料,即混凝土、钢筋,混凝土骨料取材便捷,且构建成形便易,但是其抗拉强度较差,因此,使用性能并不显著,钢筋具有非常强的抗拉强度,而混凝土具有较好的承压能力,有机结合钢筋与混凝土,可以强化建筑项目的结构荷载能力。由于钢筋混凝土结构的材料不同,性能不同,导致其受力构造也存在一定的差异性,正因此,形成了一种结构系统,该系统主要有七个组分:钢筋构件延性与抗震设计、纤维增强混凝土与高性能混凝土性能结构设计、裂缝控制与耐久性设计、扭曲截面承载力计算、预应力混凝土结构、正截面承载力计算、斜截面承载力计算。由于工程性能存在差异,因此,结构也各不相同,在实际施工过程中,施工人员严格按照建筑项目的实际用途,有机结合钢筋与混凝土。
三、土木工程地基加固措施
对于很多土木工程师而言,地基加固均属于施工难点,例如,我国的青藏铁路,该工程虽然取得了令世界瞩目的技术成就,但在实际施工过程中,施工人员所面临的最大难点便是地基加固问题,由此可见,当代土木工程施工技术要想实现全面革新与发展,必须不断加大对地基加固问题的科研力度,攻破地基加固难点。现阶段,我国土木工程施工过程中,广泛应用的地基加固技术有加筋法、胶结法、挤压法、排水法以及换填法等,由于不同土木工程施工现场所处的地段、地质环境各不相同,施工人员在对工程项目进行地基加固时,要结合工程实际,采取因地制宜的加固方法。本文简要分析三种应用最为广泛的地基加固方法:其一,换填法,该方法属于最为常见的地基加固技术,如果施工现场的自然地质与当前工程建设项目的施工需求不符,施工人员多采取此方法进行地基加固处理,其中,以置换技术、换土垫层技术最为主要。换土垫层技术即以性能、质量较好的泥土替换施工现场原有的自然土,这种施工技术适用于整体置换;而置换技术中含有多种操作技术,例如,水泥置换技术、碎石置换技术以及石灰置换技术等,其具体应用顾名思义。其二,排水加固法,该方法被广泛应用于湿地地带以及沼泽地,由于施工现场的土质含水量较为丰富,实际建设过程中,极易导致工程项目严重缺失稳定性,降低工程项目的安全性,因此,施工人员需要通过排水加固法排除土质内的多余水分,提高土层的坚硬度。排水加固法有两种施工技术,分别是真空预压法、提案载预压法,施工人员需要结合实际工程量,择取适宜施工技术。其三,加筋法,该方法可以提高土质的稳定性,避免施工过程中出现移动情况。被广泛应用于难度性较大的工程项目以及高层工程项目中。
结语:
土木工程建设不仅在很大程度上加快了我国社会城市化建设进程,还带动了我国国民经济的整体发展,具有非常显著的贡献价值。而且土木工程建设项目紧密联系着人们的日常生活,时刻影响着人们的生活质量,因此,工程设计人员必须对工程结构给予高度重视,在设计过程中合理融入加固技术,提高其整体质量,只有这样,才能促使土木工程建筑项目的整体能效得以进一步提升,为人们提供更加优良的社会服务。
作者:周鹏 汪乐锋 单位:鄂州职业大学 上海协恒工程管理有限公司
参考文献
[1]王丽媛.土木工程施工中地基加固结构技术的应用研究[J].山西建筑,2014(33).
[2]王砾伟.探析土木工程建设中结构与地基加固技术的运用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2014(23).
[3]徐煜君.结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用[J].江西建材,2015(22).
【关键词】实践教学改革;土木工程;实践教学体系
中图分类号:TU17
文献标识码:A
文章编号:1006-0278(2015)03-139-01
一、土木工程学科特点及培养目标
目前,我国大学的工程教育,出现了比较大的问题――工科毕业生缺乏工程实践背景、动手能力弱,被认为是大学工程教育的首要“弊病”。因此,在同济大学最近举办的中欧工程教育研讨会讨论后,教育部拟创立高校和企业联合培养工程人才的新机制,今后可能要求全日制工科生把一部分学习任务从大学挪到企业完成,学时为1年。这对提高学生工程实践能力极为重要。土木工程学科最大的两个特点就在于它的“本土性”和“复杂性”。土木工程在整个实施过程中,包括规划、勘察设计、施工都必须结合中国的特色,并且由中国人来完成,因此具有明显的“本土性”。土木工程学科的另一个特点是“复杂性”,土木工程是一个复杂的有机整体,各个专业交织穿插在整个土木工程全过程中,因此必须进行良好的组织、运转、协调。土木工程的这两个特点就注定了我们的教育必须密切结合工程实际,着重培养学生的工程实践能力。对土木工程学科培养目标来说,应该从以下几个方而考虑:具备较为完整的工程基础知识结构:具备扎实的工程分析、工程设计、工程施工及管理的专业技能;以及良好的交流和组织能力。
二、实践教学存在的问题
传统的实践教学内容相互之间缺乏联系,难以形成有机统一体,教学评价标准陈旧,难以适应土木工程专业人才培养的需求。
(一)实验过于简单
目前,土木工程专业实验教学仅是理论课的补充,实验指导书详尽叙述了实验方法、操作步骤,学生只需简单操作即可完成实验操作任务,数据处理也较简单,学生几乎没有问题可以提出,也不必分析实验结果;依据实验报告给出实验成绩。这无法调动学生的学习主动性和积极性,也无法培养学生的思维能力和创新意识。
(二)实习难度大
高校招生规模的扩大导致实习人数激增,联系实习单位和教师指导的难度越来越高,认知实习和毕业实习空泛化,学生无法全而了解施工过程,无法熟悉施工工序,无法掌握实际的施工工艺。实习考核是根据考勤、实习日记、实习报告、鉴定材料等评定的,由于各类实习的性质、目的、内容及实习要求不同,这种考核己流于形式。
(三)设计能力差
传统的毕业设计是按教师规定的形式和要求完成结构选型、计算,建筑设计、图纸绘制等任务的。它难以培养学生解决工程实际问题的能力,即使精心安排设计内容,得到的也仅是一张设计图,学生无法切身感受理论与实际的结合。本科毕业生难以进入设计院工作,使很多学生忽视设计能力的培养。
三、实践教学改革的途径及措施
(一)改革课程体系,增加实践环节的课时量
改革课程体系,课程要尽早而向实践,使理论教学和实践教学渗透融合;合理安排理论教学和实践教学的比例,包括要合理安排基础课、专业基础课和专业课的比例;控制课程总门数和总学时数。要根据专业课程的教学特点,制定新的课程教学量计划。在课程体系修订时,白然科学专业基础课程增加实验教学课时,原则上每门专业基础课程最少增加1个学分的实验学时,每门专业课程增加1-2个学分的实习课,以保证实践教学的开展。
(二)优化实践环节,建立面向实践教学的管理制度
实验中心技术人员和各任课教师相互合作,共同研究实施实验教学的课程目录、实验内容、实验器材和试剂要求,在摸清实验需求的基础上,编制实验室建设实施规划,制定实验室建设项目和设备清单,为满足实验教学创造更好的条件。重视实验室制度建设,尤其是财产管理和实验流程管理制度,提高实验设备的利用效率,解决实验室运行过程中存在的一些管理问题,制定相应的考核制度,以建立高效和谐的实验室运行环境。
教师提出具体的实验项目和实验内容,实验员就应当能够按照要求,协助实验指导教师完成实验教学任务。一方而,教师必须熟悉实验内容、实验技术和基本操作规程,这就需要教师不断钻研业务,这样才能有效指导学生实验:另一方而,作为实验室专门技术人员,要完成预定的实验任务,首先要弄明白现有的实验设备能够承担哪些实验任务,制定出清单,让教师知道目前的实验条件和能力。
(三)拓宽实习基地,提高实践教学水平
在对外合作方面,加强与专业机构、企业单位合作,完善实践基地网络。学生除在这些企业、公司进行真刀真枪演练之外,还可以进行“顶岗”实践,真正达到增强专业知识、提高实践能力的目的。聘请部分有实践经验的专业工程师任学校兼职讲师,与一些企业建立固定的产学合作机制,学校利用白己的优势给社会以一定的服务,而利用社会力量来解决实践教学环节的部分事务性工作,使教师有更多的精力投入到教学过程的组织上及实践环节的考核上。
四、结束语
为了培养能适应社会发展的土木工程专业人才,必须从实践教学体系改革入手,创新实践教学体系和实践教学形式,使学生通过学习,既能牢固地掌握理论知识,又能广泛接触工程实际,培养工程实践能力,实现土木工程专业的人才培养目标。
参考文献:
[1]潘林,袁大伟,何大志.土木工程专业实践教学改革[J].自然科学版,2011(08)
关键词:新工科;土木工程;实践改革;工学并举
一、新工科的实践改革意义
新工科的建设需要“研行一致”,要求对相关问题的整个探索过程中都伴随着研究和实践,即要通过组织和实施新工科的实践项目,从不同的方位和角度来深入扎实地推进新工科实践改革建设。与欧美等发达国家的工科教师对于学生的工程实践教育高度重视相比,我国高校教师则存在着对工程实践教育不够重视的现状。我国的高校工科教师通常将主要精力放在项目研究和上,而对于学生的实践教育则本着应付和得过且过的心态。因此,强调研究与实践的结合和统一,将在一定程度上促进我国工科教师对工程实践教育教学的研究,从而有利于提高我国工程教育教学的质量。
二、土木工程专业在实践教学中存在的问题
(一)培养方案太过宽泛化,导致职业导向不清
新工科背景下,要求高校培养出更多的专业性人才,能有一定的能力来解决在所学专业领域的实际问题。在全国绝大多数开设土木工程专业的学校中,都本着“大土木”的思想,对学生进行宽泛化教学,教学目的与教学目标都不明确,只是机械地给学生灌输理论知识,从而导致学生虽然学了很多课程,但是到头来都不知道自己到底掌握了什么,也导致了学生对于应用所学知识进行实践的能力非常不足。
(二)实验教学缺乏主动性
新工科强调更加主动去塑造世界,在此背景下要求学生要有主动发现问题并解决问题的能力。对于土木工程专业大部分的在校实验来说,仅仅是对于课本上知识的一种补充,对于课本上概念的论证。实验过程中完全按照老师设计好的步骤进行实验,机械地处理得出的实验数据。导致学生对于实验的重视度不够,对于实验中出现的问题不会深加探究。无法调动起学生的积极性,也无法培养学生的实践能力。
(三)实习太过于形式化
新工科要求工程人才培养质量要面向未来,对于土木工程专业来说,课本上知识更新换代的速度远远赶不上新技术、新材料、新设备的更新速度,很多课本上的施工技术早就已经被淘汰,学生要想了解最新的技术,必须到实践当中去,多去有特色的工地进行实习。
(四)课程设计与实际脱轨
目前大多数高校土木工程专业的课程设计都是由指导老师进行选题,规定固定的模式来进行设计和计算。而且每一届的课程设计内容都相似甚至完全相同,学生对于设计中出现的问题根本不会去探究,也无法将课本上的理论知识与实践知识结合到一起,缺乏独立解决问题的能力,导致本科生进入设计院后工作起来非常吃力。
(五)教师缺乏实践能力
新工科背景下,对于高校教师也提出了更高的要求,而且不只限于科研能力和理论知识,对于高校教师的实践和创新能力尤其注重。由于近年来土木工程专业的大量扩招,对于高校教师的需求量也随之增加,高校招聘的大多都是刚毕业的年轻教师,但这些年轻教师普遍缺乏工程实践经验,在今后的教学过程中也无法对学生的实践进行有效的指导。
三、实践教学改革措施
(一)学校领导和教师积极转变观念
学校领导和教师都应该转变观念,放弃原有“轻实践,重理论;轻创新,重模式”的传统观念,充分认识到在当代土木工程专业教育中实践的重要性,在新工科教育的背景下,对于学生的教育不仅仅是理论上的灌输,更是实践能力的培养。应该将理论与实践充分结合为一体,并且贯穿于整个教学过程之中,让学生可以在实践中验证理论知识,通过理论知识来指导实践,解决实践中遇到的问题。
(二)加大实验室对于本科生的开放力度
一般来说,实验室主要有两大功能,第一个功能是让本科学生了解本专业实验的基本内容和技能,第二个功能是高校教师指导进行科学前沿的探究,完成各种课题和项目。相比较来说,目前第二个功能占据了实验室大部分的资源,新工科教育不仅仅要求高校进行更加前沿的实践研究,也要求培养学生的实验能力以及动手能力,因此需要加大实验室对于本科生的开放力度,协调好两大功能之间的关系。
(三)通过加强校企合作使学生进行更加深入全面地实习
通过校企合作来对学生进行联合培养,企业参与制定培养计划,企业高管与校内教师共同进行学生的实践教学工作,形成以京津冀建筑企业为依托的实践创新基地。实习不仅仅局限于参观实习、毕业实习,通过与企业的合作,让学生可以深入工地现场,与项目中的一线技术员多进行交流,亲身体验施工现场每一个阶段的具体操作,使学生在校内积累一定的实际工程经验,为以后进入工作岗位打下坚实的基础。
(四)课程设计要严格贴近实际工程
课程设计(包括毕业设计)的选题要建立严格的选题审查制度,尽量选择源于高水平的实际项目或者科研项目的课题,并且要建立丰富的选题库,尽量做到每生一题,邻届不重题。课程设计的质量要采用过程控制,定期检查学生的进度,定期进行汇报和答辩,每一期的汇报和答辩都计入最后的成绩。将学生的设计跟实习内容相结合,在实际项目中来印证学生的设计,发现自己设计中存在的不足,提高学生的科学研究和工程设计的能力。
(五)提升教师的实践能力
要想提高学生的实践能力,高校教师必须具备一定水平的实践能力,特别是对于一些年轻教师来说,他们都是来自其他高等院校的毕业生,科研能力强且理论基础扎实,但大部分都没有工作经验,工程实践经验和能力都非常缺乏,对于学生的实践能力无法起到很好的指导作用。要想改善这种现状,必须大力提升青年教师的实践能力,比如邀请在一线工作多年、实践经验丰富的专家来学校做讲座,要求青年教师深入一线施工或者设计单位进行一段时间的锻炼等,不断地累积实践经验,弥补他们工程实践经验不足的缺陷,为今后更好地指导学生进行实践打下坚实的基础。
关键词:土木工程;安全鉴定;诊断;结构损伤;振动损伤
在土木工程中,结构损伤依据检测技术能分成局部与整体检测两部分,根据结构模型能分成无模型与有模型诊断两类。土木工程在使用当中,具有一定使用年限,由于酸雨、地下水、北方冬季结冰等耐久性因素,或遭遇洪水、地震与台风等灾害等偶然荷载作用,甚至诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量参差等诸多不确定因素,建筑物经过多年磨损而存在安全隐患,出现质量问题,给土木工程带来不可估量损坏。建国六十年来,许多建筑物已经达到其使用的耐久极限,改革开放三十年也有大量的新型建筑达到了其生命的“半衰期”,为确保人们生命财产安全,采用有效诊断措施给予防控是必要的。
1. 结构损伤、振动损伤与安全诊断
在土木工程当中,结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变,会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看,土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤,经过各振动信号采集与处理,对结构损伤给予判断,因振动源存在不确定性,振动测试环境比较复杂,具有不可控性,此类损伤诊断较难实施。安全诊断所指的是通过土木结构损伤状况的识别,分析结构各性能指标,并判断结构损伤状况,一旦存在损伤,就应对其位置与损伤程度进行确定,对土木结构剩余寿命进行估计以判断其继续应用性,并研究制定相应的修复补强方案。
2. 结构损伤的诊断方法
1.1. 整体检测方法
整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型,通过施加各种假设荷载或振动作用,分析建筑物的荷载极限,主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物,对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物,最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。现代大型计算机工程力学分析软件,例如Ansys、Nastran软件能为建筑物的损伤分析提供良好的辅助。
但因为检测方法对力学模型的依赖,未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析,部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用,因为其设计模型和实际模型条件已不一致。
1.1.1. 系统识别与模型修正法
系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束,并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等,与结构动态响应相接近,经过基线模型及修正模型矩阵的比较,能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高,能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多,因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感,实际应用颇受限制,致使特征方程的求解出现亚定问题,要有效解决模型于数据不定性,可应用统计推断法,像贝叶斯法,根据边界条件中的子结构修正,能减少未知数,同时,运用良态建模与子结构合理划分等,获取最优信息量。当然,贝叶斯法属于统计的理论范畴,实际操作时可以在结合超声回弹综合法等构件强度分析方法,可以将重要构件实际强度数据输入到力学设计模型中,从而论证建筑物现状刚度和设计刚度之差,可以让结构工程师分析建筑物的损坏情况。
系统识别与模型修正法较为适合正常情况使用下的建筑物安全鉴定使用,即实际使用状况与设计使用功能相同的建筑物。
1.1.2. 动力指纹识别方法
在土木结构诊断中,动力指纹识别是在结构特性变化下,如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化,相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志,重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等,经实际结构试验,土木结构损伤中的固有频率变化比较小,振型的局部刚度变化较为敏感,不过其精准测量比较困难。如Elkordy等人采取振型方法进行五层框架结构的损伤诊断,在不同损伤状况中,第1-第4层当中的第1振型,是依据第5层当中的第1阶振型进行归化处理,并对损伤前后的振型变化比,当作参数输进BP网络中,还应对损伤位置给予检测,对其损伤程度进行测定。
在检测当中,仅应用振型方法诊断会受到检测时建筑物振动影响检测结果,具有一定缺陷性,建议采用多次检测的数据结果进行加权提高数据准确性。
1.1.3. ANN方法
ANN方法为神经网络法,是上世纪80年代,广受关注的人体神经原理的模拟方法,有自我学习与并行计算之功能,其容错性也很强,运用网络算法当中的墨水识别,能有效解决传统模式当中的模式损失与高噪音等缺点,已成损伤结构诊断中应用最广泛工具,神经网络诊断原理是依据不同状态下的结构反映。经特征提取,选择损伤敏感参数当做网络输入的向量,而结构损伤为输出,构建损伤状态及输入参数间的映射关系,网络含模式分类作用,通过目前结构可直接反映结构损伤状况。MSC.Marc软件对神经网络法的支持度很高,对比起Nastran,MSC.Marc可以分析的处理各种线性和非线性结构分析包括:线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库,几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。运用神经网络的损伤诊断法,并不需要土木结构的动力特点先验知识,含有损伤的诊断非参数性,非线性的应设立较强,比较适合非线性的模式分类与识别,与模型修正方法相比,神经网络方法的适用范围更为广泛,不单可以分析整个建筑物,亦可以单独核算各种构件。
1.2. 局部检测方法
这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测,主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等,这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查,在实际检测当中,多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。
如射线检测法是用直线加速器与X射线,对土木结构缺陷给予检测,例如地下连续墙裂缝检测,对其结构内部的缺陷位置与形状给予检测,以判断结构可用与维修参考。声发射法所指的是对活动缺陷给予动态监测,并采取声发射探头对发射源中发射弹性波向电信号进行转换,再通过放大处理,获取特征参数,以推测材料内部的缺陷位置。超声回弹综合法根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法。本方法采用带波形显示器的低频超声波检测仪,并配置频率为50~100KHZ的换能器,测量混凝土中的超声波声速值,以及采用弹击锤冲击能量为2.207J的混凝土回弹仪,测量回弹值,直接得出混凝土实际强度。
通过局部检测,找出结构损伤点,通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣,及时补强,提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件,仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件,当处理整体受损,或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物,还需要结合各种整体检测方法检测。
1.3. 无模型的诊断方法
在土木结构的损伤诊断中,无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量,从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取,实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中,进入21世纪之后,才逐步应用在土木结构当中,其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类,其中,频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造,如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断,又如功率谱密度均方根的指标在线性结构中的早期损伤定位。时域方法包含卡尔曼滤波法与ARMA模型等,如运用加速度的时域信息对残差量进行构造,并采取奇异值的分解法,对方程组进行求解,以验证方法有效性。而时域分析法是运用新信号的分解法,对原有傅里叶变换分解法进行替代,现在大多为小波变换,如廖锦翔等人,就运用小波变换,对桥梁裂缝的位置进行了识别,并实施数值模拟,以检测结果的准确可靠性。
1.4. 重建力学模型法
与无模型的诊断方法的使用环境相同,目前我国存在大量建国以前留下的古建筑,而因为建筑物设计及竣工资料档案制度建立以前的五十至八十年代建筑物也不在少数,这些建筑物大多处于年久失修的状况,而且因为设计资料缺失,无法通过整体检测方法测定其安全状况。我所工作的海印集团曾多次接收这种资料缺失的旧物业,例如海印广场项目、海印电器总汇、海印江南粮油城项目。在这些项目中,我司与设计院一道,通过超声回弹综合法,测出混凝土结构强度,同时利用X射线探测主要构件的构造钢筋,重建改造部位的力学模型,降次使用轻度受损的范围,对中度受损的构件及时回顶、拆除、植筋并重新浇捣,收效显著。重建力学模型,对重新活化古建筑、近代建筑有重要意义,有待专题研究并形成相关的行业规范。
3. 土木结构中的损伤诊断相关问题探究
在土木工程当中,其结构的损伤诊断是很重要的,直接关系着土木结构稳定安全性,损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛,在土木工程,特别是桥梁结构中,其应用有效性还需不断加强,因土木结构的影响因素并不确定,结构也较复杂,在实际应用当中,诊断方法还存在较多困难,需要不断深入研究及实践,损伤诊断当中,对实际结构损伤的数据需求量大,不过实际数据比较有限与不足,运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取,所付出代价较为昂贵,并且费时费工,损伤结构研究当中,构建结构模型,并运用数值仿真实施相关研究,其现实意义更强。
在损伤诊断当中,大多诊断指标是在航空与机械等方面发展来的,土木工程当中的结构诊断指标,还需要不断完善,尤其是结构的实用性,还应加强研究,运用更可靠损伤指标,让其适合某结构。对于大型的土木结构,激励环境下,难以激发高阶模态,加强低阶模态的结构损伤诊断,更具有其理论意义与实践价值。土木结构中的自身动力与非线性等变异,会对结构损伤诊断造成较多困难,需要进一步研究。随着新材料及新思想的发展,在土木工程中,应加强结构设计改进,加强新参数与性能指标的测试,并运用新数学模型,强化土木结构边界条件注意,有效扩大应用范围,增强拟合程度。
我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家,即使对比香港,我国大陆还是处于萌芽的阶段,其主要原因首先是我国目前新建项目之多,导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全,未能退出相应政策支持,这需要政府立定决心,成立分管土木结构使用的安全的部门,仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规;其次,国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏,即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂,使用者望而却步,也是制约结构损伤的诊断的重要因素,许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算,而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法,所谓工欲善其事必先利其器,须由国家主管部门牵头,研究属于中国的力学模型软件,制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。只有完善上述两点,我国结构损伤诊断行业才能迎头赶上世界列强。
结束语:
在建筑工程中,土木工程结构作为其重要构成,结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性,加强土木结构的损伤诊断是非常必要的,我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入,不过依然存在一些问题,需要运用合理诊断方法,对其损伤进行诊断,为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据,确保建筑工程质量的安全性,保证人们的生命财产安全。
参考文献:
[1]张海芳.关于土木工程结构损伤诊断的研究[J].中国房地产业:理论版,2012(9)
[2]姜浩,乔丽.土木工程结构损伤诊断方法的研究进展综述[J].吉林建筑工程学院学报,2011(5)
关键词 卓越工程师 土木工程 地方本科院校
一、引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》提出要引导高校合理定位,扩大高能力型、应用型、复合型人才培养规模,建成一批国际知名、有特色高水平的包括本科和高职在内的高等学校。教育部于2010年6月启动的“卓越工程师教育培养计划”,是“纲要”中“高等教育质量提升”的重要内容。
“卓越计划”己经明确了卓越工程师教育培养计划的指导思想、主要目标、主要特点、具体措施、培养模式和教学方式,这给试点专业在遵守国家标准、行业标准前提下制定各校该专业培养标准留下了创新空间—包括校企合作、课堂教学等实现培养目标的规定方式之外的创新。
西南科技大学土木工程专业于2010年启动“土木工程卓越工程师班”计划,并于2012年获得四川省卓越工程师教育培养计划立项。本专业经过三年的摸索与建设,逐步建立了系统的土木“卓越工程师”培养方案,并培养了一批经过坚实的工程实践训练,并且能够胜任本专业项目策划、工程设计、施工技术、项目管理与研发等工作的具备优秀基本技能的后备工程师。
二、准确定位土木工程卓越工程师班培养目标
卓越工程师培养分为应用型工程师、设计型工程师、研究型工程师三类[1]。应用型工程师主要是在工程项目的施工、运行、维护的工程师,主要在本科阶段培养;设计型工程师,主要指从事工程项目的设计与开发的工程师,主要在硕士阶段培养;研究型工程师,主要指从事复杂或大型工程项目的研究开发以及工程科学研究的工程技术人才,主要在博士阶段培养。
西南科技大学为教学研究型大学,具有“共建与区域产学研”联合办学的鲜明办学特色,“土木工程”专业是四川省特色建设专业,也是四川省“土木工程专业”本科人才培养基地,在校本科生3000余名。近年来,土木工程专业学生就业领域70%以上是施工企业,岗位以技术员、技术负责人或主任工程师、项目经理为主。
本校土木工程“卓越工程师班”培养目标定位于应用型工程师,培养基于基础理论教育,具有坚实的自然科学基础、人文社会科学基础,掌握土木工程学科的基本理论和基本知识,具有扎实的专业理论基础、宽厚的专业知识与良好的综合素质,拥有较强的土木工程意识、工程素质与工程实践能力、自我获取知识的能力、创新意识与拼搏精神,良好的社会交往能力与组织管理能力、继续学习能力,以及具有国际视野的土木工程专业高素质人才。
三、探索合理的培养模式
教育部新近推出了“卓越工程师培养计划”,明确了人才培养的目标定位,提出了采取“3+1”模式实施应用型人才的培养,所谓“3+1”人才培养模式就是指学生在校内按照教学进程三年内完成以理论教学为主、专业实践教学为辅的课程学习后,第四学年在企业进行为期一年的以工程技术与实践能力为主、专业理论为辅的实践训练的一种新的应用型专业人才培养模式。
西南科技大学结合土木工程专业毕业生就业岗位群对人才的知识、能力与素质的要求,对本专业学生必须具备的基本技能与能力结构进行了细化和量化,在此基础上构建了本专业基于“3+1”模式的应用型人才培养方案。
本专业在“3+1”模式基础上,按照“2+1+1”方式进行培养。大一、大二,卓越工程班学生与一般本科生一起进行公共基础课程的学习,使其具有广泛的人文社会科学知识,具备基本的自然科学基础知识,掌握基本工具性知识,并与其他同学共同学习进步成长。大三,卓越工程班学生进行专门专业课程的学习,使其具有扎实的专业基础知识,具有扎实的、较为广博的专业知识。大四,进行 校企联合培养,根据区域经济发展对应用型技术人才的需求,采取“订单式”培养模式,掌握企业专项工程技术知识,达到培养工程实际工作能力及综合设计、研究能力的要求。
校内培养阶段。校内学习阶段的培养要求和培养模式,由土木工程专业指导组根据“卓越工程师培养计划”的通用标准和行业标准制定本专业的培养标准、培养要求、培养模式、培养计划、教学方式,并由专家组审定。校内专业知识培养采用引导式教学方式,实行个性化培养,因材施教,着力培养学生的学习能力和创新意识。
企业学习阶段。安排累计1年以上时间在企业学习、实习和做毕业设计(论文)。由专业指导组与卓越工程师的企业导师,共同制定学生在企业学习期间的培养目标、培养标准和相应的培养体系,学习企业的先进技术、先进管理和先进企业文化。企业学习阶段要着力培养学生的工程实践能力、组织协调与管理能力。
四、几个创新点
(1)卓越工程师师资队伍。土木工程专业从学历、职称、企业挂职、科研能力等方面遴选专任教师,要求专任教师必须同时具有较高学历和在企业、设计院、研究所工作经历以及中级职称。专业课程专任教师应具有到相关生产单位实习锻炼的经历。企业实习指导教师要求以生产一线的高级工程师为主。
(2)导师制培养模式。卓越工程师班实行全程导师制,每位导师指导的1名学生。在导师的指导下选择课程和研究方向,逐步进入导师的科研工作,强化科研能力与科技创新意识的培养。
(3)校内培养按照通识、大类、专业课程三位一体的指导思想设立课程体系,体现厚基础、宽口径、交叉复合的特点,实施厚基础、宽口径的大类基础教育与自主性、个性化专业培养相结合的培养模式。学生在适应大学生活、了解更多专业背景的基础上,根据自己的条件,进行专业培养。
(4)遴选优秀企业作为校外实训基地,确保实习实训效果。按照本专业人才培养目标、规格要求以及毕业生就业方向,择优遴选适合本专业实训的合作企业作为校外实训基地,以保证学生能得到系统的、良好的工程实训,学生在实习期间就能顶岗工作,毕业后,企业优先选择优秀人才留用。
五、结束语
住房和城乡建设部人事司副巡视员赵琦表示,住房和城乡建设部正在研究制定住房和城乡建设领域专业技术人员职业标准,为“卓越计划”培养提供依据。教育部高教司副司长刘桔指出,省属院校的积极参与将会有力地推动“卓越计划”的实施,在人才培养模式改革方面取得突破性的进展。
西南科技大学按照卓越工程师培养计划的要求探索定位土木工程卓越工程师特色目标,建构卓越工程师知识素质和能力的复合标准,推广实践锻炼,探索新的应用型土木工程人才培养模式,并在实践中加以检验,逐步完善,成为卓越工程师培养研究与实践的一个小分支。
参考文献:
[1]陈金陵,梁桥,彭利英.教学型高校土木工程专业应用型卓越工程师培养模式研究初探[J].高等学校土木工程专业建设的研究与实践.174-180.
[2]张厚先.地方本科院校卓越土建工程师培养标准的若干问题[J].高等建筑教育,2011,20(6):15-18.