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建筑結(jié)構(gòu)抗震分析是土木工程專業(yè)教學(xué)的重點和難點。一方面,它涵蓋地震工程、抗震工程、結(jié)構(gòu)動力學(xué)等多種專業(yè)知識,內(nèi)容豐富,綜合性強;另一方面,實際教學(xué)過程中,這些知識通常是在幾門獨立的專業(yè)課程中分別教授的,學(xué)生不易整體把握所學(xué)知識。在這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法下,學(xué)生能較好地掌握各門課程的基礎(chǔ)知識和理論方法,但缺乏一個綜合平臺幫助學(xué)生融會理解、實際運用這些分散的知識。
其實,大學(xué)校園本身便是一個合適的綜合平臺,可以提供開展科學(xué)探究所需的各種基本教學(xué)資源,從這個角度來說,校園是一個鮮活的實驗室。校園實驗室(Campus As Laboratory, CAL)這個概念,最初由普林斯頓大學(xué)于2011年提出。具體到建筑結(jié)構(gòu)抗震分析,特別是區(qū)域建筑抗震分析來說,大學(xué)校園建筑不僅結(jié)構(gòu)類型多樣、跨越年代廣泛,提供了豐富全面的研究對象,而且數(shù)據(jù)資料容易獲取,甚至還能獲得部分建筑的設(shè)計詳圖,有利于建立結(jié)構(gòu)分析模型。
清華校園建筑震害預(yù)測程序就是清華大學(xué)校園實驗室項目的成果之一。該程序以清華大學(xué)校園建筑為研究對象,以身邊的科學(xué)間題為切入點,較之相對枯燥的書本知識,貼近生活的案例更易激發(fā)學(xué)生的探索熱情。同時,學(xué)生可利用該程序直觀地理解、鞏固并綜合運用所學(xué)知識,提高實踐和創(chuàng)新能力,甚至以此為平臺進行更深入的研究探索。此程序可以用于《土木工程概論》、《結(jié)構(gòu)動力學(xué)》、《抗震工程概論》、《防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)》等課程的輔助教學(xué)。
2清華校園建筑震害預(yù)測程序
清華校園建筑震害預(yù)測程序(以下簡稱震害預(yù)測程序),由清華大學(xué)土木工程系開發(fā)完成。通過網(wǎng)絡(luò)搜索以及實地調(diào)研等方法,收集了清華大學(xué)絕大部分校園建筑的坐標、層數(shù)、層高、建造及加固年代、結(jié)構(gòu)類型等基本宏觀信息。利用這些信息,為各個建筑生成相應(yīng)的剪切層模型,在用戶選定的地震動下,對這些校園建筑進行彈塑性時程分析,并直觀地展示整個清華校園建筑在地震作用下的響應(yīng)和破壞狀況。
依據(jù)輸入文件中提供的結(jié)構(gòu)層數(shù)等宏觀信息,基于美國Hazus軟件的調(diào)查統(tǒng)計和該程序開發(fā)者的研究工作,計算得到結(jié)構(gòu)的各階周期、各層層間骨架線和滯回參數(shù)以及各個破壞狀態(tài)對應(yīng)的層間位移角限值等,建立剪切層模型,從而在指定的地震動作用下,進行彈塑性時程分析,得到結(jié)構(gòu)的時程響應(yīng)。
該程序包含以下功能模塊:建筑結(jié)構(gòu)信息的讀取與編輯、地震波的可視化選擇與反應(yīng)譜的生成、清華校園建筑在地震作用下的響應(yīng)分析計算、以及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)時程和破壞情況的直觀展示等。由于各個模塊都具有豐富的表格、曲線甚至是動畫功能,能直觀、生動地呈現(xiàn)從模型建立到結(jié)果顯示等整個震害分析過程,加之所選擇的分析對象是學(xué)生所熟悉的校園建筑,因此該程序可為結(jié)構(gòu)動力學(xué)、地震工程等多個土木工程專業(yè)學(xué)科的教學(xué)提供幫助:不僅能使相關(guān)專業(yè)知識更形象、易于學(xué)生接受和理解,同時還能為感興趣的學(xué)生進行諸如地震損失評估等更深入的研究提供一個基礎(chǔ)平臺。
3清華校園建筑震害預(yù)測程序在土木工程專業(yè)學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用
3.1結(jié)構(gòu)抗震工程
震害預(yù)測程序的建筑結(jié)構(gòu)信息讀取與編輯模塊,包含剪切層模型、結(jié)構(gòu)層間滯回關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)及對應(yīng)的層間位移角限值等結(jié)構(gòu)抗震工程專業(yè)知識,可用于輔助其教學(xué)工作。輸入或修改結(jié)構(gòu)的層數(shù)、結(jié)構(gòu)類型、建設(shè)年代等信息,該程序會白動計算層間滯回參數(shù)等的取值。其中,對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),采用修正的Clough層間滯回模型進行模擬;對于鋼結(jié)構(gòu),采用理想彈塑性模型模擬;而其它以剪切變形為主的結(jié)構(gòu),則使用捏攏模型作為滯回規(guī)則。同時,也可以手動修改這些取值,程序會實時更新對應(yīng)的滯回曲線的形狀。
以上功能有助于學(xué)生理解層間滯回參數(shù)的概念和意義,探討不同結(jié)構(gòu)類型的層間滯回特點。結(jié)合震害預(yù)測程序的分析計算和結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)展示,可以進一步探究不同結(jié)構(gòu)類型、滯回性能等因素對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。
3.2結(jié)構(gòu)動力學(xué)
震害預(yù)測程序提供對剪切層模型的周期和振型計算功能。例如,一個四層結(jié)構(gòu)的頻率和一階振型。調(diào)整阻尼比等參數(shù),并重新計算,可以分析各個參數(shù)對結(jié)構(gòu)頻率和振型的影響,加深認識多白由度體系的白振規(guī)律;選擇不同的校園建筑,可以對比不同類型建筑的結(jié)構(gòu)動力學(xué)性質(zhì)差異。學(xué)生還可利用程序所提供的結(jié)果與白己手算的結(jié)果進行對比,進一步鞏固課程中所學(xué)的知識。
3.3地震工程概論
地震動的主要特性可由反應(yīng)譜和加速度時程曲線等加以刻畫。一般的教學(xué)通常側(cè)重于講解反應(yīng)譜的概念、利用加速度時程計算反應(yīng)譜的原理、以及根據(jù)規(guī)范反應(yīng)譜進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法步驟等。學(xué)生可以根據(jù)相關(guān)公式和中國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)的規(guī)定掌握簡單的結(jié)構(gòu)地震作用的計算,但不易直觀地認識普通反應(yīng)譜與規(guī)范給出的設(shè)計反映譜的區(qū)別、基本烈度與超越概率對規(guī)范反應(yīng)譜形狀的影響等。
震害預(yù)測程序中地震波可視化選擇與反應(yīng)譜生成模塊所提供的功能。將其用于地震工程概論的課程教學(xué),可以清晰地展現(xiàn)幾個著名地震波的時程曲線,并方便地生成指定峰值加速度(PGA)下這些加速度時程曲線對應(yīng)的反應(yīng)譜。將反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜繪制在同一區(qū)域,可以對比二者的區(qū)別與聯(lián)系,體現(xiàn)規(guī)范反應(yīng)譜的特點:它是為方便工程計算而進行的簡化處理方法。此外,8度罕遇地震對應(yīng)的規(guī)范反應(yīng)譜與PGA為0.4g的加速度時程對應(yīng)的反應(yīng)譜相比,其最大反應(yīng)比較接近,這類對比有利于幫助學(xué)生理解抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度的對應(yīng)關(guān)系。
3.4防震減災(zāi)
在給定地震動和PGA的條件下,震害預(yù)測程序可進行彈塑性時程分析,并能在分析結(jié)束后,直觀地呈現(xiàn)校園建筑的樓層位移響應(yīng)時程、詳細信息和最終破壞情況。
在防震減災(zāi)教學(xué)過程中,震害預(yù)測程序可以有以下應(yīng)用:
1)比較分析不同結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)。
該程序中建立了清華大學(xué)校園中600多棟建筑的模型,不僅包含鋼筋混凝土框架、鋼框架、框架剪力墻、砌體結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)類型,而且包括不同年代、不同高度的結(jié)構(gòu)。在給定地震動作用下,可以比較分析這些不同類型的結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)特點,使學(xué)生加深對地震作用的認識。例如,觀察整個校園的破壞和倒塌情況可知,一般砌體結(jié)構(gòu)和建筑年代較早的結(jié)構(gòu)破壞較嚴重。
2)比較不同地震波對結(jié)構(gòu)的作用。
一方面,學(xué)生可以選擇并觀察漢川波等幾條典型地震波對結(jié)構(gòu)的作用,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;另一方面,還可以對比不同地震波對結(jié)構(gòu)的作用,通過觀察這些地震波對應(yīng)的反應(yīng)譜的特點,可以體會反應(yīng)譜的物理意義。例如,反應(yīng)譜峰值對應(yīng)的周期較短的地震波,對低層結(jié)構(gòu)等周期較短的結(jié)構(gòu)破壞性更大;反應(yīng)譜峰值對應(yīng)的周期較長的地震波,則對中高層結(jié)構(gòu)等周期較長的結(jié)構(gòu)破壞性更大。
3)展開更深入的探索研究。
震害預(yù)測程序還為學(xué)生展開更深入的探索提供了平臺。例如,可以通過收集校園建筑的財產(chǎn)、人員分布情況等信息,并添加到震害預(yù)測程序中,從而探索校園建筑地震損失評估方法;可以將校園道路抽象成無向圖等適當拓撲結(jié)構(gòu),利用圖論中的Dijkstra算法考慮人群的疏散交通需求,綜合震害預(yù)測程序計算得到的建筑破壞與倒塌情況,進行震后應(yīng)急疏散的研究等。學(xué)生可以充分利用熟悉的校園環(huán)境,采集所需數(shù)據(jù),整合至震害預(yù)測程序中,進行各種有意義的學(xué)習(xí)探索,更好地掌握和運用防震減災(zāi)知識。
4結(jié)論與展望
關(guān)鍵詞:注漿施工技術(shù);土木工程;應(yīng)用
前言:隨著中國建筑行業(yè)的進步,施工技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。注漿施工技術(shù)作為土木工程中的一項重要施工技術(shù),在實際工程建設(shè)中,卻存在施工人員對技術(shù)掌握不充分,對材料和灌注方式選擇錯誤的現(xiàn)象。因此,為了使施工人員和技術(shù)人員更好的掌握注漿施工技術(shù),迫切需要深入的了解與研究。通過對土木工程注漿材料的了解,可以總結(jié)出多種不同的注漿方式和技巧,希望通過本文的研究和總結(jié),可以為建筑施工人員對于注漿施工技術(shù)在土木工程的應(yīng)用中提供有效參考。從而提高工程品質(zhì),加快工程進度,促使建筑行業(yè)進一步發(fā)展。
一.土木工程注漿材料的種類
注漿施工離不開注漿材料,土木工程中的注漿材料細分為三大類:黏土類注漿材料、水泥類注漿材料以及化學(xué)注漿材料。三種材料的性能不同,產(chǎn)生的施工效果也不同,所以在注漿材料的選擇上,需要結(jié)合實際情況,選擇合適的注漿材料,進而提高工程效率,加快施工進度[1]。
(一)黏土類注漿材料
黏土類注漿材料包含亞黏土及黏土。黏土類注漿材料具有遇水崩解、吸水膨脹的特點,同時具有一定的穩(wěn)定性,其黏合能力也相對較強。黏土類的注漿材料十分容易調(diào)配,僅需要將涂料充分浸泡攪拌,然后篩濾再攪拌即可成型。將注漿材料中摻入適量的水泥,可以提高注漿材料的性能,增強注漿效果。
(二)水泥基注漿材料
水泥基注漿材料是在硅酸鹽水泥熟料與二水石膏等原材料攪碎以后,通過膨脹劑、減水劑、速凝劑等調(diào)節(jié)劑進行性能的調(diào)節(jié),進而形成這種混合漿液的水泥。水泥基注漿的水泥顆粒十分細小,能夠充分避免普通水泥易出現(xiàn)裂痕的現(xiàn)象,極大的提高了漿液的性能。水泥基注漿節(jié)能環(huán)保,成本較低,對工程投資建設(shè)十分有益。
(三)化學(xué)注漿材料
化學(xué)注漿材料主要由工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)材料組成,這種漿液具有高強的透明度,沒有分層和沉淀的現(xiàn)象,這種材料同時具備高強的防滲透性和穩(wěn)定性。但是,化學(xué)注漿材料不環(huán)保,有一定毒性,不利于施工的質(zhì)量,因此,這種注漿材料運用較少[2]。
二.土木工程中注漿施工的技術(shù)要點
了解土木工程注漿材料的種類后,需要了解土木工程注漿施工的技術(shù)要點。注漿施工技術(shù)要點包括注漿壓力、漿液擴散的半徑和距離以及漿液的凝固時間的掌握三個方面,針對土木工程中注漿技術(shù)的施工要點,本文提出了一些需要注意的問題。熟練掌握土木工程中注漿施工的要點,可以大大提高工作效率,縮短工期,節(jié)約成本,保證工程項目的質(zhì)量。
(一)關(guān)于注漿壓力
注漿壓力指的是漿液在注入地質(zhì)層中擴散的動力,注漿壓力的大小決定施工效果的穩(wěn)定性和防滲能力。因此,施工時需要事先了解現(xiàn)場的地勢條件,進而選擇合適的注漿壓力及方法。化學(xué)注漿材料的注漿參數(shù)不能高于水泥基注漿材料的注漿壓力;淺處的注漿壓力要低于深處的注漿壓力;滲透系數(shù)高的漿液其注漿壓力要低于滲透系數(shù)低的漿液的注漿壓力。這種方法科學(xué)有效,可以更好的保證工程注漿施工的質(zhì)量[3]。
(二)關(guān)于漿液的擴散半徑及距離
漿液的擴散半徑和距離直接影響注漿的施工質(zhì)量。漿液的擴散半徑和距離會在滲透系數(shù)增加、裂隙開度擴大及漿液注漿壓力增大時擴大,在漿液的濃度降低和粘合度增加時降低。因此,在施工過程中,要充分結(jié)合實際條件,科學(xué)的進行工程試驗,確定漿液的擴散半徑和距離。這樣才能更好的進行注漿施工,有效縮短工期,降低成本。
(三)關(guān)于漿液的凝固時間
漿液的凝固時間直接影響工程進度。因此,在確定漿液的凝固時間上,需要在漿液中摻入適量的調(diào)節(jié)劑,如:膨脹劑、減水劑、速凝劑等。加入適量的調(diào)節(jié)劑可以準確的控制漿液的凝固時間。漿液一旦凝固便可進行下一步施工,因此,控制好漿液的凝固時間,可以大大提高工程的施工進度。
三.土木工程注漿方法
土木工程中注漿施工的方法有許多,常見的注漿施工方法包括填充注漿法、滲透注漿法、壓密注漿法和劈裂注{法,不同的方法運用于不同的施工環(huán)境,產(chǎn)生的填充效果也所有不同。因此,在實際施工過程當中,需要根據(jù)實際情況選擇合適的注漿方法,以提高工作效率。
(一)填充注漿法
填充注漿法是運用填充方式,將漿液灌注到介質(zhì)的縫隙當中,進而起到加固的作用。填充注漿法適用于大面積裂隙及洞穴中工程,同時也適用于地下工程框架墻體后空洞的注漿工程[4]。
(二)滲透注漿法
滲透注漿法可以在不改變原有地址結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將漿液灌輸?shù)綆r土地層的縫隙中。是一種針對于底層深處的注漿方法,這種方法常被應(yīng)用于砂礫層的注漿工程。滲透注漿法對天然地質(zhì)結(jié)構(gòu)基本沒有破壞,及可以減少空隙率,也能提高地基的強度,有效降低透水性和壓縮性,防止發(fā)生不均勻的沉降。
(三)壓密注漿法
壓密灌注法是在高濃度的漿液之中注入大量壓力,促使?jié){液在注漿管道的頂端形成漿泡,接著再將漿液在注漿壓力的作用下擠入地層之中,進而形成膠結(jié)地層。這種方法常被應(yīng)用于黏性土地基層的建設(shè)中。該方法可以有效加固非飽和土地,加速均勻的沉降,進而進行基礎(chǔ)托換[5]。
(四)劈裂注漿法
劈裂注漿法是漿液在滲透系數(shù)低或高壓的作用下直接通過地層,在地層內(nèi)部產(chǎn)生強大的水力,使其形成劈裂作用,擴大原有的空隙和裂縫,進而將漿液注入底層中。劈裂注漿法可以有效的增大擴散距離,增加可灌性。
結(jié)論:注漿施工技術(shù)和注漿方法已經(jīng)成為現(xiàn)階段土木工程的重要施工手段之一。在建筑行業(yè)迅猛發(fā)展的今天,各類注漿材料在于土木工程中起到的作用越來越大。所以需要土木工程的施工人員和技術(shù)人員加強學(xué)習(xí)注漿施工的方法,本文通過對注漿材料的研究,對注漿材料的施工要點及方法進行了詳盡的總結(jié),針對于注漿壓力、漿液擴散半徑和范圍和漿液凝固的時間來分析注漿技術(shù)在土木工程中應(yīng)用的技術(shù)要點,并對填充注漿法、滲透注漿法、壓密注漿法及劈裂注漿法做了詳細的總結(jié)。希望可以為技術(shù)人員和施工人員的學(xué)習(xí)提供有效的參考,為工程建設(shè)目標的建設(shè)做出有效貢獻。
參考文獻:
[1]馬鈺.淺議土木工程混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材,2016,10:117.
[2]楊麗.淺析建筑工程中的灌注樁后注漿施工技術(shù)[J].江西材,2016,02:82.
[3]暢文濤.土木建筑工程中注漿施工方法的實際運用探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,08:51.
關(guān)鍵詞:土木工程專業(yè);國家注冊工程師;模塊化實踐教學(xué)
土木工程是實踐性極強的應(yīng)用型學(xué)科,在經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展中,面臨著對能力的土木工程專業(yè)人才需求極為旺盛的局而,如何針對土木工程學(xué)科的特點制定合理的培養(yǎng)目標和優(yōu)化教學(xué)模式;如何加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革和建設(shè),培養(yǎng)出具有工程能力和創(chuàng)新能力的土木工程師,是目前土木工程專業(yè)本科教育需要重點研究的內(nèi)容[1][3]。
一、模塊化教學(xué)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1、國外研究現(xiàn)狀
模塊化教育模式以“MES”和“CBE”兩種流派比較具有代表性。MES(Modules of Employable Skills,模塊式技能培訓(xùn)),是20世紀70年代初由國際勞工組織研究開發(fā)出來的以現(xiàn)場教學(xué)為主,以技能培訓(xùn)為核心的一種教學(xué)模式。它是以崗位任務(wù)為依據(jù)確定模塊,以從事某種職業(yè)的實際崗位工作的完成程序為主線,可稱之為“任務(wù)模塊”。
2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
關(guān)于模塊化教學(xué)體系的研究,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院在課程改革中,以課程的模塊化為核心特點,把知識點做成一個個模塊,模塊之間相互組合,從而適應(yīng)不同要求、組成不同課程,解決了傳統(tǒng)課程體系中知識點重復(fù)率高和新知識更新慢等弊端,受到科大學(xué)子廣泛歡迎。目前,中國高校的諸多學(xué)科,課程體系普遍以若干課程為核心,每門課程本身自成系統(tǒng),課程內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整,不同課程之間知識重復(fù)率較高,這使得課程不僅量大,且新知識和交叉性知識很難融入其中。中科大化學(xué)院在改革中借鑒“劍橋模式”,組織各專業(yè)、基礎(chǔ)課教授研究劍橋課程的內(nèi)容和特點,結(jié)合學(xué)院原先的基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容、化學(xué)學(xué)科前沿和數(shù)理基礎(chǔ),采用切塊、重組的方法,切塊列出化學(xué)基礎(chǔ)知識點,然后將這些知識點重新分類,組成現(xiàn)在嶄新的基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)體系。以量子科學(xué)為例,過去化學(xué)專業(yè)的學(xué)生一般不要求學(xué)習(xí)量子知識,但隨著學(xué)科的不斷發(fā)展,越來越顯現(xiàn)出量子科學(xué)對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要性,課程模塊化之后,本科生在基礎(chǔ)課階段就接觸量子知識,學(xué)生很容易在知識的交叉融合中得到啟發(fā)。試行“劍橋模式”后,每門課程學(xué)時數(shù)由原先的60至80學(xué)時,減少到20至40學(xué)時,知識重復(fù)率變低,學(xué)生自主性大大增強。
二、目前土木工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題
1、職業(yè)能力培養(yǎng)教育嚴重不足
在“大土木”教學(xué)思想的指導(dǎo)下,絕大多數(shù)設(shè)置土木工程專業(yè)學(xué)校都是以寬口徑制定培養(yǎng)方案,開設(shè)的理論課程涵蓋各類土木工程專業(yè)工程師應(yīng)掌握的理論知識,所開設(shè)的實踐項目也基本包括土木工程材料實驗、施工組織課程設(shè)計、工程概預(yù)算課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、認識實習(xí)、測量實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)等豐富的實踐項目[4][5]。但由于不少學(xué)校制定培養(yǎng)方案時未充分考慮科學(xué)性和系統(tǒng)性,就課程而課程,而不是根據(jù)專業(yè)特點來設(shè)置各課程間的相互關(guān)系以及與實踐環(huán)節(jié)的銜接問題,致使專業(yè)學(xué)習(xí)體系性不足,教學(xué)目標不明確,重點不突出。
2、理論教學(xué)與實踐教學(xué),缺乏系統(tǒng)化、綜合化及相互融合。
目前土木工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃,前期設(shè)置的課程大多為基礎(chǔ)課,教學(xué)過程中偏重對知識的傳授,主要教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽,互動式教學(xué)偏少,理論應(yīng)用于實踐的訓(xùn)練方式僵化,即使是設(shè)置了試驗課時,但未能與工程實踐相結(jié)合最終導(dǎo)致學(xué)生一是感覺基礎(chǔ)理論知識抽象,理解和掌握困難,二是不知所學(xué)理論知識如何應(yīng)用于工程實踐[6][7]。這種專業(yè)基礎(chǔ)知識教學(xué)與實踐教學(xué)的小融合或不融合,難以培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜工程現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題和處理問題的能力。
3、實踐教學(xué)基地建設(shè)薄弱,實踐教學(xué)缺乏深入性和實際價值。
長期以來土木工程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)(尤其是現(xiàn)場實習(xí))雖然占很大比重,包括認識實習(xí)(2周)、教學(xué)實習(xí)((4―5周),生產(chǎn)實習(xí)(3―4周)、畢業(yè)實習(xí)(4周)等,但由于實踐基地建設(shè)薄弱,企業(yè)安排學(xué)生實習(xí)實踐積極性不高。而土木工程量大、工序多且復(fù)雜、建設(shè)周期較長,如果實習(xí)時間短只能看到工程的某個局部或某個工序,很難了解工程的全過程。學(xué)生動手參加生產(chǎn)實踐機會少,使得學(xué)生對工程項目的具體內(nèi)容及施工組織管理難有深入、全面的了解,畢業(yè)后工程實踐能力差,難以獨立承擔工程任務(wù)。
而工程實踐經(jīng)驗和工程實際應(yīng)用能力對土木工程從業(yè)者非常重要。因此,必須改變實踐教學(xué)的傳統(tǒng)觀念和方式,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方而深入研究和開發(fā),構(gòu)建適應(yīng)培養(yǎng)各類土木工程師的新型實踐教學(xué)體系[2]。
三、模塊化實踐教學(xué)體系構(gòu)建基本思路
根據(jù)國家注冊各類土木工程師四大核心能力要求,即會設(shè)計、能施工、懂管理、善創(chuàng)新,模塊化實踐教學(xué)體系構(gòu)建的基本思路以土木工程師培養(yǎng)目標為基本指導(dǎo),以學(xué)生為本,教學(xué)培養(yǎng)方法改變?yōu)槭侄危F蠛献鳛橥黄疲槍δ壳皩嵺`教學(xué)存在的問題,將理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機地結(jié)合,培養(yǎng)工程實踐能力和自主創(chuàng)新精神。模塊化實踐教學(xué)體系緊扣“一個中心(工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng))”,按照“三個系統(tǒng)(能力結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)途徑、保障體系)”、涵蓋“四個模塊(基礎(chǔ)動手能力、專項技術(shù)能力、工程應(yīng)用能力、專業(yè)綜合能力)”。
1、“一個中心”是理論教學(xué)與實踐教學(xué)的有機結(jié)合。
工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)是土木工程專業(yè)畢業(yè)生的一個重要培養(yǎng)目標。
針對該目標在理論教學(xué)過程中,體現(xiàn)基本理論的工程概念和應(yīng)用;在實踐教學(xué)中,體現(xiàn)基本方法所蘊涵的工程概念和原理,從而實現(xiàn)原理、方法、應(yīng)用的有機結(jié)合,實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的相輔相成。
2、“三個系統(tǒng)”是能力結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)途徑、保障體系,貫穿學(xué)生四年的整個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中,構(gòu)成實踐教學(xué)的核心。“三個系統(tǒng)”的思路針對每門課課程設(shè)計和課程試驗分別設(shè)置,彌補專業(yè)教育系統(tǒng)性缺乏、知識體系零散的缺點。
其中能力結(jié)構(gòu)是核心,作為從理論到實踐教學(xué)的起點和終點,涵蓋專業(yè)課學(xué)習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計,在學(xué)生完成基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)后,根據(jù)專業(yè)能力的不同分組設(shè)置。實現(xiàn)途徑是通過各類實驗課程設(shè)置,提高每門專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課課程試驗的比重、針對性和有效性,依托于公共基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心和學(xué)科平臺實驗中心,開發(fā)、改造一批綜合性和設(shè)計性實驗項目,在教學(xué)過程中與課程教學(xué)緊密配套[8][9]。
保障體系中,四年教學(xué)過程中分時段通過集中實踐、課外實踐系列感知實習(xí)提升實踐教學(xué)效果。
3、“四個模塊”是基礎(chǔ)動手能力、專項技術(shù)能力、工程應(yīng)用能力、專業(yè)綜合能力的訓(xùn)練。
基礎(chǔ)動手能力訓(xùn)練是第一層次,指針對某一專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)進行的基本技能訓(xùn)練。專項技術(shù)能力訓(xùn)練是第二層次,指針對某一專業(yè)技術(shù)方向開展能力訓(xùn)練。其功能認識到學(xué)習(xí)目標,清楚地知道為什么學(xué)習(xí)各項課程、各項課程可解決那些問題,如何利用各項課程知識分析、解決工程實際問題;真正鍛煉學(xué)生工程實踐能力是第三個層次,通過訓(xùn)練獨立、開放、外向型和創(chuàng)新意識以及專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力,達到培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)等土木工程師能力的目的。
實踐教學(xué)“一個中心、三個系統(tǒng)和四個模塊”的構(gòu)建不是按照條塊分割、學(xué)時分離而設(shè),是按“綜合一分解一再綜合”的關(guān)系設(shè)計的,既符合認識的發(fā)展規(guī)律,又達到了使學(xué)生明確地認識到學(xué)習(xí)目標,清楚地知道為什么學(xué)習(xí)各項課程、各項課程可解決那些問題得目的。真正鍛煉了學(xué)生工程實踐能力,通過上述能力的訓(xùn)練,達到培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)等土木工程師能力的目的。
四、模塊化實踐教學(xué)體系的運行實施
為了論證新實踐教學(xué)體系的有效性,以便進一步完善,以“土木工程施工課程”為例來說明。
土木工程專業(yè)工程管理類課程(如土木工程施工技術(shù)、施工組織、合同管理、工程經(jīng)濟學(xué)、工程估價、工程項目管理)是土木工程專業(yè)本科生大學(xué)三年級和四年級學(xué)生必修的專業(yè)課, 它以各類建筑物或構(gòu)筑物的施工技術(shù)、施工組織、合同管理、項目管理或工程經(jīng)濟原理為對象,研究建筑工程中各種建筑物 ( 構(gòu)筑物) 和其主要工種工程施工技術(shù)和組織計劃管理、項目管理、合同管理及工程經(jīng)濟基本規(guī)律的學(xué)科, 該類課程主要包括土木工程施工技術(shù)、施工組織、合同管理、工程經(jīng)濟學(xué)、工程估價、工程項目管理部分。該類課程涉及專業(yè)知識面廣, 而且量多, 集技術(shù)管理、經(jīng)濟管理等知識為一體, 是一類理論性和實踐性都非常強的課程。
過去在課堂教學(xué)過程中, 教師一般都是 “一本教科書, 一支粉筆”, 以教師為主體, 以書本為中心, 單純的進行知識傳授的教學(xué)方法。但是由于工程管理類課程自身涉及面廣、綜合性、實踐性強的特點[10][11]。土木施工課程,一些施工工藝和施工過程、施工機械的性能及操作過程、施工器具的構(gòu)造和工作狀態(tài)、施工技術(shù)應(yīng)用的運行過程等內(nèi)容, 很難單純用語言來講述。如腳手架工程、砌筑工程、防水工程以及吊裝工程等, 特別是樁基工程, 因為樁基種類繁多, 施工方法各異, 在課堂上講授其施工方法時, 教師以為講清楚了, 學(xué)生也認為已經(jīng)掌握了, 但當學(xué)生到現(xiàn)場參觀時, 才感到實際工程與從書本上了解的大不相同, 尤其是利用一些新技術(shù)、新工藝的 施工方法, 僅憑教師的講解, 學(xué)生只是一知半解, 教學(xué)效果不佳, 教學(xué)質(zhì)量上不去。
通過對土木工程專業(yè)工程管理類課程進行模塊化教學(xué)體系構(gòu)建,改變過去靠教師采取 “粉筆+ 黑板”的教學(xué)方式方法, 不但可以變繁瑣為簡單, 而且能夠大大提高效率。如果這部分內(nèi)容能用圖片、錄像等煤體資料加以演示, 能夠讓學(xué)生有親手操作、親身體驗的過程,不但省時, 而且省力。特別是對一些路途較遠但采用新工藝、新技術(shù)、新材料、新的管理理論,且正在實施的具有代表性的工程或管理項目, 我們教師可以到施工現(xiàn)場或項目所在地,跟蹤收集第一手資料。
為了確保該實踐教學(xué)體系的順利運行,完善相應(yīng)配套教學(xué)改革工作,其中的重點一是建立工程實例專題庫;二是采用校企合作模式,與黑龍江省建工集團、黑龍江省建科院等企業(yè)建立長期實習(xí)基地合作關(guān)系;三是實驗室土木工程專業(yè)的實驗部分進行改革,采用開放式實驗教學(xué)。
“以國家注冊工程師為導(dǎo)向的培養(yǎng)計劃”是個重大教育改革計劃,其目標是培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的各類高質(zhì)量工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。
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關(guān)鍵詞:土木工程;現(xiàn)狀分析;趨勢展望
中圖分類號:R-1文獻標識碼: A 文章編號:
土木工程建設(shè)伴隨人類文明史發(fā)展,是人類與自然界做斗爭的產(chǎn)物,也是人類作用于自然環(huán)境的重要活動。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入,土木工程業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟中的支柱性產(chǎn)業(yè)[1]。經(jīng)過多年實踐研究,國內(nèi)土木工程領(lǐng)域取得璀璨成果,在結(jié)構(gòu)理論、力學(xué)分析、施工技術(shù)等諸多層面都有所突破。近年來,人們對土木工程要求大幅提升,趨向于高質(zhì)量、大規(guī)模、大跨度、高層的建筑,。分析國內(nèi)土木工程現(xiàn)狀,我們也看到諸多弊端,如土地資源有限、固體垃圾大量產(chǎn)生、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重、生存空間不足等。針對上述諸多難題,為進一步提升人們生活質(zhì)量,與社會經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng),有必要關(guān)注土木工程建設(shè),展望該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。
一、土木工程現(xiàn)狀分析
現(xiàn)階段,土木工程發(fā)展既存在顯著成果,又存在弊端。
(一)土木工程發(fā)展成果
近年來,土木工程理論不斷完善,與建筑行業(yè)相關(guān)的學(xué)科也取得研究成果,這為土木工程發(fā)展提供了堅實的理論支撐與技術(shù)支持。在工程設(shè)計方面,改變了原有按照固有經(jīng)驗進行設(shè)計的慣例,而是采用現(xiàn)代化的系統(tǒng)工程理論方法,考慮到土木工程經(jīng)濟、環(huán)境、安全等諸多因素,實現(xiàn)整體設(shè)計的趨利避害。在工程施工方面,建筑材料上多采用復(fù)合材料高強鋼材、環(huán)保型材料等新型建筑材料,彰顯它們的優(yōu)越性能,從而為現(xiàn)代化土木工程提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。除此之外,土木工程施工工藝也不斷完善,土木工程向標準化、工業(yè)化方向發(fā)展,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。
(二)土木工程存在弊端
當今社會,存在人口劇增、環(huán)境破壞嚴重、交通擁擠等諸多不利因素,土木工程建設(shè)資源日益緊張。當下高層、大跨度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的土木工程建設(shè)趨勢需要建設(shè)的物資基礎(chǔ),但工程建材方面仍存在缺陷,如建材彈性模量偏低、建材應(yīng)用成本高、應(yīng)用范圍有待拓寬等。
二、土木工程未來趨勢展望
對土木工程領(lǐng)域做深入研究,總體上呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢:
(一)理論的日益精密化
土木工程行業(yè)理論的完善不是單向的、獨立進行的,而是與數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、微機技術(shù)等有著緊密的聯(lián)系,相關(guān)人員已然認識到土木工程與上述元素間的緊密聯(lián)系,促進土木工程行業(yè)理論的完善,并呈現(xiàn)日益精密化的發(fā)展趨勢,如采用信息化技術(shù)模擬復(fù)雜施工條件,探索土木工程施工中的復(fù)雜結(jié)構(gòu),采用專業(yè)化數(shù)學(xué)知識解決工程數(shù)值難題等。
(二)所用材料實現(xiàn)優(yōu)化
土木工程所用施工材料對安全性能、材料質(zhì)量、使用壽命等都有嚴格要求。在當下生態(tài)型建筑理念深入人心的大背景下,如何有效解決土木工程施工材料所造成的環(huán)境污染、資源浪費、資源配置等問題,是土木工程相關(guān)人員所應(yīng)深入思索的問題[2]。土木工程施工所需要的建筑材料是新型的、高新技術(shù)的,并符合生態(tài)型建筑理念,由此更適應(yīng)當下可持續(xù)發(fā)展的總體要求。土木工程材料的優(yōu)化主要有如下幾層:
1.應(yīng)用智能化混凝土
近年來,混凝土因為其具有不可取代的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于土木工程建設(shè)中,這種工程材料不但穩(wěn)定性好、強度高、耐久性好,且具有高抗凍性、抗腐蝕性和抗?jié)B性優(yōu)勢,正因如此,混凝土有著長遠的應(yīng)用前景。新型的混凝土有100年,甚至是200年的使用壽命,未來的發(fā)展趨勢是,隨著科技水平的不斷提升,土木工程領(lǐng)域?qū)?yīng)用智能化混凝土。這種智能化混凝土,能夠接收到使用環(huán)境信息,并自覺做出邏輯判斷,做出智能化的反應(yīng)。如為滿足特定土木工程需要,此種混凝土能實現(xiàn)保水性、流動性和粘聚性等性質(zhì)的調(diào)整,從而降低建筑所受侵害,實現(xiàn)對受破壞部位的修補,甚至能在危險狀況時發(fā)出警報。智能化混凝土是未來土木工程建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù),但受材料價格昂貴的影響,其研究及使用范圍較窄,土木工程市場有待進一步拓寬。
2.應(yīng)用新型生態(tài)建材
隨著綠色生態(tài)理念的深入,在保障土木工程質(zhì)量的前提下,應(yīng)用新型生態(tài)建材已是實現(xiàn)生態(tài)建筑和綠色建筑的重要途徑。新型生態(tài)建材的發(fā)明與應(yīng)用,能減少材料浪費現(xiàn)象,減少建筑垃圾,降低環(huán)境破壞程度,大大提升人們的居住品質(zhì)。不但如此,新型生態(tài)建材也具有節(jié)能減耗的功效,能推動人類和自然間的和諧與可持續(xù)發(fā)展。土木工程發(fā)展趨勢表明,可再生材料、環(huán)保材料、循環(huán)應(yīng)用型材料、凈化材料等將得到更為廣泛的應(yīng)用。
3.應(yīng)用抗震性好的鋼材
因為土木工程的高層、大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢,現(xiàn)代化土木工程建設(shè)中多采用抗震性能好的鋼材,具有極厚化、高強度、低屈服比和低屈服點的優(yōu)勢。通過改善熱處理工藝、調(diào)整材料化學(xué)成分等舉措,可以生產(chǎn)出抗震性能良好的鋼材。因為這種鋼材能節(jié)約資源,提供抗震安全保障,在土木工程鋼材方面具有應(yīng)用趨勢。
(三)信息化程度的加深
隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的普及與發(fā)展,我國工業(yè)逐漸實現(xiàn)信息化,而這也對土木工程領(lǐng)域形成重要影響,隨著信息化技術(shù)的不斷滲透,信息化技術(shù)逐漸涵蓋土木工程的全過程,既存在于土木工程的設(shè)計和施工階段,也存在于建筑交付使用后的物業(yè)管理、安全監(jiān)控、設(shè)備維護等諸多方面。利用形式多樣的信息技術(shù),如微機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化控制技術(shù)、信息智能化處理技術(shù)等,能夠?qū)崿F(xiàn)土木工程的信息化[3]。利用信息化技術(shù),土木工程得以不斷完善,如可以實現(xiàn)管道空間布線優(yōu)化、大型設(shè)備整體吊裝、高溫高壓焊接控制等。隨著信息化技術(shù)實踐性研究的深入,展望未來土木工程的發(fā)展,信息化技術(shù)將被得到更為全面的利用。
(四)實現(xiàn)向多空間發(fā)展
人均建筑面積在不斷縮小,因此現(xiàn)代化的土木工程更注重對各類資源的有效利用,并呈現(xiàn)出向多空間發(fā)展之勢,即向高空發(fā)展,向地下發(fā)展,向沙漠、海洋和太空發(fā)展。
1.實現(xiàn)向高空發(fā)展
土木工程向高空發(fā)展能實現(xiàn)土地資源的最大化利用,世界諸多國家的城市中不斷涌現(xiàn)摩天大樓,如迪拜塔、上海環(huán)球金融中心、金茂大廈、國家石油公司雙塔大樓等。而向高空發(fā)展也成為現(xiàn)代化土木工程的發(fā)展趨勢。
2.實現(xiàn)向地下發(fā)展
除卻地上高空外,地下空間也可以成為土木工程的可開發(fā)建筑資源,如大中城市地鐵的建設(shè)與開通就是利用地下空間的良好例子,既充分利用了地下的土地資源,又大力緩解了地上交通堵塞現(xiàn)象。除了地鐵外,還有地下隧道、地下停車場、地下商街等諸多地下空間利用形式,甚至實現(xiàn)了多種利用形式的綜合應(yīng)用。在地下空間開發(fā)與應(yīng)用過程中,衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)等先進技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,這更大地擴大了地下空間利用的幅度。但地下空間應(yīng)用中所存在的問題也不容小視,如生態(tài)環(huán)境破壞、地層應(yīng)力變化、地震荷載變化等。
3.實現(xiàn)向沙漠、海洋和太空發(fā)展
現(xiàn)代化土木工程覺不會將建筑空間僅局限于陸地,而是開始向沙漠、海洋和太空拓展。(1)利用沙漠資源
近年來,地球沙漠化趨勢明顯,對于世界各國而言,開發(fā)與利用沙漠資源已經(jīng)成為一種必然的趨勢。通過人工河、植樹造林、輸水管道等諸多措施,能夠?qū)崿F(xiàn)沙漠工程改造,從而順應(yīng)在土木工程中有效利用沙漠資源的有益趨勢。
(2)利用海洋空間
土木工程行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)存在很多利用海洋空間的成功例子,如位于阿拉伯聯(lián)合酋長國首都迪拜的迪拜大廈,這座建筑建造于海上,是一座七星級的大酒店,工程宏偉而奢華,而參觀迪拜大廈也成為來迪拜的游客所必做的事情。再如中國上海外灘,拓岸工程也得到了深入運作和實施。
(3)利用太空空間
為了解決人類居住資源日益減少的難題,很多國家致力于向太空發(fā)展,發(fā)射衛(wèi)星或宇宙飛船,建立太空試驗站,獲取外太空的資料,期望未來能開發(fā)利用太空空間。
三、結(jié)論
分析土木工程發(fā)展現(xiàn)狀,有顯著成果同時也存在不容忽視的弊端,展望土木工程發(fā)展趨勢,將規(guī)避自身及社會環(huán)境弊端,實現(xiàn)工程建設(shè)的整體優(yōu)化。土木工程的發(fā)展是人類智慧的結(jié)晶,我們必須堅信,在科學(xué)進步的推動下,在全體同仁的共同努力之下,土木工程建設(shè)將實現(xiàn)更新高度,真正步入可持續(xù)發(fā)展的道路。
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關(guān)鍵詞:土木工程;結(jié)構(gòu);地基;加固
我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,為我國房地產(chǎn)行業(yè)的大規(guī)模發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),與此相伴的建筑行業(yè)也得以快速發(fā)展,建筑行業(yè)中的土木工程建設(shè)項目是建筑行業(yè)的一個重要組成部門,其結(jié)構(gòu)的牢固以及建筑地基的加固是土木工程建設(shè)質(zhì)量的重要保證.土木工程的建設(shè)和廣大人民群眾的日常生活和工作有著密切的關(guān)系,它不但關(guān)系著人們的生命安全、財物安全,還和人們物質(zhì)生活、精神生活的質(zhì)量有著巨大的關(guān)系,在社會正常發(fā)展過程中的意義重大、深遠.所以筆者在本文對土木工程建設(shè)中的結(jié)構(gòu)和地基加固技術(shù)的應(yīng)用進行簡略的分析,為我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供理論上的保障.
1土木建設(shè)工程中地基的硬度狀況
在土木工程建設(shè)中,施工地段的地基硬度的強弱程度決定了土木工程建設(shè)的質(zhì)量好壞.土質(zhì)不好的軟性地基無法滿足建筑的需要,特別是在城市超多層樓面的建設(shè)中,如果地基過于軟弱,則其對房屋的支撐力非常弱小,容易出現(xiàn)下陷或塌方等一些意料之處的事故.當土層中的土質(zhì)條件不好時,對地基的構(gòu)成和加固會形成很多不穩(wěn)定的因素,從而造成更多的安全隱患.軟土最大的特性就是粘性非常大,那么壓實軟土?xí)r的可能性非常小,如果加以超強的壓力,地面極有可能下陷,對地面上的建筑就會形成很多不必要的傷害,包括人員的傷亡.帶有砂性土質(zhì)的軟土,其粘性相對來說較弱些,通過物理作用或者借助化學(xué)作用改良土質(zhì)的特性,可以促進地基的加固性.但是在采取振動壓實的方法對土質(zhì)進行改造時,不能采用“大動作”,否則就會降低土質(zhì)的強度.軟土地的厚度決定了其層次性.對于淺層次性的軟土只需要進行表層的處理,把地基中表層的軟土全部取出來,填入另一種性質(zhì)的土質(zhì),有利于地基的加固.如果地基中的軟土較厚,采用此簡單的“換血”方法根本起不著絲毫作用,則要采取其它的方法才能加固地基,在后文會加以詳細的闡述.總而言之,對于軟土地基進行處理時,要把握好軟土地基的層次性,分別對待,設(shè)定不同的方案,采取不同的方法加以處理,從而增強軟土地基的穩(wěn)定性,提高軟土地基的使用效果.在土木工程建設(shè)過程中,有時也會遇到土質(zhì)較硬的土壤,也就是巖體.巖體通常分為易溶性巖體、膨脹性巖體、崩解性巖體以及鹽漬性巖體.對巖體的處理不當,也會形成造成土木工程建設(shè)中土體不穩(wěn)定的問題,所以土木工程施工階段時,要對巖體的密度、毛體積密度、孔隙率、吸水的狀況、抗凍性以及固體性進行分析,了解其性能之后,才能有序地安排土木工程的建設(shè)進度,以免延誤土木工程的進程.
2地基加固技術(shù)在土木工程建設(shè)中的作用
因為地基具有不同的強度和硬度,所以對其采取一些人工措施具有必要性,以此來改變地基的物理特性,適應(yīng)土木工程建設(shè)需要,從而保證土木工程建設(shè)的質(zhì)量.在改變地基物理性質(zhì)的所有人工措施中,地基加固措施是最常用、最有效的措施.只有改變了地基的物理性質(zhì),使之越來越牢固,才能確保土木工程建設(shè)的基礎(chǔ),土木工程在建設(shè)時才可以“高枕無憂”,不會導(dǎo)致一些不可設(shè)想的后患;才能確保進展如期進行的同時還能保證土木工程的建設(shè)質(zhì)量.
3土木工程建設(shè)時地基加固技術(shù)的特點
在使用地基加固技術(shù)時,通常存在著下列特點:復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性以及困難性.
3.1地基加固的復(fù)雜性
我國地域廣大,南北地質(zhì)存在著巨大的差異性.地質(zhì)以及土壤的差異性給地基的加固增加了復(fù)雜性.我國東北地區(qū)的土壤以黑土為主、華北地區(qū)以黃土為主、華南地區(qū)多鹽漬地和水洼地、西南地區(qū)以凍土為主,這些土質(zhì)除了有自身的特性之后,還會受到多種外界因素———地震、洪水、泥石流的影響.這些不可預(yù)測的外界因素給地基的加固增加了很多難度,所以,在土木工程建設(shè)的整個過程中必須嚴格把好每一道工序的質(zhì)量關(guān),才能避免天氣等復(fù)雜外界因素所造成的損失.
3.2地基加固的關(guān)聯(lián)性
千里之堤,毀于蟻穴.土木工程建設(shè)的過程中,必須要注意每一個細小的操作步驟,否則就會影響到其它環(huán)節(jié)的操作過程,最終導(dǎo)致土木工程不能按時、按量以及高質(zhì)量地完成.土木工程的建設(shè)就像多米骨諾牌一樣,具有很大的關(guān)聯(lián)性,只要在其中任何一個環(huán)節(jié)中出了些許小差錯,則就會在整個土木工程建設(shè)中引起一系列的連鎖反應(yīng),牽一發(fā)而動全身.這就要求土木工程每個環(huán)節(jié)的施工人員都必須把自己的事情務(wù)必做得完美,不能留下絲毫瑕疵,并且要考慮好如何為下一操作程序的施工人員作好各種鋪墊,使每個關(guān)聯(lián)點能夠有序地結(jié)合和聯(lián)系起來,形成一個有序的地基加固體系,從而高質(zhì)量地完成整個地基加固任務(wù).
3.3地基加固的基礎(chǔ)性
萬層大樓平地起,如果沒有牢固的基石,則萬層大樓就像“隨風飄浮”的云層一樣,隨時會“云崩瓦解”.這個形象的比喻道出了地基加固的基礎(chǔ)性,地基加固是所有土木工程建設(shè)中的重要基礎(chǔ),它不像土木工程建設(shè)其它環(huán)節(jié)一樣,出了點小錯誤,可以隨時加以改正.可是地基加固工程一旦完工之后,不可能把上面已初具規(guī)模的建筑體重來.由此可見,地基加固的基礎(chǔ)性決定了地基加固的基本功必須要做扎實,才能減少無用功,才能減少地基加固的復(fù)雜性,才能降低地基加固時的難度,從而保證地基的質(zhì)量和整個土木工程建設(shè)的質(zhì)量.
4土木工程建設(shè)時地基加固的原因
在土木工程建設(shè)中,牢固的地基可以使土木建筑物的質(zhì)量更加上乘,經(jīng)久耐用.在質(zhì)量差的地基上建筑土木工程,經(jīng)過一段時間之后,建筑體的墻面因為無法承受上面所施加的壓力可能會出現(xiàn)開裂,甚至?xí)霈F(xiàn)墻體傾斜或者是建筑物倒塌的情況.土木工程建設(shè)時需要加固地基的原因主要有:
4.1地下地表構(gòu)造的未可知性
在土木工程建設(shè)中,難于掌握和控制的不是地面上的建筑體,而是地底下的根基工程.因為在地下地表構(gòu)造中存在著很多不可預(yù)見的突況,在施工過程中存在的問題也難于及時發(fā)現(xiàn),工程完成之后,驗收的過程中也不容易檢查出來,在使用一段時間之后,其安全隱患性才逐漸暴露在住戶的面前,并將產(chǎn)生一系列的事故,造成災(zāi)難性的后果.
4.2建筑物材料的老化性
現(xiàn)代化的土木工程建設(shè)不像傳統(tǒng)的建筑物,采用純木建筑而成,而是和鋼筋混凝土等材料混合使用,多種材料的混合使用,會加劇建筑材料的老化,必然會降低建筑物的使用壽命.所以,在土木工程建設(shè)之初,未雨綢繆,把地基進行加固處理,除了提高土木工程建設(shè)的質(zhì)量之外,從另一角度來說,還可以增長這些建筑物的壽命.
4.3建筑物的本身存在著質(zhì)量的問題
土木工程建設(shè)的不同施工單位在建筑時,由于技術(shù)力量、建筑材料等各種因素的影響,工程完工之后極有可能會出現(xiàn)或大或小的質(zhì)量問題.所以為了避免土木工程的建設(shè)造成不必要的后果,就有必要在地基加固上下功夫,確保土木工程建設(shè)的質(zhì)量.
5土木工程建設(shè)中地基加固技術(shù)的使用
土木工程建設(shè)中,地基加固工作的內(nèi)容牽涉面非常廣泛,地質(zhì)地貌的選擇、施工環(huán)境的創(chuàng)造、地基加固技術(shù)的使用以及地基加固材料的使用等都必須根據(jù)地基加固的質(zhì)量要求作出合理的控制.從而有效地控制地基加固的整個進程,保證地基加固建設(shè)工程能夠符合地基的要求.目前所使用的地基加固技術(shù)主要有:換填法、排水固結(jié)法、擠壓法、化學(xué)固法以及加筋法等.
5.1換填法
這種方法在地基加固中使用的頻率最多.當建筑地段的自然地質(zhì)無法滿足當前土木工程建設(shè)需要時,例如前文所說的粘性太強的地基,無法給它施加壓力,使之更加堅實,適用于土木工程建設(shè)的需要,為此只有對此采取換填法.換填法包括換土墊層法、振沖置換法、強夯置換法、碎石樁法、石灰樁法以及EPS輕填法.例如使用換土墊層方法時,把所要置換的軟土層全部挖出來,向內(nèi)填充一些質(zhì)地較硬的土石,與下臥層的土質(zhì)形成雙層地基,確保土木工程建設(shè)的質(zhì)量.
5.2排水固結(jié)法
排水固結(jié)法通常由加載預(yù)壓法和超載預(yù)壓法組成.加載預(yù)壓法適用于軟土、粉土等土質(zhì)中.超載預(yù)壓法適用于粘性土和粉土中.這兩種方法的原理基本上相同,給地基施加一定的壓力,地基承受相應(yīng)的壓力下,密度越來越大,地基固結(jié)起來,其強度逐漸提高,為了加快地基固結(jié)的速度,滿足地基上部建筑的要求,可以設(shè)置排水裝置.加載預(yù)壓法和超載預(yù)壓法的區(qū)別在于:加載預(yù)壓法和上部建筑的壓力相當,而超載預(yù)壓法遠遠超過上部建筑物的承載量.相比而言,超載預(yù)壓法的效果更佳,能夠有效地降低地基的次固結(jié)沉降.
5.3擠壓法
該種方法通常也叫做振密擠密法,包括強夯法、振沖密實法、擠密碎石樁法以及土、灰樁法.適用于松散碎石土、砂土,低飽和度的粉土和粘性土以及地下水位以及的濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基.強夯法是傳統(tǒng)土木工程建設(shè)中最常用的方法,對一個重量超大的夯錘施加外力,在重力和外力的雙重作用下,從很高的地方落下來,對地基產(chǎn)生強大的沖擊力和振動力,增強地基的固結(jié)性,其密實度增加了,可以承受上部建筑物更大的壓力,有效地降低地基的次固結(jié)沉降.振沖密實法是指通過振沖器的強力振動,使灌入地基的飽和材料發(fā)生變化,材料中的各個成分重新排列結(jié)合,緊密度越來越高,物質(zhì)成分之間的孔隙率得以降低,地基對上部建筑物的承受能力越來越強,從而達到防止上部建筑物沉降的目的.
5.4化學(xué)固法
此種方法包括深層攪拌法和灌漿法.深層攪拌法適用于有機物較高的泥炭土或淤泥土,灌漿法適用于類軟弱土或巖體土地基.深層攪拌法是一種常用的方法,把水泥、石灰等建筑材料進行攪拌之后,灌入到原地基結(jié)構(gòu)當中去,與其組合成牢固的復(fù)合地基,增加地基對上部建筑物的承受力,可以有效地防止上部建筑的墻體開裂、傾斜、斷裂等現(xiàn)象的產(chǎn)生.因為有些巖石地基的內(nèi)部是空洞的,所以必須采用灌漿法填充,灌漿的方法有滲入灌漿法、高壓灌漿法等,所用的材料不僅僅是水泥和石灰,通常還會使用其它配料.
5.5加筋法
加筋法由加筋土法、錨固法以及豎向加固體復(fù)合地基法組成.加筋土法適用于淺層軟弱地基,豎向加固體復(fù)合地基法適用于深層的軟弱地基,而錨固法主要是對上部建筑的邊波進行加固.使用加筋土法時,必須在土體中加入能夠起抗位作用的鋼筋等材料,減少、抵抗或緩沖上部建筑物所施加的壓力.使用錨固法時,必須使用土釘?shù)葴p壓材料,緩沖或減少水平方向的作用力.使用豎向加固體復(fù)合地基法時,一定要使用樁柱,在樁柱內(nèi)添加各種混凝土材料,形成復(fù)合地基,提高地基的抗壓力,有效地降低地基的次固結(jié)沉降.
參考文獻:
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1.1粘土漿材。
粘土漿材主要的成分就是黏土和亞粘土,其最大的特點就是吸水性好、粘結(jié)力強,所以穩(wěn)定性較高,因為粘土和亞粘土所含水的比例不同其粘結(jié)力和穩(wěn)定性也存在較大的不同,所以在我們具體的使用之前,我們可以通過不同比例的搭配來進行粘土漿材的拌合,但是這種材料的使用也存在一個明顯的不足,那就是其強度在一定程度上可能達不到一些特殊部位灌漿的要求,因此,有時我們通過在粘土漿材內(nèi)添加一定量的水泥來提高粘土漿材的強度和應(yīng)用效果。
1.2水泥基漿材。
水泥基漿材顧名思義就是主要采取水泥搭配而成的一種灌漿材料,我們都知道水泥的種類和型號也有很多,因此,采取不同的水泥型號配合而成的水泥基漿材在性能上也存在著明顯的不同,一般說來,我們最為常用的主要是硅酸鹽水泥,在配置的過程中添加一定量的二水石膏的話能夠更進一步的加強其應(yīng)用效果,但是這種漿材也存在一個明顯的不足,那就是在注入的時候容易出現(xiàn)稀釋現(xiàn)象,不容易被注入。
1.3化學(xué)漿材。
化學(xué)漿材是我們常常用到的第三種漿材,相對于前兩種無機漿材來說的話,化學(xué)漿材一般粘度都很低,沉淀物少,固化時間可以人為地進行調(diào)節(jié),主要用于一些裂縫的灌注,尤其是在一些地下灌注工程中使用的最多,并且由于其不溶于水的特性使得其耐久性能極強,但是這種化學(xué)漿材價格較高,并且還具有一定的毒性,一般來說不做單獨使用。
2.土木工程灌漿技術(shù)的施工要求
灌漿技術(shù)作為一種新型的施工技術(shù),雖然能夠解決很多原有的施工技術(shù)所不能夠解決的問題,但是其施工要求也更為嚴格,一旦要求達不到的話就很容易影響施工的質(zhì)量,導(dǎo)致灌漿技術(shù)施工的失敗。
2.1灌漿的壓力因素。
灌漿施工中漿材流動的主要動力來源就是我們施加的灌漿壓力,所以,灌漿的壓力對于整個灌漿施工來說格外重要,尤其是對于灌漿的效果影響最為重大,因此,我們需要實現(xiàn)規(guī)劃好灌漿施工所需要施加的壓力大小,在計算的過程中我們還應(yīng)該充分的考慮到漿材在流動的過程中因為周圍的環(huán)境因素所造成的阻力對于壓力計算的影響,尤其是在不同的地質(zhì)中漿材的流淌擴散的阻力也是各不相同的,另外,不同材質(zhì)的漿材所需要的壓力也各不相同,一般說來,化學(xué)漿材所需要的壓力比其他漿材要小得多,這就更需要我們進行事先的調(diào)查研究,最終確定一個最為恰當?shù)毓酀{壓力,以便達到最好的灌漿效果。
2.2擴散半徑和有效的擴散距離。
灌漿施工中漿材的擴散半徑和擴散距離也是需要我們關(guān)注的,這里所說的擴散距離并不是指漿材實際的擴散距離,而是指的漿材的有效擴散距離,而能夠影響到漿材的擴散半徑和有效擴散距離的因素主要是地層的滲透系數(shù)和壓力,此外,漿材本身的一些黏性和擴散能力也能夠影響到其擴散的具體狀況,所以我們可以參考這些因素后采用一些公式來進行計算,最終得出漿材擴散半徑和有效擴散距離的約值。
2.3漿材的凝固時間。
最后,漿材的凝固時間也是需要我們注意的,漿材的凝固時間主要是由漿材本身所決定的,但是我們可以通過往這些漿材中添加必要的凝固劑來改變其固有的凝固時間,最終使其能夠按照我們實現(xiàn)規(guī)劃好的時間進行凝固,雖然我們一般對于漿材的凝固時間沒有一個苛刻的規(guī)定,但是越符合科學(xué)凝固時間凝固的漿材越能夠確保土木工程灌漿的效果。
3.土木工程的灌漿施工方法
在土木工程中灌漿技術(shù)的具體方法有很多,但是總的來看可以分為堵水防滲灌漿和加固灌漿兩類,但是具體細分的話就包括很多的不同方法,具體來看的話,當前常用的主要有以下三種灌漿施工方法。
3.1填充灌漿法。
填充灌漿,這種方法主要應(yīng)用在一些大型的灌漿施工中,尤其是對于一些地下洞穴的灌注最為合適,效果也最好。
3.2滲透灌漿法。
滲透灌漿法主要是運用到土木工程中的一些無法大范圍的改變當?shù)氐牡匦魏偷刭|(zhì)條件,進而采取的直接把配置好的漿材灌注到我們需要填入的裂縫當中,尤其是對于深層次的裂縫最為適用,此外,在一些砂礫層中也可以采取這種方法來進行漿材的灌注。
3.3壓密灌漿法。
壓密灌漿法從名稱我們就可以看出,這種方法主要就是通過給漿材施加一定的壓力使其濃度變大,進而增大其外側(cè)的壓力,最終迫使?jié){材進行地底層,這種方法對于一些粘質(zhì)的土層最為適用。除了上述的三種常用的灌漿施工方法之外,還有很多的方法被應(yīng)用在土木工程中的各種不同的情況下,比如電動化灌漿法和劈裂灌漿法也是我們土木工程施工中常用的兩種方法。
4.結(jié)束語
關(guān)鍵詞:土木工程材料,發(fā)展趨勢
0引言
隨著人類文明及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,土木工程材料的不斷進步與改善。現(xiàn)代土木工程中,盡管傳統(tǒng)的土、石等材料的主導(dǎo)地位已逐漸被新型材料所取代。目前,水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是不可替代的結(jié)構(gòu)材料;新型合金、陶瓷、玻璃、有機材料及其他人工合成材料各種復(fù)合材料等在土木工程折中占有愈來愈重要的位置。
1 土木工程材料現(xiàn)狀及要求
與以往相比,當代土木工程材料的物理力學(xué)性能也已獲得明顯改善,隨著現(xiàn)代陶瓷與玻璃的性能改進,其應(yīng)用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現(xiàn)代陶瓷與玻璃的性能改進,其應(yīng)用范圍與使用功能已經(jīng)大大拓寬。此外,隨著技術(shù)的進步,傳統(tǒng)的應(yīng)用方式也發(fā)生了較大變化現(xiàn)代施工技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用也使得材料在工程中的性能表現(xiàn)比以往好為現(xiàn)代土木工程的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現(xiàn)比以往好為現(xiàn)代土木工程的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。
1.1 從土木工程材料的來源來看
鑒于土木工程材料的用量巨大,尤其在應(yīng)用方面,經(jīng)過長期使用的不斷累積,單一品種或數(shù)個品種的原材料來源已不能滿足其持續(xù)不斷的發(fā)展的需求。尤其是歷史發(fā)展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經(jīng)給社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了沉重的負擔。論文參考網(wǎng)。從另一方面來看,由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高,傳統(tǒng)建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發(fā)展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結(jié)束,取而代之的將是各種人工材料,這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節(jié)能化和綠色化等方向發(fā)展。
1.2 從土木工程對材料技術(shù)性能要求的方面來看
技術(shù)性能的要求也越來越多,各種物理性能指標的要求也越來越高,從而表現(xiàn)為未來建筑材料的發(fā)展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質(zhì)高強、多功能、良好的工藝性和優(yōu)良耐久性的方向發(fā)展。
1.3 從土木工程材料應(yīng)用的發(fā)展趨勢來看
為滿足現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)性能和施工技術(shù)的要求,材料應(yīng)用也向著工業(yè)化的方向發(fā)展。例如,水泥混凝土等結(jié)構(gòu)性能向著預(yù)制化和商品化的方向發(fā)展,材料向著半成品或成品的方向延伸,材料的加工、貯存、使用、運輸及其他施工技術(shù)的機械化、自動化水平不斷提高,勞動強度逐漸下降。這不僅改變著材料在使用過程中的性能表現(xiàn),也逐漸改變著人們對于土木工程使用的手段和觀念。
2新型土木工程材料——綠色建材
土木工程材料行業(yè)對資源的利用和對環(huán)境的影響都占據(jù)著重要的位置,在產(chǎn)值、能耗、環(huán)保等方面都是國民經(jīng)濟中的大戶,為了保證源源不斷地為工程建設(shè)提供質(zhì)量可靠的材料,避免新型材料的生產(chǎn)和發(fā)展對環(huán)境造成危害,因此“綠色建材”應(yīng)運而生。目前正在開發(fā)的和已經(jīng)開發(fā)的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
第一、利用廢渣類物質(zhì)為原料生產(chǎn)的建材,這類建材以廢渣為原料生產(chǎn)磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優(yōu)點是節(jié)能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續(xù)研究和開發(fā)更為成熟的生產(chǎn)技術(shù),使這類產(chǎn)品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
第二、利用化學(xué)石膏生產(chǎn)的建材產(chǎn)品,用工業(yè)廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)可生產(chǎn)各種土木建筑材料產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有石膏的許多優(yōu)良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環(huán)境的危害,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
第三、利用廢棄的有機物生產(chǎn)的建材產(chǎn)品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產(chǎn)多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環(huán)境的污染,還節(jié)約了石油等資源,符合在資源可持續(xù)發(fā)展方面的基本要求。
第四、利用各種代木材料,用其他廢料制造的代木材料在生產(chǎn)使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術(shù)使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發(fā)展方向。
第五、利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產(chǎn)的低成本健康建材,不同的地區(qū)都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據(jù)這些地方的性質(zhì)和特點,利用現(xiàn)代技術(shù),可生產(chǎn)各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復(fù)合性材料也是綠色建材的發(fā)展方向。
3 土木工程材料的發(fā)展趨向
眾多現(xiàn)象表明進入21世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內(nèi),土木工程材料的發(fā)展應(yīng)具有以下的一些趨向:
研制高性能材料,例如研制輕質(zhì)、高強、高耐久性、優(yōu)異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發(fā)揮各種材料的特性,采用復(fù)合技術(shù),制造出具有特殊功能的復(fù)合材料。
充分利用地方材料,盡量減少天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產(chǎn)土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態(tài)環(huán)境的平衡。論文參考網(wǎng)。
節(jié)約能源,采用低能耗、無環(huán)境污染的生產(chǎn)技術(shù),優(yōu)先開發(fā)、生產(chǎn)低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節(jié)能型材料。論文參考網(wǎng)。
材料生產(chǎn)中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料,如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等,同時要開發(fā)對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調(diào)溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
產(chǎn)品可循環(huán)在再生和回收利用,無污染廢棄物,以防止二次污染。
總結(jié):總而言之,土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發(fā)展的過程是隨著社會生產(chǎn)力一起進行的,它和工程技術(shù)的進步有著不可分割的聯(lián)系。工程中選材料時通過對環(huán)境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換,在未來,基于材料原有的性質(zhì)的基礎(chǔ)上,“可持續(xù)發(fā)展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
參考文獻:
[1]《土木工程材料》中國建材工業(yè)出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重慶大學(xué)出版社 彭小芹主編
[3]《土木工程材料》武漢理工大學(xué)出版社 陳志源、李啟令主編
[4]《土木工程概論》武漢理工大學(xué)出版社 羅福午著
[5]《土木工程材料》天津大學(xué)出版社 閻西康、趙方冉、伉景富、韓龍軍
【關(guān)鍵詞】土木工程;建筑;現(xiàn)狀;發(fā)展
當前,中國正在從事世界上最大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),在宏大的基礎(chǔ)建設(shè)過程中,如何調(diào)整土木工程建設(shè)的腳步,使得土木工程建設(shè)出現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的可能成為了建筑行業(yè)發(fā)展的重點內(nèi)容。本文分析了我國土木工程發(fā)展現(xiàn)狀,對土木工程可持續(xù)發(fā)展前景進行了展望,力求通過理論研究實現(xiàn)土木工程建設(shè)的長遠發(fā)展。
1 土木工程發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 環(huán)境保護問題
土木工程建設(shè)的發(fā)展需要有環(huán)境工作做為支持,只有在可持續(xù)性發(fā)展的環(huán)境支持下,土木工程建設(shè)才是成功的。目前,土木工程發(fā)展過程中出現(xiàn)的環(huán)境問題主要是由于資源開發(fā)嚴重而導(dǎo)致的對自然資源的破壞,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的綠地減少、水污染嚴重、工程噪音嚴重等。這些問題都屬于工程建設(shè)過程中必須面對的問題。如何一方面加大土木工程建設(shè)的力度,另一方又保持自然環(huán)境的穩(wěn)定是當前土木工程發(fā)展的關(guān)鍵問題。1
1.2 土木工程材料的發(fā)展
土木工程材料主要包括金屬材料和非金屬材料,功能分類以建筑功能材料、墻體材料、建筑結(jié)構(gòu)材料三類為主。在土木工程建設(shè)過程中,這些建筑工程材料的作用十分重要,為了適應(yīng)建筑需要,工程材料也在不斷的變革發(fā)展。例如:采用高強度鋼材的鋼柱,在整體穩(wěn)定方面,極限應(yīng)力δu與屈服強度fy的比值δu/fy(即整體穩(wěn)定系數(shù)φ),要比普通強度鋼材鋼柱高很多。同時能夠減小構(gòu)件尺寸和結(jié)構(gòu)重量,相應(yīng)地減少焊接工作量和焊接材料用量,減少各種涂層(防銹、防火等)的用量及其施工工作量,使得運輸安裝更加容易。
1.3 新資源利用
土木工程建設(shè)過程中會產(chǎn)生大量的建筑垃圾,這種垃圾的再次利用率較低,往往只能進行掩埋、取暖和鋪路,而且利用率有限,使得土木工程建設(shè)成為當前最大資源利用的消耗項目。受世界范圍內(nèi)的能源危機影響,土木工程建設(shè)過程中的能源問題屬于新的發(fā)展研究方向,對于土木工程建設(shè)來講為了利用新資源必須要對建設(shè)用料進行可重復(fù)利用的開拓,保證對建筑垃圾的控制和再利用就是對資源的節(jié)約。
2 土木工程可持續(xù)發(fā)展前景
2.1 高新技術(shù)下的可持續(xù)性發(fā)展
土木工程為了進入可持續(xù)性發(fā)展的空間必須要依靠高新技術(shù),進行土木建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測,實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。這里所指的健康檢測主要是指利用現(xiàn)場的無損傳感技術(shù)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特性分析包括結(jié)構(gòu)的響應(yīng),以達到檢測結(jié)構(gòu)損傷或退化的一些變化。理想的健康監(jiān)測與損傷檢測方法應(yīng)能在結(jié)構(gòu)損傷出現(xiàn)的較早時期發(fā)現(xiàn)損傷,在傳感器精度允許的情況下確定損傷的位置,估計損傷的程度,并預(yù)測出結(jié)構(gòu)的未來穩(wěn)定性。這種高新技術(shù)為土木工程的發(fā)展提供了良好的遠景,例如:紅外熱像技術(shù)作為一門新興的無損檢測技術(shù),具有非接觸、大面積、響應(yīng)快、測試精度高等優(yōu)點,目前在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,從最初的建筑物外墻的檢測,到建筑節(jié)能,從路面混凝土工程、受損混凝土檢測到加固工程中,都有應(yīng)用。紅外成像無損檢測技術(shù)目前可以認為是在土木工程領(lǐng)域最有前景的無損檢測技術(shù)。
2.2 資源再利用下的可持續(xù)性發(fā)展
土木工程活動是人類作用于自然生態(tài)環(huán)境最重要的生產(chǎn)活動之一,工程材料的生產(chǎn)與使用、工程設(shè)計、工程施工、工程建成后的使用及報廢后的拆除等過程均要消耗大量的能源,并不斷產(chǎn)生廢棄物,這些問題都將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。為了實現(xiàn)土木工程建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展就必須要實現(xiàn)資源的再利用,一方面減少垃圾維護,另一方面節(jié)約資源降低消耗,建設(shè)更為理想的低碳土木建設(shè)。各種工業(yè)廢渣與副產(chǎn)物、建筑垃圾等在水泥、混凝土、墻體材料、陶瓷、磚瓦等產(chǎn)業(yè)中的無害化、資源化再利用技術(shù)的發(fā)展,顯著提升建材行業(yè)在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會中的地位和作用。比如,我們可以充分利用建筑綠化,在夏季有效降低灰磚墻表面溫度,從而減少空調(diào)的使用量;可以使用節(jié)能保溫型的多孔磚或復(fù)合墻體作為墻體材料,達到冬季保溫隔熱的作用;還可以太陽能、地下熱能等新能源,減少不可再生資源用量的減少。在這方面我國的建筑研究已經(jīng)取得了一定的成果,例如:南方科技大學(xué)在建設(shè)中將建筑廢棄物綜合利用,轉(zhuǎn)化為多種綠色再生建材產(chǎn)品取得成功,這也是國內(nèi)首例建筑垃圾處理制造綠色建材再利用項目。經(jīng)測算,南方科大建筑廢棄物采用現(xiàn)場處理的方法,可節(jié)約土地資源約6公頃,按建筑廢棄物資源化綜合利用轉(zhuǎn)化率90%計算,減少天然砂石原料消耗60萬立方米。從這些方面研究來看,土木工程的可持續(xù)性發(fā)展已經(jīng)指日可待。2
2.3 人力資源下的可持續(xù)性發(fā)展
人才是創(chuàng)新發(fā)展的第一資源,沒有一流的人才不可能取得一流的成果。建材行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展需要高層次專業(yè)人才。重視人才才能開闊視野形成全面的土木建筑工程開發(fā)和可持續(xù)性發(fā)展探索。對于土木工程建筑的人才來講除了要具備專業(yè)建筑知識之外,還必須是綜合性的建筑設(shè)計施工人才。具體來講,土木建筑人才應(yīng)該包括這樣幾方面的綜合才能:(1)專業(yè)知識、包括自然科學(xué)基礎(chǔ)知識、工程學(xué)的相關(guān)知識、建筑工具表達知識、社會科學(xué)類經(jīng)濟和自然界可持續(xù)發(fā)展管理的相關(guān)知識。(2)管理交流能力。對土木建筑而言必須要考慮到其與土木建設(shè)有關(guān)系的相關(guān)知識內(nèi)容,例如:對建筑行業(yè)內(nèi)的法律有一定了解,對環(huán)境、交通等知識有所涉獵,同時要有合作交流的能力,能夠?qū)Ρ緦I(yè)的管理知識與一定的掌握。(3)科學(xué)技術(shù)的研究能力。科學(xué)技術(shù)的研究能力主要包括本專業(yè)的研究能力和非專業(yè)的研究能力。首先要對本專業(yè)的工程前沿科學(xué)有探索精神,能夠利用多種方法進行前沿知識的探索,形成自主學(xué)習(xí)能力,調(diào)整土木工程建設(shè)發(fā)展的技術(shù)規(guī)劃和發(fā)展要求。(4)工程實踐能力。土木工程建設(shè)屬于實踐工作內(nèi)容,綜合性人才必須要對土木工程項目的設(shè)計、施工等問題有一定的實踐操作能力,能夠在國內(nèi)外的競爭過程中依靠技術(shù)力量獲得成功。(5)人文素質(zhì)。綜合能力需要有人文素養(yǎng)做指導(dǎo),要認清土木工程建設(shè)的未來發(fā)展趨勢,有科學(xué)的認識,善用調(diào)整發(fā)展眼光,具備科學(xué)探索和開拓精神,并具有集體合作能力。
2.4 生態(tài)建材下的可持續(xù)性發(fā)展
建筑材料作為能耗高,資源消耗大,污染嚴重的工業(yè)產(chǎn)業(yè),在改善人居住環(huán)境的同時,對人類的環(huán)境污染負有不可推卸的責任。因此,如何減輕建筑材料的環(huán)境負荷,實現(xiàn)建筑材料的生態(tài)化,是建筑材料可持續(xù)發(fā)展的中長期目標。生態(tài)建材的引入使得建筑材料生態(tài)化發(fā)展成為可能,同時又滿足了基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需要,滿足了建筑市場對資源消耗的需求。生態(tài)建筑材料的主要功能就是能夠節(jié)約資源和能源;其次是減少環(huán)境污染,避免溫室效應(yīng)與臭氧層的破壞;第三是容易回收和循環(huán)利用。例如:抗菌建材、空氣凈化建材等都在一定程度上減少了粉塵污染,礦渣巖石的放射性污染、化學(xué)建材的化學(xué)污染。水泥和墻體材料等土木建筑材料工業(yè)向生態(tài)環(huán)保型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展將重塑建材產(chǎn)業(yè)的社會形象,提升土木工程建設(shè)在國家經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展中的重要定位。
綜上所述,要實現(xiàn)我國土木工程的可持續(xù)性發(fā)展就必須要重視高新技術(shù)、生態(tài)建材的應(yīng)用,實現(xiàn)資源的再利用和人力資源的能動性,全面實現(xiàn)舉世矚目的中國土木工程可持續(xù)性發(fā)展。
參考文獻
關(guān)鍵詞:產(chǎn)學(xué)研;土木工程專業(yè);應(yīng)用型;創(chuàng)新人才;畢業(yè)設(shè)計
隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展及知識經(jīng)濟時代的到來,創(chuàng)新成為推動社會科技進步與經(jīng)濟不斷發(fā)展的決定性力量[1]。城市經(jīng)濟的發(fā)展、建筑工程的規(guī)模逐漸擴大及其形式功能的日新月異則要求土木工程技術(shù)也不斷地發(fā)展與創(chuàng)新,同時也要求高校土木工程專業(yè)[2]培養(yǎng)大量應(yīng)用型創(chuàng)新高等工程技術(shù)人才。畢業(yè)設(shè)計論文作為土木工程本科專業(yè)中最后的一個理論性與實踐性綜合的教學(xué)環(huán)節(jié),其目的是培養(yǎng)學(xué)生獨立分析與解決工程技術(shù)問題,最終使學(xué)生符合應(yīng)用型創(chuàng)新工程人才的基本要求。因此,畢業(yè)設(shè)計[3,4]論文必須具有綜合知識、能力與創(chuàng)新相結(jié)合的特點。企業(yè)、高校與科研院所[5]之間通過生產(chǎn)、教學(xué)和科研緊密結(jié)合,在課程教學(xué)與實踐過程中有機結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實踐與科研創(chuàng)新,可以較好地培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)、能力以及創(chuàng)新能力。同時,使學(xué)生在實際畢業(yè)設(shè)計論文過程中,提升科學(xué)研究能力與團隊合作精神,增強設(shè)計與參與生產(chǎn)實踐的事業(yè)心和責任感[6],在更好地運用綜合專業(yè)知識提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的同時,達到應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標。
1創(chuàng)新土木工程畢業(yè)設(shè)計模式
產(chǎn)學(xué)研有機結(jié)合土木工程畢業(yè)設(shè)計論文的創(chuàng)新,就是在畢業(yè)設(shè)計與研究論文中,實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計[7]、教學(xué)與土木工程實踐相結(jié)合的創(chuàng)新模式,提升土木工程專業(yè)學(xué)生的實踐能力。土木工程產(chǎn)學(xué)研項目中,結(jié)合科研創(chuàng)新與生產(chǎn)實踐來優(yōu)化課程教學(xué),培養(yǎng)土木工程學(xué)生的實習(xí)實踐能力,有助于全面培養(yǎng)有能力的土木工程專業(yè)學(xué)生。在具體的土木工程畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新模式之中,可以優(yōu)化開展實施產(chǎn)學(xué)研合作,有效建立健全當前土木工程教育中產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育課程評價[8]及調(diào)控機制,改變傳統(tǒng)的土木工程教育模式。同時,也有助于實現(xiàn)企業(yè)、高校以及研究機構(gòu)間的優(yōu)勢資源互補,優(yōu)化培養(yǎng)應(yīng)用型土木工程專業(yè)創(chuàng)新人才。
2基于產(chǎn)學(xué)研土木工程畢業(yè)設(shè)計的意義
利用產(chǎn)學(xué)研機制與應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標進行創(chuàng)新性土木本科畢業(yè)設(shè)計論文的選題,從工程實際與學(xué)術(shù)問題的聯(lián)合創(chuàng)新出發(fā),豐富與擴展課題的研究目標,將產(chǎn)學(xué)研科研或工程項目轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新型的實驗項目、依據(jù)工程實際與實驗?zāi)P团囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力、擴展創(chuàng)新能力。同時,創(chuàng)新性土木本科畢業(yè)設(shè)計過程中,也可以提升學(xué)生的論文寫作能力,優(yōu)化學(xué)生力學(xué)模型計算能力,培養(yǎng)技術(shù)學(xué)術(shù)交流,擴展學(xué)生思維,具有重要創(chuàng)新意義。基于產(chǎn)學(xué)研的課程實踐與畢業(yè)設(shè)計工作,能夠優(yōu)化提高土木工程產(chǎn)學(xué)研合作水平和效率,實現(xiàn)共贏,共同發(fā)展。創(chuàng)新模式,搭建土木工程產(chǎn)學(xué)研平臺,優(yōu)化服務(wù),能夠優(yōu)化推進企業(yè)與高校、科研院合作,提高合作層次,有效實踐產(chǎn)學(xué)研合作,提升土木工程畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量,發(fā)揮積極影響。而且,在土木工程專業(yè)中,其畢業(yè)設(shè)計與實際工程密切相關(guān),使其與產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力,也可以提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量,具有重要意義。
3基于產(chǎn)學(xué)研土木工程畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新的實現(xiàn)措施
3.1完善產(chǎn)學(xué)研結(jié)合體系
密切協(xié)調(diào)土木工程教學(xué)與后期畢業(yè)設(shè)計間的聯(lián)系,基于產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新模式,設(shè)置課程教學(xué)與生產(chǎn)實踐,最終為畢業(yè)設(shè)計的選題、實習(xí)與設(shè)施打下基礎(chǔ),增強課程試驗與畢業(yè)設(shè)計等與外部生產(chǎn)與科研創(chuàng)創(chuàng)新等因素之間的關(guān)系,提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。考察學(xué)生的知識綜合應(yīng)用能力,解決工程中與企業(yè)科技生產(chǎn)中的實際問題,從而使學(xué)生能夠更好的理解工程畢業(yè)設(shè)計題目,使其能夠聚精會神地投入到畢業(yè)設(shè)計中,提升學(xué)生參加土木工程畢業(yè)設(shè)計的熱情。
3.2提升土木工程專業(yè)產(chǎn)學(xué)研基地實力
高校院系加強與地方科研生產(chǎn)合作,建立完善土木工程專業(yè)的產(chǎn)學(xué)研基地,鼓勵教師參與生產(chǎn)實踐,提升其實踐指導(dǎo)實力,為畢業(yè)設(shè)計與論文提升工程實際的支撐,激發(fā)土木工程學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中的潛在能力。通過土木工程專業(yè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的課程教學(xué)實踐與畢業(yè)設(shè)計,更深層次地讓學(xué)生通過融入到土木工程設(shè)計實踐中。
3.3提升選題水平
創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計論文選題工作,必須要確保選題符合土木工程專業(yè)的實際特點,切合應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標要求,保障土木工程畢業(yè)設(shè)計的選題深度可為學(xué)生所接受,一方面避免選題簡單重復(fù)的陳舊題目,適應(yīng)經(jīng)濟與社會發(fā)展的需要;另一方面避免在畢業(yè)設(shè)計中選題過深、題目過大而脫離生產(chǎn)實際的情況,確保學(xué)生切實完成畢業(yè)設(shè)計工作。
3.4提高畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)質(zhì)量
院系在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)中,應(yīng)細化到具體教學(xué)指導(dǎo)單位,根據(jù)各專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的專業(yè)特點,制定適合創(chuàng)新模式的畢業(yè)設(shè)計論文指導(dǎo)細則。指導(dǎo)教師在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中,能夠積極引導(dǎo)學(xué)生去創(chuàng)新思維,建立學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的多元文化意識,培養(yǎng)土木學(xué)生的工作、人際交流能力。
3.5協(xié)調(diào)畢業(yè)設(shè)計考核環(huán)節(jié)
建立基于產(chǎn)學(xué)研的畢業(yè)設(shè)計分階段考核方法,首先對指導(dǎo)教師要求其書面陳述畢業(yè)設(shè)計課題來源、選題依據(jù)、設(shè)計論文內(nèi)容、難以程度及工作量等情況,由院系討論與考核設(shè)計選題。在此基礎(chǔ)上,增加創(chuàng)新學(xué)分與創(chuàng)新能力的評價標準,使學(xué)生更加有積極性地投入創(chuàng)新能力的培養(yǎng),同時,激勵教師培育基于產(chǎn)學(xué)研等的創(chuàng)新課程與畢業(yè)設(shè)計的實踐,給予相應(yīng)的政策支持。基于產(chǎn)學(xué)研的畢業(yè)設(shè)計論文實施過程,可以根據(jù)實際情況,適當?shù)恼{(diào)節(jié)增加實踐環(huán)節(jié)的考核,以保證畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量提升。
4產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計論文案例探索
鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院依據(jù)江蘇省特色專業(yè)和國家特色專業(yè)建設(shè)點,逐步推行創(chuàng)新教學(xué)與科技管理體制改革,努力提高科技水平,走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路,積極為地方社會經(jīng)濟服務(wù),承擔了大量的企業(yè)科技開發(fā)項目。土木工程學(xué)院在基于產(chǎn)學(xué)研的教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計改革上,利用校企協(xié)同育人平臺,引入企業(yè)深度參與教學(xué)實踐,開發(fā)了“企業(yè)文化、建筑工業(yè)化技術(shù)、施工安全管理、現(xiàn)代施工關(guān)鍵技術(shù)、建筑信息化技術(shù)、綠色建筑技術(shù)、建筑設(shè)備工程”等校企網(wǎng)絡(luò)課程。進一步,加強教學(xué)方法改革,利用校企網(wǎng)絡(luò)共享絡(luò)課程,鼓勵開展學(xué)生主動學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)與合作性學(xué)習(xí);對“土木工程測量、土木工程材料與工程結(jié)構(gòu)測試技術(shù)訓(xùn)練”等課程實施以能力考核為主的考核方式改革,為切實完成實踐課程培養(yǎng)目標與創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計論文工作提供有力保障。學(xué)院教師團隊目前承擔的產(chǎn)學(xué)研項目,緊密結(jié)合土木工程教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)實踐科技問題,為培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才進行卓有成效的探索。筆者所在的課題組,目前承擔“深大基坑開挖施工對工程樁的影響及其檢測關(guān)鍵技術(shù)研究”產(chǎn)學(xué)研項目,旨在結(jié)合教學(xué)與工程實踐科技創(chuàng)新的同時,進行土木工程創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計與應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)等探索工作。在教學(xué)中,針對鹽城多河地區(qū)特點,分析深大基坑開挖的設(shè)計、施工與環(huán)境影響特點,將工程難點問題引入課堂與試驗及實習(xí)實踐。對深大基坑開挖回彈引起的樁基承載形狀變化等問題,在“樁基工程”課程的設(shè)計與施工檢測等課程中,進行針對性的分析,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,利用課程試驗與產(chǎn)學(xué)研課題研究試驗有機的結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生參與科研試驗研究,為創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計提供知識能力的積累。在此基礎(chǔ)上,進行基于產(chǎn)學(xué)研的畢業(yè)設(shè)計論文工作,根據(jù)學(xué)生情況并結(jié)合項目特點,畢業(yè)設(shè)計選題有“先鋒島三期多面臨河深大基坑的設(shè)計與施工”“鹽城多河地區(qū)的基坑支護形式與插入深度研究”“深大基坑開挖條件下的工程樁承載力計算”“深大基坑開挖坑底回彈與樁基承載計算與檢測”“臨河高層建筑深大地下室基礎(chǔ)設(shè)計與施工方案”等,創(chuàng)新了土木工程畢業(yè)設(shè)計論文的形式,并推動了工程生產(chǎn)實踐與企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新等工作。
5結(jié)語
在土木工程教學(xué)、試驗實踐及畢業(yè)設(shè)計的各階段,基于產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究項目改革教學(xué)方法與畢業(yè)設(shè)計選題及實施,促進土木工程本科畢業(yè)設(shè)計論文的創(chuàng)新與實踐,使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計階段直接接觸到工程實例與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實踐,可有效保證學(xué)生完成土木工程專業(yè)的教育培養(yǎng)計劃,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)新能力,為完成土木工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標發(fā)揮重大作用。
參考文獻
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哈爾濱師范大學(xué)主辦
預(yù)計1-3個月審稿 統(tǒng)計源期刊
黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院;黑龍江省化學(xué)學(xué)會主辦
預(yù)計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
中國科學(xué)院廣州分院主辦
預(yù)計1-3個月審稿 北大期刊
中國科學(xué)院主辦