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随着经济全球化的发展及知识经济时代的到来,创新成为推动社会科技进步与经济不断发展的决定性力量[1]。城市经济的发展、建筑工程的规模逐渐扩大及其形式功能的日新月异则要求土木工程技术也不断地发展与创新,同时也要求高校土木工程专业[2]培养大量应用型创新高等工程技术人才。毕业设计论文作为土木工程本科专业中最后的一个理论性与实践性综合的教学环节,其目的是培养学生独立分析与解决工程技术问题,最终使学生符合应用型创新工程人才的基本要求。因此,毕业设计[3,4]论文必须具有综合知识、能力与创新相结合的特点。企业、高校与科研院所[5]之间通过生产、教学和科研紧密结合,在课程教学与实践过程中有机结合企业生产实践与科研创新,可以较好地培养学生综合素质、能力以及创新能力。同时,使学生在实际毕业设计论文过程中,提升科学研究能力与团队合作精神,增强设计与参与生产实践的事业心和责任感[6],在更好地运用综合专业知识提升毕业设计质量的同时,达到应用型创新人才的培养目标。
1创新土木工程毕业设计模式
产学研有机结合土木工程毕业设计论文的创新,就是在毕业设计与研究论文中,实现毕业设计[7]、教学与土木工程实践相结合的创新模式,提升土木工程专业学生的实践能力。土木工程产学研项目中,结合科研创新与生产实践来优化课程教学,培养土木工程学生的实习实践能力,有助于全面培养有能力的土木工程专业学生。在具体的土木工程毕业设计创新模式之中,可以优化开展实施产学研合作,有效建立健全当前土木工程教育中产学研结合教育课程评价[8]及调控机制,改变传统的土木工程教育模式。同时,也有助于实现企业、高校以及研究机构间的优势资源互补,优化培养应用型土木工程专业创新人才。
2基于产学研土木工程毕业设计的意义
利用产学研机制与应用型创新人才培养目标进行创新性土木本科毕业设计论文的选题,从工程实际与学术问题的联合创新出发,丰富与扩展课题的研究目标,将产学研科研或工程项目转化为创新型的实验项目、依据工程实际与实验模型培养学生的动手能力、扩展创新能力。同时,创新性土木本科毕业设计过程中,也可以提升学生的论文写作能力,优化学生力学模型计算能力,培养技术学术交流,扩展学生思维,具有重要创新意义。基于产学研的课程实践与毕业设计工作,能够优化提高土木工程产学研合作水平和效率,实现共赢,共同发展。创新模式,搭建土木工程产学研平台,优化服务,能够优化推进企业与高校、科研院合作,提高合作层次,有效实践产学研合作,提升土木工程毕业设计质量,发挥积极影响。而且,在土木工程专业中,其毕业设计与实际工程密切相关,使其与产学研相结合,有助于培养学生的实践能力与创新能力,也可以提升毕业设计质量,具有重要意义。
3基于产学研土木工程毕业设计创新的实现措施
3.1完善产学研结合体系
密切协调土木工程教学与后期毕业设计间的联系,基于产学研创新模式,设置课程教学与生产实践,最终为毕业设计的选题、实习与设施打下基础,增强课程试验与毕业设计等与外部生产与科研创创新等因素之间的关系,提升毕业设计质量。考察学生的知识综合应用能力,解决工程中与企业科技生产中的实际问题,从而使学生能够更好的理解工程毕业设计题目,使其能够聚精会神地投入到毕业设计中,提升学生参加土木工程毕业设计的热情。
3.2提升土木工程专业产学研基地实力
高校院系加强与地方科研生产合作,建立完善土木工程专业的产学研基地,鼓励教师参与生产实践,提升其实践指导实力,为毕业设计与论文提升工程实际的支撑,激发土木工程学生在毕业设计中的潜在能力。通过土木工程专业产学研联合的课程教学实践与毕业设计,更深层次地让学生通过融入到土木工程设计实践中。
3.3提升选题水平
创新性毕业设计论文选题工作,必须要确保选题符合土木工程专业的实际特点,切合应用型创新人才的培养目标要求,保障土木工程毕业设计的选题深度可为学生所接受,一方面避免选题简单重复的陈旧题目,适应经济与社会发展的需要;另一方面避免在毕业设计中选题过深、题目过大而脱离生产实际的情况,确保学生切实完成毕业设计工作。
3.4提高毕业设计指导质量
院系在毕业设计指导中,应细化到具体教学指导单位,根据各专业学生毕业设计的专业特点,制定适合创新模式的毕业设计论文指导细则。指导教师在学生毕业设计中,能够积极引导学生去创新思维,建立学生对毕业设计的多元文化意识,培养土木学生的工作、人际交流能力。
3.5协调毕业设计考核环节
建立基于产学研的毕业设计分阶段考核方法,首先对指导教师要求其书面陈述毕业设计课题来源、选题依据、设计论文内容、难以程度及工作量等情况,由院系讨论与考核设计选题。在此基础上,增加创新学分与创新能力的评价标准,使学生更加有积极性地投入创新能力的培养,同时,激励教师培育基于产学研等的创新课程与毕业设计的实践,给予相应的政策支持。基于产学研的毕业设计论文实施过程,可以根据实际情况,适当的调节增加实践环节的考核,以保证毕业设计的质量提升。
4产学研创新毕业设计论文案例探索
盐城工学院土木工程学院依据江苏省特色专业和国家特色专业建设点,逐步推行创新教学与科技管理体制改革,努力提高科技水平,走产学研相结合的道路,积极为地方社会经济服务,承担了大量的企业科技开发项目。土木工程学院在基于产学研的教学与毕业设计改革上,利用校企协同育人平台,引入企业深度参与教学实践,开发了“企业文化、建筑工业化技术、施工安全管理、现代施工关键技术、建筑信息化技术、绿色建筑技术、建筑设备工程”等校企网络课程。进一步,加强教学方法改革,利用校企网络共享络课程,鼓励开展学生主动学习、研究性学习与合作性学习;对“土木工程测量、土木工程材料与工程结构测试技术训练”等课程实施以能力考核为主的考核方式改革,为切实完成实践课程培养目标与创新性毕业设计论文工作提供有力保障。学院教师团队目前承担的产学研项目,紧密结合土木工程教学与企业生产实践科技问题,为培养应用型创新人才进行卓有成效的探索。笔者所在的课题组,目前承担“深大基坑开挖施工对工程桩的影响及其检测关键技术研究”产学研项目,旨在结合教学与工程实践科技创新的同时,进行土木工程创新毕业设计与应用型创新人才的培养等探索工作。在教学中,针对盐城多河地区特点,分析深大基坑开挖的设计、施工与环境影响特点,将工程难点问题引入课堂与试验及实习实践。对深大基坑开挖回弹引起的桩基承载形状变化等问题,在“桩基工程”课程的设计与施工检测等课程中,进行针对性的分析,充分调动学生的学习兴趣,利用课程试验与产学研课题研究试验有机的结合,引导学生参与科研试验研究,为创新性毕业设计提供知识能力的积累。在此基础上,进行基于产学研的毕业设计论文工作,根据学生情况并结合项目特点,毕业设计选题有“先锋岛三期多面临河深大基坑的设计与施工”“盐城多河地区的基坑支护形式与插入深度研究”“深大基坑开挖条件下的工程桩承载力计算”“深大基坑开挖坑底回弹与桩基承载计算与检测”“临河高层建筑深大地下室基础设计与施工方案”等,创新了土木工程毕业设计论文的形式,并推动了工程生产实践与企业的技术创新等工作。
5结语
在土木工程教学、试验实践及毕业设计的各阶段,基于产学研联合研究项目改革教学方法与毕业设计选题及实施,促进土木工程本科毕业设计论文的创新与实践,使学生在毕业设计阶段直接接触到工程实例与企业技术创新实践,可有效保证学生完成土木工程专业的教育培养计划,培养学生的专业创新能力,为完成土木工程应用型创新人才的培养目标发挥重大作用。
参考文献
[1]查文炜,葛友华,刘平成,等.基于产学研机制的应用型创新人才培养的研究[J].教育园地,2009(33):28-29.
[2]杨果林,曾伏爱.土木工程专业创新性本科毕业设计探讨[J].长沙铁道学院学报:社会科学版,2008(3):109-111.
[3]潘福婷.土木工程专业产学研结合毕业设计模式探讨[J].时代教育:教育教学版,2012(17):21-22.
[4]周林聪,邱建慧.土木工程专业毕业设计现状分析与改进措施[J].高等建筑教育,2011,20(1):124-126.
[5]戴益民.校企产学研联合培养提升实习及毕业设计质量[J].中国科教创新导刊,2014(4):57-58.
[6]陈树华,郭轶宏,梁文彦,等.基于跟踪管理的土木工程专业毕业设计教学探讨[J].教育教学论坛,2013(38):66-68.
1.1毕业设计选题局限性
选题的深度不够,与工程实际脱节。地方高校土木工程学院多数没有充足的校外实践教学基地,多数课题都是由指导教师布置,缺少实际的工程背景及资料,涉及到的实际工程问题少,基本上都属于假题假作类型,有些题目沿用多年,滞后于建筑行业的发展,使得设计题目没有新意,跟不上时展。
1.2学校投入不足,师资力量薄弱
如何在高校持续扩招的情况下,不降低毕业设计质量,已是高等教育必须正视和解决的问题。随着近几年高校的扩招,学生人数越来越多,但专业绘图教室及专业机房配套跟不上,学生做设计只能在宿舍完成;另外教师人数增加有限,每位毕业设计指导教师所指导的学生人数过多,同时指导教师还担任其他课程教学任务和科研任务,使指导教师用于毕业设计的精力有限,每位学生的指导时间有限,指导不到位。
1.3就业压力增大,学生重视不够,时间投入少
根据培养计划,毕业设计大多安排在第八学期,随着就业压力的逐年增大,第八学期大部分学生都忙于奔波在各大招聘会之间,真正静下心用于做设计的时间很少。有些学生在前期基本上不做任何工作,到最后,随便在网上找个相关内容复制粘贴,存在严重的抄袭现象,毕业设计的作用一点没有实现,学生也学不到任何东西。
1.4评价体系不完善
部分高校管理体制不完善,没有系统的毕业设计质量监控体系,成绩评定时随意性强,对一些不合格的设计不能严格要求。这样也给学生造成了不良影响,认为毕业设计没有不合格的,致使毕业设计质量逐年下降。
2地方应用技术型高校土木工程专业本科毕业设计模式
针对毕业设计中存在的诸多问题,结合该校应用技术型本科的发展定位,探求结合毕业生就业方向,采用团队合作、分阶段进行的毕业设计模式,提高毕业设计质量,使学生能真正在最后一个综合实践教学环节中得到锻炼,实现从学校到工作角色的顺利转变。根据土木工程专业学生毕业去向分析,约70%同学在施工单位就业,其余是选择考研,继续深造,越占20%左右,剩余10%会去其他的一些方向,包括设计院所、业主单位、监理单位、检测单位等与土木工程专业相关的单位。根据上述土木工程专业学生毕业去向的统计分析,将学生的毕业设计对应的选题方向分为两种类型:科学研究型、工程实践型。针对不同的毕业设计选题类型,提出适合每种类型的学生选题建议:科学研究型适合已经考取研究生的学生,工程实践型适合毕业后从事施工方向的学生及其它就业方向的学生。目前,土木工程专业毕业设计安排在第七学期末至第八学期,基本是集中14周左右的时间,按照以下步骤进行:制定毕业设计任务书、收集和整理相关资料、与选题有关的中、英文文献查阅与综述、确定设计方案、理论计算和分析、经济评价、图纸绘制和说明书编写、论文评阅和答辩。这整个过程是一个多学科知识综合运用的过程,各学科在不同阶段各有侧重。因此,可以采用团队协作学习,即学生以小组形式参与,小组成员之间相互依赖、相互沟通,相互合作、共同负责地学习,进而完成或达到共同目标的一种学习模式。结合该校师资力量现状,进行毕业设计指导时,采用团队协作模式,结合指导教师专业,实行毕业设计联合指导组,每一组都配备一名有工程经验的建筑学指导老师和一名结构专业指导老师,另外还可以根据条件配备一名建筑经济与管理专业的指导老师。这样毕业设计指导相对较全面,各专业都全过程参与指导,根据进度及设计内容分阶段负责,有助于提高毕业设计质量。学生分组时结合毕业去向,每组成员均有去施工单位的学生和继续读研究生的学生组成,每位同学侧重点不同,充分利用读研学生扎实的理论基础,结合准备做施工的同学了解的施工知识,相互配合,共同协作,高质量的完成毕业设计。在毕业设计的内容安排上,将毕业设计分为两个部分:第一部分为建筑物的基本设计,主要考查学生对大学所学知识的综合应用能力,侧重大学所学专业知识的综合应用,这一部分内容各种类型学生都要完成。第一部分任务完成后经指导老师确认方案可行后方可进入第二阶段设计。第二部分为针对毕业去向的知识储备和技能训练,针对两个选题方向分别制定不同的完成内容:工程实践型的完成施工组织设计和工程概预算;科学研究型针对未来实际工程开展专题设计或专题研究。在成绩评定阶段,学生毕业设计成绩由指导教师评定成绩(50%)、评阅教师评定成绩(20%)、答辩成绩(30%)三部分组成,同时指导教师和评阅教师不参加自己学生的答辩,使成绩尽可能真实的反映毕业设计质量和水平。
通过毕业设计这一重要的教学环节,培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风,严肃认真的科学态度。 毕业设计要求我们在指导老师的指导下,独立系统的完成一项工程设计,解决与之有关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法,具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养学生初步的科学研究能力,提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
在完成本次毕业设计过程中,我们需要运用感性和理性知识去把握整个建筑的处理,这其中就包括建筑外观和结构两个方面。还需要我们更好的了解国内外建筑设计的发展的历史、现状及趋势,更多的关注这方面的学术动态,以及我们在以后的土木工程专业发展的方向。同时积极、独立的完成本次毕业设计也是为今后的实际工作做出的必要的准备。
1.1研究现状:
土木工程是建造各类工程设施的科学,技术和工程的总称。土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。土木工程在我国可以分为:建筑工程、桥梁工程、公路和城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、给水和排水工程、环境工程。作为土木工程专业的学生,深知土木工程设计范围之广,以及和社会生活联系之密切。我们在校只是学习了土木工程这一个小的分支并且着重学习了工民建部分。工民建方面就结构布置部分有以下几种结构:框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、框架-支撑结构、筒体结构、框架-核心筒结构、巨型结构等等。
就此次的设计题目,以及结合任务书所给定的各项条件,选择了框架结构比较合理并且切合实际。
1.2发展趋势:
框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,可提供较大的使用空间,也可构成丰富多变的立面造型。国外多用钢为框架材料,而国内主要为钢筋混凝土框架,框架结构可通过合理的设计,使之具有良好的延性,成为“延性框架”,在地震作用下,这种延性框架具有良好的抗震性能。
[1]钢筋混凝土多层框架结构作为一种常用的结构形式, 具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点, 目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。随着社会的发展,多层框架结构的建筑越来越多了。但随着结构高度增加,水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加,从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加,到一定程度,将给建筑平面布置和空间处理带来困难,影响建筑空间的正常使用,在材料用量和造价方面也趋于不合理。框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适合大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好。
[2]框架结构房屋的布置应对称、均匀,减小抗侧刚度中与水平荷载合力作用线的距离,减小结构重心和刚度中心之间的距离,以减小结构发生的扭转。由于框架构件截面较小,抗侧刚度较小,在强震作用下结构整移和层间位移都较大,容易产生震害。此外,非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑,抗震设计的框架结构除需加强梁、柱和节点的抗震措施外,还需注意填充墙的材料以及填充墙与框架的连接方式等,以避免框架变形过大时填充墙的破坏。框架结构是柔性结构,有水平位移,房屋的总水平位移越大,人的感觉越不舒服,而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂,因而对这两种水平位移进行限,这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度。在框架结构的抗震设计中,柱顶、柱底、梁端易出现裂缝。
[3]作为一座办公楼设计,在设计之前作为设计者必须深入实际,调查研究,了解其所属位置地理、经济条件。而作为本课题中框架结构的办公楼,必须整体设计、大门入口设计要体现行政办公特征。设计要满足室内水、电、暖、讯、消防、抗震等配套设计要求。因此必须察看相应的规范、标准等。
1.3研究方法:
框架是典型的杆件体系,近似计算的方法很多,工程中最实用的是力矩分配法及D值法,前者多用于竖向作用下求解,后者用于水平作用下求解。
这些方法的使用都作了以下几点的假定:
[1]忽略粱,柱轴向变形及剪切变形。
[2]杆件为等截面(等刚度),以杆件轴线作为框架计算轴线。
[3]在竖向荷载下结构的侧移很小,因此在做竖向荷载下计算时,假定结构无侧移。
1.4应用领域:
框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
2、课题任务、重点研究内容、实现途径
本次毕业设计任务包括三个部分:建筑设计,结构设计和施工组织设计。
2.1建筑设计
2.1.1设计任务
根据设计任务书要求完成建筑平面、剖面及立面设计;根据相应的建筑设计规范并结合实际情况初步确定预设建筑物的平面形状,立面外观,侧面外观,单层平面尺寸,以及建筑物的层数;由功能分区的相关原则初步确定建筑物各部分的功能,最终初步确定出建筑设计部分的轮廓。
2.1.2设计成果:
(一)总平面图:1:500要求标明建筑物位置、道路、绿化、标高、朝向等。
(二)平面图:1:100或1:200平面图应标明各房间名称,固定设备布置。
1.底层平面图:标注三道尺寸,注标高。
2.标准层平面图:标注三道尺寸,注标高。
3.顶层平面图:标注两道尺寸,注标高。
(三)剖面图:比例1:100或1:200(一个)
要求剖到楼梯,标注层高、楼梯平台、屋顶、室内外地坪标高、标注两道尺寸(门窗洞口、层高)。
(四)立面图:比例1:100或1:200(二至三个)
1.入口立面
2.侧立面或背立面
标注三道尺寸(墙段及洞口、层高、总高),标明室内外地坪标高,屋顶标高。
(五)节点详图:(二至三个)比例自定
(六)设计简要说明:
1.建筑总平面及概况。
2.方案特点及主要建筑技术措施。
3.防火设计简要说明。
(七)主要技术经济指标
1.总用地面积
2.总建筑面积
3.建筑密度(底层建筑面积/总用地面积)
4.容积率(总建筑面积/总用地面积)
5.绿地率(绿地面积/总用地面积)
2.1.3进度安排
第1周:讲解建筑设计基本原理、建筑设计基本步骤,了解并掌握办公建筑基本设计知识。完成“一草”。
第2周:深入方案,细化初步设计,为结构设计提供必要的条件。完成“二草”。
第3周:结构设计完成之后,完成施工图设计。
2.2结构设计
2.2.1设计任务
根据建筑设计方案及设计原始资料,选择结构体系,布置结构构件,进行结构内力分析,确定构件配筋,绘制结构施工图。
2.2.2设计内容和步骤
1.根据房屋基本情况确定结构设计基本参数
2.进行结构平面布置
3.手算一榀框架,并用计算机程序PK复核
4.使用PMCAD,建立结构整体计算模型,用SATWE进行结构空间分析与设计
5.设计一部现浇板式楼梯
6.基础设计
光阴似箭,三年的研宄生生活即将结束。至此,对建筑师黄声远的研宄工作也将暂告一段落。回顾论文的写作过程,自己收获的东西远远超出了其本身的价值,对于逻辑思维的锻炼、工作方法的改善、理论知识的扩充、心理状态的调整都使我得到进步。大陆关于黄声远的资料比较少,前期赴台湾的两次调研以及过程中的资料收集都耗费了大量的精力,但是每个阶段都有老师、同学与家人及时的帮助与鼓励,才得以顺利完成,在这里我要向所有给予我帮助的人表示衷心的感谢!
首先要感谢导师凌世德教授,论文定题到写作定稿,倾注了凌老师大量的心血。在我攻读硕士研宂生期间,深深受益于凌老师的关爱与教导。回想自己这三年来在学习、研究过程中的收获和进步,无不和凌老师的悉心教诲密切相关。凌教授作为老师,为我点拨迷津,让人如沐春风;作为长辈,温和敦厚,让人感念至深。能师从凌老师,我为自己感到庆幸。在此谨向凌老师表示我最诚挚的敬意和感谢!
三年来,建筑学院各位老师对我的谆谆教诲是我进步的动力,来到厦大使我受益匪浅。我也要感谢这些年传授我知识的所有老师,他们的言传身教,是我求学岁月里不可缺少的精神食粮,也是我前行路上温暖的指路明灯。
感谢三年来朝夕相处的同学们,三年一同走过,分享喜悦与忧伤,我们是永远的朋友,是你们让我在三年的学习生活中感受到友谊的温暖。我们一起努力奋斗的那些时光,也将是我人生最宝贵的财富。
最后,我要将内心最深的谢意献给我的父母。父母的养育之恩无以为报,他们是我十多年求学路上最坚强的后盾。在我面临人生选择的迷茫之际,为我排忧解难,他们对我无私的爱与包容是我不断前进的动力。
论文致谢二:
在硕士生涯即将结束之际,回想在合肥工业大学近七年的求学之路,心中感慨万千。本论文是在苏馈足副教授指导下完成的,同时也离不开许许多多人的无私帮助,在此谨对他们表达我最诚挚的谢意!
首先,感谢导师苏馈足副教授在我读硕期间的悉心指导。苏老师孜孜不倦的敬业精神、严谨的治学态度、敏锐的洞察力、缜密的逻辑思维、渊博的学术知识使学生深受裨益,敬佩不已。在对待科研严格要求的同时,在生活方面苏老师也给了我无微不至的关怀和照顾,值此论文完成之际,谨对导师的悉心指导与谆谆教诲表示最真挚的感谢!
感谢安徽大学资源与环境工程学院石先阳教授以及武超老师,在实验室的提供以及实验的操作方面,他们都给予了我很大的帮助。能够在这么好的实验室中学习是我的荣幸。在此,我向他们表示深深的感谢!
感谢安徽建筑大学李卫华教授及他的学生,在实验操作方面他们给予的无私帮助和指导,他们刻苦钻研的科学精神、兢兢业业的工作作风是我学习的榜样!
感谢课题组董军、郑丽、沈俊、方晖、邓绣坤、康加廷、金旺红、袁瑞、张明、张易培、陈飞、林坦、潘凯等,我的实验是在他们的协助下完成的。同时感谢实验室所有老师。
感谢我的父母及家人,在我多年的求学生涯中所给予的物质及精神支持,你们的理解和支持成为我锐意进取、勇攀高峰的力量源泉,在此深表感激之情。
再次对上文中所有提到姓名的和没有提到姓名的老师和同学表示衷心地感谢,并感谢所有帮助过我的朋友们。谢谢!
论文致谢三:
光阴似箭,岁月如梭,三年的研究生学习就要结束了自己不论在学习还是生活中取得了诸多的进步,而这一切都师、同学及朋友的帮助。
首先要感谢我的导师宣以琼教授,本文的研究与撰写工指导和教诲下完成的。从课题的选择,资料的收集,以及文性研究到论文撰写的整个过程中都凝聚着宣老师的心血和汗识、敏锐的洞察力对于我顺利完成硕士论文起到了极其重要的学术思想、求实的工作作风都使我受益匪浅。
三年来,宣都给予了我无微不至的关怀和帮助,在此,谨向我的导师宣感谢和崇高的敬意!其次感谢我的同门曹志强、吴安斌、刘宗族、李小庆、喜、张俊,感谢他们为我提供了一个良好的实习环境以及期助!感谢他们陪我度过多姿多彩的研究生生活!
感谢我的室友贾莉莉、余珍三年来对我的支持与关心!
感谢百忙之中审阅论文的每一位老师,本文还有许多不正
论文致谢四:
时光飞逝,三年的研究生生活转瞬即逝。回首过去,七年的合工大生活如弹指一挥间。在这即将离别母校的日子里,各种感情汹涌而至。借此机会,对在过去帮助我、照顾我的每一位人表示深深的谢意!
首先,我要感谢家人,感谢家人这坚强的后盾,是他们的支持与鼓励使我顺利完成学业。我要感谢我的母校,这里承载着我们无悔的青春,愿您在以后的日子里更加辉煌夺目。
(一)内容有限且分散
除清华大学、同济大学等高校开设自选实验和演示现场测试实验外,一般高校只开设以上必选试验项目,内容有限且分散。传统的教学模式属于“灌输式”教学,强调教会学生各个指标的测定方法,而分散的教学模式割裂了各个指标之间的联系,不利于学生对基本概念的理解;传统模式过于注重“是什么”和“怎么做”,忽略了“为什么”的引导,缺乏对指标的物理意义、作用等方面的分析和总结,没有给学生发挥创造性的空间。
(二)实验指导教师不足
由于学生人数较多,而实验指导教师有限,一般每个指导教师同时指导30名左右的学生完成试验。有的学校要求理论授课老师参与到实验教学中,但指导教师仍相对不足,教学效果得不到保障。
(三)学生参与积极性差
传统的教学模式中,土工试验只是土力学课程的一部分,学生对土工试验的重视程度严重不足,很多学生并没有亲自动手操作;试验完成后只是按照老师教的方法完成试验报告,没有总结和思考。从实验准备、实施到分析总结,学生的主动性和积极性都没有得到发挥。因此,这样的土工试验仅仅只是完成任务,无法达到预期的巩固理论知识、锻炼动手能力的效果,更不用说实践与创新能力的培养。
二、新型教学模式
针对以上传统土工试验教学模式的特点,提出以下教学模式。
(一)将土工试验作为单独必修课
改变传统土工试验为土力学课程组成部分的现状,将土工试验设置为单独的必修课,以此增强学生对土工试验的重视程度。必修课分为两部分,即常规指标测试和综合性试验。常规指标即前述必选试验,采用视频演示和实验室内操作等相结合的方式,让学生熟悉各常规指标的测试方法。实验室内操作时,将学生分为5个一组,每组配至少1名老师或研究生指导。土的渗透特性、强度特性、变形特性并称为土的三大特性。将三大特性分解为若干个专题,形成综合性试验。土木工程相关专业的科研项目一般都以土力学为基础,因此这些专题还可结合教师的科研项目进行设置,让教师和所指导的研究生都参与到土工试验教学中来,以此增强土工试验教学师资。将研究生作为土工试验辅助教师,还可对锻炼研究生的综合素质起到积极作用。还可将大的综合性试验分解为若干个子题,供学生选择。
(二)集中时间开展综合性试验
为避免土工试验分散的不利影响,采用集中时间开展综合性试验的方法。每个班以3周为一个周期错开开课,以免造成设备和人员紧张的现象。在一个周期内,集中在上午、下午或晚上的时间开展试验。将一个班分为若干组,每组5人左右,每组选定一个子题。综合性试验周期分为三个阶段完成工作:第一段3~4天为试验准备阶段,主要任务是小组选定子题并初步确定试验方案;第二段10天左右为试验实施阶段,包括完善试验方案、按照试验方案开展试验;第三段7天左右为试验结果分析阶段,主要任务是将试验成果总结为试验报告,并汇报展示。
(三)注重研究成果的整理
针对每个周期结束时的各小组的汇报情况和指导老师的意见与建议,每组对试验结果进一步分析,对试验报告进行完善。学期结束时,将所有学习土工试验课程的小组集中在一起再次汇报,根据研究成果和汇报情况集体评分。将专题试验周期内的成绩作为平时成绩,将学期末集中汇报的成绩作为期末成绩。按平时成绩和期末成绩给出总评成绩。
(四)后期实践活动
除了土工试验实践环节以外,学生大四下学期还设有毕业设计环节。另外,很多高校还设置有大学生科研项目等活动,鼓励学生参加开展科学研究。这些活动都是土工试验教学环节的有益补充。通过土工试验课程中综合性试验的学习,学生能够初步具备一定的科研能力,为毕业设计和其他科研活动打下了良好的基础。同时,教师在指导综合性试验的过程中,还可发掘表现优秀、有潜质的学生,在毕业设计和其他科研活动中加强指导,进一步提高学生的实践和创新能力。以湖北工业大学为例,我校开展了大学生科研基金项目、“凌云计划”项目等,鼓励大学生参与课外学术科技活动。单“凌云计划“项目,全校每年就有400多名学生参与到老师的科研项目中。在土工实验课程中,通过综合性试验的完成,可增强学生和老师之间学术上的了解。在后期毕业设计和科研活动等实践时,老师可以根据学生的特点进行针对性地指导,而学生在后期实践活动选题时方向性也会更加明确。
三、以“土的渗透特性”综合性试验为例
(一)子题设定
假设一个班30人,初步指定3大组分别进行土的强度、变形和渗透三大综合性试验专题,每个综合性试验专题大约有10人参加。首先将所有学生集中,讲解三大试验专题的主要内容;然后划分小组,针对某一专题讲解子题的主要内容。渗透特性是土体非常重要的工程性质,渗透系数的影响因素包括土粒特性(粒径大小及级配、孔隙比、矿物成分、结构构造)和流体特性(水的动力粘滞系数,饱和度)等。结合笔者的国家自然科学基金项目“渗滤液与土相互作用机理及裂隙衬垫材料防渗性能研究”和“固结过程非饱和黏性土孔隙结构演化规律及其对水力特性影响机制”等,设置“土的渗透特性”综合性试验专题。根据渗透系数的影响因素,该综合性试验专题下设“矿物成分对黏土渗透性的影响”、“土样含水率及干密度对黏土渗透性的影响”、“流体特性对黏土渗透性的影响”和“非饱和黏性土渗透性”等子题。将专题、子题及相应的试验任务书告知学生,供学生选择。
(二)试验准备
试验准备阶段的主要任务是小组选定子课题并初步确定试验方案。将渗透特性综合性试验专题的学生分为若干小组,分别完成该专题下的子题。学生完成选题后,首要的任务是让学生弄清楚相关概念,并布置初步确定试验方案的任务。为弄清楚渗透特性相关的基本概念,采用提问的方法。例如:什么是土的渗透系数?为什么要研究土的渗透系数?渗透性能与变形和强度有什么关系?如何得到土的渗透系数?各种渗透系数测量方法有什么优缺点?同时,鼓励学生自己提问,发挥学生的主观能动性。提出问题并布置任务后,要求学生自己寻找答案、确定试验方案。给学生详细讲解查阅文献及相关规范的方法,以及确定试验方案的方法。
(三)试验实施
完善学生给出的初步试验方案,指导学生制定详细的试验方案。要求学生遵循《土工试验规程》等规范的规定,严格操作,完成试验。以“矿物成分对黏土渗透性的影响”子题为例,要完成这个子题,学生需要开展的试验主要有:击实试验、含水率和干密度测试、变水头渗透试验等。每一种试验都有老师或研究生指导,随时答疑。
(四)试验结果分析
要求学生按照规范的方法及时整理试验数据,分析实验结果出现的问题。对于“矿物成分对黏土渗透性的影响”子题,要求学生给出矿物成分与黏土渗透性的定量关系,并能初步分析渗透性变化规律的机理。还可以给出引申分析的主题,如基于试验结果进一步分析“如何利用黏土的低渗透性进行防渗”等,进一步引导学生思考。最后,将分析和讨论得到的结果整理成完整的研究报告,并做出PPT展示。
2课程改革思路与内容建设
新的工程教育理念和模式要求以工程实践和学生发展为价值导向,教学贯穿全面的工程训练,为学生提供知识、能力的完整框架。针对以往施工课程教学中存在的问题,土木工程施工课程教学建设从理论教学环节入手,以实践环节需求导向理论教学环节建设,理论教学内容以施工项目为主线,以工程训练为路径使得学生掌握知识,从理论教学环节即注重培养工程思维和工程意识,从而给予实践环节教学以有力支撑。施工课程理论教学内容依托联合培养企业工程实践展开课程内容建设。课程教学以企业真实的工程施工项目为载体,根据教学大纲、教学计划和学生认知特点与对施工案例进行加工完善形成教学案例。选用的案例要求与实践环节将要接触的施工项目类似甚至相同,注重两个环节整体性、系统性,避免各环节的脱节,真正做到两个环节相互验证,互为支撑。土木工程施工课程知识结构跨度大、章节之间逻辑性弱的特点为将施工项目划分为多个案例提供了有利条件。限于理论教学课时,施工技术教学内容中场地平整、基坑工程、工程降水、混凝土工程、预应力工程、结构安装工程等施工内容由于技术性突出,危险性大,对施工目标控制起到决定性作用,应作为施工案例建设的重点,非重点章节适当鼓励学生自学,以培养学生自学能力。以施工技术部分主要章节土方工程、混凝土结构工程和结构安装工程为例说明案例案例设置情况。
3课程理论教学方法改革与教学环节创新
探究教学做到了“回归实践”、“回归问题”、“回归学生主体”的三重回归,很好地契合了现代工程教学需求。探究性教学的思维是过程是认识现实问题→方法研究→解决问题,这一过程符合人们思维规律。本科层次的学生在学习土木工程施工时没有工程经验,所以了解施工项目、认识工程施工问题是学生首要解决的问题。了解施工项目、认识施工问题的过程是接近工程、与工程互动的过程,在这一过程中学生将对工程的好奇与兴趣转化为持续学习的兴趣与动力,逐渐建立起丰满的施工项目的概念和工程责任感,进而激发探讨、研究解决问题的主体意识,激励工程思维和工程能力的培养。同时,通过探究式教学实现“回归实践”、“回归问题”、“回归学生主体”,可较好地解决课程理论教学以教材为中心、以课堂为中心、以讲授为中心而疏离学习主体和工程实践的问题。课程理论教学的第一个环节是绪论或“章节导论”,将其作为“课程导论”或作为章节教学“回归实践、回归问题”环节,使得学生接触、了解工程,认识工程问题,因此其重要性突出。绪论是课程教学的开端,首先起到课程“导论”的作用。通过这一环节介绍课程“地图”、课程规划甚至与课程相关的职业展望,让学生对将要学习的课程充满好奇,认为课程学习有价值,目标值得期待。各章节以“章节导论”作为第一个教学环节,作用有二。其一,通过这一环节引入真实、典型施工案例,以案例作为学习章节内容的工程背景和载体,将学生带入工程情景,明确工程师责任,并以此提出本章节涉及到的施工问题。其二,通过该环节介绍本章节内容在完整施工项目中可能的“入口”和“出口”,不同的作用和应用,使学生建立“整体和局部”认识。在第一环节基础上,第二个环节讲授施工案例的施工方法、施工工艺(组织)过程及工艺标准。通过该环首先使学生掌握分部分项工程一般的施工工艺(组织)过程及工艺标准。与此同时,在学习过程中引导学生充分了解、挖掘案例中预先设置的施工问题及章节子问题(知识点K),使学生知道施工问题和知识点(K)在哪里、产生于何处、应用于何处。在第三环节中讲授第二环节中所设置的知识点(K)原理。第三环节继承“接受性”教学方法,作为探究性教学的有机组成部分。接下来的第四个环节是学生在以上三个课堂教学环节结束后以自主学习方式为主的综合学习环节。在这一环节中,以课后大作业为手段,即以一般的分部分项工程施工问题作为章节设计性作业,引导、驱动学生复习、收集相关资料、同学之间讨论、反思等,进而找到解决方案,完成探究过程。这一环节以提交作业为成果,但过程和能力评价多于结果评价,以合理的方式促进学习者工程能力的培养。探究式教学的施工课程理论教学的四个环节围绕现实施工项目展开,符合人们认知规律,贯穿全面的工程训练,教学生动。以土方工程章节“场地平整”的教学为例,在第一个教学环节中引入某公园场地平整工程作为施工案例,包括图片、施工技术资料、技术、管理岗位设置等。通过该场地施工前后图片对比,形象生动地提出了“如何将天然场地通过施工改造成公园场地?场地施工过程中有哪些关键问题要解决?”等施工问题,将学生带入施工情境、带入岗位,而后第二环节介绍场地平整主要施工工艺过程:场地测量→土方挖、填、运输及运输机械→场地验收。在施工工艺介绍过程中引导学生挖掘设置的知识点(K):场地设计标高与初始场地标高、方格网法土方量计算、挖填土方调配运输方案、土方施工机械性能等。在掌握场地平整施工工艺和知识点“出处、用处”基础上在第三环节中讲授知识点(K)原理。在第四环节中布置类似场地的“场地平整施工技术方案设计”的作业,要求学生根据具体工程情况设计场地平整的施工工艺,绘制“挖填土方调配图”,完成自主学习过程。
4课程考核过程化
考核方式具有导向作用。课程考核方式是否科学、有效,影响到学生学习积极性和学习效果及对课程的评价。针对以往理论课程考核只重视课程结束后一次性考试成绩的问题,本课程考核注重过程考核,提高章节设计性作业合计分数在课程成绩中所占比重,由30%提高至50%,引导学生重视学习过程,重视自主学习。期末考试试题综合性题目分数占试卷分数比重由以往20%提高至40%,通过综合性题目进一步考察、评价学生能力情况。
二、教学方法改进
1.启发式教学学生学习力学课程目的之一就是为将来从事各种有关工程方面的工作打下良好基础。力学教材中的理论知识都是经过实践总结出来的,而又为实践所用,因此,教师在授课时尽量把抽象的概念、理论与工程实际联系起来,扩大教学信息量及知识面,给学生留出充分的思维空间,留一定的余地让学生思考、反馈或提炼出若干问题,最大程度的激发和培养学生的学习能力,培养学生的学习兴趣。经过教学内容的调整,系统的力学知识体系又为学生后续的学习留下期待和想象的空间,将教学的重点从知识的传授转移到能力的培养上。
2.多媒体教学力学课程的公式推导较多,并且有大量的图形,利用传统的教学手段可以将复杂的力学问题分析的很透彻,并且有利于教与学的互动,缺点是推导过程和绘图占用了大量时间。多媒体教学具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点,合理利用多媒体教学可以使传统教学中抽象枯燥的概念变得生动具体,能增加学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,大信息量、大容量性课堂教学节约了空间和时间,提高了教学效率。但是,多媒体教学只是一种辅助的教学手段,需要与传统教学的手段有机结合,共同参与教学过程,才能达到良好的教学效果。
3.实践教学实践教学是巩固理论知识的有效途径,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要手段。通过课程实验教学或演示教学、认识实习等使学生通过实际观察获得感性知识以说明和印证所传授知识。实践教学能使学生获得生动而直观的感性知识,加深对学习对象的印象,把书本上理论知识和实际事物联系起来,形成正确而深刻的概念;能提供一些形象的感性材料,引起学习的兴趣,集中学生的注意力,有助于对所学知识的深入理解、记忆和巩固;能使学生通过观察和思考,培养他们的独立探索能力、实验操作能力和科学研究兴趣。
三、考核方式
1.统一学生作业在对学生实施练习的过程中,不同的任课教师按照自己的理解,在难度和知识点覆盖面上有一定的差异。随着力学各课程习题册的出版,节省了老师和学生的大量宝贵时间,使得学生有更多的时间理解教材中的内容。但是由于习题册与教材上的内容和教师讲授的内容可能不符,甚至存在冲突。所以基于教学所选择的教材和力学课程调整后的内容,各力学课程的教师应该加强交流和沟通,共同编制各力学课程的习题册。一方面对要求学生掌握课程知识点和覆盖面有个统一的标准,为实行规范的教学质量体系奠定了基础;另一方面,又为力学课程的最终考核增加新的参考。如在新章节内容开始时,布置一些思考练习题,该章节结束后,通过课上提问、课外作业等形式进行检查。
2.考核方式考核的目的具有双重性的特点:考核既是为了检验学生对课程知识的掌握情况,帮助教师不断总结经验教训,改进教学内容和教学方法;同时也是为了对学生就该课程的学习做出客观公正的评价,并引导其学习方向,逐步适应学科课程的特点,最终起到夯实基础、强化能力的作用。但是单一的试卷考试,很难全部反映力学课程的所有知识,而且错综复杂的工程实际问题也不是简单的力学理论就可以完成的。因此对于力学课程的考核,选择过程性和阶段性相结合的方式。教学活动既有完整的过程性,又有鲜明的阶段性。重视过程性考核和阶段性考核,对检验教学质量和促进、引导学生学习都非常必要。在平时的教学活动中适当安排一些形式多样的考核,如课堂讨论、力学创新、应用力学理论分析解决工程实际中的问题等。
(一)绿色土木工程施工的基本含义分析
分析绿色施工技术以及期施工管理,首先需要明确绿色施工的基本含义。从广义的角度分析,绿色施工就是在保证施工质量以及施工安全的前提下,通过现代化的技术进行的工程施工。其中包括对周边资源的合理使用以及噪音、空气等污染指数的最低值为指标的施工理念。因此,绿色施工就是一种环保型施工,是未来发展的主要施工项目之一。
(二)提倡绿色施工的意义分析
绿色施工理念的提出,对于传统的施工产业并非是一种强大的冲击。实际上,绿色施工有着可持续发展的长远意义。在实际施工过程中,在传统的施工环境中,将绿色施工的理念引入,并且在传统施工的基础上进行改良与改进,从而既保证了施工的质量,又对资源进行了合理的利用,对环境进行了合理的保护。因此,对于绿色施工而言,有以下方面的意义:
(1)绿色施工是未来施工的发展方向
由于目前世界范围内,环境问题已经成为了主流话题,对于环境的保护以及对于资源的合理利用,都在一定程度上影响着人类的生存与发展进程。因此,未来的建筑施工应该能够以合理利用资源为重点,并且降低对周边环境以及空气的污染与影响,从而在最大的限度内提高了施工的生产水平,并且满足了人们的基本需求。
(2)绿色施工是一种全新的理念,解决了长久以来发展与环境直接的矛盾
人类发展必然需要对周边环境进行改造,但是由于发展初期的环保意识淡薄,人类为了满足生存而进行粗放式的开发,从而对环境造成了极大的破坏。因此,绿色施工的理念引入,实际上就是在提醒人们,只有保护环境,保护我们生存的地方,才能够真正地发展。
(3)节约型施工不再只是一种口号,而是形成了一种理念与体系
绿色施工的提出,让粗放型施工的模式开始遭受到冲击。实际上,在现实的生活中,我们的生活并非只是遭受空气污染,噪声污染现在也逐步成为了主要的污染源之一。因此,在进行施工的过程中,不考虑周边环境以及生活质量而进行的粗放施工,必然会遭到排斥。因此,为了能够更好地发展现有经济,提倡绿色施工是一种必然。
(三)绿色施工技术的发展
随着绿色施工的理念不断深入,绿色施工的技术也开始得以发展,并且是在实际的生产与开发中得到了很好的应用。那么,对于绿色施工技术的发展,应该从哪些方面进行分析呢?首先,对施工的现有进行分析与归类,从而保证传统施工的基本模式。绿色施工技术的发展,需要从现有施工技术中找寻基本的发展接口,从而实现传统施工与绿色施工的对接。传统的施工技术对于噪声的控制、运输材料的沙尘控制、水资源的防污染情况,甚至是包括光污染等都没有更好的防护体系。这就在一定程度上造成了对于周边环境的污染与破坏,尤其是目前一线城市雾霾严重,这与传统的粗放式施工也有着必然的联系。在这样的基本状态下,引入现代化的绿色施工技术是十分必要的。在绿色施工技术形成完成体系之前,绿色施工只是一种理念,是为了能够保证在施工的过程中,减少污染排放,合理使用周边资源。但是随着技术的不断发展,绿色施工技术开始有了初步的应用。其中对于噪声污染,建筑施工中引入先进的设备,并且制定了相关的绿色施工条例。施工人员在进行施工的过程中,也会有一定的施工参考标准。这样,施工技术就得以在传统施工的基础上得以应用和发展。其次,在不同的环境中,应该采用不同的绿色施工技术。依托实际情况进行施工技术的配置,能够在一定程度上完善绿色施工的效果,从而保证了绿色施工技术的实用性。例如,在城市城区进行施工的过程中,就要充分考虑噪声污染以及光污染的现象。总之,很好地实现绿色施工,是非常重要的。最后,绿色施工在未来建设中的发展将更为顺利。改造世界、发展经济、提高生活质量是一项长期的工作与目标,在进行绿色施工技术的推广的过程中,必然会受到生存居民的认可与支持。绿色施工技术在未来发展中,将会对环境影响降到最低,从而保证了生产与发展的协同性。
二、土木工程中绿色施工的管理分析
绿色施工技术在施工过程中的应用,获得了比较明显的效果。但是,如何能够更加科学有效地进行绿色施工,如何能够按照绿色施工的标准进行施工,就需要对绿色施工进行合理管理,从而保证在整个施工过程中,严格采用绿色施工技术,秉承绿色施工的理念。
(一)依托实际施工地形进行合理施工
在施工的过程中,管理人员需要对施工的环境进行合理分析,从而制定合理的施工方案。在实际的施工过程中,不同的地形需要采用不同的施工方案。例如,施工场地有地下水或者是施工频临居民区。那么,在这样的场地进行施工的过程中,就必须注意两个问题:第一就是地下水的防污染问题。在进行施工的过程中,要进行污水排放的专有渠道,进行合理的污水排放;第二就是要减少噪声污染的产生,因为周边居民区会受到噪声的污染,从而影响居民生活。此外,光污染也应该考量在其中。因为夜晚的光辐射还是很严重的,因此需要将工作使用的灯安装灯罩,减少晚上的光污染。
(二)秉承环保理念节约用水用电
节约环保是永恒的话题,因此在进行绿色施工的过程中,依然需要秉承节能减排的理念,在使用水和电的过程中,保证安全和正常施工的前提下,一定要节约用水、节约用电。这样不仅仅是对能源的节约,更是能够在一定情况下保证在施工的过程中,减少因为水和电造成的二次污染。总之,绿色施工的技术应用需要管理部门的监督执行,保证将绿色施工的理念应用到广大的施工队伍中,从而建立真正的绿色施工团队。
三、土木工程施工技术与设计的协作分析
土木工程的施工技术与施工设计,两者应该能够实现协同的作用。因为,在实际的施工过程中,往往施工环境和施工设计中存在一定的差异,造成无法实现合理化施工。因此,在施工设计的过程中,就需要及时做出修改,并且进行及时的更正。对于绿色的土木工程施工理念而言,需要重点强化绿色的理念。在施工的设计过程中,应该先进行实地考察,明确施工环境的合理性,然后根据施工环境进行绿色施工的设计。
(一)土木工程施工技术在施工条件方面与设计的协作分析
施工设计很多时候凭借的是经验,因为对于施工的设计师而言,已经有过太多的设计经验,这些经验足以拿过来进行活学活用,从而保证了设计的进度。但是,在施工方面,一定要对施工条件进行实地考察,从而保证在施工的过程中,不会受到设计的影响。因为在很多土木工程的施工过程中,一些突然的状况或者是环境的不合理设计,造成了在实际施工与设计施工有着很大的差异,这就造成了施工的阻碍,从而影响了整体的施工进度。因此,为了能够实现两者的协作与统一,就一定要先对土木工程施工的条件进行提前调查,并且将施工环境可能出现的一些意外情况进行设计,从而在遇到突事件的时候,也能够合理地进行安排。
(二)土木工程施工技术在施工理念方面与设计的协作分析
如上文所阐述,针对现代的施工条件,更多的是需要采用绿色的施工技术以及施工方案。在进行施工的过程中,设计方案中应该能尽量采用绿色施工的措施,从而保证在施工过程中的顺利进行。由于现代化的发展进程越来越快,造成了在一定程度上的阻碍。例如,在城市进行施工的过程中,出现的噪声污染以及沙尘污染,都会对周边的人们生活造成影响。因此,为了能够避免这样的事情发生,需要提前进行施工理念的设计,提倡绿色施工的设计理念,从而避免造成意外的损失。
四、强化土木工程质量控制的措施的必要性
建筑物筑建在哪个地域,当地的地矿环境好坏、气候情况等都是制约建筑工程质量的外部因素。而一般外部因素对建筑工程质量的影响作用都是无法改变的,例如,在我国四川或是云南多容易发生地震或是容易泥石流,那么这种恶劣的地质环境以及暴雨的冲刷就会给建筑物的筑建带来很大的局限性。每栋建筑物的筑起都是给人类遮风挡雨的,是给人们进行生活、学习、工作、娱乐等活动提供一个避风港的,如果建筑工程的质量不能承受起一定的负荷或是存在着质量隐患,那么人们的生活、学习、娱乐将不能正常运行,甚至可能因为工程质量问题而付出生命的代价。所以我们在对建筑工程质量进行把控时,建筑工程施工人员和监理方首先要严格律己,再去对工程施工中的质量问题做到细致入微,这样才能将建筑工程质量把关工作做到实处,故而强化建筑工程质量控制措施就显得尤为重要。五、土木工程施工后需对工程进行质量检测在建筑工程施工后,首先监理单位要求施工单位对整个施工工程进行质量自检工作,施工单位自检完毕后,监理单位再进行全面的复核,如果发现施工单位没有按照图纸严格作业的,将其详细的做好记录;若因为施工方的善意改动施工方案而给工程可能带来质量隐患的,监理单位不予验收签收;如果施工方是严格按照施工图纸进行施工作业的,监理方需连同建设方、施工方以及建设方一并对其工程进行验收确认。
粘土浆材主要的成分就是黏土和亚粘土,其最大的特点就是吸水性好、粘结力强,所以稳定性较高,因为粘土和亚粘土所含水的比例不同其粘结力和稳定性也存在较大的不同,所以在我们具体的使用之前,我们可以通过不同比例的搭配来进行粘土浆材的拌合,但是这种材料的使用也存在一个明显的不足,那就是其强度在一定程度上可能达不到一些特殊部位灌浆的要求,因此,有时我们通过在粘土浆材内添加一定量的水泥来提高粘土浆材的强度和应用效果。
1.2水泥基浆材。
水泥基浆材顾名思义就是主要采取水泥搭配而成的一种灌浆材料,我们都知道水泥的种类和型号也有很多,因此,采取不同的水泥型号配合而成的水泥基浆材在性能上也存在着明显的不同,一般说来,我们最为常用的主要是硅酸盐水泥,在配置的过程中添加一定量的二水石膏的话能够更进一步的加强其应用效果,但是这种浆材也存在一个明显的不足,那就是在注入的时候容易出现稀释现象,不容易被注入。
1.3化学浆材。
化学浆材是我们常常用到的第三种浆材,相对于前两种无机浆材来说的话,化学浆材一般粘度都很低,沉淀物少,固化时间可以人为地进行调节,主要用于一些裂缝的灌注,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极强,但是这种化学浆材价格较高,并且还具有一定的毒性,一般来说不做单独使用。
2.土木工程灌浆技术的施工要求
灌浆技术作为一种新型的施工技术,虽然能够解决很多原有的施工技术所不能够解决的问题,但是其施工要求也更为严格,一旦要求达不到的话就很容易影响施工的质量,导致灌浆技术施工的失败。
2.1灌浆的压力因素。
灌浆施工中浆材流动的主要动力来源就是我们施加的灌浆压力,所以,灌浆的压力对于整个灌浆施工来说格外重要,尤其是对于灌浆的效果影响最为重大,因此,我们需要实现规划好灌浆施工所需要施加的压力大小,在计算的过程中我们还应该充分的考虑到浆材在流动的过程中因为周围的环境因素所造成的阻力对于压力计算的影响,尤其是在不同的地质中浆材的流淌扩散的阻力也是各不相同的,另外,不同材质的浆材所需要的压力也各不相同,一般说来,化学浆材所需要的压力比其他浆材要小得多,这就更需要我们进行事先的调查研究,最终确定一个最为恰当地灌浆压力,以便达到最好的灌浆效果。
2.2扩散半径和有效的扩散距离。
灌浆施工中浆材的扩散半径和扩散距离也是需要我们关注的,这里所说的扩散距离并不是指浆材实际的扩散距离,而是指的浆材的有效扩散距离,而能够影响到浆材的扩散半径和有效扩散距离的因素主要是地层的渗透系数和压力,此外,浆材本身的一些黏性和扩散能力也能够影响到其扩散的具体状况,所以我们可以参考这些因素后采用一些公式来进行计算,最终得出浆材扩散半径和有效扩散距离的约值。
2.3浆材的凝固时间。
最后,浆材的凝固时间也是需要我们注意的,浆材的凝固时间主要是由浆材本身所决定的,但是我们可以通过往这些浆材中添加必要的凝固剂来改变其固有的凝固时间,最终使其能够按照我们实现规划好的时间进行凝固,虽然我们一般对于浆材的凝固时间没有一个苛刻的规定,但是越符合科学凝固时间凝固的浆材越能够确保土木工程灌浆的效果。
3.土木工程的灌浆施工方法
在土木工程中灌浆技术的具体方法有很多,但是总的来看可以分为堵水防渗灌浆和加固灌浆两类,但是具体细分的话就包括很多的不同方法,具体来看的话,当前常用的主要有以下三种灌浆施工方法。
3.1填充灌浆法。
填充灌浆,这种方法主要应用在一些大型的灌浆施工中,尤其是对于一些地下洞穴的灌注最为合适,效果也最好。
3.2渗透灌浆法。
渗透灌浆法主要是运用到土木工程中的一些无法大范围的改变当地的地形和地质条件,进而采取的直接把配置好的浆材灌注到我们需要填入的裂缝当中,尤其是对于深层次的裂缝最为适用,此外,在一些砂砾层中也可以采取这种方法来进行浆材的灌注。
3.3压密灌浆法。
压密灌浆法从名称我们就可以看出,这种方法主要就是通过给浆材施加一定的压力使其浓度变大,进而增大其外侧的压力,最终迫使浆材进行地底层,这种方法对于一些粘质的土层最为适用。除了上述的三种常用的灌浆施工方法之外,还有很多的方法被应用在土木工程中的各种不同的情况下,比如电动化灌浆法和劈裂灌浆法也是我们土木工程施工中常用的两种方法。
1.2学习过程枯燥,学生缺乏学习兴趣由于工程力学课程所包含的理论力学部分和材料力学部分所涉及到的内容本身就具有抽象性和复杂性,也包含一些难以理解的内容。而且工程力学课程一般开设在第2、第3学期,这个阶段学生很少接触具体的工程问题,缺乏必要的感性认识,因此在学习中往往无法将理论与实际联系起来,出现似乎能听懂,但不知道怎么去用、用到何处的问题,这与学生所感兴趣的实际工程向去甚远,使得学生学习主动性不强,增加了学习难度。此外工程力学课程的概念多,理论性、逻辑性强。理论力学分析问题、解决问题的方法灵活多样;材料力学内容庞杂,实践性强。如果教师不采用适当的方式进行教学,则很难提高学生的学习兴趣。
1.3高校教师一职多能,教学过程无法形成有效的PDCA循环PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(处理)的第一个字母,PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理,并且循环不止地进行下去的科学程序。教学质量的提高和教学目标的完成,贯穿于整个教学过程。教学过程包括教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学测量、教学评价等等。在教学过程中使用PDCA循环:P-确定教学目标;D-在教学过程中所采用的教学手段和方法;C-教学效果评价;A-对教学过程中存在的问题进行改正,确保教学目标的完成。教师是整个教学过程的组织者,每个部分的完成都离不开教师,但在整个教学过程中由于高校教师一职多能的特点,导致无法有效对教学过程进行组织,在PDCA循环中缺失环节,导致无法对教学质量进行有效控制,达不到预期效果。
2工程力学课程改革的研究
工程力学课程的定位,决定了课程的重要性,作为土木工程专业学生来说需要熟练掌握。所以针对所提出的问题,提出一些改革建议,以供参考。
2.1教学内容的改革工程力学课程是一门应用性较强的课程,是土木工程专业的核心基础课程之一,是连接高等数学、大学物理与结构力学、弹性力学、土力学、混凝土结构设计、钢结构设计、砌体结构设计等课程的桥梁,是土木工程专业学生教学由基础教育向工程实践教育的重要转折点,其在实践教学中的作用越来越明显,但是教学内容过分强调力学作为一门独立学科的系统性和完整性,而忽视力学作为应用学科的实用价值。工程力学的任务是学会如何对力学问题建模、如何将模糊的问题和想法用数学来描述,并培养提出、分析、设计以及解决科学和工程问题的能力。为了能够更好的培养学生分析和解决实际问题的能力,拓宽学生运用力学的方法解决实际的工程问题,应从教学内容上加以优化。一是重视基本概念、原理和方法的更新,增加新的教学内容,如工程力学领域的新技术、新进展、新概念、新实验以及国内外土木工程等领域的实际问题。二是为了使学生对力学课程产生兴趣,在绪论课程中应引入经典力学的发展史。目前,在教材编写中,由于“少而精”的要求,绪论中更多的是介绍课程的研究内容、研究任务、研究方法以及研究目的,而弱化了力学发展史的介绍。从古代墨子“力,形之所以奋也”到牛顿力学《自然哲学原理》的编写,再到哈密顿《一个动力学普遍方程》的发表,经典力学的发展经历的漫长的时间,期间出现了很多促使力学发展的科学家,如牛顿、麦克斯韦、达朗伯、拉格朗日、哈密顿等等。这些历史及历史人物的介绍,可以达到唤醒、激励、鼓舞学生的目的。三是强调概念性和实践性内容的重要性,适当减少计算性内容。工程力学具有基础性和应用性的特点,在教学内容安排中,一方面弱化理论推导过程,另一方面应适量增加一些具有实践性或趣味性的教学素材;例题中,应突出对实际问题的力学模型建立过程的描述,在课后习题中引入基于力学分析的工程实践的综合运用实例,以调动学生的学习积极性和培养学生用力学方法分析问题和解决问题的能力。
2.2教学方法的改革工程力学教学方法的改革,关键在于提高学生的学习兴趣。一方面可以通过制作精美的教学课件增加课堂的趣味性和直观性。现有的课件和通常意义上所说的板书并没有多大区别,只是将原来用在黑板上推导完成的公式,放到了多媒体课件中加以展示。这样的课件在教学过程中,达不到吸引学生的目的,自然无法引起学生的兴趣。考虑到在工程力学课程教学中会用到大量的力学简图和实验结论,如果可以将这些力学简图和试验项目(如在理论力学课程运动学篇中出现的连杆机构,材料力学课程中杆件的各种变形等等)用类似flas的直观方式表现出来,就可以丰富课件的内容,增加学生的兴趣。另一方面是引入课堂试验。力学课程中的基本原理都是建立在实验基础上,但目前力学的教学中,由于条件所限,工程力学课程中的实验部分主要集中在材料力学的一些验证试验中,如金属材料的拉伸压缩试验、梁的弯曲正应力试验、扭转试验等等。这些试验的开设,能在一定程度上提高学生的学习兴趣和动手能力,但要达到力学教学的目的,还有一定的距离。为了改变这一现状,可以借鉴一些国外大学经典力学的教学方法,在这些课程的教学中,教师在每堂课的教学中会会通过随堂实验的方式,验证本堂课所涉及到的相关内容和原理,尽管这些实验的结果大家都是非常熟悉的。此外还可以采用离开教室的现场教学。土木工程专业是应用性较强的一门学科,作为土木工程专业重要的基础课程,应该在在学期中,安排2-4个学时将教学从教室搬到现场,通过利用现场的工程实物,教会学生如何对实际工程问题模型化,并用所学的力学知识进行分析解答。
2.3教学模式的改革传统教学模式是以教师为中心的“填鸭式”教学,教师起主导作用。由于高校教师一职多能的特点,使得教学过程质量控制稍显不足。鉴于这种情况,应对传统教学模式加以改革,形成以学生为中心的教学模式。在这一过程中,应以班级为基础建立4-6人为一组的学习小组进行研讨式教学。研讨课教学是让学生参与教学,教学相长,师生互动,通过专题研讨使学生主动建构和拓展知识,培养学生的发散思维和创新能力。教师可以针对课程重难点问题,设置相关专题讨论课。教师通过引导,教师与学生,学生与学生间通过互动交流,对所学的知识进行拓展。也可以设置一些与学科前沿相关的内容及热点,学生通过课后查阅文献,以小组为单位,通过板书、图片、多媒体、实物模型等灵活的形式展示,并由教师与其他同学进行提问、讨论,最后教师进行总结和点评。此外,在作业形式中也应该改变传统以课后习题为主的作业模式,为了能够更好的培养学生的能力,提高学生的综合素质,可以布置一些研究型的题目,通过查阅文献,以论文的形式的完成。比如通过材料力学课程中梁的合理设计问题,可以提出钢筋混凝土梁的合理设计问题、钢梁的合理设计问题等等,然后将这些题目布置下去,让学生查阅资料,并完成相关论文。总之,要以这种教学形式改变传统的“填鸭式”教学,实现课堂教学从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。
1.2混凝土的配置比例在混凝土的配置过程中,混凝土强度达不到要求是由多方面原因造成的。例如,混凝土生产者的技术水平较低或责任意识不强;在材料配备比例上,没有严格按照国家相关规定或者材料配置的比例不科学。这些都会影响混凝土的性能。
1.3混凝土的拌制在混凝土的拌制过程中,由于施工人员没有对拌制混凝土的材料进行控制和重复核算,降低了混凝土的性能。出现这种问题,有拌制人员自身技术水平较低的原因,也有混凝土拌制过程中材料加入不当的原因。例如,拌制后的混凝土加水过多,残留的多余水分会在混凝土硬化后成为水泡,水泡蒸发后会在混凝土上留下许多气孔,严重影响了混凝土的强度。
1.4混凝土的浇筑和养护在混凝土的浇筑过程中,不注重模板质量、浇筑过程不连续、振捣工作不合理等问题会对混凝土的强度和质量造成很大的影响。而在混凝土的养护上,对温度控制不合理、养护方法不恰当、养护工作不及时等问题会造成混凝土出现裂缝,进而影响混凝土的使用。
1.5模板质量模板质量的好坏影响着混凝土质量的高低,主要表现在:①许多模板都存在着空洞、不平、拼缝不紧密、表面沾有杂物、未涂隔离剂等问题,造成混凝土表面不平整,出现坑洼现象。②模板拆除过早,不仅会导致混凝土失去支撑力,无法与钢筋进行有效的结合,还会造成混凝土的强度不够,导致缺棱掉角的现象。③振捣也是影响混凝土强度的一个因素。振捣时间不足,会使混凝土紧密度达不到要求,而振捣时间过长又会导致大量的砂石沉淀、水泥浆漂浮等问题。另外,钢筋密集的梁柱交接点振捣力度不够,会出现混凝土空洞、漏筋、蜂窝等问题,进而对工程结构的安全产生影响。
2控制措施
2.1选择合适的材料与配比在水泥的选择上,一方面,要根据水泥的性能、应用方法和工程实际需要,选择合适的水泥类型,以控制混凝土的收缩变形;另一方面,在符合设计要求和安全规定的前提下,尽量减少水泥的使用量,避免因温度变化而造成混凝土变形。在骨料的选择上,一方面,要保证选用的骨料颗粒和杂质含量符合相关规定,保证混凝土的强度符合工程质量的要求;另一方面,尽量减少骨料中细骨料的比例,以减少混凝土中水泥的含量,避免混凝土变形。在混凝土施工过程中,要在国家规定的配合比范围内,尽可能进行多次比例调配试验,保证配合比的科学性、合理性和准确性;注意调整砂石含水量,保证混凝土的强度等级,同时,注意控制混凝土的水灰比例,保证混凝土的收缩性。
2.2混凝土拌制控制在混凝土拌制中,首先,要确定一次投料量、投料的顺序和搅拌时间,保证拌制的混凝土均匀、优质;其次,在第一次搅拌时,注意砂浆的流失,在卸载干净已拌好的混凝土之后,再进行二次投料工作;最后,注意选择适合工程规模的搅拌机,且每次的投料量不能过多,混凝土搅拌的最短时间应该符合规定,确保混凝土的强度和均质性符合工程质量的要求。
2.3合理的混凝土浇筑和养护技术在混凝土浇筑前,要先对模板进行检查,确定没有问题后再浇筑。在浇筑过程中,需要保持浇筑的持续性,不能间断,且要在前一层的混凝土开始凝固前完成下一层的混凝土浇筑。浇筑完毕后,还要检查钢筋表面是否被混凝土污染,保证混凝土的均匀、密实,充满整个模板空间。混凝土的养护是避免混凝土浇筑后出现裂缝问题的有效手段。混凝土出现裂缝的原因主要有温度梯度、预埋管线设计不当、养护措施不当等。对于温度梯度问题,首先,要对混凝土的内外温度进行控制,减小内外温度差,防止出现温度梯度造成混凝土裂缝;其次,避免将混凝土置于温度较低的环境下,尽量保证混凝土所处最低温度的相对稳定;最后,要防止新旧混凝土之间出现不融合的现象。在预埋管线设计上,一方面,要保证预埋管线直径不大于板厚的1/3;另一方面,对于较粗的管线或线管集中位置,可以在楼板内的PVC电线套管处加铺200mm间距的钢丝网片作为补强。在混凝土养护方法上,要根据不同的情况采用不同的方法进行养护——对于刚刚浇筑完成的混凝土,可以使用蓄水养护的方法;在混凝土浇筑完成后2d内,应该保持混凝土周边环境潮湿;如果混凝土浇筑面积较大,则需要使用适当的养护剂来养护。
2.4模板、钢筋施工技术控制在立模的过程中,要以顶基中心为参照物确定立模边线,立模边线外的找平层应该通过水准仪超平挂线的方式来确定。等到砂浆硬化后,再在线路中间的两侧立模。模板安装应该将人工辅助与塔式起重机有机结合起来,安装顺序应该先由外模板到内模板,使用M16螺栓来连接两层模板,最后安装拉螺杆。固定纵向主筋,并保证连接质量符合规范。对已连接的样品进行现场抽样测试,保证模板、钢筋施工符合工程质量要求。
2.5对混凝土施工过程的控制对土木工程混凝土施工过程的控制,首先,要保证混凝土施工设计的合理性,这就需要在混凝土施工作业前,对建筑物的年限和受力情况深入调查和分析;其次,在施工过程中,需要注意许多方面的问题,比如检验植筋的结构能否承受拉拢力度,采用冲击电钻替代钻孔机钻孔、清理钻孔时确定钢筋是否合格,结构胶必须有效且合格,均匀搅拌植筋胶并保证在植筋工作完成后有足够的时间进行固化。只有严格遵守混凝土施工的要求,才能尽可能避免安全事故的发生。