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土木工程建筑方向范文1
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)35-0049-02
《巖體力學》是巖土工程、地質工程專業的專業基礎課程之一,也是土木工程、水利工程等學科的主要專業課之一。巖體力學是近展起來的一門新興學科和邊緣學科,是一門應用性和實踐性很強的應用基礎學科。巖體力學是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規律的理論及其實際應用的科學,是一門應用型基礎學科。巖體力學是一門認識和控制巖石系統的力學行為和工程功能的科學。因此,在巖體力學教學中必須加強教學內容改革和加強課程實踐環節,體現巖體力學作為基礎學科內容的完整性和土木工程專業基礎的實踐性,引導和推動學生積極地投身到該課程的學習中去。我校土木工程專業從成立時,一直將《巖體力學》課程作為主要專業基礎課程,并已形成了良好的教學傳統,教材及實驗條件都十分充足;且該課程一直作為我巖土工程、地質工程碩士、博士入學考試的科目之一,經過多年的教學實踐獲得了較好的課程教學經驗。但在我校也存在多個專業不同方向都沿用一套教材、一套大綱、一套講義的教學現狀問題,并未結合專業方向特色進行有針對性的改革;故此結合近幾年對我校土木工程專業地下建筑專業方向本科生授課經驗及感受,介紹面向地建專業方向的巖體力學課程安排和教學方法改革的相關措施及效果。
一、課程內容及教學安排
1.教材選擇。目前國內巖體力學教材比較多,側重點也有所不同,通過對國內其他兄弟院校授課教材調研發現,基本上都是采用本校權威教授所編的教材或者是國家規劃教材。結合我校地質學專業特色及課程教學團隊經驗,采用我校劉佑榮教授所編的,由中國地質大學出版社出版的《巖體力學》教材;2009年又再次對教材進行了重新編審,由北京化工出版社出版了修訂版的《巖體力學》教材,對部分章節進行了合并,并增加了目前國內外研究方面的成果,例如結構面網絡模擬等內容。近2年授課則是以這本修編教材為主,但在部分章節的授課中也兼顧了蔡美峰主編的《巖石力學與工程》教材,供學生課后學習,以滿足本專業學生對巖體力學知識的需求。
2.課程內容優化。結合教材的內容編排,主要從以下幾方面的內容來進行重點講解,包括巖體的地質特征,巖體的物理、地下洞室圍巖應力重分布,邊坡巖體穩定性分析等內容。在具體內容編排中也適當地增加了部分內容,如在巖體的地質特征章節,補充安排了工程巖體分類等內容;在巖體強度與變形性質方面,增加了地下工程巖體分級標準及體系的相關介紹;在內容編排上突出地下建筑方向的專業特點及需求。
3.教學學時安排。本課程的課時安排在第三學年的第五學期,總學時為40個學時,2.5個學分,其中課堂教學34個學時,實驗課6個學時。本門課程是在系統學習完理論力學、材料力學等力學基礎課后進行開設的。
二、課程教學方法改革
1.圍繞專業工程實例展開授課?!稁r體力學》課本身就是實踐性特別強的一門課,在進行每一章節的授課時,可以多以工程實例來展開,尤其是國內外比較知名的工程實例,多多采用照片、錄像等生動形象的方式,來增加學生的感性認識,使學生投入其中,增強學生學習的興趣及熱情。例如,在講第五章地應力的時候,可以結合水利水電工程中,如錦屏電站的高地應力問題來說明地應力研究的重要性;在講邊坡工程,可以選用大量邊坡地質災害的圖片。由問題入手,來追根溯源找到解決問題的源頭。
2.結合專業方向特色來授課。巖體力學作為土木工程、地質工程、采礦工程等諸多工程的主干專業課,面對的專業層次不盡相同,在授課的時候盡量能結合專業背景展開。針對地下建筑工程方向的學生,要從學生的專業方向特色及專業需求來闡述。作為土木工程地下建筑方向的本科生,《巖體力學》這門學科的發展都與地下工程的發展是密不可分的。從本質來講,縱觀巖體力學發展的幾個重要階段,從19世紀末~20世紀初的初始階段誕生的靜水壓力理論、側壓系數,到20世紀初~20世紀30年代的經驗理論階段出現的普氏理論、太沙基理論,然后在20世紀30年代~20世紀60年代產生的圍巖和支護共同作用理論及地質結構理論,這些重大理論及思想的誕生過程就是對地下工程認識實踐不斷深入的過程,并促進了巖體力學學科向前發展。在授課時,可以將這一發展脈絡講述給學生,并貫穿到后續的課程教學中,不僅大大地培養了學生對自己專業的自豪感,也加深了對自己專業的認識。
3.結合教師科研工作來授課。講授這門課的老師,不僅有科研經歷豐富的教授博導,也有剛走出校園的博士年輕教師,他們在長期的工作和求學中,完成和參與了大量的科研項目,也取得了一定科研沉淀。在授課時,可以將這些科研成果進行整理,在每章結束時,抽出專門的時間,做個與授課內容相關的小型專題講座,豐富學生的專業眼界的同時,也可將巖體力學最新的研究方法、手段和技術介紹給學生。例如,在講地應力一章,就曾經將參與過的地應力測試及地應力反演分析的課題成果向學生進行介紹;講地下洞室穩定性時,就將參與的軟巖隧道科研項目成果進行介紹;上課時的反響很熱烈,大大激發了學生科研的熱情,建立了專業教師和學生之間一座良好的溝通橋梁。尤其是對那些希望繼續攻讀研究生的學生,也為他們開啟了一扇科研的窗戶;此外,也讓學生了解授課老師及其團隊的專業方向及特長,為后續研究生報考提供了便利條件。
4.結合學生實踐課來展開。我?!稁r體力學》課程是安排在大三上學期,上這門課的學生僅僅經歷的與此相關的實踐環節就是大二結束時的地質學專業教學實習。雖然是地質實習,但也是與這門課的研究對象——各類巖體在打交道,例如各種巖石、結構面。在上課時,不妨將課程中提到的各種巖塊、結構面等內容與實習中能看到的種類聯系起來,使學生的認識更為深刻。例如,在談巖塊、結構面和巖體的地質特征時,便可列舉實習線路中各類成因、不同類型、不同特征的結構面及巖石;在講結構面的強度及變形性質時,可以將實習中遇到的各種斷層、軟弱結構面等現象作為實例來分析其性質上的差異。這些實例學生在實習中都親自參與過,已經有了部分感性上的認識,重新回到課堂上學習其相關的知識,認識和教學效果也會更好。
《巖體力學》課程內容豐富,更要求我們在教學時進行一定的教學改革,要結合所教學生專業方向的特點以及未來需求,多采用先進的教學手段和方法,注重加強理論基礎聯系工程實際的教學模式,提高學生認識問題深度和廣度,培養學生良好的工程專業素養和專業精神,為學生后續的發展奠定良好的基礎。
參考文獻:
[1]劉佑榮,唐輝明.巖體力學[M].武漢:中國地質大學出版社,1999.
[2]劉佑榮,唐輝明.巖體力學[M].北京:化學工業出版社,2009.
土木工程建筑方向范文2
【關鍵詞】建筑;電氣工程;途徑和方法
智能化電氣技術的發展將整個電氣工程行業的地位提升到了另一個高度,由于其飛速的發展使得電氣工程的作用日益凸顯。建筑電氣工程的質量影響著建筑的使用功能以及項目建設完成后其運的安全可靠性,就建筑電氣工程來說,項目質量的全方位管理意義十分重大。探討加強電氣工程質量管理的途徑和方法關乎整個工程實施進度,其質量水平的高低嚴重影響著建筑施工功能的好壞,決定著用建筑電氣工程質量水平。
1 加強建筑電氣工程管理的重要意義
不管是工業建筑還是民用建筑,電氣工程都是建筑體的重要組成部分。早期建筑的電氣系統僅僅是為了給室內提供簡單的照明,隨著科技與社會的發展,建筑電氣系統的功能有了極大的豐富,尤其是智能化控制電力系統的出現,不僅僅為建筑提供了豐富多樣的照明功能,也支持建筑內各種設備的運轉,從工作設備到供暖排氣設備,從網絡交流到自動報警與聯動功能,電氣系統已經是建筑的血液和經脈,是建筑體的生命保障之一。
在實際建筑施工中,電氣工程的地位和作用越來越重要,直接關系到整個工程的質量、工期、投資和預期效果。工程質量直接影響到建筑物整體設備的安全運行、節能效果及建筑物投入使用后的使用功能,包括工作、生活在其中的人員的舒適性、安全性、高效性。特別是建筑的安全,它涉及到電氣設備的安全可靠運行、電器線路是否存在漏電或火災隱患,電氣火災報警及聯動控制系統功能是否完善、運行正常,消防設備、應急照明的供電是否可靠,保安監控系統是否完備等等。電氣系統總的來說是管線工程,大部分鋪設在混凝土內部,具有一次安裝、不便修理的特點。所以,在建筑的施工階段一定要考慮到各種可能發生的狀況,為未來的電氣系統升級做好準備。
2 建筑電氣工程管理對電氣工程師的要求
建筑電氣工程師是管理電氣安裝的主要人員,應該具備以下幾個素質:
2.1 電氣工程師要有較高的責任心與工作能力
電氣工程師應有對所負責的電氣工程質量高度負責的責任心,充分應用自己的專業水平,深入、細致地搞好電氣工程的技術、質量、簽證、進度、安全等管理工作。一個好的電氣工程師首先要有全面的專業知識,不僅要掌握強電各系統的內容及施工規范,還要有豐富的弱電各系統的知識和經驗。要有積極地心態時刻更新自己的知識,不斷地學習新技術,新方法。因為社會的技術發展水平更新很快,只有不斷的為自己充電才能進一步滿足自己的工作需求。
2.2 電氣工程師要有較強的制圖與審圖能力
電氣工程師不能只停留在按圖施工的水平,要全面熟悉設計圖紙,努力并善于發現圖紙中的不足,及時提出處理意見,對業主而言是維護其利益,對自己也是提高。要審查設計圖紙是否符合相關規范或有關技術質量標準,設計是否合理和優化。特別是對建筑智能化的設計,要防止盲目求大、求全,應以適用為主,考慮經濟承受能力和投資取得的回報。同時要為電氣系統的進一步升級和換代留下余地,為將來可能發生的各種意外做好應急準備。
要根據工程的具體功能情況,明確業主對其項目的定位和需求。應提供意見和建議與業主,及早協調明確要設置哪些系統,以便所設系統與主體工程同步進行,避免主體完工后再上系統,難于施工,剔鑿造成對建筑的破壞和浪費。尤其對建筑智能化各系統的設計,因系統綜合性強、產品更新換代快、投資風險大,應慎重考慮實施。綜合考慮工程的經濟性能與便利性能,既要對自身的工作內容負責又要時刻為業主著想,采取措施減輕業主的負擔。
2.3 電氣工程師要有有效的質量控制措施
電氣工程師要根據工程的實際情況編制施工組織設計(施工技術方案)并嚴格審查,要求有完善的質量保證體系、保證工程質量的各項技術措施,而且應符合經會審的設計圖紙及國家現行的有關電氣工程的施工及驗收規范。對工程所需的資料表格及相關技術文件、要求、標準做到心中有數。對工程中所有的材料、設備進行考查和確認,為下一步工作創造條件。
施工中必須根據已會審后的電氣施工圖紙和有關技術文件,按照國家現行的電氣工程施工及驗收規范,地方有關工程建設的法規、文件,經審批的施工組織設計(施工技術方案)進行。施工中若發現圖紙問題應及時提出并處理,不允許未經同意擅自變更設計。嚴格推行規范化操作程序,編制符合規范、工藝標準,具有可操作性的質量控制程序。每道工序未經有關人員在驗收表上簽字,不得進行下道工序,記錄好工作目志,防止監督流于形式。
3 建筑電氣工程管理的實施途徑及方法
現代建筑的電氣部分已不只是埋管穿線,電通燈亮的簡單內容,隨著科學技術的進一步發展,大量現代化電氣設備和裝置的安裝使用,已是建筑物現代化水平和質量高低的重要標志。
3.1 電氣工程的安全管理措施
首先要樹立“安全第一,預防為主”的工作指導方針,編排好施工安全手冊,對技術人員進行安全技術交底,并且設立安全巡查制度,時刻監督工作人員規范施工。建立安全教育和培訓制度,定期對專業電工及用電人員進行用電安全教育和培訓,凡上崗人員必須持有勞動部門核發的上崗證書,嚴禁無證上崗。施工方要為施工人員提供一定的安全防護用具,還要考慮到地域與季節的變換,采取防暑和防寒措施。
3.2 電氣工程的質量控制措施
施工的進行必須按照相關的圖紙開展工作,嚴格遵守國家的有關法律和技術文件,不經過審批的施工方案不得開工。要有積極地意識去主動處理施工中暴露的各種問題,及時的與上級領導和技術人員反饋,嚴禁隨意的的更改施工方案,對于圖紙出現的問題要經過施工設計方集體討論修改后才能實施,不能自己隨意的變更。在施工過程中要善于捉住重點,捉住細節,對于容易出現問題的地方多留心,反復的核實檢驗,確保工程質量。每一個重要的施工環節,都要有施工記錄,要落實責任到人,以激發工作人員對于工作內容的嚴謹態度。采取適當的激勵與懲罰措施,堅決清除的害群之馬。
3.3 電氣工程的檢測驗收措施
要有獨立的部門對建筑電氣工程進行檢測驗收,一切按照相關國家標準和圖紙為依據,檢測電氣工程是否存在安全隱患,是否達到施工目標,是否有偷工減料的現象。某些重要的設備,例如防火報警裝置,火災照明指示裝置,電源短路保護裝置等能否在關鍵時刻發揮作用。施工方配合驗收單位的驗收工作,提供足夠的資料,不能有瞞報漏報的行為。
4 結語
論文簡述了電氣工程在建筑施工中的地位和作用,提出了加強建筑電氣施工項目管理的途徑和方法。文章建議主要從四個方面入手加強建筑電氣施工項目管理,即:加強電氣工程師的培養和管理;加強施工組織規范,嚴格遵守施工章程施工;安全施工;建立有效的工地監督與建后驗收機制。未來的建筑電氣工程還將會越來越復雜,對于施工方的要求也會越來越嚴謹。對此,我們必須時刻更新自己的觀念,以緊迫的意識來做好建筑電氣工程項目的管理工作。
參考文獻:
[1]朱海君.建筑電氣的發展現狀和趨勢[J].揚州科技.2006(4).
土木工程建筑方向范文3
在實際施工過程中,土木工程受諸多因素影響其抗震能力有較大的波動性,掌握土木工程抗震技術的前提是明確土木工程影響抗震能力的因素,筆者對影響因素做了以下總結:第一,地基影響因素。地基是建筑物整體質量的基礎保障,是后期各項施工順利開展的依據,如果土木工程地基選址不合理,在實際施工過程中建設工程的抗震能力將受到嚴重削弱;第二,土木工程的結構及原材料對土木工程抗震能力有直接影響,施工過程中如果土木工程結構設置不合理或者使用的原材料質量存在問題,土木工程的整體質量將受到嚴重影響,其抗震強度必將受到嚴重削弱;第三,建筑項目的高度對土木工程抗震能力有直接影響。伴隨著經濟的發展,城市高層建筑數量越來越多,國家對高層建筑的安全指標、材料特性以及力學模型等提出了更高要求,以上因素如果不符合施工要求遇到地震危害后將產生嚴重的后果;第四,抗震預防影響因素。在實際施工過程中各建設項目必須針對建筑物抗震性能編制合適的預防措施,為提高土木工程使用壽命提供技術保障。
2土木工程結構中的抗震技術發展
2.1合理選擇地基場地
合理選擇地基場地是促進我國土木工程抗震技術發展的基礎保障。在實際施工過程中,設計人員應該結合實際施工狀況選擇合理的施工場地,施工人員必須深入施工現場,了解土木工程所在地的地質狀況,明確該地段的地震活躍狀況,結合當地實際地震發生情況對可能出現地震區域進行分析,研究人員還應該準確地評定該區域一旦發生地震后地震的等級以及毀壞程度等。選址過程中,應該盡量少選擇不利于施工的場地,如果建設項目中必然存在施工困難的區域,施工人員應該對該區域的地質加工加固,經過篩選后的地基應該處在密度較高或者巖石較多的基土位置,從根本上提高建筑物的抗震能力。
2.2關注建筑結構的規則特性
實際施工中,為提高土木工程的抗震能力,施工人員還應該更高度關注建筑結構的規則特性。土木工程結構設計人員應該盡量選擇最簡單的抗側力結構,與此同時確保結構的規律特性,在實際施工過程中,在合理分布建筑物承載能力的同時,還能提高建筑物的穩定性和牢固性。如果土木工程的結構不規則,施工時鋼心和建筑物結構會出現嚴重的交錯現象,一旦發生地震建筑物架構將出現嚴重偏離,整體強度降低后土木工程的穩定性也隨之降低。因此,設計人員應該關注建筑結構的規則特性,減少因建筑結構不規則引發的地震災害。
2.3合理選擇建筑結構原材料
合理選擇建筑結構原材料是提高建筑物整體質量的基礎保障。鋼筋材料在土木工程施工中使用范圍非常廣,鋼筋材料的質量直接決定建筑物的整體抗震能力。因此,施工人員應該結合建筑施工的實際狀況,選擇合適的材料,在考慮鋼筋韌性的同時還應該充分考慮鋼筋的受力方向與豎直方向。在選取土木工程施工中使用其他材料時,施工人員在考慮材料抗震性能的同時還應該注重成本控制,從根本上為土木工程的發展提供動力。
2.4合理設計隔震及消能減震項目
地震常發帶對土木工程的抗震能力要求非常高,土木工程不僅要具備基本的抗震能力還應該具有隔震和消能減震的作用。因此,土木工程研究人員應該在選址期間確保地基的密實性和穩定性,從根本上降低地震對建筑物整體質量的影響。另外,研究人員還應該結合建筑物自身存在差異,明確各建筑物的隔震系數,選擇合適的隔震支座,提高建筑物的抗震性能。最后,研究人員還應該設計合適的隔震和抗震構建,明確建筑用材的延性,減小地震對建筑物的破壞。
2.5加固設計
第一,如果土木工程的結構設計存在問題,設計人員應該及時增加構建的數量,以增強土木工程整體強度為依據,提高建筑物的整體抗震性能。第二,設計人員應該通過增強建筑物承載性的方法提高土木工程的抗震能力,在擴大建筑物原截面的同時,增加構建提高建筑物的穩固性。第三,如果建筑物的整體結構不符合土木工程抗震標準,設計人員應該及時調整建筑物整體結構,在分散地震力的過程中減少地震對建筑帶來的損壞。
3結束語
土木工程建筑方向范文4
【關鍵詞】土木工程的歷史;現狀;發展
引言
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經濟建設和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現代人類生活和發展的必要場所空間。
1 土木工程的歷史
1.1中國土木工程的歷史:遠在上古時期,中國古人類就在野處穴居,為了避免野獸侵襲,有巢氏(中國的傳說中的巢居的發明者),才教古人離開天然巖洞、構木為巢,居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技術和藝術造型達到當時極高的成就。像長城、趙州橋、都江堰等都是具有代表性的中國古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程發展歷史:在歐洲,大約8000年前已開始采用曬干的磚;鑿琢自然石的采用,大約在5000~6000年前;至于在建筑中采用燒制的磚,亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑,以公認的七大奇跡最為引人注目,它們都建于公元前600年~公元前200年,且均為石材建造,大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當時經濟和科技非常發達的地區,說明土木工程的發展與經濟繁榮和科技進步是密不可分的。
2土木工程的現狀
2.1世界現狀:隨著19世紀中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用,以及20世紀20年代后期預應力混凝土的制造成功,建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前,世界上最高建筑是中國臺北的101大廈,總高度為508m。近代體育事業的蓬勃發展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現。
2.2 中國現狀:回顧20世紀特別是改革開放20年來,我國建設取得舉世矚目的輝煌成就。改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑,目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈。在特種結構方面,我國有4所電視塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海東方明珠電視塔以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運會,北京將建設一大批大跨超長建筑,像國家體育場“鳥巢”結構、國家游泳中心“水立方”、國家大劇院等。無論在工程結構的改革、建筑功能使用、新技術和新材料的采用上及合理組織施工方面,還是在抗震分析和計算機程序應用上及有關抗震控制試驗研究上,我國均達國際先進水平。
3未來土木工程的發展
3.1指導理論的繼續發展。在可以預見的將來,土木工程工程技術理論的核心部分仍然是力學,新的分析方法和新的數值處理方法將是土木工程中力學的突破方向。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數學在將來也應該有很大的發展,用以處理土木工程技術中復雜的數值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現實。力學也會突破宏觀框架,向微觀發展,控制論,虛擬現實等技術也在力學中加深影響。另一方面,土木工程學科將向周圍繼續發散,與材料,環境,化學,電子信息,機械。城市規劃,建筑等相關學科進一步的交叉,融合,互相支持,互相服務。土木工程內部的次級學科也同時會在現實需要的推動下產生出新的學科。
3.2工程實現的變化。土木建筑的最終目的是建設出合乎設計要求的工程構造物,從設計到成果中間需要一個很長的工程實現的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優秀的作品。
信息時代正在迎面走來,其他學科和其他方面的新觀點新技術,必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統學科注入新的活力。包括控制理論,施工技術,新材料,環境工程,經濟理論等等。
全過程信息化。信息化的特點將更深的滲透到未來的土木工程中,重點不僅僅限于CAD方面,也包含對工程進度的管理、運行中數據資料的收集,分析,整理;對建筑物結構,強度,可靠性的分析和相應對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實現的基礎。
可持續發展和人性化。這兩個要求是與社會經濟的發展相適應的,社會的發展要求更加充分地合理的利用資源,社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設施人性化的要求。整個土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的,在可持續發展成為整個社會的主題的時候,土木工程也必然地要面對這個問題。對資源和能源的節約,包括在建設中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設計和有效的運作管理機制,土木工程構筑物在它的整個壽命周期,從規劃,設計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環境的影響降到最小,同時盡可能大發揮它的社會經濟效應。這對土木工程提出了新的要求。
3.3主動控制技術。迄今,絕大部分的土木工程建筑都是被當做一個靜態的,被動的物體。對周圍環境的影響,如風動,溫度變化,突發事件等只能依靠自身的結構進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應變能力。今后土木建筑設施的一個發展方向之一就是主動控制技術在建筑構造物中的應用。運用計算機技術和模糊控制技術,以及一些預設的控制結構。使得建筑物能夠對各種環境因素做出適當的反應。
4結束語
土木工程當今的發展是人類智慧的成果,土木工程是為了人類存在而存在.堅持可持續發展道路,努力創新,土木工程定會走向新的高峰!
參考文獻
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土木工程建筑方向范文5
關鍵詞:土木工程;結構減震;控制技術;方法探究
中圖分類號:S969文獻標識碼: A
一、土木工程結構減震的意義及價值
(一)土木工程結構減震是工程安全性的需要
土木工程結構減震技術發展三十度年來,已經取得卓越的工程學成就。由于現代土木工程涉及橋梁、道路、房屋、廠房、發射塔等一系列重要的公共建筑,其安全性必須受到嚴格保證。伴隨著現代地質科技的不斷發展,人們對地質結構以及不可抗力的風險越發重視,尤其是在遭遇了日本大地震、汶川大地震、智利大地震等一系列巨大的地質災害后,人愈發重視建筑抗震以及土木工程減震的重要性,所以現代土木工程對結構減震的需要越來越強烈。
(二)土木工程結構減震是確保建筑使用年限的需要
正如前述所說,建筑受到此類突發災害性影響帶來的生命財產損失是巨大的,對建筑自身使用壽命也帶來毀滅性的影響。但在一些受強風等氣象影響下的土木工程,其長期遭受風力震動的影響,也會大大減少建筑物的設計使用壽命,同時帶來極大地安全隱患。因此,土木功臣結構減震控制技術有利于延長和保證現代建筑的設計使用壽命,達到預期的社會和經濟效益。
二、土木工程結構減震控制方法研究現狀
(一)土木工程結構減震主動控制
主動控制技術在土木工程結構減震中主要使用主動質量阻尼器、主動支撐系統和主動拉索系統三大技術。主動控制是指在結構上利用外部能源,在工程結構遭受強烈振動時,向結構施加相應的輔助動力,繼而完成減小振動反應的過程。在由作動器、傳感器和控制器三部件組成的主動控制系統中,它能實現即時的改變控制力輸出方向,從而保證工程結構的穩定。主動控制技術又根據檢測結構響應和外部刺激劃分為開環控制系統、閉環控制系統以及開―閉環控制系統。
(二)土木工程結構減震被動控制
被動控制技術在土木工程結構減震中主要包括基礎隔震、調諧減震和耗能減震三個技術措施。被動控制技術顧名思義就是不借助外部動力源,反而使用減震、隔震的裝置設計來實現消耗和阻止震動能量。它由于易于設計、維護和構造,同時造價相比較低且不借助外界動力源等優勢被廣泛推廣。早在1985年至1999年,日本就建成屬于基礎隔震技術的房屋700余棟,并且隨后將其推廣在橋梁建造中,而在被動控制中的調諧減震技術則主要使用在大型跨度橋梁的建造上,從而確保橋梁抗風防震系數的提高。
(三)土木工程結構減震混合控制
混合控制主要在土木工程結構減震中體現為主動質量阻尼與調諧減震的組合、主動控制與基礎隔震的組合以及主動控制與耗能減震技術組合?;旌峡刂剖墙⒃谥鲃涌刂婆c被動控制技術相結合的基礎之上,它繼承了前兩者抗震反應靈活、易于維護、成本合理的優點,漸漸成為未來土木功臣結構減震領域的新方向。我國混合控制技術在南京電視塔的建造中得到有效發揮,其調諧液體阻尼系統與主動質量阻尼系統的結合有效地控制了該建筑的風振反應,實現了混合控制技術的工程價值。
三、土木工程結構減震控制方法的發展趨勢
筆者結合前面關于土木工程結構減震控制技術的詳細闡述,結合自身理論和實踐經驗認為,在未來結構減震控制技術將主要在一下幾個方面獲得重點研究和突破,因為這些關鍵點設計結構減震技術自身的發展需要。
(一)結構減震控制技術中模型構造優化
土木工程結構減震是一項系統性的交叉學科,涉及基礎物理學科與工程學科的多個領域,其設計應用模型的優化需要有經驗、高素質、專業技能強的工程師隊伍來共同搭建,加之土木工程結構減震面臨諸多復雜地質條件和氣象環境,所以結構減震模型的優化絕非一日之功可以完成,需要長期大量的數據積累和理論研究的突破,才能有效實現結構減震控制技術的成熟發展與應用。
(二)結構減震控制技術應用設計系統軟件的商業開發
伴隨著社會對工程減震的重視程度日益加深,結構減震控制技術在土木工程上的使用將會得到極大地普及和推廣。因此研發適合現代土木工程設計的商業化軟件將是土木工程設計市場的需要,同時在智慧城市建設日益加深的大背景下,結構減震控制技術作為城市土木工程安全使用的需要必將進入新的發展階段,兒商業化設計結構減震控制軟件將提供一個良好的平臺,實現智慧城市與城市土木工程減震安全監控的無縫對接。
(三)結構減震控制系統的綜合效益評價體系構建
土木工程結構減震控制技術伴隨著現代建筑行業的蓬勃發展,也漸漸從實驗室走向實體建筑應用中去,但面對廣大建筑企業尚未具體涉及該領域技術的應用,為了更好地推廣和促進結構減震控制系統的工程價值實現,應該組織行業協會或者第三方科研機構對其結構減震技術設置相應指標考核體系,搭建安全性、經濟性、可控性等多方面的考評模塊,從而實現土木工程結構減震控制技術的產業化開發與應用。
四、結語:
通過筆者對土木工程結構減震控制技術的必要性闡述,結合對結構減震控制技術的詳細介紹,筆者結合社會發展趨勢和土木工程結構減震技術自身發展需要認為土木工程結構減震技術將在商業軟件開發、設計模型優化、綜合效益評價體系搭建三大方向有所突破,另外筆者還認為伴隨著我國制造業創新升級的步伐,在土木工程結構減震裝備設計制造上也將會取得優秀表現。
參考文獻:
[1]李勇軍、王英紅.工程結構減震控制技術的發展[J].遼寧工學院學報.2001(01).
土木工程建筑方向范文6
土木工程專業包括了建筑工程、隧道與地下工程、水利水電工程,以及道路橋梁工程等多個專業方向。文章分析了不同土木工程專業的材料共性問題和個性要求,提出針對不同專業的實際應用需求,以提升學生專業素質為目的,進行土木工程材料課程建設。
關鍵詞:
專業需求;共性問題;個性要求;課程建設
土木工程材料課程是土木工程專業的一門專業基礎課,課程教學目的是使未來的建設工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應用方法,為今后工程實踐或科研工作提供必要的基本知識和技能[1-2]。作為一門專業基礎課,土木工程材料課程在專業課程學習中起到了承上啟下的作用,直接關系到后續課程的學習[3]。土木工程材料課程的前身是建筑材料課程。為適應工程建設需要,土木工程專業在專業調整時提出了“大土木工程”概念,主要涵蓋了建筑工程、道路工程、橋梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水電工程等多個專業[1]。這些細化后不同專業的建設材料基礎都發源于建筑工程材料,工程技術人員的材料知識基礎也是建筑材料。專業調整后不同專業學生所學的課程名稱變更為土木工程材料,但其教材編排與教學大綱未作針對性調整,課程內容與原來的建筑材料相比并未有太大變化,更多的只是原有建筑材料課程內容的簡單翻版,主要強調了材料的生產工藝與性能,忽略了不同專業的材料應用需求,并不完全適合不同專業方向的學生培養。鑒于以上原因,文章分析了不同土木工程材料方向的共性問題與個性要求,提出了以提升學生專業素質為目的,面向不同專業需求進行土木工程材料課程建設的幾點建議。
一、土木工程專業材料共性問題
隨著工程實踐的需要和科學技術的發展,土木工程學科已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系。其專業分支包括建筑與市政工程、道路與橋梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支,如水利工程,由于自身工程對象的增多以及專有技術的發展,已從土木工程中分化出來,成為獨立的學科體系,但是它們在很大程度上仍具有土木工程的學科共性。
(一)材料組成、性能與應用的關系
對于土木工程技術人員而言,正確選擇與使用材料,要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又決定于材料的組成與結構,材料的不同應用環境又決定了材料需要具備不同的組成與結構,材料組成結構、性能、應用三者的關系。材料的組成與結構內容包括以下方面:(1)所用材料是有機材料還是金屬材料,抑或是無機非金屬材料;(2)材料是晶體材料還是非晶體材料,以及材料的孔隙結構大小與類型等。這些組成與結構決定了材料強度大小、屬于脆性材料還是韌性材料,其彈性模量如何,以及環境溫度、濕度、化學侵蝕等對材料的結構與性能有無影響等;(3)每一類土木工程都有自己特殊的環境因素,鐵路與公路路基要考慮地下水與土壤中的溫度變化與侵蝕性物質影響,隧道與地下結構的挖掘必須考慮巖石的穩定性與地下水的防排水,房屋建筑必須考慮居住與使用的舒適性和適用性;(4)相同種類的工程,還必須考慮四季交替,是靠近海洋還是鹽堿或沙漠等環境影響,任何工程都必須考慮材料的組成、結構與性能是否適應環境要求。
(二)材料強度的要求
不同土木工程對材料的共同要求還體現在,所有工程中用到的材料都必須具備基本的強度要求。橋梁的橋墩、橋身,建筑工程中的梁、柱等結構構件要求其材料具有足夠的抗壓強度或抗折強度等,以承受結構荷載。房屋建筑中的墻體材料、橋梁上的欄桿等也需要足夠高的強度,以承受自重或荷載。建筑裝飾的涂料與基層之間、建筑保溫系統中的各個構造之間、道路工程中的瀝青路面與混凝土基層之間,都需要足夠的粘結強度以保證材料間的相互協同作用。因此,具備適宜的強度是土木工程對材料的最基本要求,也是其共性問題。
(三)結構耐久性的要求
土木工程材料對耐久性的定義是,在長期使用過程中,材料抵抗周圍各種介質的侵蝕而不被破壞的能力。土木工程材料在使用過程中,除內在原因使其組成結構及性能發生變化以外,更多的是受到使用環境中各種因素的侵蝕作用,侵蝕作用包括物理、機械、化學和生物作用等,如金屬材料因化學和電化學作用引起銹蝕,無機非金屬材料因受到化學腐蝕、溶解、凍融、機械摩擦等因素的作用而引起開裂和剝落,有機材料因生物作用、化學腐蝕、光熱作用等引起老化。不同材料受到環境作用的因素雖然各自不同,但都屬于材料耐久性問題。因此,確保足夠的耐久性,滿足工程設計使用壽命,是所有土木工程對材料的基本要求,也是共性問題之一。
(四)工程防水的要求
結構的防水防潮一直是土木工程領域需要克服的重要技術難題之一。建筑工程出現滲水,會造成居住不便與環境質量的下降。隧道與地下工程滲水,易誘發安全隱患,導致隧道與地下結構使用不便。結構內出現滲水返潮等問題,會對安裝于其中的大型設備產生腐蝕,即使鋼筋混凝土材料本身,也容易因水分滲透進入導致內部鋼筋銹蝕,或被其他化學介質侵蝕破壞。因此,工程的防水抗滲問題也是所有土木工程面臨的材料共性問題之一。
(五)不同土木工程的通用材料
雖然工程類型不同,使用環境不同,設計要求不同,但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、鋼材是所有工程必不可少的結構承重材料,防水材料是所有類型工程都要選擇使用的產品。按照化學成分來說,有機高分子材料中的塑料、橡膠和膠粘劑等,無機材料中的石材、水泥、石灰等,在各個土木工程領域都可能被用到。
二、不同土木工程專業對材料的個性要求
由于土木工程專業方向不同,其使用目的、結構特點、性能要求等不同,對工程材料要求也有所不同,反映的是不同土木工程對材料的個性要求。文章總結了以下四種土木工程類型。
(一)建筑工程
建筑工程與人的關系最為密切,是人類生活、學習與工作最重要的空間結構,是人類社會生存與發展的最基本需求。工程所用材料的質量決定了建筑工程的質量,也決定了人的生活質量。一個民族、一個地區或一個國家的文化與藝術水平也可通過建筑的水平與風格得到體現,建筑工程中所用材料要能充分表達建筑設計的形狀與顏色,裝飾裝修對材料性能與環保的要求也最為突出。近年來,隨著經濟與環境可持續發展的要求,建筑節能要求越來越高,因此,保溫絕熱材料成為建筑工程中的主要選擇。此外,吸聲與隔聲材料也是建筑工程中的專用材料之一。
(二)水利工程
人類通過修建水利工程,達到控制水流,防止洪澇災害,并進行水量的調節和分配以滿足人們生活和生產對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘等不同類型的水工建筑物,以實現其目標。水利工程最主要的特點是結構體量大,修建周期長,安全性要求高,使用壽命要求也長,這些都是水利工程在選用材料時必須考慮的。水利工程所用結構材料主要是低熱水泥、中熱水泥,以及專門的水工混凝土等。
(三)隧道與地下工程
隧道與地下工程,包括交通運輸的隧道,軍事工程的各種國防坑道,市政、采礦、儲存和生產等用途的地下工程,地下發電廠房以及各種水工隧洞等。因為這些工程是在巖體或土層中修建,施工過程中巖體或土層的穩定性對施工進度與施工安全至關重要,因此,注漿、支護、錨固等材料成為隧道與地下工程中的專用材料。
(四)道路工程
道路工程在建設與使用過程中,路基應穩定、密實以對路面結構提供支撐,要考慮其變形、耐水性與穩定性的協調,墊層與基層應具有足夠的抗沖刷能力和適當的剛度,剛度過大過小都不行。道路路面材料要考慮耐磨、抗滑與平整,設計要考慮抗彎折荷載與變形,還要考慮汽車行駛的安全性與舒適性。不同的路基、不同結構部位所用材料皆不同。工程用土、瀝青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的專用材料。
三、面向不同專業需求的土木工程材料課程建設
基于不同土木工程的材料共性問題和個性要求的實際情況,應面向不同專業需求進行土木工程材料課程建設。
(一)課程內容增加
應根據大土木專業增加新的課程內容,如土工材料、無機結合料、防排水材料、錨噴支護材料等。以使土木工程材料課程更適合整個土木工程專業學生的培養。在增加新的課程內容后,為適應不同專業學生對土木工程材料的學習要求,應及時調整土木工程材料課程內容。筆者的建議是,將土木工程材料教學內容分為三部分。第1部分:土木工程材料的組成與基本性質。這部分內容包括材料的組成與結構、材料的基本物理性質、材料的基本力學性能、材料的耐久性、材料的安全性等。這部分內容體現的是土木工程材料的組成結構、性能與應用相互之間的關系,目的是掌握土木工程的材料理論共性問題。第2部分:土木工程通用材料。包括膠凝材料(氣硬性膠凝材料和水泥)、石材與骨料、混凝土、金屬材料、有機高分子材料、瀝青與防水材料等。這幾種材料基本上在所有土木工程中都有應用,針對的也是土木工程的材料共性問題。第3部分:土木工程專用材料。(1)建筑與市政工程專用材料。裝飾材料、墻體材料與屋面材料等;(2)道路工程專用材料。道路混凝土、土、無機結合料、瀝青混合料等;(3)隧道工程專用材料。注漿材料、錨噴支護材料等;(4)水利水電工程專用材料。低熱水泥、水工混凝土等。第3部分內容體現的是不同土木工程對材料的個性要求,這部分內容可滿足不同專業方向學生學習和掌握本專業必須掌握的材料及其工程應用。
(二)講授重點轉變
近年來,各個高校土木工程材料課時都有不同程度的壓縮。以重慶大學為例,現在土木工程材料總課時為40~48,其中包括14~16課時的實驗教學。在課時數如此之少的情況下,為補充新的教學內容,只有對原有個別內容進行刪減。筆者的意見是,為保證教學內容與教學課時數相匹配,可減少材料生產與生成方面的內容,加強材料的工程應用案例教學。以水泥這一章節為例,對于以工程應用為主的土木工程專業畢業生而言,他們感興趣的是水泥的工程性質與應用問題,不會對生產與水化過程感興趣,因此可將相關內容縮減。同時,在教學內容中應增加工程經典實例,給學生講解如何從設計、施工、監理等角度學習和掌握各種土木工程材料。在此基礎上,對一些“吃不飽”的學生,可以通過“自主學習”[4-5]理解和掌握更多的土木工程材料知識。
四、結語
文章分析了不同土木工程的材料共性問題和個性要求,進而提出了應面向不同專業實際需求,以提升學生專業素質為目的,進行土木工程材料課程建設,針對課程內容與講授重點提出了具體建議。我國是土木工程建設大國,現有500多所高校設有土木工程專業[6],作為土木類專業的學科基礎課,土木工程材料課程的教學效果對后續課程的學習和今后工作都會產生很大影響。然而,忽視不同專業的工程特性,不能針對不同工程專業進行土木工程材料課程教學是國內土木工程材料教學普遍存在的問題,希望通過此文引起國內各位同行的響應,共同探討解決之道。
作者:王沖 吳建華 劉芳 單位:重慶大學材料科學與工程學院
參考文獻:
[1]王沖,萬朝均,劉芳,等.側重于工程應用的土木工程材料課程建設構想[J].高等建筑教育,2010,19(2):72-74.
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[3]吳東云,張建新.新形勢下土木工程材料課程教學改革與建設探究[J].高等建筑教育,2012,21(6):70-72.
[4]董明晶.運用現代信息技術培養學生自主學習能力[J].中國科技信息,2005(16):292.