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土木工程緒論實用13篇

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土木工程緒論

篇1

化學經歷了上古時代工藝化學時期、中古時代煉丹術和醫藥化學時期、近代化學的孕育時期、近代化學的發展時期及現代化學時期。每一個歷史時期,都有其標志性的化學原理、現象及其所做的巨大貢獻。縱觀化學發展史,和其他自然科學一樣,化學也是源于勞動人民的生活、生產實踐,無數化學家為化學發展做出了巨大貢獻,有的甚至獻出了寶貴的生命。通過化學發展史的介紹和學習,同學們既豐富了化學史知識,又對一些化學現象和原理所產生的背景及其歷史局限性有一個辯證客觀的認識。由此,使他們明白大學學習的特點,已不僅僅局限于課本知識,而應當抱著的態度來學習,培養其敢于否定和創新的精神。例如,對于酸堿的定義,在不同歷史時期產生了酸堿電離理論、酸堿質子理論、酸堿電子理論及其它酸堿理論等約6種,這些理論在當時條件下有其成功的一面,也有其自身的缺陷。在學習這些知識時,全盤的否定和肯定都是不可取的,藉于此,也讓同學們不再像中學時期一樣崇拜課本和已有的化學理論,同時也給了他們一種心理啟迪———創新其實距離我們并不遙遠。

三、以廣博的知識介紹化學與社會的廣泛聯系,提高學生的學習興趣

首先,利用文獻及國家權威部門的統計分析,介紹化學工業對國內生產總值(GDP)所提供的直接或間接貢獻,說明化學與社會、人類、生活的密切關系,將學生的思維帶到一個化學與現實世界密不可分的程度,使其認識到學習的必要性和重要性。例如,當今世界有五個熱點問題———能源、環境保護、功能材料、生命奧秘及信息科學,從能源開發及利用的角度來分析開發新能源的緊迫性。如,現在銷售的新概念電動環保汽車,就需要大功率的化學蓄電池,其蓄電能力與所選用的化學材料是分不開的;又如,在中央政府大力推廣新能源政策的支持下,四川省目前集中了眾多的“多晶硅”企業,而“多晶硅”是電子工業和太陽能光伏產業的基礎原料。硅的結晶形態和純度,直接影響其應用于電子或太陽能產業,也決定了其光電轉化效率。據此,向同學們簡單介紹了硅產業相關化學知識及與太陽能電池的工作原理,從而使同學們能真實感受到化學對改進我們的生活所起的巨大作用。列舉身邊實例,使學生能真切感受到化學對各個領域的影響。如,以化學對體育項目的巨大推動作用為例,介紹本校體育場所用的化學合成塑膠跑道對傳統硬面跑道的顛覆;籃球架及玻璃鋼籃板材料的變革及其意義;在2009年8月世界游泳錦標賽上,由新型合成材料“聚亞氨酯”制作的高科技泳衣對成績的迅速提升等等。由此說明,即使對于體育這個表面上看來與化學沒什么聯系的行業,化學也對其發展產生了很大影響。

四、結合高校土木工程專業的教學計劃和知識結構,介紹普通化學學習的必要性

在國內高校所開設的土木工程專業知識體系中,有些課程如材料力學、建筑工程材料、混凝土結構設計原理、砌體結構等都與化學緊密聯系。普通化學作為一個基礎必修課,不僅對上述專業課程,尤其是對土木工程材料的發展與改進提供理論支持,同時也使他們認識到一項大的土建工程會涉及到環境保護、工程質量、還有結構防腐等一系列與化學有關的問題。例如,在跨海大橋設計和施工中,針對水中基礎鋼結構和砼結構的防腐問題,需要采用諸如使用防滲防裂混凝土、用環氧涂層鋼筋或不銹鋼筋、采用外加電流陰極防護法保護鋼筋、防腐涂料涂裝混凝土外表面等一系列技術來處理。由此可見,如果沒有相關的化學知識,要順利完成如此龐大工程的設計和施工是不可能的。在世界名校美國加州大學伯克利分校土木與環境工程系本科教學計劃中,化學或與化學相關的課程占有相當比重。相比之下,我國高校土木工程專業中不同程度地存在著輕視化學的現象,學時數有逐漸被壓縮的趨勢,有的甚至取消了普通化學教學,是需要商榷的。

五、以敏銳的眼光介紹化學與土木工程學的結合,激發學生的學習熱情

為了解決學生們對普通化學的困惑,使他們了解化學與本專業的聯系,增強學習熱情,作者結合土木工程的歷史和實踐,對化學與土木工程學的聯系作簡單介紹。

1.從土木工程的不同發展歷史時期來闡釋。土木工程的發展大致經歷了古代、近代和現代三個歷史時期,每個歷史時期都有其代表性的工程材料。古代時期,土木工程材料最初主要是天然材料如泥土、木材、茅草、石頭等,后來出現了人工燒制的瓦和磚,這是土木工程發展史上的一件大事;近代時期,工程材料方面已經開始并日益廣泛地使用鑄鐵、鋼材、混凝土、鋼筋混凝土,直至早期的預應力混凝土;現代土木工程是以現代工程材料為基礎的,所用材料進一步輕質和高強化。中國從60年代起普遍推廣了錳硅系列及其他系列的低合金鋼,大大節約了鋼材用量并改善了結構性能;用普通混凝土只能建35層,而改用輕集料混凝土和加氣混凝土建造的高層建筑,自重大大減輕,用同樣的造價可建造52層;同時大跨、高層、結構復雜的工程又反過來要求混凝土進一步輕質、高強化。近年來,鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃鋼等工程材料發展迅速。同時也通過添加不同的化學外加劑,制得多種特殊性能的混凝土材料,如通過加入石膏制得快干水泥、加入脂肪酸鹽制得防水水泥、加入木質素磺酸鹽制得緩凝水泥等。這些新材料的出現或者傳統材料的改進均是以化學理論及實踐的發展為背景的。

2.從當代的典型土建工程來闡釋。在2008年的北京奧運會上,不乏一些優秀的體育場館,這些工程的實施無不與新型化工建筑材料有關,如,國家體育場“鳥巢”的大跨度鋼結構建筑形式,所使用的特種鋼材料Q460鋼,是通過調節材料中的炭和鐵的比例以及加入一些合金元素制得的;國家游泳中心“水立方”膜結構建筑,是由聚四氟乙烯膜通過粘結而構筑的質輕、耐熱、耐寒、耐腐蝕的新型建筑形式,這與膜材料單體化合物四氟乙烯的穩定化學結構和耐酸堿、耐氧化的性質分不開的。另外,體育場館的新型塑膠跑道是有機聚合物、無機填料和顏料等制成,工程質量的好壞與其中各組分含量有密切關系,在其中添加無機填料才能使跑道具有相應的強度,而有機彈性體成分增多才能保持跑道良好的韌性。

3.從國家的政策法規出發來闡釋。發展“綠色建材”是21世紀我國建材工業的必然出路。所謂“綠色建材”是指采用清潔的生產技術,少用天然資源、大量使用工業或城市固體廢棄物和農作物秸稈,生產無毒、無污染、無放射性,有利于環保與人體健康的建材。例如,為了保護耕地,我國已于2004年禁止使用粘土磚;為了節能和環保,國家規定在新建樓體外墻強制使用保溫材料,而這些保溫材料都是經過化學合成的聚合物泡沫材料。又如,素有“保溫材料之王”美譽的酚醛泡沫材料是國際上公認的建筑行業中前途最廣的一種新型保溫材料,具有無毒、耐腐蝕、耐高溫、不易燃,燃燒時也不會散發有毒煙霧等特點,其綜合性能是目前其它保溫材料無法比擬的。然而,目前在我國也有采用聚苯泡沫板作為外墻保溫材料的,雖具有保溫性能,但其易燃且伴有大量毒煙霧,一旦失火會造成嚴重后果。由此可見,這些土木材料性能都是由其化學成分決定的。

六、從大學學習特點與經驗出發介紹學習方法,以法促學

篇2

通過一個學期土木工程概論課的學習,我已經深深地感受到土木工程涵蓋的廣泛,體味了前人取得的成就,也領悟了作為一名土木工程師的重大責任。當然,我們不能沉浸于現已取得的輝煌成就,止步不前。我們還應當與時俱進,去挖掘,去發現,去思考,去想象,去創新。在此,作為一名中國未來的土木工程師,我想結合土木工程的歷史,結合我國的國情和世界形勢,談一談土木工程的可持續發展之路。

(EnglishSummary)

MyknowledgeaboutcivilengineeringhasbeenbroadenedsinceIbecameastudentofTongjiUniversity.

Civilengineeringisaformofhumanactivity.Humanbeingspursuedittochangethenaturalenvironmentfortheirownbenefit.Buildings,transportations,facilities,infrastructuresareallincludedincivilengineering.

Thedevelopmentofcivilengineeringhasalonghistory.Ourseniorshadleftalotofgreatconstructionstous.Forexample,ZhaoZhouBridgeistherepresentativeofourChinesecivilengineeringmasterpieces.Ithasahistoryofmorethan1300yearsandisstillserviceatpresent.

Civilengineeringhasbeensorapiddevelopmentoftheperiod.Alotofnewbridgeshavebeenconstructed,andmanygreaterplansareunderdiscussion.Chinaisalargecounty.Andsheisstillwelldeveloping.SothiserawillbebothexcitingandrewardingfortheChineseCivilEngineers.Andofcourse,civilengineering’sfutureispromising.

However,civilengineerswillbefacingmorecomplexproblems.Weshouldpayattentiontothegrowingpopulationandalotofdeterioratinginfrastructures.Weshouldprepareforthepossibilityofnaturaldisasters.Tomeetgrowneedsinthefuture;weshouldalsotrytoupdateallthetransportationsystems.

Todealwiththeseproblems,wewillhavetodevelopinnovativeandenterprisingskills.Andweshouldchooseawaythatwecangocontinuously.HazardMitigationmaybeagreatchoice.Notonlycanitsavemoneyinthelongrun,butalsoavoidgettingintoanembarrassingsituationinwhichwehavetorebuildallthebrokenbuildings.Andweshouldalsousemoreenvironmentallyfriendlymaterialswhendesigningorconstructingnewbuildings.

Well,tobeabrilliantcivilengineerisnoteasy.Today,engineeringisasyntheticsystem.Itnotonlydependsontraditionalmechanics,butalsocloselyrelatedtoadvancedscience.SoPhysics,Chemistry,MaterialScience,ComputerScienceandperhapsmoreareallinourcivilengineeringprogram.

Tobeagoodcivilengineer,weshouldhavetheabilitytoapplytheknowledge,todesignasystem,acomponent,oraprocedureofconstruction.Weshouldalsobeabletoconductexperimentsandexplaintheresults.Furthermore,anengineerneverworksalone,soweshallcooperatewithworkingteam,andtryourbesttocommunicateeffectively.

I’mverygladtobeastudentinthiswonderfulfield.AndIwilltrymybesttobeasuccessfulcivilengineer,tomakecontributionstoourmotherland.

1.對土木工程的歷史、現狀和未來發展的認識

1.1.1古代土木工程

古代土木工程具有很長的時間跨度,它大致從公元前5000年的新石器時代到17世紀中葉,前后約7000年。在房屋建筑、橋梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了輝煌的成就。一些文明古國的不少傳世杰作,至今巍然屹立。譬如我國的長城,埃及的金字塔等。公元6世紀建成的趙州橋,是世界上最早的敞肩式拱橋,于1991年被美國土木工程學會選為世界上地12個土木工程里程碑。

1.1.2近代土木工程

近代土木工程的時間跨度從17世紀中葉到20世紀中葉,前后約300年時間。在此期間,建筑材料從以天然材料為主轉向以人造材料為主,建造理論也從主要以總結長期建造經驗向重視科學兼顧經驗轉變。建造技術方面,一些性能優異的大型機械伴隨著各種極為有效的施工方法的出現,使得人們開始能建造結構復雜或所處環境惡劣的土木工程。期間建成的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋,至今仍不失為偉大的土木工程。

1.1.3現代土木工程

現代土木工程起始于20世紀中葉。發展至今,土木工程在建筑材料、結構理論和建造技術方面都取得了極其巨大的進步。

建筑材料方面,高強度混凝土、高強低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越多地出現在建筑上。結構理論方面,利用電子計算機強大的運算和繪圖能力,力學分析和計算的結果更加符合結果的實際情況,使得在結構設計上更為可靠。對于建筑技術,已經發展到機—電—計算機的一體化,施工過程中,不論是上天、入地還是翻山、下海,都已不是施工的障礙了;而焊接技術的普遍使用,也使得鋼結構的發展進入了一個新的階段。

現代土木工程造就的舉世矚目的建筑有:我國臺北的國際金融中心,上海金茂大廈,馬來西亞吉隆坡的石油大廈雙塔樓,法國的諾曼底斜拉橋等。

1.2對土木工程的現狀的認識

現今的土木工程,正日益同它的使用功能或生產工藝緊密結合。

公共和住宅建筑物要求的建筑、結構、給水排水、采暖、通風、供燃氣、供電等現代技術設備日益結合成為整體。

工業建筑物則要求恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、防高(低)溫、耐高(低)濕,并向大跨度、超重型、靈活空間方向發展。

另外,高層建筑大量興起,地下工程高速發展,城市高架公路、立交橋大量出現,并逐步實現交通運輸高速化、水利工程大型化。

值得一提的是我國實行改革開放以后,綜合國力有了很大提高,已具備更大規模開發和利用水資源的條件,如三峽水利樞紐,南水北調工程等都是世界一流的大型水利工程。

1.3對土木工程未來發展的認識

隨著我國改革開放的不斷深入和經濟的迅速發展,中國將面臨一個更大規模的建設。可以說,我們正面臨著一個伴隨著國民經濟飛躍的土木工程大發展的大好時期。而且這樣一個優良的發展環境已經受到并將繼續受到西方國家的急切關注。

作為跨世紀的一代,這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展才干、向國際水平沖擊的良好機遇。同時,我們也深深感到,這是一個“機遇”與“挑戰”并存、“合作”與“競爭”交織、“創新”與“循舊”相爭的時代,如何把握世紀之交時土木工程學科的發展趨勢,開創具有中國特色、具有國際一流水平的土木工程學科的新紀元,是對我們跨世紀一代人的嚴峻挑戰。

2.我的感受和認識:中國的土木工程要走可持續發展之路

我國的土木工程有自己的特殊性。

“中國是世界上人口最多的國家,一項大資源被13億一除即變得微不足道,而一個小問題乘以13億就成了大問題。”劉西拉教授此語切實道出了我國的困難之所在。我國的煤、石油、天然氣、水、森林總量均居于世界前列,而人均占有量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問題已經成為我國所面臨的四大嚴酷問題。走可持續發展迫在眉睫。而土木工程,也必當立足長遠,走出一條可持續發展之路。

放眼世界,美國的現代化進程可謂先進,而現今資料表明:未來美國要投入16000億美元來解決已建工程的不安全狀態,譬如,氯離子所引發的建筑銹蝕等等。作為當代土木工程師,在傳承前人輝煌成就的同時,也必須多多吸取已出事故的教訓,在今后的工作中進行創新改良,實現可持續發展。

2.1發展高新技術,應用結構健康監測,實現可持續發展

土木工程在實際使用過程中,會出現不同程度的損傷或性能退化,這將影響起承載能力和耐久性,甚至引發嚴重的工程事故,帶來重大的人員傷亡和經濟損失,產生嚴重的社會影響。因此,從建筑建成的一刻起,就要做好健康監測、修復和加固的準備。

隨著現代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發展,人們提出了結構健康監測的概念,給土木工程的發展帶來革命性的變化。

結構健康監測系統通過在結構上安裝各種傳感器,自動、實時地測量結構的環境、荷載、響應等,對結構的健康狀況進行評估,科學有效地提供結構養護管理的決策依據,確保結構安全運營,延長結構使用壽命。

近年來,大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監測技術成為國內外工程界和學術界關注的熱點,通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監測系統,如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區的青馬大橋,韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國CommodoreBarry橋和加拿大Confedration橋等。

像這樣,通過發展結構健康監測與安全預警,在第一時間發現建筑可能出現的問題,及時進行修復與加固,既避免了可能出現的建筑事故,也基本解決了建筑過快老化損壞,不得不拆去重修的尷尬局面,及由此造成的大量經濟、資源、時間上的浪費,實現建筑使用的可持續發展。

2.2合理利用自然資源,注重既有土木工程設施的再利用,實現可持續發展

“可持續發展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下,滿足當前的需要”。

合理利用自然資源,則要在土木工程的建設、使用和維護過程中,土木工程師主動做到節能節地,并最大限度地發揮既有土木工程設施的作用。

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,從而減少空調的使用量;可以使用節能保溫型的多孔磚或復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。

另外,對既有建筑的再利用也是可持續發展的重要手段之一。這方面,上海已經取得不少成功的經驗:大量不用的廠房,很多已經轉變為展覽廳、辦公樓、藝術家工作室等。這樣的改造再利用,既符合現代使用的要求,又節約了能源,避免了浪費,不失為一種有效的辦法。

2.3開發利用再生資源和綠色資源,實現可持續發展

世界上每年拆除的廢舊混凝土,工程建設產生的廢舊混凝土等均會產生巨量的建筑垃圾。我國每年的施工建設產生的建筑垃圾達4000萬噸,產生的廢混凝土就有1360萬噸,清運處理工作量大,環境污染嚴重。此外,我國是20年來世界水泥生產的第一大國,而這本身是一項高耗資源、高耗能、污染環境的行業。

與其他材料相比,鋼材和再生混凝土較為符合綠色建材的標準,應當大力發展這樣的綠色建材。

對此,日本的愛知世博會,給我們上了生動的一課:材料方面,世博會的各種建筑材料表面上看很高檔,但是很多都是廢物利用。許多木版都是由建筑用木材廢料加工而成,到處擺放的坐椅,是電視機殼粉碎后制成。豐田展館內壁由回收的廢紙加工而成,長久會場日本館,既追求了人與自然和諧,也節約了經濟開支,所使用的大部分鋼材和木料,都可以回收利用。同時,竹壁的優越性在3到9月愛知的酷暑也顯現無遺。竹子本身的性能大大降低了室內溫度,空調的使用也明顯減少。這一點給了我眾多的思考:在建筑選材方面,在合適之處應用自然的可再生資源,節約開支的同時,也實現了生態與建筑的和諧可持續發展,何樂而不為呢?

另外,在日本愛知世博會長久手會場,繭狀日本館為減少熱負荷,利用墻面綠化、生物降解塑料材料和間伐木材(森林中被砍掉的細木材)實現了環保功能。以“自然的智慧”為主題的愛知世博會,展館建設大量應用現代科技成果,突出環保性和功能性,反映出人類對自然美的孜孜追求。而這,也應當是未來土木工程師要學習和發展的方向。

我國建筑中,李國豪教授設計的揚浦大橋也堪稱經典。引橋部分的螺旋式上升結構,節約人民幣數億元,是土木工程實現經濟性可持續發展的典范。

當然,可持續發展,絕不是一味地追求節省,而是要尋求一種最合理的中間狀態,既要保證建筑有足夠的創意,也要追求完美的技術經濟指標,以最少的投入獲得最大的效益。我們依舊還是要創造經典,但是絕不能建立在揮霍金錢,建立在耗費更多的資源、能源的基礎之上。現今,建筑世界已經進入到生態美學的時代,注重文化、生態、工程與環境之間的關系,注重人性化、節能與可持續發展,才是當代工程師的著眼方向。

3.身邊的土木工程實例

我已經在上文中提及了許多土木工程實例,也述說了我對它們的一些認識。下面,我想注重談一下對蘇通大橋的了解。

蘇通大橋連接蘇州與南通兩座古城,如今正在顯露雄姿。這座全長32.4公里的大橋,是在建中的世界第一大橋。

據蘇通大橋建設副總指揮何平介紹,蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。全線采用雙向六車道高速公路標準。大橋總投資約64.5億元,預計2008年底建成。蘇通大橋的建設過程將攻克一系列世界性難題,并創造四個世界之最。

最大主跨。蘇通大橋為斜拉橋。斜拉橋自上世紀50年代開始修建,世界上已建成的各類斜拉橋有200余座。目前世界上已建成的最大跨徑斜拉橋為主跨890米的日本多多羅大橋,在建的香港昂船洲大橋主跨1018米,蘇通大橋跨徑1088米,建成后將成為世界最大的跨徑斜拉橋。

最深基礎。蘇通大橋主墩基礎由131根長約120米、直徑2.5米至2.8米的鉆孔灌注樁組成,承臺長114米、寬48米,面積有一個足球場大,是世界規模最大、入土最深的橋梁樁基礎。

最高塔橋。目前已建最高橋塔為多多羅大橋224米鋼塔,蘇通大橋塔為高300.4米的混凝土塔,比在建的香港昂船洲大橋橋塔高6米,為世界最高的橋塔。

最長拉索。蘇通大橋最長拉索為577米,最大重量為59噸,比多多羅大橋斜拉索長100米,為世界上最長的斜拉索。

交通部總工程師鳳懋潤說,蘇通大橋是世界第一跨度斜拉橋,將成為中國由橋梁大國向橋梁強國轉變的第一個標志性建筑。

4.土木工程專門人才應具有的素質

成為優秀的土木工程師,必須具備“四要素”,即知識結構、實踐技能、能力結構以及綜合素質與創新意識。

知識結構包括:公共基礎知識,專業基礎知識和專業知識。

首先,優秀的土木工程師必定有扎實的公共基礎知識,并且,在熟悉了解自然科學的基礎之上,良好的思想道德心理素質和人文、社會科學基礎知識也必不可少。

其次,優秀工程師還必須有過硬的專業基礎知識。對工程數學、流體力學、巖土工程、結構工程等都要有扎實的理解和較強的應用能力。

第三,還要有深入的專業知識。不論是從事鐵道工程、隧道工程、地下工程還是建筑工程,每一個工程師都要對所偏重行業有著先進的專業知識。只有這樣,才能使我國的土木工程事業,走在世界的前列。

土木工程離不開實踐。因此,工程師要具備高超的實踐技能。譬如:制圖技能、計算機應用技能、工程測量技能和結構檢測技能等。

作為土木工程學院的本科學生,我會在大學四年的學習過程中,努力掌握好計算機語言與程序設計技能,珍惜每一個上機實習的機會,并在大學物理實驗、材料實驗和結構實驗中掌握一般結構實驗的基本方法,初步具備結構檢驗的技能,做好技術實習、課程設計,爭取在結構設計大賽中獲獎。

此外,工程師與科學家的不同在于不僅受到自然規律的制約,還會受到社會規律的約束。工程技術人員的的每個工程方案的完成都是某種“社會活動”,絕不可能靠一個人在房間里單獨完成。因此要有足夠的能力與社會打交道,遵循好社會規律。

在學習生活中,我將不斷提高自己的自學能力,從學習中提升工程能力,在學生工作中提升管理能力,逐步完善自己的知識結構,從中培養出科技開發能力并在表達能力和公關能力上多下工夫。

不過,這些技能還構不成一個真正有助于我國可持續發展的土木工程師。因為工程師最重要的是具備高尚的道德文化修養和思想品質。為了國家和民族的利益,獻身祖國的事業。為了國家的榮譽,能有強烈的競爭意識。具備唯物辨證的思想方法,有蹋實、嚴謹、苦干的工作作風。只有這樣,才能做一名合格的中國土木工程師。

我們還應看到,我國的土木工程事業與世界一流水平還有一定的差距。譬如國內的不少高層建筑(包括上海的環球金融中心),其工程設計幾乎全部由國外承擔,鋼材幾乎全部從國外進口,工程總承包也大多由國外承擔,只有鋼結構制作與安裝等工作由國內單位承擔。獲得完全自主的知識產權,實現工程建筑的國產化,趕超國際水平,需要我們青年一代去完成!

作為祖國未來的土木工作者,我將努力做到:

1.達好基礎,學好外語,承認不足,不甘落后,不斷在創新、質量和美學上下工夫。

2.提升自己的競爭意識,敢于參與國際大賽并獲得獎項;

3.工作結合我國國情,特別是考慮由于人口負擔過重造成的能源不足、水資源和耕地缺乏。特別注意不使西方發達國家在他們發展過程中由于當時對可持續發展認識不足造成的錯誤與嚴重后果在中國的大地上出現!

我將不斷提升能力,鼓足干勁,與其他同學一道,走出一條自主創新、可持續發展的有中國特色的土木工程發展之路,共同將我國的土木工程事業推向新的!

附錄:

參考資料:

《土木工程》(英)斯科特(Scott,J.S.)撰中國建筑工業出版社

《土木建筑文獻檢索與利用》肖友瑟主編大連理工大學出版社

《土木工程總論》丁大鈞,蔣永生編中國建筑工業出版社

《土木建筑工程概論》王繼明主編高等教育出版社

《土木工程學報》中國土木工程學會土木工程學報編輯部

《土木工程》中國土木工程學會科學出版社

《土木工程概論》上海交通出版社

《土木系統工程》機械工業出版社

《INTRODUCTIONOFCIVILENGINEERING》中國建筑工業出版社

聽課紀錄:

2007.09.19朱合華土木工程與土木工程師

2007.09.26劉西拉21世紀土木工程師的知識素質和能力

2007.10.10周順華鐵路的現狀與發展

2007.10.17陳以一建筑與結構

2007.10.24呂西林土木建筑工程中的高新技術

2007.11.07盧耀如地球、科學、人生

2007.11.14樓夢麟水利工程與水工結構

2007.11.21孫立軍交通運輸工程概況

2007.11.28范慶國現代施工技術

2007.12.05孫柏濤地震的研究與預防

篇3

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。

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2.1土木工程中虛擬現實技術應用的前景

以前在土木工程這個行業中,人們只能用很抽象的理論概念來表達很豐富的內容,譬如用平面設計圖、剖面設計圖、立面設計圖等多種平面設計圖來形成一些特定的符號,表示出三維圖像的立體建筑,并用抽象的圖形和精練的語言作為輔助來描述要建造的建筑物以傳遞信息。但是這種傳遞方式對信息接受者來說會受到限制,因為每個接受者所從事的工作、知識水平的高低以及理解能力的是不同的,這樣就會很難交流,就無法傳遞原本想要傳遞的信息。虛擬現實技術的興起與發展,成為克服這一困難的好助手,提供了極其有效的手段。用VR技術不僅能出現虛擬的世界,而且也能再現真實的世界。再現真實的世界時,它可以突破空間和時間的束縛,真正的做到“超越現實”;而在虛擬的世界時,它又能使虛擬世界環境中的對象表現出逼真的三維立體圖像,使人感到一種身臨其境的感覺,最后形成一種“浸沒感、交互性、構想性和多感知性的三維信息空間”。虛擬現實技術對參與者來說是一種新型高端的人機接口,這種技術是利用電子計算機來生成的三維立體環境,不僅能使用戶感受到虛擬世界環境中對象的逼真存在,而且也能使用戶在虛擬世界中的運動和操作及時做出準確的反應。

2.2土木工程中虛擬現實技術應用的領域

在建筑工程施工時,施工的方案設計結構復雜,施工結構計算也很復雜,這兩項在施工中都是大問題,施工的方案設計問題在于建筑施工現場的結構構件和施工機械設備之間關系的表述;施工結構計算的問題在于施工結構在施工狀態下的變形大于建筑結構建成后。虛擬現實技術應用于土木工程的施工方案設計中是指利用VR技術,在虛擬的世界中,建立建筑場景實物、建筑結構的構件和人工接口的機械設備等構成的的三維立體模型,其形成還基于計算機各種功能的仿真系統,讓虛擬環境中的模型對象具有動態性能,還可以對虛擬世界環境中的模型進行裝配設備,并依據所操作的裝配結果,在人機交互的虛擬世界環境中對虛擬施工方案進行操作和修改。“建筑施工方案設計結構復雜,其涉及的因素也比較多,如對起重機的位置、高度和纜風繩著力點的選擇、構件放置位置、起重機開行路線及起吊路線等都是建筑施工方案設計必須考慮的問題”。如果對以上因素考慮不周,那么整個建筑工程的施工進度和成本都會受到嚴重影響,甚至還會造成安全事故的發生。建筑工程施工前要對施工方案進行受力狀態復核“。比如在建筑物空間跨度大的結構施工中,不僅要考慮到施工過程中的安全和可行,還要考慮建筑結構自身在建筑施工過程中的安全和可行”。某建筑結構,鋼結構屋蓋支承在鋼桅桿上,桅桿兩端為錐形,與下部混凝土結構鉸結。在鋼屋蓋桅桿和混凝土之間采用前索、背索、穩定索和撐桿構成一個穩定的結構體系,來減小鋼桁架的變形。在鋼結構的施工過程中,不同的支撐方案、拼接方案,在不同的部位就會引起不同的效應。隨著連接桿件的安裝,這些施工階段的應力將殘余在結構部位上,并最終影響結構受力的安全性以致在就位過程中有可能失穩和變形,這就需要進行施工過程的精確分析。如果采用VR技術就可以對不同的方案做出大量的分析,從而保證施工方案的最優化。

建筑行業已成為我國的支柱性產業,長期以來建筑市場的競爭過度。如今建筑工程項目的運作對業主來說絕對占優勢。在投標的有限時間內,怎樣才能使業主和評標專家清楚地了解招標投標文件的編制,以及被認可程度的高低,這關系到承包商最終能不能中標。為此,承包商不僅注重投標方案技術的可行性和報價合理性的同時,而且也非常注重投標方案的包裝。“特別是國際工程、國家重點工程和大型工程的招標投標,常常在項目企劃時期就已經開始著手這方面的運作”。利用虛擬現實技術,把抽象復雜的施工過程和建筑方案逼真的表現出來,這種技術不僅能節約時間和投資,而且也不用項目負責人的現場講述和答辯,通過虛擬逼真系統將投標方案表現的一目了然,這對承包商中標的幾率必然大大增加。

今后可視化計算將是個重要的發展。在科學研究中,人們要在大量的數據中得出有價值的規律和結論,就必須對這些大量數據量進行整理和分析。最終把科學的數據進行三維立體圖形顯示,并通過交互系統變換參數來觀察計算結果的過程及其全貌,實現可視化計算,實現VR技術飛躍式的發展。“在運用有限元法進行結構分析時,利用VR技術可以通過用不同的顏色來表示三維物體中各點力的大小;也可以隨意變換角度,從個個點去觀察”。還可以利用虛擬現實技術的交互性能修改各種數據,以便對各種建筑方案和其結果進行比較。如此一來就能使工程師的思維更形象化、概念更容易理解。將復雜的建筑結構設計、結構分析和工程控制通過利用可視化計算技術來提高計算機軟件的處理能力。比如,在橋梁和結構分析時就能借助圖形或圖像實施動態控制結構分析,實施動態演示。還可以進行倒拆動態演示、結構施工線型顯示、分橋結構拼裝動態演示、危險截面應力分布圖顯示、施工階段主梁形心線的設計曲線和實測擬合曲線的顯示、主梁內力圖顯示、施工預告圖形顯示等等。

3虛擬現實技術在土木工程中的作用

虛擬現實技術在城市規化中起著重要作用。例如,每個城市都有自己的近期、中期和遠景規劃。在規劃中需要考慮各個建筑同周圍環境是否和諧相容,新建筑是否同周圍環境的原有的建筑協調,以免造成建筑物建成后,才發現它破壞了城市原有的風格和合理布局。虛擬現實技術應用于建立建筑規劃圖更是一覽無遺。譬如建立起的三峽水庫模型,便可在水庫建成之前,直觀地看到建成后的壯觀景象。蓄水后將最先淹沒那些村莊和農田,哪些文物將被淹沒,這樣能主動及時解決問題。把虛擬現實技術應用于土木工程中一大優勢是很好的推銷。比如,在建筑工程項目投標時,通過虛擬現實技術把設計好的投標文件方案展現出來,利用VR技術的設備頭盔顯示器把業主帶入虛擬的未來的建筑物里參觀,使業主可逼真的感受到虛擬建筑物門的高度、屋內設計和窗戶朝向以及采光多少等,就如同在現實一般。因此,用VR技術展示這些建筑裝飾比用枯燥的文字和簡單的圖片宣傳更有吸引力。虛擬現實技術應用于土木工程中的有一大優勢是節約時間和工程投資。比如,克萊斯勒公司在1988年在設計某兩種新型車上取得的突破就是利用了虛擬現實技術,這項技術第一次使設計的新車直接從計算機屏幕投入生產線,可以說完全省略了試生產這項過程。也正是利用了這項新型高新技術,才使得克萊斯勒公司避免了1500項設計差錯,既節約了工程開發時間和又節省了工程投資費用。“利用VR技術還可以進行汽車沖撞試驗,不必使用真的汽車便可以顯示出在不同條件下沖撞后的后果”。現今VR技術已經成為人類探索客觀世界規律的三大手段之一,與理論分析、科學實驗并排。因此用VR技術來設計新材料,不僅能預先了解改變成分對新材料的影響,而且還能在新材料沒有出來前就預先了解到用這種材料制造出來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。因此,把虛擬現實技術應用于土木工程建筑必然是一種新的嘗試,以上例證說明虛擬現實技術應用于土木工程對土木工程行業是一種突破,具有巨大作用。

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一、土木工程

隨著人類社會的進步和發展,土木工程已經演變成為大型綜合性的學科,包括建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、特種工程結構、給水排水工程、港口工程、水利工程、環境工程等。

總的來說土木工程是一門古老的學科,它已經取得了巨大的成就,未來的土木工程將在人們的生活中占據更重要的地位。地球環境的日益惡化,人口的不斷增加,人們為了爭取生存,為了爭取更舒適的生存環境,必將更加重視土木工程。在不久的將來,一些重大項目將會陸續興建,插入云霄的摩天大樓、橫跨大洋的橋梁、更加方便的交通將不是夢想。科技的發展,以及地球不斷惡化的環境必將促使土木工程向太空和海洋發展,為人類提供更廣闊的生存空間。近年來,工程材料主要是鋼筋、混凝土、木材和磚材,在未來,一些全新的更加適合建筑的材料將問世,尤其是化學合成材料將推動建筑走向更高點。同時,設計方法的精確化、設計工作的自動化、信息和智能技術的全面引入,將會使人們有一個更加舒適的居住環境。

二、可持續發展之節能措施

土木工程實施建筑可持續發展,已經勢在必行,通常需要首先從意識上轉變,然后結合國家相關法規,運用高新節能技術,與時俱進。具體措施為:

1、樹立以人為本的理念

建筑的可持續發展不是片面的節約,而是全面地提升建筑的基本品質。人們往往誤以為建筑節能就要降低建筑標準和使用水平,所以要防止簡單地將節能建筑理解為“低標準”和“簡易房”。當今社會,科學技術發展日新月異,社會越是發展,節能意識越要加強。要增強21世紀能源緊迫感,要充分認識到建筑節能是一種開發理念和政策取向。開展建筑節能不能主張資源的過度占用與浪費,但也不是以降低綜合性能和犧牲舒適度為代價來換取資源的節約。其最終產品必須是不僅質量優良,而且是充分體現和滿足以人為本的和諧理念,造福人民,回歸自然,與社會發展水平相適應的人性化建筑。

2、加快技術更新度

開展建筑節能,就是要依靠科技進步,堅持技術創新,迅速提升建筑品質和性能,謀求可持續發展,杜絕和減少浪費。高效率地利用資源,建筑的建造和消費,材料的生產和使用,要選擇節約資源的技術新路線,減少資源的耗用量,盡量不用或少用不可再生資源。高性能的材料產品,是高效率利用資源的前提。建筑結構材料要有足夠的強度和耐久性,圍護結構要有良好的保溫隔熱性能,防水、隔聲、涂料、管道等專用功能性材料,都要具有相應的高性能。杜絕使用污染性材料,堅決有效地控制有害物質排放,并盡可能地利用清潔能源。

3、加強管理機制

對建筑節能的監督和管理仍沒有擺脫“立法腿長,執法腿短”的窘境,扶持建筑技術創新、鼓勵開發資源節約型項目的傾斜政策尚未全面建立。建筑節能工作之所以進展緩慢,與法制體系的乏力和激勵政策的缺位不無關系。當前,非常有必要抓緊研究和制定推進建筑節能的產業政策。強制性地執行現有的法規和節能標準,并期待政府加快相關標準規范的制定,逐步形成完善的法規標準體系,建立起強有力的約束機制。加快政策支持和技術服務體系的建設。可借鑒國外一些成功經驗,對提前實現或實施高于國家規定節能標準的,對于超額完成節能改造任務的給予政策扶持和經濟上的獎勵;加大政府對建筑節能相關技術和產品的研究開發的支持力度;建立國家建筑節能產品認證和節能建筑標識制度。

三、對土木工程現狀以及未來發展的認識

1、發展高新技術

應用結構健康監測,實現可持續發展隨著現代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發展,人們提出了結構健康監測的概念,給土木工程的發展帶來革命性的變化。結構健康監測系統通過在結構上安裝各種傳感器,自動、實時地測量結構的環境、荷載、響應等,對結構健康狀況進行評估,科學有效地提供結構養護管理的決策依據,確保結構安全運營,延長結構使用壽命。

2、合理利用自然資源

注重既有土木工程設施的再利用,實現可持續發展“可持續發展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下,滿足當前的需要”。合理利用自然資源,則要在土木工程的建設、使用和維護過程中,土木工程師主動做到節能節地,并最大限度地發揮既有土木工程設施的作用。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,從而減少空調的使用量;可以使用節能保溫型的多孔磚或復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。另外,對既有建筑的再利用也是可持續發展的重要手段之一。

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一、建筑土木工程可持續發展的意義

可持續發展主要包含兩個涵義,即可持續和發展,也就是通過有效的手段實現環境、社會的發展,又不對環境產生破壞,使其能夠長遠的發展下去。建筑土木工程是人類生活的基礎性工程,對國家經濟增長以及人民生活等具有極大的意義。建筑土木工程的可持續發展,能夠減少對環境的破壞,保持環境的穩定性、完整性,能夠提高人們的生活環境,且利于環境的長遠發展,對子孫后代的生活具有積極的意義;其次,為了實現可持續發展,必須通過科學手段對建筑土木工程進行優化,能夠更好地修整建筑結構,使建筑達到更高的要求,且能夠降低經濟投入,實現建筑土木工程的安全、經濟;第三,建筑土木工程的持續發展能夠延長建筑工程的使用壽命,降低返修率。

二、建筑土木工程可持續發展的基本原則及特征

將建筑土木工程的可持續發展主要是為了減少對環境的破壞,并優化建筑結構,延長建筑工程的使用壽命,因此,可持續發展的建筑土木工程應該是與自然和諧、共生的,能夠促進社會、環境持久發展的工程,也就是說,建筑土木工程可持續發展的基本原則是:①實現建筑與自然生態環境的可持續發展;②實現建筑與能源、資源的可持續發展;③實現土地的高效、合理利用;④實現建筑與人文環境的可持續發展。

可持續發展的建筑土木工程要充分考慮自然因素、資源因素以及人文因素,并通過科學、有效的方法尋求建筑工程與生態環境的和諧發展,實現建筑土木工程綠色、節能、和諧的特征。

三、目前國內土木工程的可持續發展狀況

隨著綠色施工和可持續發展在國內的逐漸推廣,當前,為了適應保護環境、降低噪音、文明施工等要求,我國大部分的承包商以及建設單位一致選擇采取較為先進的施工技術,從而減少對人們的影響以及對環境的污染。然而就目前情況來看,多數的承包商和建設單位對于綠色施工的理念理解的還不夠透徹,在采取綠色施工方面也是較為被動和消極的,不能積極主動的去運用科學合理的技術和系統性的思維模式以及規范的操作模式來完成綠色施工。主要是由于承包商及建設單位對綠色施工缺乏認知,沒有建立起系統性的科學制度體系、管理水平低、施工成本高等造成的。

四、可持續發展的對策及思考

(一)加強宣傳力度,促進可持續發展理念在土木工程中真正落實

時展的今天,人們對于綠色建筑的重視度還不夠,在土木工程建設中對于可持續發展理念的落實往往不夠重視,而綠色建筑意識的落實有賴于人們生態環保意識的進一步強化。可以在社會基礎教育中強化公眾綠色環保理念,在繼續教育中促進施工涉及到的各方人員對綠色施工有全面而準確的了解,加強對綠色施工重要性的認識,與此同時,要加強對建筑工人的教育,提升建筑行業職工的整體素質,從而使得可持續發展理念在土木工程中全面而真正的落實。

(二)建立科學系統的綠色施工法規及制度體系

推動綠色施工及其技術應用的重點在于建立科學系統的法規及制度體系。當人們的思想還未能達到理性自覺的狀態時,政府部門的參與及引導和相關法規的約束是保持可持續發展的重要依靠,制定具有可發展性的市場規則及法規體系,形成強大的推動可持續發展的力量。綠色施工的法規是以保護環境法規為基礎,也可視為環境保護法規的一條分支,它也是對文明施工管理的一項規定。綠色施工法規的制定是一個系統工程,需要多個行業、學科進行協商。

(三)加大土木工程建筑技術研發,對高新技長進行合理利用

在土木工程建設中,通過綠色建筑的節能減排實現可持續發展,離不開對原有建設技術進行改進,對高新技術加以研發與利用。土木工程建設技術的進步可促使建筑能耗有效降低。在高新技術研發中,應明確研發方向,實現新技術對能源消耗的最大限度節約,促進能源利用效率的提高,使不可再生能源得到最充分的利用。同時,應對可再生能源應用技術加大開發力度,促進建筑材料本身即可實現隔聲、防潮、隔熱及保混的效果,降低建筑中應用設備造成的能源消耗。

五、施工過程中的可持續發展

1、材料準備階段的可持續發展

材料準備階段是建筑土木工程的基礎階段,也是實現建筑土木工程可持續發展的基本階段,因此,在選擇建筑土木工程建設材料時也要本著可持續發展的原則,盡量選擇生態型建筑材料,保證建筑土木工程建設材料的良好性能,從而為建筑土木工程的可持續發展提供保障,例如,在選擇建筑土木工程建設材料時,一般要選擇環保型、可再生循環型以及過渡性材料,有效減少建筑材料對環境的污染,且可再生循環材料能夠實現再生循環,減少建筑材料的浪費,從而降低對資源、能源的浪費,有利干社會資源的可持續發展。

2、施工準備階段的可持續發展

在進行建筑土木工程施工之前,必須對施工現場進行科學、規范的考察、調查,深入了解建筑工程周圍的地質、環境等,從而更加合理的統籌安排建筑土木工程施工事宜,保證質量的同時,還能減少對環境的破壞,實現建筑工程的可持續發展,例如,①在施工前,利用科學手段進行地質勘測,若發現地質不穩定或地下能源時,要盡量對建筑結構進行優化或改變施工地點,降低對生態環境的破壞性,并延長建筑土木工程的使用壽命;②當施工準備階段發現施工現場存在風險因素時,要及時采取有效措施,做好應變準備,為建筑土木工程的可持續發展提供保障。

3、施工階段的可持續發展

綠色施工與生態環境保護、資源利用、能源利用、社會經濟的發展息息相關,將綠色施工與可持續發展思想應用到工程的施工階段,能夠大力促進土木工程的可持續發展。建筑土木工程施工階段是建設中最重要的階段,也是與可持續發展關系最為密切的關鍵階段,因此,在施工中,必須對施工區域內需要保護的地區進行圈分,并要做好水資源、電能源、垃圾回收資源等方面的可持續發展,例如,①在建筑施工中,水是不可或缺的,但為了實現可持續發展,施工單位必須采取有效措施減少水資源浪費,比如,可以采用循環用水、廢水利用等方式,實現水資源的最大化利用,減少建筑施工中用水量;②通過安裝聲控燈、觸摸燈、節能燈等照明燈具,降低用電量,減少電能的浪費;③將建筑垃圾進行合理分類,實現有用資源的回收利用,降低建筑單位的垃圾填埋費用。提高人們的綠色施工意識、解決經濟、建立和完善法規制度體系和評價體系,是實現可持續發展的必要措施。

結語

隨著可持續發展戰略的進一步實施,實施綠色施工將成為社會進步的必然選擇。因此,為了實現社會的可持續發展,必須秉承可持續發展原則進行建筑工程建設,減少能源、資源的浪費以及對生態環境的破壞,有效延長建筑土木工程的使用壽命,尋求建筑工程與生態環境的和諧發展,實現建筑土木工程綠色、節能、和諧的可持續發展。

參考文獻:

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土木工程抗震;教學改革;教學實踐;教學方法

地震是一種突發的自然災害,是地球內部構造運動的結果。地球上每年發生的地震約500萬次,其中有感地震約15萬次,造成嚴重破壞的地震約20次。中國是一個多地震國家,地震發生的區域范圍廣、強度大。20世紀全世界發生過20多次7級以上的大地震,死亡100多萬人。1920年中國海原8.5級地震死亡20萬人;1976年中國唐山7.6級地震死亡24萬人,16萬人傷殘,財產損失30億元以上,名列20世紀世界地震史死亡人數之首;2008年中國汶川8.0級地震造成約7萬人死亡,約37萬人受傷,約1.8萬人失蹤,直接經濟損失8452億元,是以來破壞力最大的地震,也是繼唐山大地震后傷亡最慘重的一次。為了減輕建筑的地震破壞,減輕人員傷亡,減少經濟損失,將損失降低到最小程度,土木工程專業技術人員需要掌握有關抗震的知識,對結構進行抗震設計。

一、土木工程抗震課程教學中存在的問題

土木工程抗震是土木工程專業的一門重要專業課,土木工程專業學生學好這門課將會受益匪淺,但是現狀卻不令人滿意。目前在本科教學中,該課程課時一般在40學時左右,課時相對較少,但該課程涉及到的內容又較多,主要涉及到結構動力學、混凝土結構抗震設計、砌體結構抗震設計、鋼結構抗震設計、工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該課程一般安排在第六學期或第七學期,這一時期是學生忙于研究生考試復習和找工作階段,一部分學生身在課堂但心在別處,往往心不在焉,學生學習該課程積極性不高。如何在有限的教學課時內完成教學任務,提高課堂教學效果,對教師來說是一大挑戰。土木工程抗震課程教學改革的目的是在有限的課時內提高該課程的教學質量,增強學生對土木工程專業課程的興趣,以培養既掌握專業所要求的知識和技能,又熟悉相關專業知識的較全面型人才[1]。

二、土木工程抗震課程教學改革采取的措施與實踐

近年來,作者結合自身的教學實踐,積極進行土木工程抗震課程教學改革,在教學手段、教學內容、教學方式等方面進行了一些有益的改革與實踐,取得了良好的教學效果。

(一)上好緒論課,激發學生學習土木工程抗震的興趣緒論課是土木工程抗震的開篇,作為教師來說應高度重視緒論課的教學。因為緒論課是學生了解土木工程抗震這門課的窗口。緒論課上得好不好對整個課程的教學成功與否至關重要。通過緒論課的學習,要讓學生對土木工程抗震這門課有一個大致的了解,深刻理解學習這門課的目的是什么,為什么要學習這門課,這門課對土木工程專業學生來講起多大的作用,使學生深切地感受到土木工程抗震這門課的重要性,使學生深刻認識到現在不學好土木工程抗震方面的知識,將來在實際工作中萬一出現失誤,有可能造成重大人員傷亡和財產損失,提高學生學習這門課程的自覺性、主動性和積極性。怎樣才能上好緒論課呢?作者認為不妨采用多媒體條件下的案例教學法[2]。多媒體案例教學通過采用大量真實、典型的案例和大量的圖片資料,使教學更加直觀、形象。例如將汶川地震的相關資料引入課堂,“2008年5月12日14時28分04秒,在四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生里氏8.0級地震,震源深度14公里,震中烈度11度,地震持續時間約為2分鐘,地震造成69227人遇難,374643人受傷,17923人失蹤,直接經濟損失8452億元。”通過上述資料,可以啟發學生認真思考以下問題:(1)為什么這次地震稱為汶川地震,引出“震中”這個概念;(2)里氏8.0級地震是怎么測定的,引出“里氏震級”概念和震級的測定方法;(3)從“震源深度14公里”可以引出“震源深度”這個概念,根據震源深度地震可以劃分為哪些類型,汶川地震屬于哪一個類型。在緒論中給學生講述地震災害時,可以通過多媒體將汶川地震造成的震害分類給學生顯示出來。在給學生演示汶川地震所造成的災害時,啟發學生思考為什么會造成這樣的破壞,通過這些破壞現象,我們能否從中發現一些地震破壞規律,在今后的設計中我們可以采取什么樣的措施來減輕這些震害。

(二)多媒體與板書相結合,提高課堂教學效果在進行土木工程抗震課程教學中,盡可能采用多媒體與板書相結合的方式提高課堂教學效果。一方面采用多媒體教學具有形象、生動、直觀、易于理解優點。土木工程抗震課中,一些內容適合采用多媒體教學,例如地震災害(主要包括地表破壞、工程結構破壞、次生災害、人員傷亡等),采用多媒體教學可以直觀地把災害顯示給學生,學生從地震災害圖片中也更容易理解和掌握有關地震造成的破壞。當然,并不是任何問題都適合采用多媒體教學。土木工程抗震課中有些內容適合采用板書教學,比如給學生講解振型分解反應譜法和底部剪力法算例時,采用板書教學更合適些。這樣的算例采用板書教學可以給學生留有足夠的時間思考、琢磨和消化,讓學生更容易掌握振型分解反應譜法和底部剪力法的計算步驟,知道采用上述方法計算地震作用時需要哪些步驟。因此,對于該課程來說,最好的教學手段是多媒體與板書相結合,優勢互補,提高課堂教學效果。此外,在土木工程抗震的課堂教學中,作者嘗試采用雙語教學[3]。將課堂上易于用英語表達清楚的內容做成英語課件,一些專業詞匯用英語來表達。在近幾年的雙語教學實踐活動中,作者發現采用雙語授課在一定程度上能夠幫助學生理解專業知識。但是采用雙語教學也存在較大的難度,最大的難度在于沒有合適的符合《建筑抗震設計規范》(GB50010-2010)的英語教材。

(三)調整教學內容,適應新的教學要求土木工程抗震教學內容可以分為“基礎篇”和“應用篇”兩部分[1]。基礎篇是土木工程抗震基礎知識,主要包括地震基礎知識,土木工程抗震概念設計,場地、地基和基礎,地震作用與結構抗震驗算,結構隔震與消能減震等內容。在進行基礎篇講解時,應重點講授基本概念和原理,注重基本概念和基本原理的講解。土木工程抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。抗震概念設計在整個土木工程抗震設計中占有重要位置,它貫穿于整個工程設計過程中,從一定意義上說,它比抗震計算更為重要,原因在于地震具有很強的不確定性、隨機性等,想要精確進行抗震計算比較困難。要想使結構具有良好的抗震性能,很大程度上取決于良好的概念設計,有必要加強學生抗震概念設計的能力。應用篇是抗震設計原理在不同結構形式中的具體應用,主要包括混凝土結構房屋抗震設計、砌體結構房屋抗震設計、鋼結構房屋抗震設計、單層工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該部分內容應根據不同的專業方向有重點地講解其中的內容,做到因專業方向而異,根據不同的結構形式特點重點從抗震概念設計、抗震計算和抗震構造措施等方面進行講解,拓寬學生的專業知識,使其學會靈活運用工程專業知識解決工程實際問題的能力。

(四)將最新科研成果融入課堂教學中在講授土木工程抗震課程時,作者結合自身的科研工作專門抽出時間,給學生進行有關抗震的專題講座,例如進行基于性能的抗震設計專題講座、基礎隔震設計專題講座、振動控制專題講座等,將最新的科研成果融入課堂教學中。進一步加強科研與教學的結合,及時將最新科研成果引入到課堂教學中,盡可能發揮科研對教學的支撐和反哺作用。

三、結語

土木工程抗震課程課時少,內容多,具有較強的綜合性。作者通過對該課程在教學手段、教學內容、教學方式等方面的教學改革與實踐,在一定程度上提高了課堂教學效果,在激發學生使命感的同時,增強了其主人翁意識。當然,課程教學改革永無止境,還有許多地方需要進一步完善,達到進一步提高課堂教學效果的目的。

參考文獻:

[1]尚守平,封周權,李崢.“工程結構抗震”課程教學改革研究[J].建筑教育改革理論與實踐,2006(8):221-224

篇8

土木工程專業;橋梁工程;課程教學;教學研究

一、橋梁工程課程緒論部分內容的重要性

橋梁工程課程是土木工程專業的一門必修課,其內容主要是各門專業基礎課知識在橋梁工程中的綜合應用,是一門實踐與理論并重的專業技術課[1]。橋梁工程課程實踐性很強,教學中應注意激發學生對橋梁工程課程的興趣,充分調動學生學習的積極性和能動性;此外,課堂教學還應注意與工程背景相結合,以提高教學質量。“緒論”是課程的開始,良好的緒論教學是課程教學的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的教學中,通過優化整合橋梁的定義與功能、分類、跨徑發展、橋梁美學與造型、技術創新、災害與應對措施以及全球交通網絡等知識點,可以讓學生對該門課程有個整體的認識,了解橋梁工程的發展歷史與發展現狀,激發學生學習該門課程的積極性。同時,適應土木工程專業培養方案的需要,結合橋梁工程自身特點,在課堂講授中整合與優化緒論的講解內容,改善教學手段,對提高課程教學質量是十分重要和必要的。

二、橋梁工程課程緒論部分內容的整合優化

(一)橋梁的定義與功能

按百科全書的定義,橋梁是跨越障礙(河流、峽谷、道路等)的結構工程物。橋梁在學科分類上,屬于土木工程專業的一個分支,是道路工程的關鍵部位與核心工程;在環境美學上,橋梁往往又是當地的標志性建筑物。相對于隧道,橋梁固定于地表各處,形體龐大,構造各異,承受交通荷載及自然環境的影響。橋梁的本質特征為用自身的跨越能力實現連接,跨越行為是橋梁結構的本質。在課堂教學中,可以結合學校周圍或本地的橋梁來講述橋梁的作用與重要性。

(二)橋梁的分類

橋梁的分類很多,按橋梁用途來劃分,有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、人行橋、農橋、運水橋(渡槽)以及其他專用橋梁(如用作通過管路、電纜等的橋),當然主要的是公路橋與鐵路橋。隨著軌道交通的發展,公路鐵路兩用橋也日益增多。按跨徑大小分類,依據中國《公路工程技術標準》(JTGB01-2003),橋梁可以分為特大橋、大橋、中橋與小橋。多孔跨徑總長L>1000m,單孔跨徑Lk>150m,屬于特大橋;多孔跨徑總長100m≤L≤1000m,單孔跨徑Lk>150m,屬于大橋;多孔跨徑總長30m(40m)<L<100m,單孔跨徑20m≤Lk<40m,屬于中橋;多孔跨徑總長8m<L<30m(40m),單孔跨徑5m≤Lk<20m,屬于小橋;單孔跨徑Lk<5m,則屬于涵洞。按主要承重結構所用的材料來劃分,橋梁分為木橋(屬于臨時橋梁)、圬工橋、鋼筋混凝土橋、組合梁橋、鋼橋等。按跨越障礙的性質分,有跨河橋、跨線橋(立交橋)和高架橋。按施工方法分,有整體施工橋梁(上部結構一次澆筑而成)、節段施工橋梁(上部結構分節段組拼而成)。按行車道的位置劃分,有上承式———視野開闊,但建筑高度相對較大;下承式———建筑高度小,視野較差;中承式———兼有前兩者的優缺點。按跨越方式(是否固定)分,有固定橋、活動橋(又稱開啟橋或開合橋,分平轉、立轉或升降)、浮橋、漫水橋。由于橋梁分類眾多,課堂講授時應突出重點,根據學生的專業特點,抓住主要的分類方式,如按結構體系、建筑材料、用途等進行分類的方式應作重點講解;而把按行車道的位置劃分橋梁的內容放到拱橋章節去講授,因為拱橋的主要分類方式是按行車道的位置來分類的。在后續講授斜拉橋或懸索橋內容時,也會涉及到按材料進行橋梁分類的知識點。同時,授課時還應注意各個分類之間的組合,如大跨度預應力混凝土連續剛構等。

(三)橋梁的跨徑發展

近年來,中國的橋梁建設發展迅速,橋梁跨徑不斷增加,許多橋梁建設達到世界水平,取得了舉世矚目的成就。已建成的著名橋梁有:主跨1088m的蘇通長江大橋(鋼箱梁斜拉橋),2012年前是世界第一跨度斜拉橋;主跨1650m的舟山西堠門懸索橋(世界第二跨度懸索橋);主跨550m的上海盧浦大橋(鋼箱拱橋);主跨552m的重慶朝天門長江大橋(鋼桁拱橋)。這些著名橋梁代表著中國橋梁建設的水平,受到世界橋梁界的高度贊譽。課堂講授時,應該對不同橋型展開講授,并注意內容的側重點,抓住幾種有代表性的橋型進行講述,力求簡單明了,與生活貼近。如,鋼懸臂桁架梁橋的主跨在19世紀初超過500m,而后極少修建,該類橋梁中國也較少見,課堂講授時一般僅簡單提及。鋼連續桁架梁橋19世紀50年代至今,單孔跨度控制在200m~300m之間,向更大跨度發展的可能性較小,課堂教學時,可以結合武漢長江大橋與南京長江大橋來講授。中國混凝土拱橋,即萬縣長江大橋,則在1997年達到了420m,超過了克羅地亞主跨390m的KRK-1號橋。鋼拱橋在20世紀30年代就超過500m,發展相對平穩。進入21世紀后,在中國出現了2座主跨500米以上的鋼拱橋,即主跨550m的盧浦大橋與主跨552m的朝天門長江大橋。鋼斜拉橋從1950年主跨約200m到今天主跨超過1000m,鋼懸索橋主跨從1930年主跨約1000m到今天約2000m,發展都很迅速。課堂講授時,應重點突出中國橋梁在跨徑上的突破,并配以相應的橋梁圖片,增強教學效果,激發學生的學習興趣,以達到事半功倍的效果。

(四)橋梁的美學與造型

相對隧道而言,橋梁的直觀性強,造型優美,視覺效果較好,往往給人以較強的震撼力;相對道路而言,橋梁是交通的關鍵部位,更能引起人們的關注。對橋梁的美學與造型應給予重點關注,講授橋梁的跨徑發展時,也需要借助圖片或動畫予以講解。橋梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。橋梁結構的形式與造型多種多樣,為橋梁工程師們的設計提供了無限的空間,也最能體現橋梁工程師們對橋梁結構的理解和熱愛[2]。在課堂教學中引入美學思想,可以激發學生學習該課程的興趣和求知欲望,引導學生更好地理解與認識橋梁,提高學生的審美情趣,達到更好的教學效果。

(五)橋梁的技術創新與發展動力

橋梁的發展史其實就是一部技術創新史。最早的橋梁可能源自雷擊而傾于河上的樹木。拱是曲線中最優美的線型,中國文字“橋”即是“木”與“拱”象形復合而成的。因此,緒論部分的課堂教學應重視這一內容的講解。趙州橋又名安濟橋,建于公元610年,是位于中國河北的一座著名石拱橋,也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。趙州橋圓弧拱的跨度大,通航凈空大。這種跨度大、扁平率低的單孔1/4圓拱橋梁結構,是橋梁史上的一個奇跡。趙州橋被譽為“國際土木工程里程碑建筑”。橋梁結構設計分析理論、電子計算機技術、建筑材料、施工工藝、行業競爭等因素的發展和進步,是推動橋梁工程發展的內在動力[4]。經濟發展、社會需求和技術創新,為橋梁工程提供了所需要的設計計算理論、計算手段、建筑材料、機械裝備、施工技術等,對橋梁工程的發展有著直接的支撐作用。英國工業革命后,世界鋼鐵產量快速增長,以鋼材為主要承重材料的工程結構得到較大的發展,鋼橋開始大量出現。20世紀30年代經濟大蕭條后,美國為了經濟的恢復和持續增長,修建了大量高速公路,鋼拱橋和鋼懸索橋由此得到了較快的發展。二戰后,由于鋼材短缺,混凝土橋梁大量出現,斜拉橋、正交異性鋼橋面板、混凝土塔、掛籃懸澆、預應力技術、連續剛構、鋼砼組合結構等新的結構和技術應運而生,并出現了許多先進的施工技術,如懸臂拼裝、頂推、移動模架、大型浮吊整體吊裝架設等[4]。日本經濟的發展,推動了高速鐵路的發展,相繼建成了多座世界級的大跨度斜拉橋和懸索橋。20世紀80年代以來,中國改革開放,經濟的騰飛促使公路鐵路迅猛發展,橋梁建設成就輝煌,建成了大量連續剛構拱橋、大跨斜拉橋、大跨度懸索橋等世界級的大跨度橋梁。

(六)橋梁災害事件的發生與應對措施

盡管橋梁建設取得了矚目的成就,但是不時出現的橋梁事故與災害仍無法回避[5]。古今中外發生的橋梁災害事故很多,2007年8月,美國《時代周刊》雜志評選了百年世界十大最惡劣塌橋事故。每次事故都是一個血的教訓,重要的是應思考導致橋梁事故發生的原因。1940年11月7日,在風中振顫的塔庫馬大橋在八級大風荷載的動力作用下,經過劇烈扭曲震蕩后,吊索崩斷,橋面結構解體損毀,半跨墜落水中,橋梁最終倒塌。當年人們未能全面認識懸索橋受力體系,也沒有足夠重視空氣動力對橋梁的影響。塔庫馬大橋的倒塌促使橋梁風工程學的誕生,推動了橋梁工程的發展,至今仍有警示意義。魁北克大橋在施工中先后出現2次工程垮塌事故(見圖2)。這座橋主跨度為549米,是當時全世界最長的懸臂橋。1907年8月,大橋桿件失穩引起全橋倒塌,19000噸鋼材落入水中,造成75人死亡。1916年9月,中間跨度最長的一段橋身在被舉起過程中掉落水中,11名工人被奪去了生命。垮塌的原因之一是南錨跨靠近主墩的下弦桿的壓屈導致大橋在施工過程中倒塌。穩定問題是力學中的一個重要分支,橋梁失穩事故促進了橋梁穩定理論的發展,橋梁技術的發展使橋梁穩定問題更顯重要。1970年,位于澳大利亞墨爾本的一座鋼箱梁橋(密爾福德天堂橋)倒塌。鋼箱梁橋本來已有很長的歷史了,由于二戰后鋼結構焊接與安裝技術的發展,鋼箱梁橋跨度做得越來越大,箱壁尺寸越來越薄。最終由于鋼箱梁板件的焊接殘余應力、幾何缺陷發生失穩,導致該橋倒塌。工程師從該橋的垮塌中認識到薄壁箱梁的剪力滯后效應,由此推動了薄壁構件設計理論的發展。湖南鳳凰橋在拆除橋上的腳手架時發生垮塌,事故造成64人遇難。2008年汶川大地震,2010年青海玉樹大地震,均造成道路、橋梁損毀嚴重。位于震中的汶川縣附近道路基礎設施受到嚴重破壞,其中橋梁震害最為典型和嚴重。因此,在課堂教學中,應適時引入橋梁災害事故的介紹,并適當進行評述,既完成了教學內容的講授,也活躍了課堂氣氛,還拓展了學生的工程視野,能收到較好的教學效果。此外,這些橋梁災害事故案例,與后面章節教學的內容是相關的,在緒論部分引入這些章節,為后面章節的教學提前作好鋪墊。

(七)全球交通網絡

加拿大人類學家費利克斯—菲蘭德將美國國家海洋與大氣管理局、國家地理空間情報局等機構的人類出行數據與地球夜景照片進行疊加,形成了地球上錯綜復雜的交通網絡。從中可以看出,空中交通與海路交通已相對完善,但是陸路交通還較匱乏,尤其是洲際公路中跨越海峽的橋梁建設較薄弱。由于全球化與世界經濟的發展,跨海工程也不再是可望而不可及的宏偉藍圖,21世紀或將迎來世界范圍內更大規模的橋梁建設[6-8]。著名海峽通道方案有白令海峽工程、直布羅陀海峽工程、墨西拿海峽工程、厄勒海峽工程、馬六甲海峽工程、大帶海峽工程、博斯普魯斯海峽工程等。中國交通運輸部已制定了“五縱七橫”國道主干線規劃,其中“二縱二橫”已基本連通。全部工程要求2020年前完成五個跨海工程,自北向南依次跨越渤海海峽、長江口、杭州灣、伶仃洋、瓊州海峽。其中,渤海海峽與瓊州海峽跨海工程尚在規劃中,長江口與杭州灣跨海工程已經建成通車,伶仃洋(粵港澳)跨海工程正在建設中。通過這部分知識點的講授,幫助學生認識到作為土木工程的橋梁工程建設是一項大有可為的事業,有很大的發展空間,學生們畢業后能夠施展自己的才能。由此使學生感到學習橋梁工程不再是一門枯燥的事情,而是跟自己的事業發展和自身的生活密切相關,學習橋梁工程課程還能與世界相聯系,從而激發學生課程學習的熱情與積極性。

三、結語

良好的緒論教學是橋梁工程課程教學良好的開始。在橋梁工程課程教學中,應結合土木工程專業培養方案要求和橋梁工程課程的自身特點,優化整合緒論部分的內容,改善教學方法,活躍課堂教學氣氛,激發學生學習知識的興趣,提高教學效果,培養素質高、實踐能力強的橋梁工程專業人才。

作者:曾勇 譚紅梅 吳國雄 董莉莉 單位:重慶交通大學土木工程學院 重慶建筑工程職業學院 重慶交通大學建筑與城市規劃學院

參考文獻:

[1]周水興.橋梁工程[M].2版.重慶:重慶大學出版社,2011.

[2]陳艾榮,盛勇,錢峰.橋梁造型[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]曾勇,譚紅梅.橋梁工程教學中若干能力培養的探索[J].高等建筑教育,2014,23(2):66-69.

[4]李亞東.橋梁工程概論[M].北京:人民交通出版社,2008.[5]阮欣,陳艾榮,石雪飛.橋梁工程風險評估[M].北京:人民交通出版社,2008.

篇9

改革開放以來,隨著經濟的不斷發展,各種工程如雨后春筍,需要大量工程技術人才,因此很多大學設有土木工程專業,緩解了需求。本文通過網絡調查和典型調研,收集了湖南城市學院土木工程專業建筑工程方向和美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,以下簡稱UIUC)土木與環境工程學院課程設置情況作為研究的樣本,來比較兩者的異同,為土木工程專業課程設置和培養一名優秀的專業人才提供科學合理的參考意見。

二 比較研究。

湖南城市學院土木工程專業課程建筑工程方向和UIUC土木與環境工程專業1-4年級每學期的課程設置情況和學分數見表一。

湖南城市學院的這份課程表,也就是國內大多數的土木工程專業的課程表,具有一定的代表性;而UIUC土木專業水平很高,在美國排名是數一數二的。通過對比可以發現,我們國家土木專業課程設置在內容上與外國相差無幾,在細微處有些差別:

1.開設了心智教育(Liberal Education)選修課。UIUC認為設置心智教育選修課的目的是:培養學生對人類文明和社會的理解,建立探究和批判思維能力,建立參加社會活動和終身學習的基礎。這些課程包括經濟、社會、行為、人類、藝術、西方主流文化、西方少數民族文化等等。我們國內大學沒有開設這樣的課程,或者設置有少數這樣的課程,但是目的沒有明確。

2.開設有種類繁多的選修課程,包括軍事,宗教,外語,運動學等。這類型的選修課不同于心智教育選修課,其目的是發展學生的個人興趣。湖南城市學院也開設了種類繁多的選修課,對于拓展學生眼界有幫助,但沒有上升到這樣一個高度,很多學生上選修課僅僅是獲取學分的一種方式。

2.UIUC在高等數學方面開課比較多。國外一般高中就學習微積分,但大學仍然開有3個學期的微積分,一門矩陣論和一門微分方程,并且把微分方程作為一門獨立課程。高等數學在土木工程專業中相當重要,比如說微分方程對于理解結構動力學中結構動力特性的理解,鋼結構的穩定理論理解等等,很多學生到高年級的時候就已經把高等數學給忘了,導致無法很好學習專業知識。

3.UIUC開設有多門力學課程,如動力學,土力學,流體力學等。大部分前面都加有一個introduction,意思這是一個包含很廣很深的學科,本課程只是入門。我們這里少有強調入門這個概念。我們要讓學生知道他們接觸的是很少的一部分,仍很多問題有待深究,要鼓勵學生多思考,而不是給學生灌輸一種這門課所有問題都已經解決的思想,或者說是一種被動服從的思想。

4.UIUC專業課程開設廣泛,他們的專業就是大土木。大土木包括交通、建筑工程及環境工程。學生可在這幾個專業中自己依據興趣愛好選擇,而我們這邊很多專業是一開始就定下來的,自己無法選擇。盡管其他課程也學了,但只是簡單的介紹性課程。實際上我們開始了解土木工程很多是從大二的土木工程概論課開始,很多學生由于開始不了解本專業而導致喪失學習興趣,學習被動。專業開課不夠靈活。

5.從開課的學分和門數來看,湖南城市學院土木院要多50%,學生自學的時間可能會少些。

6.湖南城市學院土木院有較多的課程設計,這是實踐性課程,可以使學生的理論知識得到鞏固,培養學生理論聯系實踐,分析解決問題和創新的能力,相比單個的作業有助于學生知識系統化,這是我們的優勢。

7.湖南城市學院土木院設置較多的施工方面的課程。這是因為學生出去之后大多從事施工相關的工程,著重培養學生此方面能力能讓學生工作后迅速上手。而UIUC設有寫作課,這課程意在提高學生專業論文寫作水平,這門課的開課時間大學一年級第一學期或是第二學期,因為學生大學一開始就要閱讀大量的專業論文和寫論文,部分學生以后需要接受研究生教育。國內大部分學生僅接受書本知識。

三 結論與建議

通過以上的對比分析我們可以得到以下結論:

1.國外名牌大學開設有獨特的心智教育選修課程,這有助于加強學生的社會責任感和培養學生的領導力的。我們也應開設這樣的選修課。

2.國內大學比國外大學多很多的實踐課程,有助于加強知識的系統性和提升學生理論聯系實踐的能力,國外大學著重提高學生讀寫論文的能力。

3.國外大學開課的重點在基礎性課程方面。

4.國內大學和國外大學基礎課程設置一樣,但是專業課程設置沒有國外大學靈活。我們也應根據學生的興趣增加選課的靈活性。

參考文獻:

篇10

1.正確認識土木工程監理。盡管工程監理制度在我國推行已有近二十年的時間,但由于長期以來在經濟體制上、工程認知上等方面的原因,目前的監理工作仍然以施工階段的監理為主,加上傳統工程項目管理模式的慣性影響,時常造成監理工程師在項目管理方面難以發揮全部的力量。現存的工程監理局面導致了土木工程工程專業學生對工程監理的片面認識,影響了學生選擇和學習本課程的積極性,也在一定程度上影響了學生畢業后從事監理工作的熱情。然而,隨著科技水平和國民經濟的不斷發展,我國的基礎設施建設近年來進展迅猛,不管是業主方、設計單位還是監理單位本身,對監理人員的需求都日益增長。因此,有必要在課堂教學過程中正確引導學生對土木工程監理的認識。在土木工程監理的緒論教學中,有必要對國外監理制度的歷史和發展狀況以及我國引入工程監理制度的原因以及目前的發展狀況進行詳細的介紹,重點闡述工程監理在我國建設工程項目管理工作的重要作用。深刻剖析監理工程師與業主和承包商之間的相互關系,強調監理工程師的公正、獨立和自主性。從建設工程項目本身的固有特性出發,論述監理工程師的服務性和科學性,重點介紹?O理工程師應當具備的科學的工作態度和嚴謹的工作作風,并且能實事求是地開展監理工作。

2.合理安排專業課程體系。土木工程監理是一種高智能的科技服務活動,監理工程師不僅要掌握監理專業知識,還需具備與工程相關的經濟和法律知識,才能有效地解決工程中常見的技術問題、組織和協調工程項目的開展和進行及完成工程合同的管理工作。為增加土木工程監理課堂教學的效果,應該對土木工程專業的課程體系進行合理安排。對于高校學生來說,確保在開設土木工程監理課程之前,應該完整地學習過一系列相關的專業課程,包括混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、土木工程施工、土木工程概預算、工程項目管理和項目法規等。預先建立土木工程專業的基礎知識和學習思路,才能增強學生在土木工程監理課程學習過程中的主觀能動性。

3.科學使用課程教材。目前,市面上的土木工程監理教材大多內容陳舊,未能及時體現工程監理專業在我國基礎設施建設領域的發展水平,且教材中各個章節中的內容聯系不夠緊密,與實踐工程相關的案例較少,不利于土木工程監理的教學。筆者在對比了多套教材的情況下,選擇了由中國水利水電出版社發行的普通高等教育“十二五”規劃教材――《建設工程監理》,該教材緊密結合我國建設工程監理制度推行以來取得的成績和積累的豐富工程監理經驗,融合當代工程管理領域新的研究成果以及不斷變化的趨勢和要求,從適應我國建設工程監理事業和從業人員的教育發展的需求出發,全面系統地闡述了工程建設監理的基本理論,以及工程建設監理實施程序、工程建設監理目標控制的方法與手段。

二、豐富案例教學,真實模擬專業工作情境

1.案例選擇。案例選擇是為了實現特定的教學目的,達到一定的教學效果。案例選擇時盡量做到統籌兼顧,好的案例既能完整地反應工程背景和工程問題、緊密結合課堂教學內容,又能啟發學生對問題的思考、爭論和進一步探索,使得學生在案例教學的過程中能夠更加深刻地理解相應的專業理論知識,提高實踐能力。筆者在講述建設工程質量控制時,以2007年湖南省鳳凰沱江大橋垮塌事件為案例,組織學生對該案例中的事故發生原因進行討論,重點分析監理工程師的事故責任,較好地實現了建設工程質量控制的教學效果。

2.鼓勵獨立思考,重視雙向交流。傳統的課堂教學過程中,大多為教師講解,學生聽和練習,教師只負責告訴學生如何去做和解決問題,忽略了課堂教學內容在實踐中的適用性問題,在一定程度上損害了學生的積極性和學習效果。在案例教學的過程中,教師應該不設置唯一標準答案,鼓勵學生獨立思考問題,并要求每一位學生以專業知識為背景就所選案例發表見解。同時,引導學生由注重知識轉變為注重能力,根據學生對案例的不同理解補充新的教學內容,重視教師與學生之間的雙向交流,增加學生在案例學習過程中的主觀能動性。

3.總結歸納。在運用專業理論知識對案例進行分析討論后,教師應對相關知識進行總結歸納,對學生提出的見解進行評論,并進行必要的補充,分析案例討論中存在的不足和長處。在總結歸納過程中,重點揭示案例中蘊含的專業理論知識,并強化相應的教學重點,給參與學生予以鼓勵,為日后的課堂案例教學做好鋪墊。

篇11

篇12

一、PBL教學的基本理論

PBL教學法是美國神經病學教授Borrows于1969年提出的基于構建主義的一種新型教學模式。PBL教學法認為,知識的獲得是學習主體主動建構的結果,因此,教學過程不是教師向學生原封不變地傳授知識的過程,而是學生在教師的幫助指導下自己建構知識的過程。這種教學方法有利于培養學生的創新能力、自主學習能力、實踐操作能力、合作能力、人際交往能力;有利于提高學生專業學習的興趣;有利于促進學生高層次思維的形成。

二、目前本科土力學教學中存在的問題

土力學是土木工程專業一門重要的專業基礎課,它在一般基礎課和專業課之間起著承上啟下的關鍵作用。從教學角度考慮土力學的教學質量將直接影響學生后續專業課程的學習,從人才培養的角度考慮土力學是培養土木工程專業人才的一個練兵場。由于土力學的自身特點,在目前本科的教學中還存在以下幾個問題:

1.學生難以把握各知識點間的聯系

由于土是由固、液、氣三相組成的松散顆粒,具有不均勻、各向異性且隨時間在不斷變化的特點。因此土力學具有概念多、參數多、假設多的特點,不像材料力學、結構力學那樣具有嚴謹的理論系統。學生難以把握各章節之間的聯系與知識脈絡,常會造成“只見樹木、不見森林”的狀況。

2.課程學時有限,學生對專業背景了解甚少

目前,大部分高校的土力學課程都安排48學時左右,要任課教師在這么短的學時內講完所有理論知識,時間是相當緊迫的,更別談在課堂上給學生補充一些相關專業背景知識。正是因為缺乏對專業背景知識的理解與一些基本的感性認識,使得學生學起土力學來非常吃力。由于難懂、難學,就造成了不想去學的惡性循環,導致學生對土力學學習失去了興趣。

3.學生自主學習能力不強,缺乏思考精神

目前,大部分高校的成績都是采取期末“一卷定音”的形式,缺少平常學習過程中的考核,學生存在“平時不學不要緊,只要期末背誦下重點、做做歷年試題就能及格”的僥幸心理。這種考核模式直接造成學生學習缺乏主動性,對專業問題缺乏思考意識,在這種模式下培養出的學生專業基礎不扎實,所謂的專業應用能力與創新精神的培養,其實也是一紙空文。

三、PBL教學法在土力學教學中的實踐

針對上文提到的本科土力學教學存在的問題,作者在多年的土力學教學中引入了PBL教學法,對于提高學生學習興趣、提高自主學習能力和專業應用能力有著很大的作用。其主要實施步驟如下:

1.在緒論中引入問題,布置課程討論任務

目前很多老師都不重視對土力學緒論的講解,一般就讓學生回去自己看,其實這里就失去了一次與學生溝通的絕好機會,失去了提起學生對土力學學習興趣的“第一塊金牌”。其實,教師可以利用緒論介紹的一些專業背景如比薩斜塔、虎丘塔等學生熟悉的經典案例,然后向學生提出問題,如是什么原因引起這些塔的傾斜呢,它們一年的傾斜度有多少呢?若要使塔不倒,那么它們的最大傾斜角是多少呢?教師還可以通過趣味問題如太沙基在雨天泥地里滑倒的故事,引導學生思考,提出有效應力原理。通過這些趣味問題的介紹,讓學生對土力學有一個感性的認識,然后學生可以根據教師所列的問題中選擇感興趣的問題進行歸組學習。

2.學生自主學習,老師加強引導

每組學生領到任務之后,可根據各自的問題進行分工協作、相互交流,利用網絡資源、圖書館等收集相關文獻資料,了解土力學中該問題的研究動態、研究方向等。這一過程是學生學習分析問題、思考問題、解決問題等綜合能力培養的重要階段,教師要加強在這一過程中的指導,引導學生的思維、培養學生的創新能力。

3.課堂交流,學生充分討論

在課程進行到中期時,每組學生派一個代表,把自主學習過程中的成果、個人想法及期間遇到的問題集合整理,以PPT的形式向全體學生講述。在學生發言及自由討論后教師對于學生的學習成果進行歸納總結,對學生的問題基于不同角度、不同方式加以正確呈現;點評各組的作品,為學生整理思路,提出作品的不足,讓他們能夠更加深入地認識系統開發的各個細節,引導學生全面分析問題,從而使他們的思維能力得到提高。

以上是PBL教學的主要實施步驟,其實在日常教學中還可以采用基于PBL教學思想的其他方案,比如提前讓學生做下一課程的計算題或習題,這是簡單便行的一種方法。學生通過解題,達到了預習與思考的目的,這樣學生帶著問題來上課,在教師上課講解的過程中就會有目的地學習,有利于提高教學的質量與效果。

四、結語

PBL教學法強調教師引導學生積極思維,是發展學生智慧和創新能力的一種教學方法。其教學過程始終體現以學生為主體、以問題為導向、以培養能力為主線的要求,強調教學的探索性和研究性,重視學生感知、思維、興趣、動機等綜合素質的發展,有利于形成可持續發展的學習能力

正如土力學奠基人太沙基所說,土力學既是一門科學又是一門藝術。其實,教學又何嘗不是如此?PBL教學法作為一種新型的教學法,不僅要求教師要具有豐富的專業知識,而且還要善于提出問題、調動學生積極性,引導學生針對問題進行思考、討論,以提高學生的學習興趣,培養其思考能力、創新能力等綜合素質。

本文以土力學教學為例,旨在拋磚引玉,以期土木工程教育界同仁能夠共同討論高校本科土木工程教學改革,建立一種適合高校土木工程專業學生能力發展,適合本科土木工程人才培養的教學新模式。

參考文獻:

[1](美)埃德溫·M·布里奇斯,菲利普·海林杰.以問題為本的學習在領導發展中的運用[M]. 馮大鳴主譯.上海:上海教育出版社,2002.

篇13

1.3高校教師一職多能,教學過程無法形成有效的PDCA循環PDCA是英語單詞Plan(計劃)、Do(執行)、Check(檢查)和Action(處理)的第一個字母,PDCA循環就是按照這樣的順序進行質量管理,并且循環不止地進行下去的科學程序。教學質量的提高和教學目標的完成,貫穿于整個教學過程。教學過程包括教學目標、教學內容、教學方法、教學手段、教學測量、教學評價等等。在教學過程中使用PDCA循環:P-確定教學目標;D-在教學過程中所采用的教學手段和方法;C-教學效果評價;A-對教學過程中存在的問題進行改正,確保教學目標的完成。教師是整個教學過程的組織者,每個部分的完成都離不開教師,但在整個教學過程中由于高校教師一職多能的特點,導致無法有效對教學過程進行組織,在PDCA循環中缺失環節,導致無法對教學質量進行有效控制,達不到預期效果。

2工程力學課程改革的研究

工程力學課程的定位,決定了課程的重要性,作為土木工程專業學生來說需要熟練掌握。所以針對所提出的問題,提出一些改革建議,以供參考。

2.1教學內容的改革工程力學課程是一門應用性較強的課程,是土木工程專業的核心基礎課程之一,是連接高等數學、大學物理與結構力學、彈性力學、土力學、混凝土結構設計、鋼結構設計、砌體結構設計等課程的橋梁,是土木工程專業學生教學由基礎教育向工程實踐教育的重要轉折點,其在實踐教學中的作用越來越明顯,但是教學內容過分強調力學作為一門獨立學科的系統性和完整性,而忽視力學作為應用學科的實用價值。工程力學的任務是學會如何對力學問題建模、如何將模糊的問題和想法用數學來描述,并培養提出、分析、設計以及解決科學和工程問題的能力。為了能夠更好的培養學生分析和解決實際問題的能力,拓寬學生運用力學的方法解決實際的工程問題,應從教學內容上加以優化。一是重視基本概念、原理和方法的更新,增加新的教學內容,如工程力學領域的新技術、新進展、新概念、新實驗以及國內外土木工程等領域的實際問題。二是為了使學生對力學課程產生興趣,在緒論課程中應引入經典力學的發展史。目前,在教材編寫中,由于“少而精”的要求,緒論中更多的是介紹課程的研究內容、研究任務、研究方法以及研究目的,而弱化了力學發展史的介紹。從古代墨子“力,形之所以奮也”到牛頓力學《自然哲學原理》的編寫,再到哈密頓《一個動力學普遍方程》的發表,經典力學的發展經歷的漫長的時間,期間出現了很多促使力學發展的科學家,如牛頓、麥克斯韋、達朗伯、拉格朗日、哈密頓等等。這些歷史及歷史人物的介紹,可以達到喚醒、激勵、鼓舞學生的目的。三是強調概念性和實踐性內容的重要性,適當減少計算性內容。工程力學具有基礎性和應用性的特點,在教學內容安排中,一方面弱化理論推導過程,另一方面應適量增加一些具有實踐性或趣味性的教學素材;例題中,應突出對實際問題的力學模型建立過程的描述,在課后習題中引入基于力學分析的工程實踐的綜合運用實例,以調動學生的學習積極性和培養學生用力學方法分析問題和解決問題的能力。

2.2教學方法的改革工程力學教學方法的改革,關鍵在于提高學生的學習興趣。一方面可以通過制作精美的教學課件增加課堂的趣味性和直觀性。現有的課件和通常意義上所說的板書并沒有多大區別,只是將原來用在黑板上推導完成的公式,放到了多媒體課件中加以展示。這樣的課件在教學過程中,達不到吸引學生的目的,自然無法引起學生的興趣。考慮到在工程力學課程教學中會用到大量的力學簡圖和實驗結論,如果可以將這些力學簡圖和試驗項目(如在理論力學課程運動學篇中出現的連桿機構,材料力學課程中桿件的各種變形等等)用類似flas的直觀方式表現出來,就可以豐富課件的內容,增加學生的興趣。另一方面是引入課堂試驗。力學課程中的基本原理都是建立在實驗基礎上,但目前力學的教學中,由于條件所限,工程力學課程中的實驗部分主要集中在材料力學的一些驗證試驗中,如金屬材料的拉伸壓縮試驗、梁的彎曲正應力試驗、扭轉試驗等等。這些試驗的開設,能在一定程度上提高學生的學習興趣和動手能力,但要達到力學教學的目的,還有一定的距離。為了改變這一現狀,可以借鑒一些國外大學經典力學的教學方法,在這些課程的教學中,教師在每堂課的教學中會會通過隨堂實驗的方式,驗證本堂課所涉及到的相關內容和原理,盡管這些實驗的結果大家都是非常熟悉的。此外還可以采用離開教室的現場教學。土木工程專業是應用性較強的一門學科,作為土木工程專業重要的基礎課程,應該在在學期中,安排2-4個學時將教學從教室搬到現場,通過利用現場的工程實物,教會學生如何對實際工程問題模型化,并用所學的力學知識進行分析解答。

2.3教學模式的改革傳統教學模式是以教師為中心的“填鴨式”教學,教師起主導作用。由于高校教師一職多能的特點,使得教學過程質量控制稍顯不足。鑒于這種情況,應對傳統教學模式加以改革,形成以學生為中心的教學模式。在這一過程中,應以班級為基礎建立4-6人為一組的學習小組進行研討式教學。研討課教學是讓學生參與教學,教學相長,師生互動,通過專題研討使學生主動建構和拓展知識,培養學生的發散思維和創新能力。教師可以針對課程重難點問題,設置相關專題討論課。教師通過引導,教師與學生,學生與學生間通過互動交流,對所學的知識進行拓展。也可以設置一些與學科前沿相關的內容及熱點,學生通過課后查閱文獻,以小組為單位,通過板書、圖片、多媒體、實物模型等靈活的形式展示,并由教師與其他同學進行提問、討論,最后教師進行總結和點評。此外,在作業形式中也應該改變傳統以課后習題為主的作業模式,為了能夠更好的培養學生的能力,提高學生的綜合素質,可以布置一些研究型的題目,通過查閱文獻,以論文的形式的完成。比如通過材料力學課程中梁的合理設計問題,可以提出鋼筋混凝土梁的合理設計問題、鋼梁的合理設計問題等等,然后將這些題目布置下去,讓學生查閱資料,并完成相關論文。總之,要以這種教學形式改變傳統的“填鴨式”教學,實現課堂教學從“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變。

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