發布時間:2023-07-06 16:20:59
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的模塊化建筑結構樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
【關鍵字】模塊化低位頂升鋼平臺模架體系;超高層建筑;應用
一、工程概況
某工程總建筑面積為167416㎡,工程用地面積為16338㎡,工程塔樓建筑高度為273.88m,屬于超高層建筑。工程結構采用的是鋼結構框架核心筒結構體系,核心筒面積為440㎡。在工程核心筒施工過程中,應用了模塊化低位頂升鋼平臺模架體系,取得了顯著綜合效益。
二、模塊化低位頂升鋼平臺模架體系概論
模塊化低位頂升鋼平臺模架體系包括桁架鋼平臺、支撐鋼柱與定型大鋼模板、可調節移動式掛架及其防護系統、長行程高能力雙向作用油缸及其控制系統五個部分。模塊化低位頂升鋼平臺模架體系通過立柱與箱梁支撐整體式鋼平臺,在鋼平臺下懸掛模板及掛架,這種模架體系被簡稱為模塊化頂模。模塊化頂模在應用出,表現出較多優勢:
(一)因支撐立柱本身存在一定高度,相對于當前結構施工層位置來說,模塊化頂模支撐點較低,受混凝土齡期影響不大,當鋼筋模板完成后就可以進行爬升作業,施工速度與效率較高;
(二)模塊化頂模體系鋼平臺承載量很大,可以加快施工速度,提高施工效率;
(三)模塊化頂模體系支撐點只有3-6個,支撐點較少,運行平穩,針對不同結構可以靈活調節;大型油缸行程較長,可以一次頂升到位,保證了爬升作業效率;
(四)施工人員操作時,掛架全封閉,安全性良好,可以讓施工人員更加快捷方便的進行模板加工及鋼筋綁扎作業。
三、模塊化低位頂升鋼平臺模架體系在超高層建筑施工中的應用
(一)模塊化低位頂升鋼平臺模架體系實施流程
在模塊化低位頂升鋼平臺模架體系實施之前,需要進行總體策劃。由于模塊化頂模屬于新興技術,目前尚未出現專業模架體系生產公司,為確保模塊化頂模體系的順利實施,需要做好模架體系準備工作。模塊化頂模的實施流程如下:
模塊化低位頂升鋼平臺模架體系實施流程
(二)模塊化低位頂升鋼平臺模架體系技術準備階段
模塊化低位頂升鋼平臺模架體系技術準備階段的主要內容是模架體系的設計及制作,其中模架體系設計及確定施工方案是核心筒施工的核心;模架體系包括五個部分,選擇合適的廠家進行生產、加工;在系統制作完成之后,需要進行驗收,驗收合格后方可運送到施工現場;
(三)模塊化低位頂升鋼平臺模架體系施工階段
在施工現場,將模塊化低位頂升鋼平臺模架體系按照設計要求進行安裝,在核心筒結構施工階段,需要明確每層結構施工都是一個子運行周期,在子運行周期內施工管理,就是模塊化低位頂升鋼平臺模架體系標準層的施工管理工作。在模架體系施工過程中,可以分為三大工況,包括模架體系頂升、下箱梁回收、結構施工三部分。
當模塊化低位頂升鋼平臺模架體系檢查并組裝完畢后,需要高度重視第一次頂升作業,第一次頂升作業,為預頂升作業,可以有效檢驗模塊化頂模系統的整體性能。當預頂升完成之后,工作人員需要對模塊化頂模體系在頂升過程中所產生的各種數據進行分析,找出問題并及時解決,確保模架體系整體性能符合設計指標。
模塊化低位頂升鋼平臺模架體系預頂升流程如下:
1.頂升準備:鋼筋綁扎,模板加固;完成大鋼模板,保證模板與墻體沒有沖突;翻開掛架與墻體安全防護;確保箱梁位置符合要求;清理頂升障礙;
2.初次頂升50mm后,檢查各節點狀況;檢查油路運行狀態;檢查油缸運行情況等;
3.頂升到設計行程高度,牛腿需高于預定洞口50mm;頂升過程中,嚴密觀察模架體系,找出問題;
4.將上箱梁牛腿伸出,伸出過程需緩慢進行,確定不存在失誤后,將牛腿完成伸出;
5.上箱梁回落操作:回落速度需要控制在10mm/s以下,采取點動回落方式;上箱梁回落到位的標志是液壓系統壓力回落到空載壓力;對箱梁與箱梁牛腿進行觀測,兩者不存在空隙為正常情況;箱梁回落后恢復掛架安全防護,從而完成整個頂升作業。
在頂升過程中,需要嚴格控制頂升速率,一般將頂升速率控制在5-10cm/min左右,可以滿足施工要求。液壓系統控制臺能夠顯示出液壓油缸同步信息、油路壓力信息。如液壓系統出現不同步現象,不同步高差超過5mm內報警,超過1cm時,則油閥自動上鎖,確保模架系統運行穩定性及安全性。
在模塊化低位頂升鋼平臺模架體系中,由于模板選擇為懸掛式安裝,這就方便了模板的拆模及合模工作;模塊化低位頂升鋼平臺模架體系包括了混凝土養護層、鋼筋綁扎層、模板作業層,方便施工人員平行施工;在模塊化低位頂升鋼平臺模架體系爬升基礎上,合理安排核心筒結構施工人員及施工時間,提高施工效率。在某工程中,采取模塊化低位頂升鋼平臺模架體系施工,達到了3-4d一個標準層的施工工效。
四、模塊化低位頂升鋼平臺模架體系施工安全管理
為確保模塊化低位頂升鋼平臺模架體系充分發揮其優勢,確保超高層施工安全,需要加強施工安全管理。
(一)配備專業操作人員
模塊化低位頂升鋼平臺模架體系包括五大系統,涉及到的方面專業性要求較高,為確保模架體系穩定運行,就需要配備專業操作人員,并加強現場指導,做好專業培訓;
(二)模架體系操作符合規范要求
在模架體系操作時,需要熟悉模塊化低位頂升鋼平臺模架體系操作規范,確保模架體系能夠規范性、流程性運行,從而實現對模塊化低位頂升鋼平臺模架體系的施工質量、施工安全等系統管理;
(三)信息化管理與實時監控
為確保模塊化低位頂升鋼平臺模架體系運行的安全,需要保持模架體系在運行過程中各種信息的暢通,通過對講機及攝像頭等設備,建立信息化管理及實時監控,確保信息能夠及時傳遞與反饋;
(四)定期檢修維護
在模架體系使用過程中,需要每天對掛架里面、水平防護、大鋼模板保護鋼絲、鋼平臺頂部防護等進行檢查,每周對鋼平臺平整度、箱梁水平度、支撐立柱垂直度等進行復核,每兩周對模架鋼平臺與支撐立柱節點、箱梁與油缸連接節點、大鋼模板懸掛節點等進行全面檢測,做好維護措施,確保模架體系安全作業。
關鍵詞: 數學建模 教學實踐 建筑工程 模塊化教學
對于高職數學課的任課老師來說,高職數學需改革早已是共識,從教育的理念、內容、方法與手段都需改革,但真正付諸實施的少,成功的案例少之又少。本文筆者都是從事數學及建模教學的一線老師,還有建工專業老師,積累了很多數學與建工相融合的經驗。本文就是將數學建模思想融入到高職建筑工程類數學課中,重構高職數學課,以期對同行有借鑒意義。
一、高職院校數學建模開展的必要性與可行性
高職數學教學的現狀是,源于本科,自然成為本科數學的壓縮版,完全的公理化體系,對于生源本來就不太理想的高職院校來說,內容偏難,教師傳授的方法與手段也略顯陳舊。因此,對于注重實用性的高職院校來說,數學課往往不受重視,能少開就少開,能不開就不開,數學課的空間被嚴重擠壓。
而數學建模就是將各專業中實際的問題轉化為數學模型,其素材本來就脫胎于實際問題,其實用性更是與高職教育的理念相契合。另外,高職數學建模不僅弱化了數學理論體系的嚴密性,突出其實用性,不再是空對空的理論,學生可以參與進來,去探索、發現,一定程度上打消了學生對數學的畏難情緒。通過參加全國大學生數學建模競賽,不僅提振了學生學習數學、鉆研科學的興趣,更為學校在全國范圍內打開了知名度,一定程度上拓展了高職數學課的空間。
二、我校數學建模與建工專業結合的實踐教學的經驗
我校數學建模課已開展了幾年,在平時教學中,任課老師倡導學生將掌握的數學基礎知識(尤其是微積分)與自己的專業聯系起來,與實際應用問題聯系起來,逐漸形成自己的建模能力,提高自己應用數學知識動手解決實際問題的能力。任課老師也通過數學建模課,將數學理論、思想、方法通過數學建模逐漸滲透到我校招牌專業――建筑工程中,并與建工專業老師共同探討建工類數學建模案例,積累諸多的建筑類相關素材,并將其加工整理為微積分模型,一方面增加了《工程數學》的實用性,另一方面提高了學生的參與度。
我校現在正在實施數學課改革,就是將模塊化教學引入進來,數學課不再是以章節為單位,而是以模塊為單位,例如將微積分分成函數模塊、極限模塊、導數模塊、積分模塊、微分方程模塊等。每個模塊分若干案例,例如導數模塊分成導數意義案例、近似計算案例、最值案例等,每次課要完成案例中的幾項任務,由任務驅動案例,進而帶動完成一個模塊。例如:函數最值模塊就分成開區間案例和閉區間案例,而開區間案例可由例如建筑力學中最大安全系數等相關專題作為若干任務。而案例的完成過程就是一個完整的數學建模過程。
目前重構后的課程一定程度上改變了數學理論教學與實踐脫節的現象,學生慨嘆微積分在各領域的應用廣泛性與深入性,從而提高了學生學習數學的興趣,也培養了學生的創新思維能力。
三、數學建模思想融入建工數學教學探索與案例
數學建模思想的“融入”不是簡單的“插入”,即將數學建模的例子插入數學課中,或用幾個學時講解幾個數學模型例子。這樣,雖然在一定程度上可以提高學生對數學的學習興趣,但遠遠不能培養學生自己動手建立數學模型的能力,而且這些應用實例往往會與課程的知識體系割裂。應當在不影響微積分的課程體系的基礎上,盡量充分地與建工專業有機結合,達到真正融入的效果。
接下來通過微積分中某些模塊中代表性的案例說明我們具體的做法。
案例1:極限理論和專業知識的結合:
以混凝土的強度發展和齡期的關系為例,在正常養護條件下,混凝土的強度隨齡期的增長不斷發展,最初7~14d內強度發展最快,以后逐漸緩慢,28達到設計強度,28后強度仍在緩慢發展,增長過程課延續數十年之久。
對于學生來說就很難理解,實際上隨著天數無限增大,混凝土的強度豈不是也在無限增大,但是強度再增大都是有一定的限制的,這實際上就是微積分中的極限理論。而上述案例便可作為建工專業學生講授極限理論時引入的問題,接著再進一步引入極限的理論。
案例2:積分理論和專業知識的結合:
以計算混凝土的方量為例,下圖是一個圓柱體的框架柱:計算混凝土方量時可以建立數學模型,運用二重積分的方式得到混凝土的計劃使用方量(數學計算式子)。
求解過程實際上運用的就是微積分中的定積分理論,若用微元法將其加工整理還可得到任意構件的求解思路。規則的構件如此,推而廣之,如果涉及不規則的建筑結構構件,應用積分的方式計算混凝土的方量更是既快捷又準確。
案例3:概率與極限理論和專業知識的結合:
任何一幢建筑物都是由屋蓋,樓板,梁,墻(或柱),基礎等構件組成,這種構件在房屋中互相聯結,互相支承,合理的構成各種形式的平面或空間體系,起到建筑物的骨架作用。這種骨架,稱為建筑結構,簡稱結構。結構的安全、穩定、耐久在設計與施工中是需要考慮的至關重要環節。事實上,從建筑結構的設計計算發展過程不難看出:在建筑計算理論方面,正是運用了數學中的概率及極限理論才讓建筑結構的設計計算手段發展到如今的先進水平。
近代:20世紀40年代:考慮砼塑性性能的破壞階段計算方法,采用了單一的安全系數;50年代:極限狀態計算,規定了極限狀態,有三個系數,荷載、材料系數和工作條件系數(1966年規范)。
近來:以概率論為基礎的極限狀態計算法,89年規范(GBI10-89)及現今使用的規范(GB50010-2002)。
以上只是筆者重構建工類數學課過程中的部分例子,而在高職教學里將數學建模的思想融入到建工類數學教學中肯定是一條值得探索和實踐的路子。
以上僅是筆者在平時教學中遇到的問題及其自己的思考,更是近年來積累的經驗。希望本文能對同行有一定的借鑒意義。
參考文獻:
[1]趙國瑞.高職數學教學問題及出路初探――基于廣州城建職業學院歷年數學教學的分析.學習月刊,2015.5.
關鍵詞:虛擬仿真實驗;實驗教學;土木工程;實驗室建設
1土木工程專業的實驗教學特點
土木工程專業的實驗與實踐教學具有行業的特殊性。
(1)空間體量巨大。土木工程的服務對象是建筑物、橋梁、隧道,一般體量巨大。現在世界最高的建筑物高度超過800m,橋梁的最大跨度達1991m,超高層建筑物的單根柱子、單根樁基的承載能力上萬噸。進行這些結構或構件的實體實驗幾乎是不可能的,即使是縮尺實驗,也存在實驗構件及加載設備體量大、實驗環境惡劣、實驗費用高的問題,限制了學生的參與。
(2)施工周期長。土木工程的建設周期一般比較長,世界最高建筑物———迪拜塔的建設歷時6年,通常一幢普通的住宅樓施工工期也需要1年以上。由于時間的限制,學生的認識實習和生產實習無法得到工程建設全過程的體驗。
(3)工程參與方多。土木工程存在不同的建設參與方(建設方、設計方、施工方、監理方等),在學生認識實習和生產實習過程中,往往只能體驗其中某一方的工作,無法從不同參與方的視角去感受和經歷工程。
(4)危險性高。土木工程實驗很多是破壞性試驗,并且是脆性破壞,具有一定的突然性,學生在實驗過程中的安全問題十分突出。同時,由于施工現場工序復雜、人員眾多,而很多學生又缺乏施工經驗和對危險源的判別能力,這使得很多施工單位在安排學生的認識實習和生產實習時存在顧慮。
(5)實驗難度大。在土木工程的實驗中,災害環境(如臺風、火災、地震、滑坡和泥石流等)的模擬設備造價高(大型地震模擬振動臺的造價上億元、大型風洞的造價幾千萬元)。災害環境實驗難度大、危險性大、費用高。為解決土木工程傳統理論教學與學生工程化培養之間的矛盾,拓展實驗及實踐教學的深度和廣度,提高實驗教學的實效,實現理論教學與實踐教學的緊密結合,特別是進行災害環境對土木工程影響的分析、解決重大工程的防災問題,盡可能減少實驗成本和潛在危害,東南大學在課堂理論教學、原有實體實驗、認識實習和生產實習的基礎上,利用專業的仿真軟件,采用多媒體技術以及網絡通信平臺,構建了具有高度真實感、直觀性和精確性的虛擬仿真實驗教學平臺,作為實體實驗及實踐教學的有益補充和創新[1-5]。
2實驗教學資源建設
早在2005年“工程結構設計原理”與2006年“建筑結構設計”國家精品課程建設期間,東南大學就開始組建土木工程計算機輔助結構設計實驗室,此后結合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“結構力學”及“工程結構抗震與防災”幾門國家精品課程和其他相關課程的建設,又相繼成立了土木工程施工虛擬仿真實驗室、土木工程管理信息化等實驗室。2013年通過資源整合,依托國家級土木工程實驗教學示范中心,成立了東南大學土木工程虛擬仿真實驗教學中心。中心面向土木工程、建筑學、交通工程及其他相關專業,形成了“三層次、四模塊、五結合”的教學體系。(1)三層次:按照人才培養需求與教學規律,將實驗教學內容劃分為基礎訓練、提高訓練和創新訓練;(2)四模塊:按專業知識體系與工程實踐規律,搭建土木工程設計、施工、管理、創新實踐4個虛擬仿真實驗平臺;(3)五結合:與理論課程相結合、與實體實驗相結合、與科研項目相結合、與實際工程相結合、與企業實踐相結合。其中,四模塊的18門實驗課程支撐8門專業主干課程與12門實體實驗實踐課程,輻射其他16門專業課程,基本覆蓋了土木工程專業的主要專業課。
2.1土木工程結構分析與設計虛擬仿真模塊
模塊主要包括:(1)基本構件虛擬仿真、樓蓋設計虛擬仿真及單層工業廠房設計虛擬仿真等基礎訓練層次的虛擬仿真實驗項目;(2)建筑結構抗震虛擬仿真、高層建筑結構設計虛擬仿真、大跨空間結構設計虛擬仿真及橋梁結構設計虛擬仿真等提高訓練層次的虛擬仿真實驗項目;(3)復雜結構虛擬仿真、基于MTS混合實驗、大跨橋梁抗風虛擬仿真、結構構件抗火虛擬仿真等創新訓練層次的虛擬仿真實驗項目,是“工程結構設計原理”、“建筑結構設計”與“工程結構抗震與防災”這3門國家級精品資源共享課的重要建設內容。結構分析與設計虛擬仿真實驗項目充分體現了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念[6-7],是從工程的構思到概念設計,再進行仿真分析,根據仿真分析結果對概念設計進行優化調整,最后按優化后結構進行施工圖設計的全過程虛擬仿真實驗,實現虛實結合的實踐教學。以特色實驗項目“基于MTS系統混合模擬實驗平臺”為例,傳統的建筑物抗震防災實驗大多數是對整個結構進行的,由于整體實驗成本較高且實驗項目較多,導致實驗場地和實驗時間安排緊張。為了提高實驗項目的實際效果和設備的有效利用,將結構的大部分替換為數值子結構并采用計算機進行仿真,而只有小部分結構在實驗室進行足尺實驗(見圖1)。仿真實驗具有參數可調、實驗方案可擴展、不存在硬件損耗的特點,能夠加深學生對實驗的理解;實體實驗具有真實可靠、直觀性強的特點,能夠提高學生的動手能力和觀察能力。采用計算機仿真實驗與實體實驗相結合的手段,可以有效提高學生綜合應用所學知識的能力。同時,實時混合實驗作為目前最先進的抗震防災實驗手段之一,有助于培養學生的創新意識,提高學術水平。
2.2土木工程施工虛擬仿真模塊
該模塊主要包含基本施工技術虛擬仿真、復雜工程施工技術虛擬仿真及關鍵施工技術仿真分析3部分。基本施工技術虛擬仿真主要包括土方、樁基礎、模板、鋼筋工程等施工過程的虛擬仿真,是模塊的基礎訓練部分;復雜工程施工技術虛擬仿真主要是針對超高層建筑結構、大跨空間結構、大跨橋梁結構等典型工程施工全過程的虛擬仿真,向學生介紹最新的施工技術和復雜工程的施工組織,它是模塊的提高訓練部分;關鍵施工技術仿真分析部分主要針對全新的施工技術,通過對施工過程中關鍵部分的仿真分析,確保施工的順利和安全,它是模塊的創新訓練部分。以典型實驗項目“大跨橋梁結構施工虛擬仿真”為例,該實驗項目以銅陵長江大橋工程為案例,與中鐵大橋局集團和柳州歐維姆機械股份有限公司合作完成。對該工程的施工全過程進行了虛擬仿真,包含樁基礎施工、沉井施工、主塔施工、鋼桁梁吊裝施工、斜拉索施工等子系統(見圖2)。通過該項目的學習,學生可以了解大跨斜拉橋施工的主要步驟、施工工藝、技術措施等。
2.3土木工程管理虛擬仿真模塊
該模塊包含工程項目管理、工程造價管理、工程合同管理和工程管理BIM綜合4個部分。傳統的信息技術類課程教學模式比較注重信息系統管理知識的介紹和基礎軟件操作,但是存在信息技術類知識體系在不同部分之間的割裂問題,使學生難以形成結構化、模塊化的專業信息技術能力和素質。土木工程管理虛擬仿真實驗平臺對傳統課程設置模式進行了改革,根據多學科對信息技術的應用需求,注重學生專業核心能力的培養,形成信息技術類實驗課程平臺。以典型實驗項目“工程管理BIM綜合虛擬仿真”為例,該項目根據給定的工程項目設計(包括建筑、結構、設備等)方案、相應的城市規劃條件以及有關的地理環境數據,從施工單位、設計單位或咨詢單位的角度進行項目建筑設計方案的多維可視化仿真(見圖3),并利用BIM模型進行輔助施工管理,包括項目的日照分析、建筑能耗分析、綠色建筑評價、建筑體量計算等。
2.4土木工程創新實踐虛擬仿真模塊
本模塊主要分為基于創新訓練計劃的虛擬仿真和基于學生參加科技競賽的虛擬仿真兩部分,以滿足學生課外研學課程的需要,在實驗項目的設計上充分體現CDIO的工程教育理念。學生根據項目的要求,利用已學的專業知識,對結構進行概念設計,然后運用仿真分析軟件進行模型計算分析,根據仿真分析結果對模型設計進行優化,完成實體模型的制作,將制作好的模型進行加載或讓其完成特定功能。通過本模塊實驗項目的訓練,可以加深學生對各類結構體系、設計分析的理解和認識,使學生在知識運用能力、創新能力、動手能力、團隊協作精神等方面得到全面提升[8-9]。以典型實驗項目“創新結構體系虛擬仿真實驗”為例(見圖4),要求學生設計并制作創新結構模型,以反映學生的力學概念、結構概念和創新思維。實驗項目鼓勵節能減排、循環經濟的創新思路,旨在通過指導學生對結構概念設計、基本構件受力狀態、空間結構體系及特點、典型工程案例分析等內容的學習,培養學生勤于觀察與思考,并動手制作結構模型的能力,使學生能夠從結構整體上把握建筑物的結構體系及受力特點,并通過學習報告、制作模型及加載體驗的方式提高學生的動手實踐能力和創新意識。
3教學特色
3.1依托優質教學資源建設虛擬仿真實驗平臺
土木工程虛擬仿真實驗教學中心長期堅持實體實驗項目建設和虛擬仿真項目建設相結合,通過國家級教學團隊的規劃,完善了實驗教學體系,并將學生實驗訓練的學時數比例由總學時的19%增加到25%。中心依托國家級土木工程實驗教學示范中心,與理論教學緊密結合,進行虛實結合的實驗教學資源建設,有力地支撐了6門國家精品課程、5門國家級精品資源共享課程和1門國家級視頻公開課的建設,提升了課程建設和專業建設的水平。2013年,土木工程專業以優秀成績第4次通過住建部高等教育土木工程專業評估委員會的評估,在2012年的全國學科評估中,東南大學土木工程學科名列全國第三。
3.2來源于科研項目,面向創新能力培養
中心依托“國家預應力工程技術中心”、“混凝土與預應力混凝土教育部重點實驗室”等國家和部省級科研基地,不斷地將最新科研成果轉化為虛擬仿真實驗項目。通過把科研成果轉化為實驗教學內容,把科研方法融入實驗教學活動,向學生傳授科研理念、科研文化、科研價值,使學生了解科技最新發展和學術前沿動態,激發科研興趣,啟發科研思維,培養科研道德,提升學生科學研究和科技創新能力。
3.3來源于工程實踐,面向工程實踐能力培養
中心的大量虛擬仿真實驗項目來自于真實的工程實例,是以實際工程為背景,解決工程實際問題為目標的“實戰型”項目。通過真實項目的演練,指導學生綜合運用專業知識,進一步培養學生的工程素質和實踐能力,為社會輸送合格的“來之能戰”的畢業生。已將典型重大工程轉化為實驗項目的實例有:(1)山東博物館屋蓋薄壁箱型結構虛擬仿真;(2)廣州南站大跨空間結構溫度應力虛擬仿真;(3)廣州白云機場復雜鑄鋼節點虛擬仿真;(4)潤揚長江大橋大跨橋梁抗風虛擬仿真;(5)深圳大運會體育館鋼結構安裝施工虛擬仿真;(6)滬通長江大橋橋梁沉井施工全過程虛擬仿真。
3.4面向防災減災,開展災害虛擬仿真
現代土木工程的最大威脅來自于各種自然災害和人為災害———地震、臺風、海嘯、火災、爆炸、泥石流等。各種災害因其巨大的時空尺度而難以再現,因其復雜的生成原因而無法重復,所以要借助現代虛擬仿真技術進行演示。中心依托云計算中心每秒37萬億次峰值浮點計算能力,運用大型虛擬仿真分析軟件,開展地震、臺風、火災及爆炸等災害的模擬,提升學生防災意識和減災水平。
4結束語
通過多年的建設,東南大學土木工程虛擬仿真實驗教學中心已經成為由國家級教學團隊及國家級教學名師負責規劃和建設,面向土木工程、工程管理2個國家級高等教育特色專業和其他相關專業的實驗實踐教學基地,為“結構力學”、“工程結構設計原理”、“建筑結構設計”、“工程結構抗震與防災”、“土木工程施工”、“工程合同管理”等6門國家級精品課程和其他相關課程開展虛擬仿真實驗教學,面向7個專業的學生開展創新訓練。2014年,該中心獲批為國家級土木工程虛擬仿真實驗教學中心。
參考文獻(References)
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浙江廣廈建設職業技術學院在建筑工程技術專業教學計劃制訂過程中,提出知識、能力和素質三維框架結構,其中知識是基礎,能力是核心,素質是關鍵。在培養方案中按照職業崗位群對崗位能力的要求,在教學和實踐環節中突出5種能力的培養:識圖能力(包括建筑、結構、水暖電施工圖)、測量放線能力(包括多層、高層房屋、道橋隧及管線工程)、施工技術能力(包括鋼筋、模板、混凝土、砌筑與抹灰工種操作方法、技術交底、專項施工方案、項目管理能力(包括建筑工程項目施工全過程投資、進度和質量控制、工程質量驗收及合同資料管理)和計量計價能力(包括編制建筑工程概算、預算、決算書)。
根據職業崗位能力要求,在課程體系設置上以知識應用為主線,以能力培養為核心,打破原有學科課程體系和“三段式”課程設置模式,設計和優化課程結構,根據職業崗位群有針對性地設置模塊化教學。
本專業的專業技術課分為4個模塊:建筑制圖與識圖模塊、施工技術知識模塊、項目管理知識模塊和計量計價知識模塊。建筑制圖與識圖模塊包括《建筑識圖與構造》、《建筑力學與結構》、《建筑AutoCAD》、《土力學與地基基礎》、《建筑設備工程》等課程和《建筑制圖與識圖》、《房屋建筑學》、《建筑結構》課程設計實習周。施工技術知識模塊包括《建筑工程測量》、《建筑施工技術》、《建筑施工組織》等課程和《建筑工程測量》、《建筑施工技術》、《建筑施工組織》實習周。項目管理知識模塊包括《建筑法規》、《合同管理》、《項目管理》、《監理概論》、《建筑工程資料》等課程。計量計價知識模塊包括《建筑工程經濟》、《建筑工程計量與計價》、《招投標與工程項目管理》等課程和《建筑工程計量與計價》實習周。
研究比較各院校的教學計劃并結合學校實際,確立本專業的建設目標和重點建設項目,將《建筑識圖與構造》、《建筑工程測量》、《建筑力學與結構》、《建筑施工技術》、《建筑施工組織》和《建筑工程計量與計價》列為重點建設課程。如圍繞建筑制圖與識圖能力,對《建筑識圖與構造》、《建筑力學與結構》、《建筑AutoCAD》、《建筑設備工程》課程及其實踐環節的內容作相應整合,重新選擇教材,加強各課程實訓環節的設計、組織和實施;對本專業管理類的課程進行徹底整合,將原來的《建筑法規》、《合同管理》、《工程招投標》三門課程整合成《建設法規、工程招投標與合同管理》,減少課程間內容的重復,以節省課時。
二、教學管理改革
目前,《建筑識圖與構造》、《建筑施工技術》、《建筑施工組織》、《建筑AutoCAD》4門課程已被列為院級精品課程,《建筑工程測量》已被列為省級精品課程建設項目,課程標準、教學大綱、授課計劃、電子教案、電子課件、作業習題、試題庫、實驗實訓指導書、課程錄像、新技術介紹等教學資料已上網,供師生使用。專業中的重點建設課程實行集體備課制度,對課程重難點及教學方法進行探討,推動課程建設。核心課程全部實行考教分離,以便檢驗學生知識和能力的掌握情況,評價教師在教學中取得的成績與存在的不足。
三、教學方法改革
確定教學目標后,教學方法就是決定性因素,直接影響教學質量。一般采用講授法、討論法、演示法、練習法、啟發式教學法、案例教學法、計算機輔助教學法和多媒體教學法等。學校積極組織教師下企業掛職鍛練,實行“雙師型”教師帶特長生制度,師生共同參加工程實踐活動,實行開放式教學。在教學過程中,教師不僅給學生傳授知識和技能,更要教會學生主動學習,掌握知識和技能的方法。
四、實踐教學改革
本專業的實踐教學環節包括基本實踐能力與操作技能訓練,主要是計算機操作、建材試驗、力學試驗、土工試驗等專業技術應用能力與專業技能訓練主要是工程項目施工認識實訓、制圖識圖實訓、建筑AutoCAD實訓、測量實訓、房屋建筑學實訓、建筑施工技術實訓、建筑施工組織實訓、一般結構設計實訓和計量與計價實訓等;綜合技能訓練包括畢業綜合實踐、畢業設計等。實踐技能的培養從入學時的工程項目兩類場地進行,一是校內實驗室及實訓基地內,二是校外實訓基地,充分利用建筑之鄉和廣廈集團的行業優勢,發揮校內外實習基地的人員、設備和技術優勢,并結合實踐指導課、講座、示范和現場指導等多種形式,使學生的實踐更具成效。
關鍵詞:結構建模 ObjectARX 面向對象
前言
近年來,隨著計算機技術的飛速發展,絕大多數的工程設計人員已經采用計算機來進行建筑結構的分析和設計。在實際應用中,有眾多的結構分析軟件可供選擇,如ANSYS、SAP2000等。這些軟件雖然都能較好地完成分析任務,但它們基本上都是按傳統的編程方法實現的,其前后處理功能還有待進一步改進。結構分析軟件中的前后處理部分通常是用戶耗時最多的階段,尤其是結構建模部分更是關鍵,它直接影響著軟件的應用效率。因此,對結構建模這一功能模塊進行專門的研究和開發,使其擁有更強的功能和更高的效率,成為了建筑結構設計及軟件開發人員的重點課題。
利用純Windows風格的AutoCAD2000提供的開發環境ObjectARX來進行結構建模系統的研制,可以充分利用面向對象編程技術的優勢,最大限度地提高系統資源的利用率和軟件系統的功能,而且也符合廣大工程設計人員的使用習慣,有助于設計人員快速地掌握、使用新開發的結構建模系統,提高工作效率。
1 面向對象的開發環境ObjectARX
AutoCAD是目前在Windows 98/2000/NT環境下應用最廣泛、使用人數最多的CAD軟件,它是廣大工程設計人員最為熟悉的工作平臺。AutoCAD2000除了提供一般通用的CAD功能,如繪圖、編輯等,還為用戶提供了不同的開發環境,如AutoLISP、VisualLISP、ObjectARX等。其中,ObjectARX是一種特定的C++編程環境,它是在AutoCAD R13使用的ARX(AutoCAD Run-time eXtention)的基礎上發展起來的第二代面向對象的編程環境。ObjectARX應用程序本質上是Windows DLL程序,而AutoCAD本身則是一個典型的Windows程序,因此ObjectARX應用程序與AutoCAD、Windows之間均采用Windows的消息傳遞機制直接通信。ObjectARX程序以C++為基本開發語言,具有面向對象編程方式的數據可封裝性、可繼承性及多態性等特點。用其開發的CAD軟件具有模塊性好、獨立性強、連接簡單、使用方便、內部功能高效實用等優點,并且支持MFC(Microsoft Fundation Class),能簡潔并高效地實現許多復雜功能。
2 結構建模系統的設計思想
為了配合工程設計人員的使用習慣,本文的設計思想是使設計人員在使用CAD命令繪制圖形的同時,對圖形對象進行處理,使繪制所得的結構模型文件中既有結構幾何信息,又包含荷載信息、約束信息等,并可輸出為用戶所需的數據文件。
基于這種思想,采用面向對象的方法進行開發是最合適的選擇。所謂面向對象,其指導思想是按人們通常的思維方式建立問題域模型,設計出盡可能自然地表現求解方法的軟件。為此,必須盡量直接表現組成問題域的事物及事物間的相互聯系的概念,建立適合人們思維方式的描述模式。當前,計算機技術正朝著分布式處理、并行處理、智能化、網絡化的方向發展,而面向對象技術即是實施這些目標的關鍵技術之一。現在,面向對象程序設計的思想和工具已經在建筑結構程序設計中得到廣泛應用。
一個工程的結構部分主要由梁、柱等構件組成,通過對其基本信息的研究,可以歸納總結出各種構件的特征信息,然后分別對其進行整理,并最終把它們賦予矢量圖形的圖素中。在程序運行過程中,根據圖形信息查找到相應的特征信息,從而達到繪圖與建模同步完成的目的。
3 結構建模系統的開發方法
在ObjectARX環境下進行建模系統的開發,其步驟如圖1所示。
為了便于分類管理,在創建結構模型之前應使系統自動進行初始化,如對各種不同的構件分配不同的線形、顏色及層名等。利用ObjectARX包含的AcEd、AcDb類庫中的相關函數可以簡便地完成這些功能要求,也可以使用具有相同功能的全局函數來實現,如acdbEntMod()全局函數就可以用來修改一個實體所在的層。
用戶需求
該大廈是一片現代化辦公及住宅大樓,建成后要求具有一流的建筑結構和布局完善的服務基礎設施、先進一流的自動化設備、現代化辦公及通信設施、高度智能化的管理和控制,是一群跨世紀的高度智能化、現代化的大廈建筑物。
因此,我們對大廈綜合布線系統的設計要求如下:
?PDS布線系統符合用戶當前和長遠的語音、數據通信要求。
?PDS布線系統遵從國際國內標準。
?PD8布線系統采用國際標準(EIA/TIA568)建議的星型拓撲結構。
?PDS布線系統設計要支持電話、傳真和計算機網絡等的要求。
?計算機網絡的速度目前不低于100mbps,并要考慮千兆網的要求。
?布線系統要支持各種不同類型不同廠商的計算機及網絡產品。
?布線系統的信息出口采用標準的RJ-45插座,以支持話音、數據、圖像等多媒體的傳輸。
?布線系統符合綜合業務數據網ISDN的要求,以便與CHINAPAC聯網,并通過CHINAPAC與國內國際其他網互連。
?系統的傳輸線路要達到的技術要求。
?布線系統要求采用模塊化結構。
?布線系統要求每個工作區有一個數據點。
?系統要求達到增強型設計等級。
?布線系統立足開放原則,既支持集中式網絡,又支持C/S或B/S分布式網絡系統。
?系統的信息通道傳輸穩定、可靠。
?配線間的建設要求:
(1)室內照明不低于150Lx;
(2)為了保證在安裝、測試及今后維護時可能使用電源,建議安裝若干電源插座,每一個電源插座的容量不小于300W;
(3)配線間內的溫度應保持在30%~50%之間;
(4)為了確保配線架上各種插座的工作性能良好,要求配線間內具有良好的通風,并做到室內無塵。
?設備間的設計要求:
按照標準的設計要求,設備間是要集中放設置的房間,應盡量滿足下面的要求:
(1)將服務電梯安排在設備間附近,以便裝運笨重的設備;
(2)室溫應保持在18℃至27℃之間,相對濕度保持在30%~55%;
(3)保持室內無塵或少塵,通風良好,亮度至少達30英尺――燭光;
(4)安裝合適的消防系統(如采用濕型消防系統,不要把噴頭直接對準電氣設備);
(5)使用防火門,至少能耐火1小時的防火墻和阻燃漆;
(6)提供合適的門鎖,至少要有一扇窗口留作安全出口;
(7)盡量遠離存放危險物品的場所和電磁干擾源(如發射機和電動機);
(8)設備間的地板負重能力至少應為500KG/平方米;
(9)根據結構化布線系統的要求,在配線間安裝布線硬件的墻壁上須覆蓋涂有阻燃漆的3/4英寸(合1.9CM)厚的木板;
(10)PDS系統中典型的接線間,其可以走人人的最小安全尺寸是120×150CM,標準的天花板高度為240CM,門的大小至少為高2.1、寬1M,向外開。在主、分配線間,最好有供放置設備的設備柜,其大小可按設備的尺寸而定,一般采用木質或玻璃材料制成。在設備間盡量將設備柜放在靠近豎井的位置,在柜子上方應裝有通風口用于設備通風。
系統設計方案
1、設計原則
技術先進性:充分考慮信息化社會發展的趨勢,在技術上適度超前,采用的技術和設備應能保證大廈建成后若干年不落后。
成熟性和實用性:采用被實踐證明為成熟的技術和設備,并能滿足大廈未來發展的需要,確保所采用的設備和主要材料耐久實用。
開放性:考慮在21世紀發展的需要,使系統與未來發展的設備具有互聯性、可互操作性,能很方便地與世界信息網絡融通。
集成性;充分考慮大廈弱電智能化系統所涉及的各子系統的集成和信息共享,保證子系統總體上的先進性和合理性,采用集中管理分散控制的模式,總體結構應具有兼容性和可擴展性,既包括不同廠商不同類型的先進產品,又便于升級、換代,使整個弱電智能化系統可以隨著科學技術的發展與進步,不斷得到充實、完善、改進和提高。
標準化和模塊化:根據大廈弱電智能化系統總體結構的要求,各子系統應實現標準化和模塊化。集成后的系統是一個開放系統,系統集成的過程主要是解決不同系統產品的接口和協議的標準化問題,以使它們之間達到:“互操作性”。承包商應當提供標準數據接口、網絡接口、系統和應用軟件接口。系統最終特征是:
(1)可擴展性、靈活性好;
(2)兼容性和應用軟件可移植性強;
(3)可維護性好、生命周期長。系統要嚴格按照模塊化結構方式開發,以滿足通用性和可替換性。采用模塊化設計,可實現總體設計,分步實施的戰略。
便捷性:對于復雜的系統都能實現鼠標式操作。
安全性:承包商所選用的設備及技術等,都應該滿足在正常使用的情況下是安全無危害的,無污染、低噪聲以及文明的。
可靠性:用技術降效的原則,確保整個系統的可靠性和穩定性。
舒適性:用窮盡的思維方式,極力為大廈的使用者設計一個安全高效、便捷、舒適的生活方式及工作環境。
可管理、可維護性:所集成的系統,應防病毒、防死機、防非法侵入等大廈的主要設備、場所都能被監視或者被控制。
高效性:所集成的系統應具有:
(1)捷的響應能力;
(2)控制能力強、實施好;
(3)網絡帶寬,吞吐能力大。
經濟性:運用經濟性否定一切的原則,應選擇較高性能價格比的設備,優化所作的設計。
2、布線設計
為滿足本建筑物多種信息傳輸要求,保證布線系統先進性、靈活性、經濟性的工程要求,布線系統由銅纜和光纖兩部分組成。銅纜布線系統設計為分層星型拓撲結構的布線系統。通過不同的跳線管理可支持一、二、三級網絡結構。所有一級網絡數據有源設備、語音有源設備和布線系統管理設備均統一置于樓層網絡機房內,二級網絡設備及其相應布線系統管理設備置于各樓層網絡設備間或弱電設備間進行管理。三級網絡設備可根據需求置于工作組。這樣的網絡拓撲結構,既易于統一管理又可滿足所有可能
出現的使用需求。
光纖布線系統為二級網絡結構管理方式,即一級網絡數據有源設備和布線系統管理設備置于網絡中心機房,在樓層各設置一個二級網絡設備,通過光纖垂直連接。
在主機機房設置MDF立式配線架分別管理整個大樓的語音和數據點。
按建筑設計,該大樓內分別設有弱電井,在弱電堅井中,在每層(或兩層――根據信息點多少而定)樓設置分配線間,里面放置機架和配線盤等設備用來管理垂直和水平的線纜。
垂直子系統,將設備間與管理間用星型結構連接。
設備間子系統,里面放置有交換機、網絡設備、配線柜等設備。
管理間子系統,位于各層的電訊間內,用于管理各層的水平布線,連接相應的網絡設備,
水平子系統,用于連接工作區和管理子系統。
工作區子系統,用于連接用戶的終端設備,要求符合ISDN標準,能夠滿足高速數據傳輸的標準。
3、銅纜布線系統設計方案
銅纜布線系統主要由工作區子系統、水平布線子系統、垂直主干子系統、管理子系統、設備間子系統。
(1)工作區子系統
工作區子系統由安裝在各辦公區的信息插座、連接插座及終端設備的連線組成。
在這里,我們選用SHIP系列M245超5類RJ45插座模塊和A160-2系列面板。
根據使用要求,銅纜信息點安裝方式為墻面安裝和地面安裝方式。墻面安裝方式:一般墻面信息點的安裝高度為盒底標高300mm,無線網AP信息點的安裝高度為盒底標高2500mm。地面安裝方式:在大開間辦公室、各控制機房、會議室等設置地面插座。
(2)水平布線子系統
水平布線子系統是將干線子系統線纜延伸到用戶工作區。該系統是從各個子配線間出發連向各個工作區的信息插座。為確保高速數據傳輸,考慮到與超五類信息口相配套,水平布線全部選用SHIP D135-G超五類非屏蔽電纜。這類雙絞線遠遠超過了“100m 155Mdps的傳輸速率,150m范圍內標準10Mdps傳輸速率”的要求。我們選用的這類電纜外面有護套保護,可以在相當大的程度上免受機械損傷、潮濕和鼠害。
(3)垂直主干子系統
垂直干線子系統由連接主設備和連接各子設備間線纜構成,其功能是把主配線架與各子配線架連接起來。在這里,我們按用戶的需要使用62.5/125um四芯多模光纖。數據主干系統,采用四芯室外(地埋)多模光纖(D174-4)作為數據通訊的傳輸介質,從網絡機房分別引4芯室外(地埋)多模光纜到各樓層配線間。
(4)管理子系統
本建筑物在每層(或兩層)的電訊井內設置分配線間,系統管理采用多點管理,分區分層管理模式。分配線間IDF完成垂直干線與水平干線相連,兩個分配線間用銅纜配線盤上我們選用超五類IDC模塊,光纖配線架采用光纖配線盤,兩者一起裝在機柜中。管理子系統由交連、互加配線架組成。管理點為連接其它子系統提供連接手段。交連和互連允許將通訊線路定位或重定位到建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信線路。使在移動終端設備時能方便地進行插拔。跳線我們采用超五類快接式跳線,光纖連接器選用ST型。
(5)設備間子系統
設備子系統(主配線間)由設備間中的電纜、連接器和相關支撐硬件組成,它把公共系統設備的各種不同設備互連起來。如:將中繼線交叉連接處和布線交叉處與公共系統設備(如PABX)連接起來。數據設備間和語音設備間可分開放置。
關鍵詞:建筑結構;構造;教學研究;改革
1教學現狀概述
“建筑結構與構造”是一門面向環境設計專業學生開設的專業課。考慮到建筑設計與室內設計兩者相互依附、密不可分,所以這門課對學生專業知識的積累、設計活動的實踐起到了很大的幫助作用,為學生設計方案的可行性探索、設計方案的進一步落實提供了技術及工藝參考,是一門專業課中承上啟下的基礎課程。作為專業培養方案修訂的產物,“建筑結構與構造”這門新課面臨著缺少教學資料準備、缺少教學經驗積累等困難,需要任課老師根據本校生源的實際情況因材施教,并在摸索中總結教學方法和教學經驗。
1.1課程設置現狀分析
由于本分院藝術類課程都為為期3周到5周不等的階段課,課程的設置具有特異性。對比見表1。通過以上的對比不難發現,本課程由于階段課的性質在課程學時設置時與常規課程相比既有優勢又有劣勢:學時較長,可以更深入地講授專業知識,同時擴展教學知識面,保證了知識體系既有深度又有廣度;課程跨度短、教學強度大,不利于知識點分散教學,不利于學生吸收和消化。與以往的閉卷考試課有所不同的是本課程屬于考查課,課程的最終成績是由平時成績和最終作業等組成,無需學生進行閉卷考試。在沒有考試這一機制的約束下,學生對專業知識的掌握情況是有保留的;與此同時,在成績評定上教師的主觀因素比重較大,成績的客觀性面臨考驗。
1.2學生學情現狀分析
三本院校學生的特點是,第一,自控能力較弱,自我教育與自我管理能力不強;第二,學習動機被動或過于現實,學習習慣較差,注意力分散、有拖沓現象;第三,思維活躍、大膽活潑,有豐富的社團活動。
2課程存在的問題及分析
2.1問卷調查
在“建筑結構與構造”這門課結束后,我在該班發起針對該課程教學內容和教學效果的問卷調查。該班總共有30人,最終20人完成了問卷調查。調查的結果客觀且清晰地反映了上課情況、教學目的,具有啟發性。具體問題見表2。
2.2問題分析
經過一學期的教學活動及問卷調查,該課程存在的問題分析如下:(1)教學知識點多而雜、教學課時短而集中。根據培養方案的設定,本課程的學時為48個學時(即6個整天),而根據教學大綱的規定,學生需要掌握的知識點有三大塊:建筑結構體系、建筑構造及材料。其中,建筑結構體系與學生進行建筑及室內設計學習關系密切;建筑構造與方案細化落實、施工圖繪制、節點設計關系密切;材料與室內裝飾、設計深化、工程預算關系密切。知識點多、教學時間短;相對應的,學生掌握和消化知識的時間也短,對學習效率、學習方式要求更高。(2)理論與實踐脫節、學生不易理解。建筑結構與構造的知識點牽涉到許多裝修工藝的問題,需要師生到施工現場去觀摩學習,而這門課高強度、短跨度的時間節點不可能為學生提供這樣的機會。很多在現場演示就能理解的知識點,老師在課堂上解釋幾遍都無法讓學生完全明白。(3)缺乏應用,知識點學了就忘。由于缺乏綜合性的應用,學生對于本門課程知識點學過就忘;在后置課程中對建筑結構與構造無涉及,學生應用率不高,也會逐漸遺忘。
3改革思路及方案
在分析并總結了“建筑結構與構造”這門課最為突出的問題之后,應以解決以上問題為主要改革思路。
3.1對教學大綱、教學方案再調整
針對課時少、內容多這一問題,應從教學大綱、教案等方面進行調整,主要的調整方法是與專業密切相關的多講甚至反復講;與專業無關的一筆帶過或不講,做取舍、做篩選。(1)每章設立知識目標和能力目標。該能力目標并非以只掌握本課程的知識為出發點,而是以培養應用型、綜合型、社會型的人才為最終出發點。(2)優化并進一步細化考評機制,全方位考量學生的分析能力、學習態度、綜合素質。同時,細化的考評標準有助于教師給出更客觀的成績。(3)刪除無效章節,優化教學內容。如延長建筑結構的課時,把與本專業關系最為密切的框架結構體系單獨拿出來加以更深入細致的講解。運用實例來論證框架結構的優缺點,提出改良方案,并設計實驗讓學生進一步體會框架結構的受力特點;將墻體構造技術拆分成兩天講解,一天主講建筑外墻,一天則以室內輕質隔墻為主。這一做法給學生留有足夠的時間消化和吸收墻體構造的知識點,并對接下來的內容進行預復習。
3.2模塊化教學方式引入教學中
“建筑結構與構造”是一門專業性強、實踐性要求高、內容枯燥不易理解的工科類課程;而本課程階段課的性質又意味著上課時間的高度集中性、知識點的高輸出性,因此,引入模塊教學法有助于豐富上課內容、提高學生學習興趣。本課程課可根據教學內容設置四大模塊:理論知識、課堂實驗、分組討論、市場調研。
3.3教學與實踐相結合
“建筑結構與構造”原本就是一門實踐性、操作性非常強的課程,所有的知識點都是與實踐相結合的。筆者提出了以下幾點,可以替代或者模擬實地參觀,以達到教學效果。(1)知識點盡可能圖文并茂,用施工視頻代替現場操作演示。(2)設置課堂實驗。(3)加入模型制作環節可進一步驗證理論。(4)市場調研與社會接軌。
3.4應試與素質教育相結合
利用遺忘曲線的規律,鼓勵學生在當天課程結束后進行復習,這將大大提高記憶效果。無特殊情況,教師不提供上課課件,要求學生上課帶筆記本、相機進行記錄。同時,在下一節課設置隨堂小測驗,測驗成績錄入平時成績。
3.5舉例與提問相結合
通過舉例與提問相結合的辦法,能夠非常好的提高教學效果。這種模式的一般步驟是:首先要尋找符合知識點并貼近生活的新聞、案例,然后搜索素材并呈現給學生,同時或之后拋出問題引起思考,時間允許還可加入分組討論,最終由教師引出知識點。這種模式既可避免知識點的枯燥乏味,又可以增加師生互動、活躍課堂氛圍。步驟可參考圖1。
4結語
歷時一年的教學研究與改革最終取得了比較滿意的成果,這離不開各位教師前輩的幫助支持,也離不開學生的配合理解。當然,結果雖然令人滿意,但仍然存在著這樣那樣的問題有待解決,如如何做到教材的與時俱進、如何更多元地融入實踐的內容,還需要筆者一如既往地做創新、去探索。注釋①數據來源:筆者根據本課程設置情況以及對國內某大學專業課程設置考察而得來。
參考文獻
[1]塞瑞•B.迪恩,伊麗莎白•羅斯•哈貝爾,哈弗•彼得勒,Bj•斯通.提高學生學習效率的9種教學方法.中國青年出版社,2013.
[2]希爾伯特•邁爾.課堂教學方法理論篇.華東師范大學出版社,2011.
[3]希爾伯特•邁爾.課堂教學方法實踐篇.華東師范大學出版社,2011.
研究并討論了荷載、荷載效應及抗力的特點并進行必要的安全分析。
論文關鍵詞:施工期 荷載效應 安全分析
中圖分類號:TU198文獻標識碼: A
現今的建筑業在鋼筋混凝土結構施工過程中,建筑單位不僅要保證整個工程結構的安全性,更要努力抓緊工程進度從而縮短工程的施工周期。為了達到上述兩個方面的效果,在施工期必須有一個合理、安全的結構設計。但就目前我國的鋼筋混凝土結構設計規范及施工規范來看,并沒有對施工期結構的安全要求做出明確的要求,從而使得我國施工期結構安全事故發生率明顯高于使用期結構安全事故發生率。對鋼筋混凝土結構施工期的安全性研究,涉及結構在施工過程中的結構特征、抗力、荷載、荷載效應。 建筑結構的風險概率隨著結構的壽命不斷變化。在結構壽命的初始階段――施工階段結構的風險概率最大,如果處理不當,很容易導致安全事故的發生。因此開展對施工期結構安全的研究是十分緊迫而必要的。 結合工程實際調查,提出了影響施工期結構安全性的主要因素,并進行了相應分析。 從施工荷載和鋼筋混凝土構件早期承載性能兩方面著手對施工期結構的特性做了淺要研究。總結歸納了施工荷載的主要種類,針對梁、板、柱三類主要受力構件的早期承載力性能在進行合理假設基礎上進行研究。針對施工期結構的時變性特征,提出了一種分析施工結構的簡化分析法――模塊化方法,大大提高了分析效率。提出了一種將施工結構受力分析與抗力分析進行統一,從而對施工結構安全進行控制的參數:安全因子。 下面我就施工期荷載進行分析介紹:
一、施工期荷載的特點
(1)隨著施工過程的不斷進行,施工期結構的荷載類型也不斷發生著變化。如在樓板澆注時,模板與支架的重量就應該歸為恒荷載的范疇;但是當澆筑完成、模板拆除時,附近單元拆下來的模板與支架堆就應該歸為活荷載。
(2)在施工期由于混凝土內含有大量的水分,隨著水分的蒸發以及混凝土的不斷收縮變化,混凝土的重量也會隨之產生變化。所以,雖然混凝土在正常使用過程中的重量變化是可以忽略的,但在施工期混凝土重量的變化是影響施工結構安全的重要因素。
(3)由于施工所在地的經濟、地理、結構類型以及施工單位的現場管理水平、施工方案、環境溫濕度、施工場地條件等因素的影響,從而使得在施工的不同階段所產生的活荷載類型有很大的不同。
(4)一些處于施工期的工程活荷載有著顯著的動力荷載特征,荷載效應大大增加,按照相關規定的要求對于此類的活荷載應該乘以1.1~1.3的動力系數;某些建筑材料堆積在建筑中的局部面積上,這些材料堆就會以集中荷載的形式出現。
二、施工期抗力的特點
1、施工期與正常使用期抗力的異同
2、不同階段抗力的變化存在著較大的差異
在施工期內鋼筋混凝土結構的抗力會隨著時間的不斷增加而逐漸增長,這一增長值在前期會較大。當達到28 d齡期后,增長值會逐漸變小,而抗力也會逐漸接近設計時所要求的范圍。而在使用期前期結構的抗力變化較小,但隨著時間的推移,混凝土碳化、鋼筋腐蝕的影響從而使得整個結構的抗力逐漸下降。 轉貼于 中國論文下載
3、抗力分析的時間有著很大的差異
根據相關建筑結構可靠度設計統一標準的規定,一般建筑的設計基準期為50 a,但結構施工期只有2~3 a。施工期的抗力分析應該歸為短暫工況抗力分析,一些外界因素的影響可忽略不計,如地震作用、強風作用等。
4、施工期抗力的影響因素
影響鋼筋混凝土結構構件抗力的主要因素有混凝土時變強度、鋼筋與混凝土間黏結、早期抗力計算方法、構件幾何尺寸、縱筋配筋率、鋼筋類別等。 在施工期中,混凝土的抗壓強度與澆注齡期呈正比關系,而早齡期構件的抗力直接受混凝土強度的影響,早齡期構件抗力的增長速度又與拆模時間有著密切的關系。在實際工程中,混凝土強度的推算是以同條件下養護試塊為依據的,因此,進行必要的試塊與實體強度的對比分析,在施工期中的安全分析上是一種有效的手段。
5、施工期結構的可靠度
相比較于使用階段和老化階段,在施工期結構的整體風險較大。所以,進行鋼筋混凝土結構施工期可靠度和安全性分析是必要的,而且這一分析應該建立在準確把握荷載及荷載效應、抗力的時變特性及可靠度指標合理計算的基礎上。在我國現在對施工期結構的可靠度分析方法較少,并且對施工荷載的統計資料很不全面。在建筑施工期內,安全性和可靠度的分析是隨時間的變化而不斷變化的,多數情況下,采用的是離散型的時間凍結進行處理,把施工期建筑結構化為一序列時不變結構進行受力分析,研究結構工作過程中若干最不利狀態,在每個狀態的分析過程中均不考慮結構性能隨時間的變化。在實際分析中,首先力學分析的最不利工作狀態的確定,應根據建設經驗、現場調查、結構特點和建造過程確定;其次確定各個最不利工作狀態的荷載種類,并對其進行適當的荷載組合;最后確定在結構強度、剛度和穩定性計算校核中使用的安全系數,并考慮結構所處的工作狀態及其在各個工作狀態的持續時間、施工超載發生的概率等因素的影響。
施工期結構構件的可靠度應根據實際施工過程中結構的外形、施工進程、材料性能的變化來進行計算。定義結構施工期各施工進程的經時結構功能函數為:
Z(t)=R(t)-SG(t)-SL(t)
將對各施工進程的抗力R(t)和荷載效應SG(t),SL(t)進行分析計算,最后由一次二階矩方法求得可靠度指標。