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1.2圖紙設計中存在的問題建筑工程的施工步驟都是按照事先設計的施工圖紙展開的,所以對于整個施工環節來說,建筑施工設計圖紙有著至關重要的作用。可以說圖紙設計工作的成效,會對整個直接建筑工程的施工質量產生重大影響。然而,從我國建筑施工企業的施工現狀來看,很多施工團隊都忽視了設計圖紙工作的重要性,采取了不認真的態度對待施工圖紙設計工作,使得施工圖紙不夠嚴謹,缺乏學科、合理性。例如,在設計各層結構的具體施工圖的時候,使用了不標準的圖集,也沒有弄清楚各層梁、柱、墻的詳細構造。
1.3建筑選址中存在的問題我們常說:“萬事開頭難。”如此可見,要想做好一件事情,就必須要有一個好的開頭。這句話運用到建筑結構的設計工作中,也就意味著要做好最基本的結構設計工作。對于任何建筑施工項目而言,倘若選址存在不穩定狀況,那么再好的建筑結構也無法為整個建筑工程的施工質量提供保障。當前,在建筑選址中存在的選址缺乏合理性、科學性等問題,直接影響到了建筑施工項目的安全系數,不利于提高建筑施工項目的質量。
2建筑結構設計對策
2.1優化建筑結構設建筑結構設計單位在優化設計高層建筑結構的時候,需要注意幾個問題:(1)設計工作要為提高建筑工程的施工質量服務;(2)要盡可能地控制好工程造價,將之設計在可接受范圍內。對此,需要建筑結構設計單位,在開展設計工作的過程中,要充分考慮投資商的經濟實力和實際的施工需求,權衡建筑項目的施工質量與建筑施工企業投資回報之間關系。所以建筑結構設計單位,要借助“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則,對建筑結構進行優化設計,促使建筑結構設計單位制定的方案可以達到令人滿意的效果。
2.2加強溝通與交流建筑結構設計師在開展建筑結構設計工作之前,應該要加強與承包商、投資商之間的溝通與交流,并通過與他們之間展開的交談活動,了解到建筑工程的具體施工要求,同時充分了解本次到建筑工程的施工基調,對建筑工程的施工現場以及地質條件進行整體把握,明確建筑方每個部門需要注意和配合的地方,將建筑結構設計的基本方案確定下來。
2.3明確參數含義在建筑工程中的有些專業術語難以區分,對于建筑結構的設計師而言,在沒有明確參數定義的前提下,開展設計工作,必然會影響到設計質量。理論上而言,參數是沒有明確界限的,但是在具體建筑工程施工環節中,每個參數都需要界定實際有效意義,所以設計人員應該明確參數的含義,并在實際的設計工作過程中,對這些參數加以正確利用。
二、生產實習時間的限制
《高等學校土木工程本科指導性專業規范》要求土木工程本科專業應安排不少于四周的生產實習時間,四周的實習時間對于土木工程單項工程的工期來講是較短的。通常土木專業的生產實習會安排在第六學期末,也就是每年的六七月份,再由于實習期間高溫、下雨等因素對施工的影響,學生在整個實習期間可能只能見習某幾道工序的施工,不能參與完整的施工過程,導致生產實習內容具有一定的片面性。其他一些因素也會對生產實習的效果產生負面影響,如生產實習經費較少,不能滿足集中安排實習的要求;分散實習工地分布較廣,難以對學生的實習進行檢查和指導;有豐富實踐經驗的實習指導老師數量較少;部分要參加考研的學生因為時間上的沖突,已無心思進行生產實習等。
三、基于卓越工程師培養的土木工程生產實習教學改革探索
1、設定生產實習培養目標和培養標準
在找準人才定位和凸顯人才培養特色的基礎上,高校制定專業培養方案,在知識、能力、素質方面提出具體的學校標準并對學校標準進行細化與分解。明確生產實習對應的是學校標準(知識能力大綱)中的哪些要素和具體的內容。生產實習培養目標是學生通過生產實習環節的學習后在知識、能力和素質方面要達到的總體要求;生產實習的培養標準是學生通過生產實習環節的學習后在知識、能力和素質等諸多方面要達到的具體要求。設定生產實習的培養目標和培養標準,就是為了評價和衡量生產實習的質量是否達到預期的目標和標準。
2、深化校企合作,建立穩定雙贏的合作關系
以往,高校只是根據自己的計劃模式去培養人才,而用人單位對學校的畢業生質量卻不甚滿意。“卓越計劃”創立了高校與企業聯合培養人才的新機制,以期從根本上解決工程人才培養中校企脫節的現象。教育部《關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的若干意見》中強調:參與“卓越計劃”的高校和企業通過校企合作途徑聯合培養人才,要充分考慮行業對工程型人才需求的多樣性,采取多種方式培養工程師后備人才[8]。這種人才培養的新模式將學生的在校學習分為校內學習和企業學習兩個階段,其中企業學習階段主要完成卓越工程師培養中的工程職業教育任務,學生的各種實習、某些專業課程的學習都可以在企業進行,企業能夠擁有高校所不具備的條件,也能夠明確社會對工程人才的需求方向,擁有大批實踐經驗豐富的技術人員和管理人員,能夠給學生提供真實的工程實踐環境。“卓越計劃”要求學生的企業學習階段的時間累計不得少于1年,這也就解決了原來學生生產實習場所較少,以及生產實習時間不足的問題。校企深度合作,選擇優質的合作單位,建立長期穩定的合作關系是前提。學校和企業單位打破合作壁壘,實現“雙主體,多層次,全方位”的合作,在人才培養上,高校找準人才培養定位、發揮人才培養特色,雙方共同制定人才培養標準和培養方案,企業盡可能為高校提供實踐基地、場所、實訓平臺。校企合作的模式可以是學校主體或企業主體,但也需要國家和地方政府的大力支持。
3、加強生產實習指導教師隊伍建設
生產實習指導教師隊伍的整體素質關系到生產實習教學環節能否完成及完成質量高低,也直接關系到應用型卓越工程師培養的質量。為此,“卓越計劃”要求高校應該建設一支具有一定工程經驗的高水平專、兼職工程教育師資隊伍。然而,缺乏工程實踐經驗正是目前高校工程教育師資隊伍普遍存在的問題。為了提高校內實習指導教師的工程實踐經驗,淮陰工學院一方面細化、完善“青年教師工程實踐制度”,引導和鼓勵青年教師深入生產實踐第一線,提高工程實踐能力。另一方面,學院也制定相關的激勵政策,鼓勵專任教師積極參加橫向項目研究或者產學研合作項目到企業中進行工程實踐鍛煉,獲得豐富的工程實踐經驗,努力打造出一批“雙師型”的校內實習指導教師。另外,根據“卓越計劃”雙導師制度的要求,為了企業培養方案的落實,在企業實習階段,除了校內專職教師擔任生產實習指導老師之外,高校還要在企業中聘請數量適中、責任心強、具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員和管理者擔任企業實習的導師。校企雙方應建立明確的雙導師的分工和合作機制,不斷加強實習教師隊伍的建設。
4、建立科學合理的生產實習考核機制
卓越工程師培養的背景下的生產實習考核,應該根據卓越工程師培養質量的要求,結合生產實習的培養目標和培養標準,摒棄傳統的“唯分數論”的考核做法,建立知識、能力、素質三位一體的綜合考核機制。生產實習考核不僅要考核學生在基礎知識方面的獲取情況,更要考核學生是否達到培養目標所預期的能力建設和素質養成情況。生產實習的考核評價應該由校內專業老師和企業指導老師“雙主體”共同參與,形成以包含工程素養、創新能力等在內的綜合素質評價體系并使之滲入到整個實習過程。考核不僅要考慮校內外雙導師的主觀性評價,也要考慮學生能力養成、素質提高等方面的客觀性評價;考核不能只注重對結果的評價,更要注重對實習過程的評價,學生在實習的每一個環節的表現,都是考核的一部分。生產實習的考核可以依據平時考勤表、生產實習日記、學生能力素質評價表、生產實結報告等靜態實物,通過考試、答辯、報告、研討等動態方式進行。
一是合理選擇水泥:水泥的選擇在大體積混凝土施工過程中,占據著十分重要的地位,水泥品牌和類型的不同,有著不同的內部組織,那么配置混凝土的性能也會出現較大的差異,一般情況下,如果有開裂問題出現于大體積混凝土澆筑初期,主要原因就是混凝土內部溫度的升高和收縮。通過合理選擇大體積混凝土的水泥材料,嚴格控制配合比,并且將外加劑適當添加過來,促使水泥和水的用量得到減少,水化熱現象引起的收縮變形就可以得到有效減少;普通硅酸鹽水泥雖然有著較高的早期強度,但是有著較大的水化熱反應;相較于普通水泥,礦渣水泥有著更低的熱度,但是會產生較為嚴重的干縮和滲水現象,并且會有硬度收縮問題發生于后期。火山泥在后期有著較大的收縮程度,并且需要花費較多的成本。綜合考慮,我們將粉煤灰水泥應用過來,同時,將膨脹劑添加進來,這樣水灰比和水灰量就得到了降低,對水化熱現象進行了有效的控制,避免裂縫出現。
二是混凝土的澆筑和搗注:結合工程的具體情況,對整體澆筑和分段澆筑方式進行選擇。在澆筑的過程中,需要將分區定點、循序漸進以及一個坡度的原則給貫徹下來,結合混凝土泵的坡度,將兩道振搗點分別設置于上層和下層。在混凝土的卸點設置第一道,促使上部振實問題得到解決;在混凝土的坡腳設置第二道,這樣下部混凝土密實度就可以得到保證。在澆筑的過程中,需要對一個部位進行選擇,標高符合設計要求之后,然后將連續澆筑模式應用到坡面。完成了混凝土的分段澆筑工序之后,可以將二次振搗或者表面擠壓工序應用到混凝土的初凝階段,將表面積水給排除掉,并且利用木拍來反復擠壓,避免有表面裂縫問題出現,促使大體積混凝土的防水性能得到全面提高。通常情況下,選擇在夜間來進行大體積混凝土的澆筑,這樣新舊混凝土之間的溫度差距就可以得到有效減少。
三是對鋼筋的位置適當調整:通過對鋼筋的配置方案進行適當調整,可以對大體積混凝土中溫度的傳遞分布筋進行增加,以便及時傳遞內部的熱量,避免增高內部熱量。一般情況下來講,在鋼筋配置設計過程中,通常將配筋率不改變以及上下皮配筋差異的方案給應用過來,也就是將不同的鋼筋分別應用到沒有柱板帶的地方和有柱板帶的地方;因為大體積混凝土的厚度在1m左右,為了更快的散熱,可以將25鋼筋設置于底皮鋼筋和頂皮鋼筋之間,在溫度分布筋方面,保證每平方米一根,在上下連接中,利用的是搭接焊的方式。通過這樣的分布,可以在較大程度上減小鋼筋的直徑以及鋼筋之間的間距,這樣混凝土的收縮程度就得到了減少,采用上下搭接的方式,還可以迅速散發中間的熱量,避免出現裂縫問題。
四是減少約束力:首先是對內部約束力進行減少,因為溫度應力是大體積混凝土內部約束的主要來源,那么為了減少內部約束,就需要對溫度應力進行降低。在上文中,已經提到了一些措施來減少溫度應力。此外,還可以將一些保溫方法給應用過來,如暖棚法、覆蓋法、蓄水法等等。這些保溫方法都經過了大量的實踐,可以有效控制混凝土的內部溫度,促使其與外部溫度之間的差異得到減少。其次是對外部約束力進行減少,為了減少外部約束力,主要是對地基對混凝土結構約束力進行減少。通過研究發現,如今通常是對滑動層進行設置,以便促使地基對混凝土約束力進行減少。具體來講,滑動層指的是將瀝青油氈層或者砂墊層設置于大體積混凝土和地基之間。通過設置滑動層,可以促使地基對大體積混凝土的約束得到有效減少,混凝土地塊的自由變形不受影響,這樣可以避免出現裂縫問題。
五是大體積混凝土的養護:在大體積混凝土的施工過程中,養護工序也非常重要。通過養護,可以促使混凝土的溫度與濕度符合相關要求,對混凝土的內外溫差進行有效控制,以便正常發展混凝土強度,避免有裂縫問題產生。在養護大體積混凝土的過程中,在保濕保溫的基礎上,還需要保證降溫速度維持在一個較為緩慢的水平。另外,在夏季施工的過程中,通常將蓄水保護或者流水保護的方式給應用過來,冬季施工過程中,則需要利用麻袋進行覆蓋,并且將碘鎢燈應用到側面進行養護。蓄水法指的是將雙層麻袋覆蓋于大體積混凝土的表面,并且澆水濕潤。在不同情況下,混凝土的養護時間也存在著較大的差異。如果采用的是硅酸鹽水泥或者礦渣硅酸鹽水泥,那么就需要保持在一周以上;如果混凝土具備了抗滲要求,或者將緩凝型外加劑摻加了過來,那么就需要保證在兩周以上。
2土木工程的可持續發展應用
2.1工程設計環節的可持續發展
土木工程設計指的就是對工程建設所需的經濟、資源、技術、環境等展開綜合分析與論證,編制合理設計方案的活動。在進行土木工程設計的時候,需要對技術可行性、經濟合理性、工藝先進行、結構安全可靠性等方面進行分析,并且對施工、使用、拆除等環節對環境的影響進行考慮。所以,在設計環節中,一定要重視可持續發展戰略的應用。在進行具體設計的時候,主要包括三個步驟:初步設計、技術設計、施工圖紙設計,在此過程中,一定要加強設計人員之間的交流與學習,保證設計規范的統一,深入理解與運用可持續發展戰略,進而促進土木工程建設的順利完成。
2.2工程施工及管理的可持續發展
2.2.1工程材料的可持續發展
材料是土木工程建設的根本,新材料的產生會促進土木工程的快速發展。現階段,土木工程的主要材料就是鋼筋混凝土,其生產材料主要包括:水泥、粗細骨料、摻合料、外加劑等。在生產水泥以及混凝土的時候,從原材料開采、加工、配制、生產、使用、報廢等全過程均面臨著資源、能源、環保方面的嚴格挑戰,在一定程度上,限制了材料的可持續發展。要想實現土木工程的可持續發展,就一定要保證混凝土的綠色化轉變。針對混凝土的綠色化轉變而言,一定要盡可能提高其使用年限,比如,將重要混凝土建筑物的安全使用年限由以往的50年增長為100年,這樣就可以節約建筑維修、重建、拆除等方面的消耗,同時也可以降低其對環境的污染程度。
2.2.2工程管理的可持續發展
土木工程施工從施工準備、施工到竣工,在整個過程中都要嚴格按照施工規范執行,并且貫徹落實可持續發展戰略,如對人居、生態、資源、環境等進行保護。所以,在實際施工中,必須加強以下內容的落實。首先,強化建筑場地資源的高效利用,保護環境,減少污染。在土木工程建設中,一定要對古建筑、植被以及周邊重要建筑設施等進行有效的保護,制定可操作性強的方案,降低施工影響。在確保工程質量的基礎上,盡可能減少對人工與設備的投入,降低施工對周邊環境的影響程度,防止其破壞環境、浪費材料與資源。同時,一定要擬定關于室內外空氣、噪音污染的施工措施,并且予以嚴格落實,實現土木工程建設的預期目標。其次,實現材料與資源的節約。可持續發展最有效的方法就是減少能源消耗與建筑廢料、垃圾的產生。40%的能源消耗用在了建筑物上,30%的能源消耗用在了交通上。所以,在進行建筑物設計與使用的時候,一定要盡可能尋求節省能源的方式,加強對太陽能、風能及可再生能源的利用;在實際施工中,秉持“變廢為寶”的原則,盡可能降低材料損耗,可以回收廢磚石、混凝土等材料,充當要求不高的填充材料與地面材料,這樣不僅可以節省工程材料,也保證了工程整體質量,是一種非常有效的可持續發展手段。最后,制定科學的管理及監督機制。在土木工程建設中,除了制定施工項目管理目標,規劃實施項目目標組織、程序、落實責任之外,在開展項目管理工作的時候,一定要予以貫徹落實:實際施工中一定要盡量減少場地因素的影響;全面提高材料與資源的利用率,增加材料的回收率與再利用效率;強化人員與機械設備的統籌安排等。在落實這些措施的同時,一定要保證土木工程質量達到使用標準。高質量的工程項目,能夠有效增加項目使用年限,降低項目運行成本,有助于使用人員的健康與安全,對促進社會經濟發展有著重要作用,是可持續發展戰略的充分體現。
2.3工程拆除的可持續發展
土木工程結構在滿足設計要求使用期限后,需要進行淘汰與拆除,在進行拆除的時候,必然會對生態環境產生一定的污染,出現一些建筑垃圾與廢棄物。通常情況下,建筑垃圾都會占用一定的土地,降低了土壤質量,影響了空氣質量,導致水域受到污染。針對這些情況而言,一定要采取有效的措施,降低其對生態環境的破壞,達到可持續發展目標。在建筑物拆除過程中,可以從以下方面著手:其一,針對達到使用期限的建筑物而言,可以先進行全面的檢查與測試,如果發現其主要結構完整、承載力滿足要求,沒有其它嚴重危險問題,可以延續其使用期限,之后對建筑物進行全面的支護與維修。其二,在建筑物拆除之后,一般都會產生大量的垃圾,一定要根據實際情況,對產生的這些垃圾進行分類、回收以及再利用。比如,可以將混凝土塊磨碎,除去雜質后,將其當作是骨料予以使用,這樣不僅可以節省工程材料,降低工程造價,還可以保證工程施工的整體質量,在一定程度上,實現了土木工程的可持續發展。
2加強土木工程建筑施工管理的有效措施
2.1加強對施工進度的控制管理。
施工進度管理是土木工程建設管理中非常重要的一個環節,土木工程施工管理能夠在很大程度上決定工程的質量,合理有效的施工進度管理可以督促施工單位對于當前進行中的工作更加認真負責。在保證施工質量的條件下,盡可能地提高施工的效率,加快施工進度,就能有效地保證施工單位在規劃好的交付時間內或是提前完成應完成的工作,保障施工單位和招標企業二者共同的經濟效益。要加強對于施工進度的控制管理,首先要按照施工的地點,施工的工作量和建筑類型、施工時間預算、施工資金預算等一系列因素制定好合理的施工規劃,并且甲方和乙方需要在制定好規劃后再商議出關于乙方超出施工預期或是其中某一方出現其他違反合約的行為時,如何補償對另一方造成的損失。在施工進行時,施工方應嚴格按照事先制定好的施工規劃進行施工,合理協調各個二級工程項目之間的施工進展,確保施工工程質量,不因盲目追求施工進度而使工程質量受到影響。在施工方施工過程中,因保證施工狀況的透明化,有效地提高施工過程的可控性。
2.2提高施工技術。
良好的施工技術對于提高工程質量的重要性是不言而喻的,提高施工技術可以有效地提高工程中每一個環節的質量和施工速率。在當今的社會中,每一項技術的發展都是十分迅速的,這就要求施工單位能夠及時地掌握較為先進的施工方法或是擁有較為先進的施工機器。提高施工技術,除了能夠提高工程質量之外,還能有效地提高施工效率,是可以保證施工企業在前期投入后得到更大收益的一種措施。先進的施工技術應不只局限于提高施工工具等硬件條件,還應包括合理良好的施工流程和操作方法。作為施工單位,應保證員工對于先進技術的充分了解和掌握,在企業內部應經常開展各種學習活動,提高員工們的施工技能。
2.3加強綜合質量管理。
土木工程施工包括了從施工場地測量、施工方式設計、合同設計、正式施工、工程交付、工程后期的維護和管理等一系列過程,因此土木工程施工是一項包含了許多分支的較為復雜的工程,因此影響土木工程施工質量的因素是非常多的。在土木工程建筑施工管理的過程中,施工單位的管理者應該提高對于優化本單位內部員工的工作技能,更新施工器械,就能有效地提高企業施工時的施工效率和施工質量,減小一些不必要的麻煩。在施工過程中,施工現場是一個較為容易忽略的影響因素,施工現場的環境應盡可能做到井然有序,保證各種器械的工作空間,也就能夠保證施工的連貫性;另外,創建一個干凈整潔的施工現場,改善員工的工作與生活環境,可以有效地提高員工的工作積極性,也在一定程度上有利于提高施工效率和工程質量。
中圖分類號:TU974 文獻標識碼:A
1引言
隨著時代的快速發展,資源過度消耗,國土的緊張性致使土地綜合利用效率進一步加大,高層建筑的建設已經成為城市發展的主體。然而,建筑物的數量和高度在不嘣黽郵保其施工難度加大,技術要求更嚴格,涉及到的專業領域更廣。若要高質量高效率的完成施工項目,需要全面分析目前土木工程的近況。
2高層建筑的施工特點
當高層建筑的層數和高度增加到一定程度時,它的功能適用性、技術合理性和經濟可行性都將發生質的變化。與多層建筑相比,在設計上、技術上都有許多新的問題需要加以考慮和解決。
高層建筑的工程量、勞動量大增,工序增多,各專業工種交叉作業,施工管理和協調控制復雜;由于高層建筑的體積、面積很大,施工準備階段需大量采購各材料、配件及機具設備,工作量很大;龐大的建設規模,需要的工期一般為2-3年及其以上;建設周期長,則可能面臨新工藝、新材料、新技術帶來的風險;由于層數多、高度大,高處作業多、垂直運輸量大,易在城市施工現場造成安全事故。因此在高層建筑中,需要一體化的施工管理組織協調機構,需要嚴格控制施工質量。
3關于高層建筑土木施工的質量控制
3.1建筑裂縫的產生及預防
裂縫是高層建筑工程中普遍存在的問題,對施工質量有嚴重的影響。裂縫由多種原因形成,其種類也比較多,有穩定的,有閉合的,還有動態和靜態的。無疑,考慮到整個施工過程,需要最大可能的來解決裂縫的產生。
建筑工程裂縫的治理,應根據建筑的特點確定措施,先判明開裂原因,對造成影響開裂的因素進行處置后,在進行裂縫處理。在設計時,可采取的預防措施有:降低荷載作用和間接作用;釋放作用效應;提出建筑材料和構配件的體積穩定性和變形能力的要求;提高建筑構配件及其連接或材料抗裂性能。
具體方法包括“降”、“放”、“限”、“抗”等方面的技術措施。同時,對混凝土后期的養護也能減少裂縫的產生,后期混凝土表面易干燥收縮產生裂縫,若給予適宜溫度和濕度保持其結構的濕潤,就能有效解決這一問題。具體施工的時候,應結合這兩種方法,以提高施工質量。
3.2建筑混凝土澆筑的強度控制分析
混凝土澆筑是建筑過程中至關重要的環節。其一,要采用先進的澆筑方法和技術,當澆筑的面積過大時,需要進行建筑層的預冷卻處理,使混凝土和水溫之間的溫度差控制在25攝氏度左右,澆筑結束之后,還要定期關注溫度的變化情況,記錄數據,二次澆筑時把握好時間,在第一層混凝土將要凝結還未凝結之前進行,同時,控制好振搗器的使用力度和范圍,使得裂縫或空洞剛好沒有產生;其二,不合理的澆筑順序將會引起嚴重的后果,所以必須根據建筑的施工特點明確合理的澆筑順序。在整個澆筑過程之中,結點處于很關鍵的部位,所以其質量的可靠性、牢固性需要現場監理人員的嚴格檢查。
由于施工時間的限制、裂縫的不可避免,必須重視混凝土后期的養護工作。完全依賴于混凝土自身的質量并不能保證其后期面臨問題不會發生,所以,混凝土的澆筑離不開專業人員的養護工作,定時檢測記錄數據,并及時實施養護措施,保證混凝土后期的安全可靠性。
4高層建筑施工質量的影響因素及控制措施
4.1高層建筑施工質量的影響因素
市場經濟下的激烈競爭,必然對新時期建設項目的組織、施工提出更高的要求。然而,以往組織施工中,組織者受限于傳統思維,缺乏創新,致使工程質量的缺陷,經濟效益不明顯。
4.1.1重建不重管
其一,在高層建筑當中,需要使用到各種各樣的機械設備,由于設備的性能和技術參數決定著施工的進展,在使用設備之前需做好檢查,使用之后需保管和養護。一旦忽視檢查工作或偷懶覺得影響不大,將導致隱患的發生,后果不堪設想,例如,一臺三腳架的質量出現問題,而前期后期的檢查出現漏洞,施工過程中則會出現坍塌現象,甚至嚴重到人員傷亡。因此,機械設備需要相關人的嚴格管理,避免因機械問題而出現的事故。其二,在一個工程項目中,管理人員到操作人員若不能嚴格遵守規章制度,不重視技術規范或操作規程,走走形式,將給實際操作帶來安全隱患。一旦操作失誤,不但影響工程質量和進度,還可能造成人員傷亡。其三,安全措施管理的缺失,負責安全的相關人員責任缺失,在實際操作中,很少組織或不組織安全知識教育,再則,防護措施不到位,消防措施虛設,諸多原因留下了安全隱患。
4.1.2工程質量監督漏洞
由于不重視某些周圍環境因素,致使工程質量監督中通常會出現建筑周邊環境的監控不到位,比如施工過程中,在進行基坑施工的時候忽略了地下室這一影響因素,將會導致塌方現象的出現,給施工作業帶來非常嚴重的影響。此外,由于對周邊環境的考慮不周到,實際操作中可能會出現地下水結構的破壞的情況,使得土質變的酥松,最終引起土質承載能力的下降。所以,施工前要全面了解周圍的環境,綜合考慮各種影響因素或潛在的影響因素,做好預防措施和應對策略,并及時記錄工作,防止問題再次發生。
4.2提高高層建筑施工質量的控制措施
4.2.1加大建設過程中的監管力度
對涉及到管理缺陷的問題上,具體分析,逐個進行解決。第一,機械設備的檢查和維護要配備專門人員負責,施工之前進行嚴格安全檢查,確保其正常工作,施工過程中也要定時檢查以防損壞,施工后期及時檢查和養護工作,保證設備在使用時完好無損。第二,強化建筑行業的自我規范監管體制,嚴格遵循相關的規章制度,建立多部門的聯合協調運作機制,相互協作和監督。第三,加強安全意識教育,出臺創新性的安全監管手段,將安全生產的主體責任落實到位。總之,管理措施的改進確保整個建筑工程有條不紊的進行。
4.2.2引進先進技術和高端人才
先進的技術和高端的人才,刺激建筑行業向專業化、現代化方向邁進。在高層建筑的施工管理過程中,管路人員的專業素養決定質量管理的有效性、先進性。對當前建筑過程中文化程度相對較低的操作人員而言,理論基礎的缺乏和現代化專業培訓的制約,都將影響工程的建設,人才儲備顯得尤為重要。此外,要關注技術革新,引進先進的施工技術和設備,在當前現代化進程不斷推動發展背景下,落后就會淘汰,及時引進來確保工程質量和效率的進一步提高。
5結論
高層建筑的起點高度或層數,各國規定不一,且多無絕對、嚴格的標準。目前,中國規定接近20層的為中高層,30層左右接近100米稱為高層建筑。其在城市發展中優勢逐漸突出,能夠節約城市土地,縮短公用設施和市政管網的開發周期,從而減少市政投資,加快城市建設。但是,高度的增加必然引起施工難度的增加,高層建筑的建造往往涉及到廣闊的專業內容,其結構的復雜化,考驗著施工技術。
參考文獻
在我國城市建設正在如火如荼的開展,城市建設的一個重要標志就在于城市建筑的高速發展,現代城市高樓大廈已經是一個極為重要的體現,但是城市建筑的發展還需要解決許多的問題,尤其是在我國地域差異較大,人文特征有別的國家,如何進行有效的土木工程建筑結構設計,為人們提供舒適可行的安居環境,是建筑企業或者機構需要重點思考的方面,這也是保障其發展的一個前提。其實經過幾十年的發展,我國土木工程建設結構設計水平和能力已經得到了極大提升,但是囿于多種方面的原因,其中存在的問題還需要我們進行深入的剖析解決。
一、我國土木工程建筑結構設計中存在的問題分析
從我國近些年土木工程建筑結構設計的發展來看,城市建筑水平已經得到極大提升,建筑工程設計也開始多樣化,并且在實際的工作中較為注重對于人們生活質量要求的相關問題,但是具體分析來看,我國土木工程建筑結構設計存在的問題也是有的,而且這些問題體現在多個方面,需要引起設計者和相關管理者的關注。
1.土木工程建筑結構的牢固性有待提高
眾所周知一個建筑工程最為主要的就是要保障具有牢固性,這不僅僅體現在建筑物的安全和穩定,更主要的是對于居住者的一種安全保障,引起要切實做好牢固性的管理工作。載現代社會的土木工程建筑結構設計中,如何做好工程牢固性的相關工作逐漸成為一個較為重要且必須思考的問題。但是我國土木工程建筑結構設計中對于這一問題的解決力度還不夠,其中存在的一些安全隱患問題并沒有切實的解決。在土木工程建設結構設計中,雖然表面上沒有任何問題,但是一旦出現自然災害,比如地震、火災等都有可能對于建筑物造成巨大的沖擊,致使建筑結構發生一定的變化,對人們的生活安全造成嚴重影響,這些問題都是在土木工程建筑結構設計過程中沒有做好地基工作。比如在我國2008年發生的汶川大地震造成眾多房屋、橋梁等出現坍塌的情況,都是因為沒有做好工程牢固性的保障工作。
2.構造柱和承重柱的區分問題
土木工程磚混結構建筑的構造柱和梁配合設計,能夠起到良好的防止墻體斷裂的情況,是一種重要的保障措施,更是對居住者生命財產進行保障的重要基礎,但是在現實的工作中,一些土木工程建筑結構設計人員沒有清晰的認識到兩者的區別,尤其是沒有分清楚構造柱和承重柱的概念,將承重柱的設計方法直接套用到構造柱設計當中,沒有為構造柱設置基礎。因此,難以抵抗地震的震動強度,從而導致結構裂縫、沉降等,甚至引起建筑物倒塌。另外。為了方便分析承重柱受力,將其截面面積設計得太小。這樣在外力的作用下,柱體和梁體就會出現開裂問題。
3.缺乏對環境因素的考慮
前面已經提到,我國是一個地域差異較大的國家,每一個地區都具有自身的特征,不僅僅是居民對于建筑的需求,更主要的是建筑結構設計中的一些需求問題,比如地域環境對于建筑結構設計的影響,在我國東西南北土質、水質、文化等因素差別比較大,比如在潮濕度方面,南方比北方較為潮濕,那么如果在土木工程建筑結構設計過程中不能進行有效的考慮,而采用同樣的建筑結構設計理念,在建筑材料的使用方面沒有區別,那么在建筑物的使用過程中必定會出現一些問題。
二、土木工程建筑結構設計問題的有效改進措施
作為土木工程建筑結構的設計人員,在進行相關設計工作的過程中必須主動進行實地調研,不斷 提高自身的設計水平,尤其是對于上述提到的一些問題必須進行及時的改正,提高認識,全面提高建筑結構的設計水平,保障工程的質量和人民群眾的生命財產安全。
1.全面做好牢固性設計工作
前面對于牢固性設計存在的問題進行了詳細的分析,因此作為設計人員在未來設計的過程中必須充分重視這一問題,第一個方面是做好內力組合設計工作。內力組合是土木工程結構承載力抗震設計的要點,它要求在調整承載力抗震系數的基礎上設計。工程結構抗震設計要求材料強度的設計值應大于沒有考慮抗震要求時的材料強度設計值。如果采用非抗震設計的材料強度設計值進行計算,則抗震設計需要對承載力抗震的系數進行調整。通過綜合受彎梁、偏壓柱、受剪等的系數調整,提高結構的承載能力;兩一個方面是做好板設計和配筋。板設計和配筋的結構設計,要分析板長邊和短邊的長度。如果長度差距< 2mm,則適合采用雙向板計算的方式設計;
如果兩者的長度差距在2 ~ 3mm 之間,則適合沿著短邊的受力單向板進行計算,并將足夠的構造鋼筋布置在長邊位置。根據工程結構板的具體大小,可按照彈性的方法計算。對于連續雙向板跨中的最大彎矩計算,要求根據荷載分布的具體情況,對滿布荷載進行分解和間隔進行布置。
2.充分考慮環境的因素
針對我國建筑結構設計中存在對于環境因素認識不足的問題,在以后的設計中,我國的設計人員必須及時提高認識,對于環境問題進行解決,首先是要認清楚當地的實際土質,土質環境決定了建筑物的穩定程度,也就是要求這些設計人員在設計的過程中對當地的土質情況進行充分的考察了解,如果在土質較為疏松的地域進行建筑,就比考慮進一步進行加固的問題;其次是做好天氣等問題的考察,在我國南北方的雨水差異較大,因此要根據這些區別進行不同的建筑設計,比如在南方,雨水較多,那么在進行建筑結構設計中要充分考慮有效防水、防潮的問題,避免因雨水過多而影響建筑物的質量;最后是要區別地域人文環境,我國是一個地域廣闊,多民族的國家,每個地區和民族在發展的過程中都有獨特的風格,因此建筑結構設計也要充分考慮居民的需求,在設計過程中有所區別。
結語
雖然我國建筑事業已經取得了不錯的發展,建筑技術和設計方面水平都得到了不斷提升,但建筑結構設計中還是存在一些問題需要設計師去注意并解決,只有不斷糾正和解決結構設計中的問題才能保證建筑結構的穩定性,保證建筑工程質量。下面就結合工作實際中遇到的一些問題做如下探討。
一、 地基承載力深度修正的問題
設計不超過 20 層的高層、多層建筑時,我們經常直接選擇樁基的基礎形式,其實在非軟弱土地區,應首先探討采用天然地基的可行性,以利于降低基礎造價,合理地確定地基承載力值就顯得尤其重要,《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)規定:地基承載力特征值應按下式進行修正:fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5),而在地基承載力值的組成中,深度修正部分占有較大的比重。這對于主裙樓一體結構,在進行主樓地基承載力計算時,因裙樓基礎的有利及不利影響,如何合理地確定用于深度修正的深度值 d 尤為重要。規范在 5.2.4 條條文說明中這樣規定“對于主體結構地基承載力的深度修正,宜將基礎底面以上范圍內的荷載,按基礎兩側的超載考慮,當超載寬度大于基礎寬度的兩倍時,可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深,基礎兩側超載不等時,取小值。”這就要求設計人員在進行具體工程設計時,應根據此條的要求,結合工程實際情況合理地確定承載力深度修正所采用的埋深
值 d,但設計人員對此認識卻并不一致,經常有困擾。最常見的是高層主樓帶地下車庫這種類型.
(1)當高層主樓采用筏板或箱型基礎時,在主樓縱、橫兩個方向上,若 B1、B2 均大于 2B0,才能考慮裙樓荷載對地基土產生的超載作用,將超載折算成土體厚度 d2,(兩側超載不同時,取小值),此時 d=d0+d2,若 b1、b2 中有一值大于 2B0,而另一值小于 2B0 時,或均小于 2B0 時,裙樓荷載作為超載折算為土體厚度 d2,當 d=d0+d2≥d1 時,取 d=d1,當 d=d0+d2
(2)當主樓采用柱下獨立基礎加防水板的形式時,則靠近地下室一側的基礎可考慮土的超載作用,d 的取值同 1,但主樓內的其他基礎的埋深 d=d0。合理確定用于深度修正的基礎埋深值 d,從而確定主體結構的地基承載力值 fa,這樣才能使結構的基礎設計達到合理經濟,最優化。
二、 主次梁節點設計問題
我們在工程設計的計算過程中不可避免地會出現主次梁相交的情況,時常會發現框架主梁扭矩很大,抗扭承載力不足,有些處理辦法就是將次梁與主梁相交處設為鉸接,釋放扭矩,但這樣處理是否合理,與實際的受力情況是否一致呢?個人以為:作為梁端鉸接,就是要保證梁端有一定的轉動能力;固接,就是要限制梁端的轉動能力;而實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接,梁端鉸接不能隨意地人為設置。
設置鉸接梁,是允許此梁在兩端形成朔性鉸而產生裂縫,但是不會破壞,就是說形成朔性鉸之后,此梁由超靜定變成靜定結構,結構設計一般都是超靜定結構。這樣一個破壞不會對整個結構體系影響很大,才能滿足結構安全的冗余。如果主次梁截面相差較大,支座主梁對次梁約束不大的情況下可以設定為鉸接,即使為鉸接,《混凝土結構設計規范》10.2.6條對此做出了規定,要求上部配置構造鋼筋,且構造鋼筋截面面積不得小于下部鋼筋的 1/4,;如果主次梁截面相差不大,次梁高度只比主梁少50mm,這時候就不能完全忽略主梁對次梁的約束了,這種情況是最容易出現框架主梁配筋超筋、抗扭承載力不足。如何處理,首先我們應該考慮加高框架梁解決配筋超筋,加寬框架梁解決受扭不滿足,如果條件所限不能加寬,那才可以看能不能鉸接次梁了,但這里的鉸是指的假想鉸,而是要保證支座負筋首先屈服,造成內力的卸載和重分布,分布后達到和鉸接類似的受力情況,此時的鉸接就得要從構造措施上進行保證,現行國家標準圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》(11G101-1)第 86 頁針對非框架梁(即次梁)的配筋構造做出了明確的示意。
結構設計最重要的原則是:結構設計建模要立足于結構自身,主要力學模型要與實際構件接近,以保證計算結果能夠真實反映結構狀況,這樣才能保證結構的安全。
三、 地下室嵌固端的選擇問題
在有地下室的結構設計時,地下室的頂板是否作為上部結構的嵌固是很重要的。這不僅僅是關系到計算結構的內力的大小,而且在某些工程中會整體結構成為一個超限建筑,對結構設計造成難點。嵌固的概念,這里所說的嵌固應該是強度嵌固而非力學嵌固;力學嵌固―― 完全剛性的固定,嵌固點以下剛度無窮大,嵌固點無平動、轉動,實現了完全的約束。而強度嵌固―― 柱的塑性鉸出現在地上一層的下端,而不是出現在梁柱節點兩側的梁上,即強梁弱柱.實現的方法:(1)增大梁的抗彎能力;(2) 增大地下室柱頂的抗彎能力;(3)滿足規范的各項要求。嵌固端所在層樓板要求連續,這樣才能保證水平地震力的傳遞。實際工程中常遇到地下室頂板開洞,甚至是大面積的開洞,此時必須要與建筑專業配合,避免將洞口設在主樓周邊,開洞面積不宜大于嵌固端層樓板面積的 30%,同時將洞口周邊樓板加厚,以滿足剛性樓板的要求。工程中還會碰到當地下室頂板的標高不一致的情況,以下沉式廣場為代表,如果地下室頂板與地上一層高差小于層高的 1/3,則只要地上一層的側向剛度能滿
足規范要求,則地下室頂板可作為嵌固端,即使高差稍稍超過 1/3 層高,也可將主樓周邊一跨的樓板適當抬高以滿足高差,不過需進行加強處理:有錯層部位加大梁的剛度,在錯層處樓板加腋,以保證水平剪力的傳遞路徑。
四、 結語
建筑結構設計是建筑工程的開端,其需要設計師具有扎實理論功底和創新思維,以及嚴謹的設計工作態度。對于結構設計中出現的問題,設計師要積極采取相應的措施進行解決,保證建筑結構設計的合理性和科學性,以此來保證建筑結構的穩定性和建筑工程質量,推動建筑行業的不斷向前發展。
參考文獻:
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中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2014)18-0012-03
土木工程專業的實踐性和應用性較強,畢業設計則是土木工程專業本科實踐教學的綜合,更體現了畢業生解決實際問題和獨立解決問題的綜合能力。隨著卓越工程師培養和應用技能型人才培養的要求不斷提高,傳統的畢業設計指導模式已無法滿足畢業設計的質量要求[1-2]。同時,建筑行業也對土木工程專業的人才培養提出新的要求。當前,在提出建設應用技能型高校,培養應用技能型人才的背景下,本文面向建筑行業需要,探索與創新土木工程專業畢業設計指導模式,建立團隊指導、產學研聯合培養、課程設計與畢業設計一體化、科研項目―創新實驗―畢業論文一體化等畢業設計指導模式,以期提高畢業設計質量,鍛煉學生運用綜合知識的能力,實現卓越工程師和應用技能型人才的培養要求。
1 土木工程專業畢業設計存在的問題
畢業設計選題單一,與實際工程脫節 從畢業設計題目看,大多數畢業設計選題以工程設計為主,單一且陳舊,脫離實際,不能體現本學科最前沿的知識。土木工程專業畢業設計主要是多層民用建筑,雖可涉及辦公樓、教學樓、商場、住宅等,但基本均為框架結構,較少涉及鋼結構、工業廠房、高層建筑等。對技能型高校土木工程專業畢業生來說,只有少數學生可以進入設計單位,絕大部分畢業生從事施工、監理、造價、檢測等工作[3],但畢業設計很少涉及,與實際工程需要脫節。
普遍存在前松后緊現象 土木工程專業畢業設計時間一般為14~16周。實踐表明,在畢業設計開始時,部分學生無從下手,部分學生尚未進入狀態,不急于開始畢業設計工作;另外,就業、考研成績剛剛公布等因素,使得畢業設計的前期時間被大量占用,影響了畢業設計的質量和進度。隨著畢業設計工作的開展,特別是到5月份,學生才意識到時間緊迫,于是開始加緊時間,加快速度,也使得畢業設計質量不高。總之,這種前松后緊的現象使得計算書和圖紙錯誤較多,導致畢業設計質量下降。
照抄照搬現象亦較普遍 目前,土木工程專業畢業設計基本采用電腦繪圖并完成計算書,鍛煉了學生軟件應用能力,但這也為學生照抄照搬別人的畢業設計成果提供了條件[4]。在畢業設計期間,不少學生能找到往屆畢業生的畢業設計成果。很多學生由于前期進度較慢,后期直接將別人的畢業設計計算書和圖紙稍加修改,從而短時間內完成畢業設計。這樣完成的畢業設計往往錯誤百出,極易出現計算書前后矛盾、計算書與圖紙自相矛盾等情況,失去畢業設計的目的。
指導教師水平有待提高 應用技能型高校,絕大部分本科辦學時間不長,近年來引進教師較多,他們基本都是從學校到學校,對理論課程比較熟悉,但對實踐教學內容明顯不熟,工程實踐訓練更加缺乏,對規范條文也不夠清楚,不能很好地指導畢業設計。同時,高校歷來重視教師的學歷層次、科研項目、論文、經費到賬等,對教師的工程實踐不夠重視,導致部分高學歷教師在指導畢業設計時,僅能解決畢業設計中的小問題,影響了畢業設計質量,與應用技能型高校的辦學思想也不符。
2 土木工程專業畢業設計指導模式的創新途徑
在應用技能型高校辦學背景下,面向建筑行業需要,土木工程專業畢業設計指導模式亟需改革和創新。基于此,提出幾種畢業設計指導模式。
團隊指導畢業設計 土木工程專業涉及面廣,其內容無法在畢業設計中全面體現。組建團隊指導畢業設計,從科研、工程實際出發,由多名教師合作組建指導教師團隊,指導多名學生完成較大的畢業設計課題[5]。例如,以某公路設計為團隊畢業設計題目,學生團隊可分別完成線形設計、路基路面設計、橋涵設計、概預算與施工組織設計、附屬設施設計。另外,還可安排建筑工程方向學生完成加油站的結構設計。在這一過程中,團隊成員之間相互交流、協調,最終完成一條公路的設計工作,每個學生都加強了對公路設計的全面認識,形成了比較完善合理的知識結構,加強了綜合運用知識的能力。這不僅符合卓越工程師的培養要求,也是應用技能型人才的培養思路。
產學研結合畢業設計模式 應用技能型高校應加強與企業單位的聯系與合作,這對創新土木工程專業畢業設計指導模式具有指導作用。很多高校指導教師選題缺乏工程實際背景,歷年畢業設計土木具有相似性,造成學生對畢業設計缺乏新鮮感和產生脫離實際感,對畢業設計興趣不高[6]。通過產學研結合,聘請校外企業導師單獨聯合校內導師指導畢業設計,可以豐富畢業設計內容,緊跟工程實際,也可直接參與工程單位項目,這樣可以大大提高畢業設計質量;同時,學生也可以在企業導師的幫助下迅速適應工作環境,對就業大有益處。
課程設計和畢業設計一體化 土木工程專業本科教學中,畢業設計的內容基本是幾門主干專業課程課程設計的綜合。因此,可以利用某一完整的已完工的實際工程資料,根據課程需要,分解成各課程設計的原始參考資料,這樣每個學生的課程設計內容整合后就是一個完整的工程項目設計。畢業設計時,只要將完成的課程設計有機組合成一個完整的設計文件即可。
以城市地下工程方向為例,該專業方向的課程設計除鋼筋混凝土結構和基礎工程課程設計外,一般還包括城市地下空間規劃與設計、地下建筑結構、隧道工程和地下工程施工組織設計等課程設計[7]。從教學內容和教學體系上講,這些課程之間存在緊密的依存、制約關系,如圖1所示。根據地下工程的實際情況,可將設計內容分為四大塊:規劃設計、隧道設計、地下結構設計及施工組織。畢業設計時只要整合好這四大塊內容,即將課程設計內容進行有機整合,并優化之,便可得到與實際工程基本一致的設計方案,甚至更優的設計方案[8]。
畢業論文與教師科研項目、學生創新項目一體化 為培養大學生的自主學習能力,培養大學生的創新精神,教育部、教育廳、高校設立了各級大學生實踐創新項目,學生通過主持或參與這些創新項目,培養了創新意識、合作精神和工程實踐能力。對于這些學生,允許他們以創新項目內容為基礎申請做畢業論文,這樣創新項目和畢業論文互為補充,實為一體。同樣,指導教師也可以將自己的科研項目與畢業論文相結合,具體做法是將科研項目內容進行分解,以適合本科生畢業論文的要求,做到教學與科研相統一。在具體確定畢業論文課題時,應基于學生現有理論和專業知識,選擇以鍛煉動手能力和學習科研方法為出發點的課題。
3 幾點建議
鼓勵年輕教師走出去,增強工程實踐能力 充分調動年輕教師的工作積極性,鼓勵年輕教師加強與工程單位的交流與聯系,積極參與具體工程,包括設計、施工、監理等不同工作性質,全方面提高自身的工程實踐經驗,做到理論與實踐相結合。同時,鼓勵年輕教師參加注冊工程師考試,熟悉工程規范條文,提高解決實際工程問題的能力,取得注冊師證書后還可更好地服務于工程單位。
加強畢業設計管理工作,實施全過程監控 學院要對畢業設計選題、教師指導時間、學生設計時間及畢業設計檢查要求等方面做出詳細規定,安排固定教室進行畢業設計,堅持畢業設計前期、中期、后期檢查,并進行中期答辯,對中期答辯存在問題的學生進行紅牌、黃牌、口頭警告,做到全過程監控學生的畢業設計進度和質量。
保障畢業設計經費,調動指導教師和學生積極性 在教學經費比較緊張的情況下,務必要確保畢業設計經費,解決畢業設計過程中的經費問題,如畢業設計檢查時相關資料的打印、復印等費用;對指導畢業論文的教師及學生可以解決一些試驗材料、測試儀器等費用,充分調動指導教師和學生的積極性。另外,在有可能的情況下,可以適當增加教師指導畢業設計的教學工作量。
嚴把畢業設計答辯關,大力提倡公開答辯 畢業答辯環節十分重要,它是學生畢業設計成果的綜合體現,嚴禁走過場。同時,大力提倡公開答辯。其中,對于優秀畢業設計必須參加公開答辯,并允許低年級學生旁聽,讓低年級學生對畢業設計有一定的感性認識,掌握一些問題的處理方法,為以后自己做好畢業設計打下基礎,還能夠促進優良學風的建立。
4 結語
建設應用技能型高校勢在必行。畢業設計是土木工程專業應用型人才培養思路的一個集中體現,是培養卓越工程師的一個重要環節,也是建筑行業對應用技能型人才的迫切需要。本文以辦好應用技能型高校土木工程專業為目標,總結土木工程專業畢業設計存在的問題,改革并創新土木工程專業畢業設計指導模式,并提出幾點建議,希望對提高土木工程專業畢業生全面素質,對應用技能型高校如何辦好土木工程專業具有借鑒作用。
參考文獻
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中圖分類號:G643 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)01-0061-05
隨著中國經濟社會的快速發展,各行各業對高層次應用型人才的需求持續增長。2009年教育部調整研究生教育結構,將全日制碩士專業學位納入研究生培養的主渠道,大力培養應用型、高層次專門人才[1]。土木建筑行業作為社會經濟發展的一個重要分支,隨著科學技術的快速更新與發展,其科學性、實踐性、復雜性、綜合性、創新性等特征日益凸顯,對土木建筑行業人才提出了更高要求。因此,培養建筑與土木工程領域全日制工程碩士研究生,必須克服傳統學術型碩士培養模式理論性強而實踐不足的現狀,并充分體現專業學位教育的特點,而課程體系的改革是其核心內容。
一、課程體系改革需要適應的目標
(一)培養通專結合的復合型人才
在科學技術的橫向綜合性和縱向分化性發展趨勢背景下,土木工程學科一方面表現在建筑、公路、橋梁、水利等學科專業分工明顯,要求土木工程教育更加專業化;另一方面各學科相互交叉和滲透,對土木工程教育提出要向綜合化方向發展的要求。因此,掌握較為寬厚的基礎知識的同時,培養工程領域的專業知識,是建筑與土木工程領域工程碩士研究生課程體系改革的目標。選取具有代表性的國內5所高校土木工程專業學術型和專業型碩士培養方案的課程設置進行分析,并側重比較二者在基礎理論課、專業基礎課和專業方向課的學分設置(圖1),其目的在于確定通專結合的復合型課程體系改革思路。
培養方案中參與統計的基礎理論課主要是數學類等自然科學類課程,不包括人文社科類課程。專業基礎課指結構力學、鋼筋混凝土結構、土木工程材料等課程,專業方向課包含隧道工程、結構可靠度和高等土力學等課程。從圖1可以看出,盡管各校課程總學分有所不同,但專業型碩士的課程設置與學術型碩士相比,表現出較為明顯的趨同化特征。此外,課程安排也顯示,專業型碩士的課程安排與學術型基本相似,未體現出專業學位與學術學位培養特色之間的差異。因此,專業碩士的課程設置應更注重內容的寬廣性、應用性和實踐性,達到夯實基礎和加強專業實踐能力的目標,鍛煉面向實踐問題的工程研究能力。
(二)具有良好的專業素養與能力
知識的傳授是提升能力和提高綜合素養的必要條件。就應用型人才培養而言,目前土木工程專業學術型碩士課程體系存在4個方面的主要問題:(1)理論課程遠多于實踐課程,學生在研究生階段依然疲于上課和應付考試,缺乏實踐能力,創新意識薄弱;(2)課程覆蓋面窄,專業課程往往不能反映土木工程學科的前沿動態,知識體系陳舊;(3)未能將課程學習與畢業論文(設計)有機結合;(4)缺乏人文教育,不利于學生綜合素質的提高。因此,對面向工程應用型的建筑與土木工程領域工程碩士的培養,課程體系應由片面和靜止的狀態轉化為全面和動態的過程,科學有效地將知識轉化為能力和素養。
(三)科學系統的思維
現代土木工程是一個復雜的系統工程,土木工程的功能化、城市建設立體化、交通運輸高速化、建筑材料輕質高強化、施工過程工業化和裝配化、內部各專業間滲透化、土木工程人文化和環境化是未來土木工程發展的必然趨勢[2]。現代土木工程的學習要求學生應具有科學系統的思維,樹立交叉學科視野,鍛煉知識與技術的整合和重塑能力,對工程遇到各種新問題、新情況做出判斷和決策。因此,建筑與土木工程領域工程碩士還應加強交叉類課程的學習,通過系統思維解決建筑與土木工程領域的專業問題。
(四)構建復合課程目標體系
依據建筑與土木工程領域全日制工程碩士課程體系需要適應的目標,構建以基礎理論與知識、專業素養與能力和科學系統的思維為三大平臺的復合課程目標體系,見圖2所示。三大目標的實現自下而上,同時相互配合,發揮整體作用。
第一平臺為基礎理論與知識,是建筑與土木工程領域全日制工程碩士研究生所要掌握的基礎理論。其中數理類知識包括數值計算、應用數理統計、結構動力學、有限元分析等課程,學會應用數學模型和物理方法進行理論計算和試驗分析;計算機類課程包括數據庫設計與實現,通過程序設計幫助實現系統模擬仿真等;專業基礎課程包括高等鋼筋混凝土結構、高層結構結構分析與概念設計、工程結構減振與控制理論等,學會房屋建筑工程結構設計、控制與優化原理與方法;專業課包括現代工程施工組織、高層結構工程施工技術等課程,掌握專業前沿知識;交叉類課程包括建設系統工程、工程經濟學原理與應用、現代管理原理與方法,培養學生交叉學科視野和系統思維方式;實踐課包括實驗、設計、模擬、校內外實習等,鍛煉學生實踐能力和創新精神;人文課包括英語、哲學及德育等課程,提升學生的人文素養。
第二平臺為職業素養與能力的提升,它建立在基礎理論與知識的平臺上。職業素養要求學生具有良好的工程職業道德、強烈的社會責任感和豐富的人文科學素養;學習能力要求學生具有信息獲取、知識更新和終身學習的能力;分析解決問題能力要求具有綜合應用建筑與土木工程理論、獨立地分析和解決實際工程問題的能力;設計能力要求學生具有開拓創新意識和進行建筑產品開發設計的能力,以及建筑工程項目集成的基本能力;創新能力要求學生具有由跟隨創新、集成創新和原始創新組成的技術創新能力;管理能力要求具有良好的組織管理能力,較強的交流溝通、環境適應和團隊合作能力[3]。
第三平臺為科學系統的思維,是在基礎理論與知識的學習和專業素養與能力的培養中逐步形成的。系統性思維要求學生從全局的角度思考問題,培養發散思維和聚合思維、直覺思維和邏輯思維,具有統籌與預見能力。
二、復合型課程的支撐體系
為了順利實現課程體系改革的目標,構建自內向外的復合型課程支撐體系,內部為課程設置、教學方法和考核方式,外部為導師隊伍建設和產學研結合,如圖3所示。
(一)課程設置
一要加強實踐課程,包括實驗、設計、模擬、實習等,處理好理論課程與實踐課程的比例關系,提高建筑與土木工程領域工程碩士研究生分析和解決工程實際問題的能力;二要加強交叉課程建設,合理調整技術、管理、經濟、法規課程的比例,使工程碩士研究生立足于“大土木”工程背景之下,概覽建筑與土木工程各學科相互間交叉、滲透和融合的特征,拓展專業并形成較高的視野;三要加強人文課程,通過專題課或者學術講座的形式,豐富研究生的人文科學素養。
(二)教學方法
教學內容首先要更加重視其寬廣性、應用性和實踐性,培養工程碩士研究生的應用能力和實踐能力[4];其次要反映建筑與土木工程領域最前沿的知識,使研究生熟悉研究方向的新動向,增強科研興趣;同時要做到與后續課程和論文研究的有效銜接,減少研究生課程學習的盲目性。教學形式要以研究型形式為主,如討論式教學、參與導師課題等,實現研究生從被動接受到主動鉆研的有效轉變,教師起到啟發引導的作用。教學方法還要靈活多樣,如模擬軟件、實地調研等,優化教學過程并提高教學質量和效率。
(三)考核方式
考核方式的改革首先要改變本科階段一貫的終結性考核制度,將課程互動評價、階段成果和終結性考試三部分作為每門課程的成績。在論文或設計研究階段,要加強論文開題、階段報告、中期報告和論文答辯的過程考查,提高專業學位的授予水平,改變目前中國“嚴進寬出”培養模式的不利局面;其次,要將理論課程與實踐活動結合,評價學生理論知識掌握情況和與之對應的實驗或實踐活動完成情況,形成多元化綜合評價體系,促進評價結果的客觀性和公正性。
(四)導師隊伍建設
導師是研究生學習和生活的指導者,導師的責任感、知識結構和學術水平是保證研究生質量的關鍵因素。因此,要建立公平的競爭機制對導師嚴格遴選,從源頭上提高導師隊伍水平;要鼓勵導師定期深入企業了解生產實際需要,與企業合作開展科學研究工作,推動科研成果的轉化。這樣一方面促進導師知識結構的不斷更新和學術水平的持續提升,另一方面也提高了導師對專業學位研究生有針對性的指導能力。
(五)產學研結合
學校一方面吸納社會上具有一定學術造詣的同行專家加入導師隊伍,不僅滿足工程碩士研究生規模擴大的需求,而且將行業課題帶進學校;另一方面通過加強與建設領域內的投資建設、項目管理、工程設計、施工總承包、工程咨詢等單位的聯系,使建筑與土木工程領域工程碩士研究生達到其課程學習內容適應企業和社會需求,論文或設計選題來源于工程實踐的目的。
三、課程改革的評價體系
根據復合型課程的目標體系和支撐體系的內容,建立相應的評價體系。結合層次分析法對評價系統進行分析,計算各指標權重,進行方案層的優先排序。評價指標體系如表1所示。
筆者設計調查問卷,由國內相關高校建筑與土木工程領域的專家對各指標權重評判,結果如表2所示。
表2數據顯示,建筑與土木工程全日制工程碩士課程評價體系的一級指標中,相對重要程度依次為:課程設置、導師隊伍建設、產學研結合、教學方法和考核方式。二級指標中,課堂授課、實驗、設計和實踐課程的合理安排、學生參與行業單位的項目實踐和導師的學術水平是最重要的三項內容,也是建筑與土木工程全日制工程碩士研究生課程體系改革的首要任務。
四、課程改革的建議
(一)優化課程設置
優化課程設置是基礎,關鍵要合理安排課堂授課、實驗、設計和實踐課程比例,形成以實驗、設計和實踐課程為主,理論授課為輔的課程結構。通過適當減少人文課程學分和課時數、增加學科基礎課和專業方向課的實驗和設計環節,以學科基礎課和專業方向課將實驗和設計為課程主線,增加實踐課程的時間安排等優化課程設置。這樣的課程結構更有利于工程碩士研究生主動吸收知識和掌握研究方法,提高研究生在科研工作中解決實際問題的能力。
(二)加強導師隊伍建設
加強導師隊伍建設是關鍵,側重提高導師的學術水平。針對面向實踐的工程碩士研究生培養,要改變以往以論文、論著和科研成果的數量作為衡量導師學術水平的單一指標的不利局面,將導師帶領學生參與企業實踐和社會課題也納入導師學術水平評價體系。學校應對全日制工程碩士導師加強工程實踐訓練,同時吸收不同學科領域的專家、學者和實踐領域有豐富經驗的專業人員擔任兼職導師,承擔部分教學指導工作。“雙導師制”培養學生,形成優勢互補,從而改變導師過于理論化的學術現狀,引導導師重視工程實踐,全面提高導師的學術素養。
(三)產學研結合
產學研結合是重點,要積極帶動學生參與行業單位的項目實踐;爭取行業和企業支持,建立穩定的專業實踐基地,構建一個校企長期全面合作的優質教學科研平臺;同時簽訂校企合作培養協議,將工程碩士培養和解決企業工程技術問題結合,發揮工程碩士教育教學和科研的雙重優勢,使研究生在校期間能在企業中提高自身的職業能力與素養,也為企業的發展和創新做出成績,將產學研結合真正落到實處。
參考文獻:
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[3] 林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究,2010(4):21-29.
[4] 張東海,陳曦.研究型大學全日制專業學位研究生培養狀況調查研究[J].高等教育研究,2011(6):83-90.
Reform and evaluation of curriculum system for full-time professional master
CHEN Wei, ZHANG Ji-ru, WAN Jing
0引言
隨著人類文明及科學技術的發展,土木工程材料的不斷進步與改善。現代土木工程中,盡管傳統的土、石等材料的主導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構材料;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 土木工程材料現狀及要求
與以往相比,當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善,隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應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。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外,隨著技術的進步,傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。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比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。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,尤其在應用方面,經過長期使用的不斷累積,單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。論文參考網。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,傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結束,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、節能化和綠色化等方向發展。
1.2 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看
技術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,從而表現為未來建筑材料的發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高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。
1.3 從土木工程材料應用的發展趨勢來看
為滿足現代土木工程結構性能和施工技術的要求,材料應用也向著工業化的方向發展。例如,水泥混凝土等結構性能向著預制化和商品化的方向發展,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,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
土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置,在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶,為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料,避免新型材料的生產和發展對環境造成危害,因此“綠色建材”應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
第一、利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
第二、利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略。
第三、利用廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,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境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求。
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使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發展方向。
第五、利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
3 土木工程材料的發展趨向
眾多現象表明進入21世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內,土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向:
研制高性能材料,例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發揮各種材料的特性,采用復合技術,制造出具有特殊功能的復合材料。
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土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。論文參考網。
節約能源,采用低能耗、無環境污染的生產技術,優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料。論文參考網。
材料生產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,同時要開發對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
產品可循環在再生和回收利用,無污染廢棄物,以防止二次污染。
總結:總而言之,土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的,它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環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的基礎上,“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
參考文獻:
[1]《土木工程材料》中國建材工業出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重慶大學出版社 彭小芹主編
[3]《土木工程材料》武漢理工大學出版社 陳志源、李啟令主編
[4]《土木工程概論》武漢理工大學出版社 羅福午著