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建筑安全是施工過程中首要的條件,這就需要保證建筑物的結構達到相應的承壓標準,確保結構安全穩定。然而,對鋼筋混凝土結構而言,由于長期使用不免會出現結構破碎的情況,那么就需要對建筑結構進行加固修復,保證整棟建筑能夠安全使用。
1 結構安全加固技術的特點
(1)結構方案受到原有結構形體的約束。相對而言,對原有建筑進行加固處理,比新建結構處理更為復雜,畢竟在用結構加固的自由度要小得多。這主要是由于現有建筑結構的形式和高寬度等因素,都會限制加固方案的選擇。這時,就需要建筑設計師根據原有建筑結構的體系,并結合現實的建筑結構條件,找出科學的加固施工方案與施工方法。
(2)經過加固之后,建筑結構體系的受力情況較為復雜。通常情況下,經過了加固施工之后,由于建筑結構屬于組合截面或者是組合結構,因此就會使得結構受力變得比較復雜,建筑物原來的結構構成、受力程度以及它的力學性能及損傷程度都會發生一定的變化,此外,在加固施工過程中,由于新舊材料的結合以及不同時期的施工方法、技術,這些因素都會對加固結構的受力性能產生直接影響,從而提高了科學分析的難度與精準度。
(3)加固施工難度大。在原有建筑的環境下施工,必然會出現加固施工場地狹窄的情況,此時,就可能會對設備、管道和結構構件的使用產生很大的約束。最常見的是施工設備和機具操作困難,大型機械設備無法進場等情況。與此同時,加固施工一般在建筑物仍然在使用的情況下進行的,因此,就要求加固施工過程必須要講求速度,以減少對建筑物使用的影響時間,在特殊的情況下,還需要分段分期地來進行加固施工。
2 建筑物結構加固技術的基本使用原則
(1)在進行加固施工之前,施工人員必須要對建筑物原來的結構體系以及結構的材料等方面進行全面的了解,只有在熟悉原有結構性能的基礎上,才能根據加固方案來進行科學合理的加固施工。此外,還要對建筑物原有的結構進行系統的鑒定和勘察分析,對原有結構的構造特點、材料性能和結構體系中的缺陷、損傷等問題進行系統的論證與分析,把握好建筑結構的持力水平以及受力現狀,只有這樣,才能在加固施工的過程中有效地防止施工隱患問題的出現,杜絕施工事故的發生。
(2)在進行建筑物加固施工中,還要保證結構方案的切實可行性與經濟合理性,以經濟合理、方法科學、施工便捷為主要考慮因素。在建筑結構加固方案的選擇上,不僅要考慮到方案的可行性的問題,還需要考慮原有結構加固后的受力特點,只有對原有結構進行整體分析,才能確保加固后的結構體系傳力線路明確,安全可靠。當然,在市場經濟條件下,方案的選擇還必須考慮經濟因素,根據加固施工的具體特點和加固施工的技術水平,選擇最為經濟的施工方案。并且能夠減少對使用環境和相鄰建筑結構的影響,盡可能地縮短施工周期,以便節約成本支出。
(3)應該要盡可能利用原有結構的承載能力,減少對原有建筑的損傷。選擇加固方案的過程中,需要充分考慮降低對原有結構或構件的拆除和損傷。也就是要求施工方在確定方案前,要對已有結構或構件進行全面了解,盡可能保留并且充分地利用它的作用。否則,一旦誤判誤拆了原先的結構構件,那么肯定會對保留的原有結構造成巨大的影響,不僅會危及保留的結構構件,還會給加固后的結構留下隱患。
(4)強化對實際結構的檢查。一般來說,施工方在加固方案確定之前,就已經對原有結構進行了全面的檢測和鑒定,但是為了確保工程的質量和施工安全,必須要考慮到各種客觀因素的發生,在加固施工實施的過程中,需要組織專門的工程技術人員對實際結構進行全面的檢查,一旦發現了結構的損傷或者是缺陷問題,就要馬上將實際情況反映出來,找出對策,消除建筑物的安全隱患。
3 建筑結構加固技術的具體方法
通常情況下,建筑物結構的加固技術與方法,可以分為直接加固法和間接加固法兩種。
3.1 直接加固法
直接加固法,顧名思義就是通過直接提高構件截面的承載力和剛度的施工技術來達到加固建筑物的目的,常用的直接加固法有以下三種:
3.1.1 加大截面加固法。是指利用與原有構件同類的材料,通過增大截面面積的方式,提高構件的承載力,從而實現加固建筑原構件的目的,如可在原有鋼筋混凝土柱周邊的位置澆筑一層鋼筋混凝土圍套。接著,根據建筑加固結構的實際需要,利用相應的技術措施,使得新舊鋼筋混凝土形成一個牢固的整體,如可以在原有鋼屋架下弦桿的位置,根據結構的形狀增設一根鋼拉桿,通過相應的技術處理讓兩者共同工作,完成對屋架下弦的加固。因此,這種方法在各種構件的加固工程中使用較為普遍。
3.1.2 外包鋼加固法。就是把新的鋼鐵或鋼板等材料,包在被加固構件的外側,然后利用施工措施將其做成保護性的外包鋼,使得與原有的建筑構件形成合力,從而達到增強構件的承載能力和剛度的目的。它通常可以分為干式外包加固法和濕式外包加固法。總體上看,外包鋼加固法能夠有效地提高建筑構件的抗彎性能和抗壓能力,而且施工周期較短,比較受歡迎。
3.1.3 預應力加固法。實質上是利用高強度鋼筋或型鋼等材料,在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿。受彎構件和受拉構件的加固工程,往往會選擇預應力拉桿加固法。因為使用這種方法不僅能夠有效地提高構件承載力,而且也能夠提高截面的剛度、減少原有構件裂縫寬度和撓度、提高加固后構件截面的抗裂能力等。總之,該法具有占用建筑空間較小、施工周期較短的優勢。
3.2 間接加固法
指的是根據原有建筑結構體系的客觀條件,在加固施工過程中,通過系列的技術方法及措施,改變其結構傳力的途徑,從而達到減少被加固構件的荷載效應的目的,常見的間接加固施工方法有以下三種:
3.2.1 增設構件加固法。主要就是利用在原有的建筑構件之間增加新的構件,從而達到加固建筑物的目的。例如在兩榀屋架間增設一榀新屋架、在兩根柱子之間增加一個新柱或者在兩根梁之間增加一道新梁等,通過這樣的方式,能夠很好地減少原有結構的受荷面積,從而可以大幅度地減少建筑的荷載效應,增加其安全性能。
3.2.2 增設支點加固法。增設支點加固法是在柱子、屋架之間增設支撐構件或者是在梁、板等構件上增設支點,通過降低結構構件的計算跨度,在有效降低荷載效應的同時,最大化地發揮構件潛力,進而增加結構的穩
定性。
3.2.3 粘鋼加固技術.就是在鋼筋混凝土結構構件表面,利用特制的建筑結構膠粘貼鋼板,在采取相應的施工方法與技術措施之后,達到提高建筑結構構件承載能力的一種加固方法。
第一,粘鋼加固法:鋼板和原有結構通過粘膠實現二者的連接。這也就意味著,決定加固能否成功的關鍵在于新舊兩部分的材料性能,尤其是材料的黏結性能。從當前的情況看,因為對粘膠耐久性能的標準尚未形成一定的共識,所以,為確保加固后結構的可靠性,就必須要很好地控制粘鋼加固構件的承載力,與此同時,必須要在確保即便是在外粘鋼板加固失效的情況下,結構本身的安全性也得到保障。
第二,構件粘鋼加固:這種加固方法主要適用于60℃以下、相對濕度70%以下、無化學腐蝕的環境,如果工程無法滿足上述使用條件時,就必須要根據相關標準采取有效的防護處理措施。為保證加固效果,使加固鋼板材料強度得以充分利用,被加固的混凝土結構構件,其現場實測混凝土強度等級至少是C15,且混凝土表面的正拉黏結強度必須達到相應的標準。
第三,粘鋼加固:這種方法對鋼板的要求較高。一般來說,如果采用的鋼板較厚,那么所需要的錨固長度就越長,那么相應地就給施工帶來較大的難度;如果鋼板越薄,那么就需要適當地增加用膠量。相關的標準早已規定,采用手工涂膠粘貼的鋼板厚度控制在5cm以內,采用壓力注膠粘貼的鋼板厚度要控制在10mm以內。鋼板寬度應根據承載力要求所需要的用鋼量確定。采用梁側面粘貼鋼板加固時,為保證加固效果,使鋼板得以充分利用,一般應控制鋼板寬度不大于梁高的1/3。
4 結語
總而言之,鋼筋混凝土結構加固是一項很復雜的工程,其涉及到很多方面的工程技術。因此,施工人員需要在施工前對原有結構進行徹底勘察,對需要加固的結構進行分析判斷,然后再根據實際需要采取合理的加固技術。
參考文獻
[1]梁乃金.體外預應力加固舊橋之探討――蕪湖市中江橋加固工程實例分析[J].安徽建筑,2010,(5).
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Key words: local undergraduate college; local economy; civil engineering specialty; talents cultivation
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)23-0219-02
0引言
榆林學院位于陜西榆林市,榆林是盛產能源礦產資源地方,被譽為中國的“科威特”。榆林學院是一所省屬綜合性本科院校,也是國家級能源化工基地和歷史文化名城榆林唯一的普通高校。它的前身是創建于1958年的綏德師范學院。在2003年成功地從師范專科學校轉型為地方綜合性本科院校。土木工程專業于2005年經陜西省高等教育委員會批準設立,并于同年9月開始正式招生。無論從辦學條件、師資力量,相對于院校的同專業來說,榆林學院土木工程專業都是一個嬰兒。在教育部頒發的《普通高等學校本科專業目錄》和《工科本科引導性專業目錄》中將建筑工程專業調整為土木工程專業,設置了建筑結構工程、市政工程、建筑經濟與管理、道路與橋梁工程、巖土工程和水工結構工程等6個專業方向[1]。合并之后的土木工工程專業被稱之為“大土木工程”,它涵蓋了原來的建筑工程、交通工程、礦建、城鎮建設、工業設備安裝工程、飯店工程、涉外工程、土木工程等八個專業,范圍更廣、支系更多、科目更為復雜。近些年,“大土木工程”對人才培養的規格和模式提出了新的要求,使得地方本科院校土木工程專業不斷改革課程體系、優化課程結構,用以服務當地經濟。榆林學院土木工程專業正處于起步階段,而此階段人才培養的核心問題是如何在人才培養模式上凸顯“地方性”與“應用性”,怎樣能夠適應本地方經濟發展和區域建設的需要,尋找適應性較強的應用型人才培養模式。
1服務于地方經濟建設的本科院校人才培養目標的定位
服務于地方經濟建設的本科院校土木工程專業在人才培養模式上的凸出點在于“地方性”與“應用性”,那么地方經濟的建設需要應用性的高級技術人才[3]。從地方本科院校走出去的學生較大多數留在地方,為地方建設出份自己的力量。人才培養的模式中就要突出地方性,即地方高等學校培養的人才,主要用于為本地區服務。因此在本科培養教育的同時也要與本地區緊密結合起來,為本地區的經濟建設服務。
榆林學院處在榆林經濟大力發展的優勢下,城市及周邊的建設也在飛速發展,同時又是僅有的一所本科院校。榆林由于所處陜西最北邊,處于黃土高原和毛烏素大沙漠的交界地帶,因此環境相對較差。陜西省知名院校如西安建筑科技大學、長安大學、西安交通大學等畢業的學生大多數進入名企工作、大中城市工作或繼續學習。在這樣的就業情況下,使得榆林的市場中土木工程專業人才空缺較大。我校要抓住市場空缺,采用獨特的培養方案培養出一批獨具地方特色的土木工程人才。
在充分分析榆林地區社會、經濟發展的同時,準確地定位我校土木工程專業培養目標,首先,需找差距,這里的差距不僅僅是自己與重點院校的差別,還有學生質量的差距。其次,明確地方本科院校培養人才的去向,即為誰培養專業人才。土木工程專業為本行業的企事業單位的基層建設部門、中、小城市的大、中、小型建設管理部門輸送高級技術人才。再次,明確地方本科院校能夠培養出怎樣的高級人才。土木工程人才必須要是土建施工方面的技術人員,同時也要求技術人員具備建筑裝飾、給水系統,電氣、暖通空調設備安裝施工方面的知識;這些人才的特點是“現場工程師”,而不是研究開發型人才;同時還要有一定的管理知識、經濟知識、外語和計算機知識,相應的人文社會科學方面的素質,較好的心理素質和一定的社會交往能力。
從2005年招生以來,結合我校“立足榆林、輻射周邊,為榆林及周邊的建設培養應用型技術人才”的發展目標,本著“合理定位、明確方向、尋求特色”的專業建設指導思想,加強土木工程專業人才培養目標、模式的研究與實踐,強化課程體系建設和改革;重視學生實踐能力的培養;確保教學質量;加強師資隊伍建設,加強校企交流合作,結合設計院建設提高教學、科研水平;完善教學設施;強化教學管理制度建設,加大實施力度。密切聯系企業,服務經濟,服務社會,充分利用地域優勢,加強產學合作,積極與房地產、施工、監理、設計院等相關領域企業進行交流、協作,力爭實現校企相結合辦學。探索適合榆林地區及周邊省市經濟發展需要,大力培養土木工程專業人才,并與地方經濟相適應,將更有助于推動地方經濟的發展。
2地方本科院校土木工程專業培養特點
榆林學院土木工程專業提出擴寬專業口徑,增強人才的適應能力的培養特點,即“厚基礎,寬口徑”的教育思路[2],培養立足于地方,面向地方實際,滿足地方需求,注重素質教育的土木工程專業人才。
“厚基礎”的學生往往動手能力較弱,畢業以后更多選擇進一步的學習深造,較少傾向于生產第一線。因此,“寬口徑”是在建立在多種職能上,其中以一種職能為主的前提下,專業面盡可能地拓寬;而“厚基礎”指建立在一種具有厚實的、較寬的專業基礎之上的專門化教育。廣博與精深、通才與專才應當在矛盾的基礎上予以統一[4,5]。
以榆林學院為例,土木工程專業人才培養模式以厚基礎,寬口徑為主,同時還特別注重實踐教育。具體體現在以下幾點:第一,培養的學生首先要具備一定的生存發展技能。目前地方院校畢業生的就業壓力日趨增大,剛走出大學校門的學生由于缺乏實踐經驗,而被用人單位拒之門外。在學習理論的同時我校增加了“工程實訓”的課程;第二,培養特色應體現在學生較強的動手能力和良好的適應能力上,我校不斷開展各類建筑工程設計、實訓技能大賽。地方院校凝練專業特色,必須以能力培養為主導,強化實踐環節為重點,突出應用性和實用性;第三,在課程設置上,基礎理論知識以“必需、夠用”為原則,專業理論知識以“突出重點、兼顧其它”為原則。
3明確服務于地方經濟的本科土木工程專業知識結構、課程體系要求
3.1 劃分專業方向目前大多數院校將土木工程劃分為建筑工程、道路橋梁工程和巖土與地下工程方面,我校土木工程專業的專業方向設置現階段應以建筑工程方向為主,待土木工程專業師資、實驗條件等達到一定基礎后,在開設道路與橋梁工程、巖土工程專業方向。
3.2 優化本科土木工程專業的課程體系課程體系設置是實現人才培養目標和基本規格要求的主要依據和基本保障[6]。在滿足新的課程體系中應加強基礎理論教學,針對土木工程專業需要的知識結構、綜合素質要求,按照專業教育與素質教育相融合要求,結合我校教學計劃制定的相關文件,大體把內容和課程分為公共基礎課、專業基礎課、專業方向課和素質拓展課以及實踐教學部分。
專業基礎課要求學生掌握本專業基本的科學原理與工程的關系,以及它們在工程對象中的應用法則,掌握實驗、運算、分析的方法以及初步的設計方法,這是學生進一步學習專業課和分方向學習的重要基礎。課程包括高等數學、線性代數、大學物理、大學物理實驗、理論力學、材料力學、結構力學、電工電子學、工程制圖、房屋建筑學、土力學、土木工程材料、土木工程測量、混凝土結構設計原理等。
專業方向課要求學生掌握本專業主要的工程設計與工程施工的知識[7]。學生在大三開始根據個人特長、愛好與興趣、就業形勢、地方經濟建設需要等,從設定的三個專業方向中完整地選擇一個方向的課程組學習。在專業方向中分為專業方向限選課和任選課。對于限選課來說,選課時要求學生主修三個方向模塊中的一組課程,掌握一門學科的專業知識,具有從事某一行業工作的能力;而任選課可以根據個人的興趣愛好可以選一些認為有幫助的課程。
實踐性教學是土木工程專業非常重要的教學環節,對于培養具有創新精神和實踐能力的高質量人才有著不可替代的重要作用。加強土木工程專業實踐教學是培養模式革新的亮點。改變以往觀念陳舊、重課堂、輕實踐的現象,使得理論教學與實踐教學完美結合。我校實踐教學分為專業基本技能訓練、專業技能訓練和綜合能力訓練[8]。實驗與實踐環節要求工民建方向的課程包括混凝土結構與砌體結構設計、高層建筑結構設計、建筑結構抗震設計、土木工程施工組織設計、建筑結構試驗等,學完這些課程就具備了工業與民用建筑的設計、施工和管理的知識結構。專業素質拓展課要求學生在學習理論知識的前提下,還能夠熟練操作計算機繪圖,能夠看懂、讀懂專業文章,包括專業英語、建筑CAD、各種軟件培訓。
4結語
地方院校肩負著地方區域經濟建設輸送人才的重任,在構建有特色的土木工程專業人才培養模式時,不能單一的仿效重點高校的辦學模式,應認真分析地方特點和人才需求的特征,面向地方經濟建設,合理設置課程體系,這樣,培養的人才才能適應地方、服務地方。
參考文獻:
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土木工程從遠古時期就已經存在,由原始的伐木采石,建造出模仿天然掩蔽物的人類居住場所,到新時期的超高層建筑、水利工程、超高長跨度橋梁,土木工程的發展與變化,代表了人類發展的歷程。在歷史的發展過程中,土木工程的理論、分析手段、施工技術、地基處理都有了更多的發展與突破。21世紀人們生活水平不斷提高,而經濟飛速發展為土木工程帶來了更多的要求,所以根據土木工程發展現狀,分析未來土木工程發展方向,是非常重要的工作。
1.土木工程發展意義
土木工程的根本含義是征服大自然,通過人力實現自然界帶來的效果。隨著各項土木工程技術的發展,各種高層建筑拔地而起,橋梁、水利工程、公路使人們的生活更加便利。土木工程是提高人類居住環境與交通的核心產業,提高土木工程建設水平,完善土木工程發展體系,實現社會、環境、經濟共同發展的根本性目標,是土木工程發展的重點。人類需要良好的生存空間,舒適的生活環境,為了獲得更好的居住環境,更加優秀的土木工程技術將不斷出現。
2.土木工程發展現狀
為了明確土木工程未來發展趨勢,必須明確土木工程發展現狀,通過現狀分析出土木工程的特點。
2.1土木工程理論發展
土木工程發展由兩方面組成,分為土木工程理論與設計,理論是土木工程的基礎,設計是通過實際證明理論的過程,只有成熟的理論作為基礎,才能使土木工程設計真正的得到進步。土木工程理論由力學、計算機、統計學等多種學科組成,必須通過多個學科的綜合知識體系,確保土木工程理論的可靠性。近年來計算機技術不斷成熟,土木工程也進行了飛越式的提升,根據道路、橋梁、建筑等土木工程,分別開發了多種模擬施工計算軟件,這些軟件為土木工程設計的突破帶來了很大支持。信息化進行不斷加速,而土木工程的相關資料與技術可以快速傳播與交流,我國土木工程通過網絡吸收每個國家優勢的理論與技術,并且在網絡上交流先進的土木工程理論。
2.2土木工程設計發展
土木工程設計擺脫了傳統設計的缺陷,全面分析了土木工程的環境、經濟、安全等因素。新型材料、結構、工藝、施工方法不斷出現,人類可以將土木工程的規模擴大化,高層建筑也在不斷增長,超高層、超跨度復合結構體施工技術也在不斷成熟,土木工程設計逐漸向長、高、柔方向發展。土木工程設計建立在基礎理論上,隨著土建項目要求更加復雜,土木工程設計也需要更加多樣化,只有及時吸收新技術,把握住新優勢,才能使土木工程設計更加優秀。目前,土木工程設計已經得到了很好的發展,在受力、形式方面比較成熟。
2.3土木工程施工發展
施工發展主要體現在材料、設備、工藝這三個方向,其中材料中發明了復合高強鋼材、碳纖維、玻璃纖維、雙層玻璃、鎂合金、鍍膜玻璃、鋁合金、節能混凝土等新型建筑材料,新型材料在許多建筑中得到應用,也為大型土木工程建設提供物質基礎。工程實施設備更加自動化、科學化、機械化,通過新型施工機械,可以使大規模土木工程得以實現,有效提高土木工程建設發展速度。在城市地下工程中,也出現了各種不同的施工工藝,例如明挖、暗挖、蓋挖、盾構、沉管、凍結、注漿等工藝技術,為地下空間開發打下了堅實的基礎。
雖然我國土木工程在理論、設計、施工中得到了很好的發展,但是技術水平與發達國家相比還存在一定不足,為了提高我國土木工程發展水平,必須加強新型結構、新型材料、新型技術的研究與應用,將土木工程理論與技術完美結合,幫助土木工程收獲更大的成果。
3.土木工程未來發展趨勢
社會經濟水平不斷提高,大型城市與超大型城市數量飛速增長,人們對生活空間的作用提出了許多要求,寸土寸金已經成為城市居民的共識。為了應對日益增長的人口基數,高層、超高層建筑數量不斷增加,有限的城市空間得到了極大的應用,已經成為城市發展的主要建筑體系,受到社會各界的重視。城市飛速擴張的同時,不僅僅對生存空間提出了要求,也對電力、能源提出了許多要求。大型水利工程建設、礦產資源開發、石油、天然氣的運輸,都是城市經濟發展的重要影響因素。所以在我國建設大型公共土木工程,是非常重要的國家建設項目。我國能源分布較廣,一般在西南地區存在較多的能源儲備,所處地區地形特征較為復雜,并且山區、高原、丘陵等環境較多,導致資源開發較為困難。為了提高大型土木工程建設速度,實現水利工程建設、礦產資源開發等工程項目,采取大跨度橋梁與隧道是工程建設的關鍵因素。
從以上幾種發展形式來看,未來的土木工程將逐漸應用于高層建筑施工、水利工程建設、礦產資源開發、能源運輸等工程之中,通過大跨度橋梁與超長隧洞,改變自然環境帶來的阻礙,實現更加快速的經濟發展。通過精密的理論研究、新型工程材料、先進施工工藝,實現大跨、復雜結構、高層的土木工程建設,逐漸將大型土木工程普及到工程建設中,這就是未來土木工程的發展方向。
4.結語:
我國土木工程部分領域已經在世界中名列前茅,但是土木工程理論、設計、施工中還存在一些問題。為了提高我國土木工程建設水平,需要積極學習發達國家土木工程技術,合理運用土木工程技術,實現經濟騰飛發展。在未來的土木工程研究中,需要加強結構形式、建筑材料、施工工藝等探索與研究,也需要加強土木工程理論與技術的融合,實現更大的突破。
參考文獻:
[1] 任秋榮,葉龍,李向召.土木工程發展現狀及趨勢[J].制造業自動化,2011(12):150-152.
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一、土木工程的發展現狀
(一)土木工程理論的發展。
土木工程的發展包括兩個部分,即土木工程理論和土木工程設計,理論是基礎、設計是理論的體現,只有建立堅實的理論基礎,才能讓土木工程設計得到最大的進步。土木工程理論包括力學、統計學、計算機等學科,需要對每個學科綜合加固,切實保證理論基礎的可靠性。計算機技術的發展也給土木工程帶來了極大的飛躍,針對建筑、道路、鐵路、橋梁、隧道等專業開發了相應的計算軟件,這給土木工程的設計帶來了很大的突破。隨著信息化進程的加快,土木工程發展的信息交流得到了很好的進步,對于國家各個建設項目、甚至國際項目的優勢理論都可以與同行進行交流學習。
(二)土木工程設計的發展。
土木工程設計和規劃改變了憑借經驗設計的慣例,趨利避害地全面考慮土木工程的安全、環境、經濟等所有因素。隨著新材料、新結構、新工藝、新施工方法的出現,人類更有可能從事更大規模的土木工程修建,;高層建筑不僅在數量上越來越多,超高層、超大跨橋梁和大跨結構等大型復雜結構的興建,結構設計呈現更長、更高、更柔的發展趨勢。土木工程設計是建立在堅實的理論基礎上的,隨著對土建項目要求的增長,土木工程設計也更加向更復雜的方向發展,只有把握好新技術、新優勢才能把土木工程設計想更加完善的方向發展。目前,土木工程設計發展取得了一定的成績,在形式、受力等方面取得了進步。
(三)土木工程施工的發展。
土木工程施工的發展體現在施工材料、施工設備和施工工藝三個方面。施工材料出現了復合材料高強鋼材等全新建筑材料,如碳纖維、玻璃纖維增強塑料、雙層中空玻璃、鎂合金、鍍膜玻璃、鋁合金、各種節能混凝土等,新型材料在工業和民用建筑中得到廣泛使用,為復雜大型土木工程提供了重要物質基礎。工程實施的設備、工具不斷地向自動化、機械化、科學化發展,使得大規模復雜的土木工程不斷發展并得以實現,推進了土木工程的科學快速發展。城市地下工程建設主要施工方法有明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等,也為地下空間開發提供了寶貴的經驗。
二、土木工程的發展趨勢
前文根據筆者的實際經驗,已經闡述了土木工程的發展現狀。經過論證得出,土木工程理論的發展,土木工程設計的發展及土木工程施工的發展三者是息息相關的,互補關系,在具體施工中起到非常重要的作用,并不斷得到施工人員的喜愛。
(一)向信息化趨勢發展。
加快信息化建設并帶動工業化,這是我們的國家提出的新時代的奮斗目標。信息化建設是利用計算機技術、網絡通信技術、智能信息處理技術、自動化控制技術等進行改造。通過信息化建設,使傳統控制方式下一些較難實現的高難度項目成為可能,信息化技術將全面革新設計技術和施工技術,在土木工程界已發揮了巨大的作用。
(二)向虛擬現實技術發展。
溝通的虛擬現實技術在土木工程提供了一種新觀點和方法,結合計算機技術、傳感器技術、網絡技術和多媒體技術等高新技術的綜合。虛擬技術是一種新的人機交互技術,讓人仿佛置身在現實世界中,一方面,將廣泛應用于工程項目招標投標、施工過程和方法可以很好的進行清算,其計算在結構設計和施工過程仿真、復雜的計算過程更有其獨特的優勢。
(三)向超大型土木工程方向發展。
在21世紀,隨著新材料、新結構、新技術的出現,新的施工方法將更大規模土木工程建設、實現新突破。近年來,隨著大規模生產優質水泥、纖維和玻璃纖維混凝土和聚合物浸漬混凝土混凝土發達,帶來了土木工程結構,新開發的設計理論和施工技術等。碳纖維的應用研究,土木工程領域中的另一個重大突破。如何合理使用高強度鋼也是一個重要的研究課題,和其他高性能混凝土復合材料也將朝著輕、強、良好的韌性和使用能方面的開發,既從數量的高層建筑鋼結構和用法的高性能材料需要進一步增加。
(四)向地下、太空、沙漠、海洋空間發展。
空間資源越來越緊張,開發地下、太空、沙漠和海洋空間是解決當前空間和土地資源緊張的一個有效途徑。為了綜合利用地下空間資源,地下空間開發逐步向深層發展,在地下空間開發中的應用將加強。
三、結語
綜上所對土木工程發展的重要意義,土木工程的發展現狀及米來趨勢所述,土木工程行業是我國的支柱產業,影響我國基木建設的行業,高新技術對土木工程這一傳統專業的改造及影響。因而我們對土木工程的研究和實踐也更加重視。
參考文獻:
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結合社會進程的各個階段發展情況分析,土木工程建筑都起著重要的推進作用。就我國目前經濟建設情況而言,國民經濟中土木工程的作用日益重要。結合土木工程的發展歷史來看,無論是在實際應用還是科技研究方面都取得了喜人成績,特別近幾年的飛速發展,促使土木工程建設方面有了重大飛躍,本文作者結合目前土木工程建設現實科研與未來發展情況分析未來土木工程的發展形勢,結合作者觀點全面分析土木工程發展未來。
1、就目前發展形勢,分析土木工程當前形勢
目前土木工程研究的對象主要集中在以下幾個方面:
1.1高層建筑擁有全新的發展時期
目前在土木工程修建過程中,不僅原料、構造方法、施工技術等方面有所變化,自動化的施工方法也被普遍應用,建筑規模也有所增大,建筑的數量不斷增多,而且高度也有所提升。我國很多城市的建筑水平已經在世界排名中位于前列,高層建筑的發展形勢擁有了一個全新局面。
1.2目前土木工程發展情況,設計結構方面必然會有所變化
在許多情況下風荷載和地震荷載已成為結構設計的控制因素,因此大型復雜結構體系抗風抗震的設計理論及其相關問題正在被極大的關注。相關的研究課題將包括設計地震動及災害性風荷載的作用機理,特大跨度橋梁的結構體系及抗風抗震。同時,“以柔克剛”的抗震思想在結構振動控制技術中將進一步得到體現,現代振動問題正在向著自適應控制、智能控制、吸震減震技術研究方向發展,土木工程結構健康檢測、災害結構相應控制等基礎性的研究將會進一步加強。
1.3土木工程發展關注重心將轉移地下施工建設與開發方面
隨著人口數量的不斷遞增,在世界范圍內都出現空間資源利用緊張,所以開發利用地下資源將成為緩解空間緊張最有效的方法,無論是在其他國家還是國內的發展城市中,地下施工建設和開發都成為城市發展的重點。目前,國內城市應用地下工程建設技術已經能夠達到世界先進水平,這必將帶來地下空間合理利用的又一個起點。
2、科技信息化為土木工程發展帶來新的契機
隨著科技信息化的不斷進步,也帶動了其他行業的發展,這也是目前新形式下國家發展的方向。科技信息化就是利用科技設備實現現代科技提升工程效率,并且最大限度的降低工程成本。通過科技信息化建設過程,使現代化的建設理念貫穿土木工程發展全過程,甚至在以往工程建筑技術難以完成的建筑工程。通過科技信息化在土木工程方面的擴大應用,不僅提升了建筑工藝,也擴大了建筑領域,為土木工程的發展帶來了嶄新的機會。
2.1土木工程中的“三S”系統應用與推廣
遙感技術(RS)、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)的集成綜合,構成整體,實時,動態的對地觀測,判別,分析應用,在土木工程界已發揮了巨大的作用,并具有廣闊的前景。近年來提出的“數字城市”的要領就是在“三S”系統的基礎上發展起來的,即綜合應用GIS、遙感、遙測、網絡、多媒體、及虛擬仿真對城市的基礎設施、功能機制進行自動采集,動態監測管理和輔助決策服務,顯然,“數字城市”是以數字化信息處理技術的網絡通信技術為背景的技術服務系統。這一系統的使用和全國推廣,必將把我國的城市規劃建設與運營提升到一個新的水平。
2.2技術控制方式現在以及未來發展形勢
對于一個大型的復雜工程項目,可能需要多個成員甚至多個設計部門的參與和設計,也需要其他的在線咨詢與協同工作,或由分布在不同的地域的設計人員,設計分支機構,協作單位或部門使用不同的軟硬件平臺和不同的設計手段在同一規定的時間段完成。針對電子數據與數據管理系統的方便應用,目前國外以開發出系列化的雙向無線電通訊設備,用于工地的聯絡,以及利用GPS技術的人機通訊設備。信息技術的發展,已使得國際承包商可以克服地域的壁壘。
2.3土木工程的應用離不開對于現實模擬技術
在傳統的土木工程中,人們不得不用一些平面圖紙,用特定的符號傳遞大量的信息和數據,這種方法受到信息接收者的行業、知識結構和經驗等的限制,而且隨著新時代土木工程的復雜程度的不斷提高,使得使用這種方法交流起來比較困難。虛擬現實技術為土木工程中的交流提供了一種新的前景和手段。另一方面,它在結構設計中的計算、施工過程的模擬等復雜計算過程中更有其獨特的優勢。通過計算機三維圖形技術實現可視化計算,可以將設計參數變化以后的結果直觀的顯示出來,在結構的優化設計等方面也會出現一個很大的飛躍。通過虛擬技術的應用,將設計時間和施工時間相對縮短,空問相對縮小,通過計算機計算和人機交互,對最佳方案的選擇使得獲得最佳工期、最低費用和對資源的最有效合理利用成為可能,對工程施工的質量把握的更為準確、科學。
土木工程能夠使用的時間,以及在不同空間內的發展,都成為科技人員重視的研究問題,環境對于建筑影響,以及結構在不同空間內有什么變化,也是未來一段時間的研究方向。而模擬技術的擴大應用,使這些熱點研究問題得到很好的控制和解決,土木工程的發展趨勢因為模擬技術應用而實現了更廣闊的空間。
結束語
無論是國家的發展,還是一個城市的建設,都離不開建筑業的支持,就土木工程的發展趨勢而言,不僅是國家建設的迫切需要,也是緩解空間資源緊缺最有效的方法,雖然,土木工程建筑在過去人類文明進程方面,已經取得了卓越成績,文中介紹了目前土木工程所涉及的幾個方面,也結合科技信息化下土木工程的發展趨勢有所介紹。結合土木工程這一專業現實情況而言,新技術與信息化所帶來的不僅是技術方面的革新,同時也是發展領域拓展與實現,如何能夠在國家發展與社會建設的大形勢下,土木工程行業的發展也出現革命性的轉機,這是每一位土木工程專業人員所肩負的責任與任務,希望本文能夠對有相關需要的讀者有所幫助。
篇6
土木工程是指房屋、公路、鐵路、橋梁、水工、港工、地下等工程的總稱。土木工程對國家的經濟建設和人民生活的影響非常明顯和重要。土木工程密切關系到人類賴以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,為人類提供住宅、賓館、公寓、衣料生產貯藏基地、食品冷庫、公路、機場、鐵路、港口、碼頭、廠房、實驗室等現代人類生活和發展的必要場所空間。
1 土木工程的歷史
1.1中國土木工程的歷史:遠在上古時期,中國古人類就在野處穴居,為了避免野獸侵襲,有巢氏(中國的傳說中的巢居的發明者),才教古人離開天然巖洞、構木為巢,居于樹上。我國古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技術和藝術造型達到當時極高的成就。像長城、趙州橋、都江堰等都是具有代表性的中國古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程發展歷史:在歐洲,大約8000年前已開始采用曬干的磚;鑿琢自然石的采用,大約在5000~6000年前;至于在建筑中采用燒制的磚,亦有3000年的歷史。世界古代的偉大建筑,以公認的七大奇跡最為引人注目,它們都建于公元前600年~公元前200年,且均為石材建造,大都用于宗教、軍事和航海。且都是建于當時經濟和科技非常發達的地區,說明土木工程的發展與經濟繁榮和科技進步是密不可分的。
2土木工程的現狀
2.1世界現狀:隨著19世紀中葉鋼材及混凝土在土木工程中的開始使用,以及20世紀20年代后期預應力混凝土的制造成功,建造摩天大樓、大跨度建筑和跨海峽1000m以上的大橋成為可能。目前,世界上最高建筑是中國臺北的101大廈,總高度為508m。近代體育事業的蓬勃發展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春筍般涌現。
2.2 中國現狀:回顧20世紀特別是改革開放20年來,我國建設取得舉世矚目的輝煌成就。改革開放后在我國大陸建造了許多高層建筑,目前我國最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大廈。其他具有代表性的高層建筑還有深圳的地王大廈。在特種結構方面,我國有4所電視塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海東方明珠電視塔以468m的高度排在世界第三位。為迎接2008年的奧運會,北京將建設一大批大跨超長建筑,像國家體育場“鳥巢”結構、國家游泳中心“水立方”、國家大劇院等。無論在工程結構的改革、建筑功能使用、新技術和新材料的采用上及合理組織施工方面,還是在抗震分析和計算機程序應用上及有關抗震控制試驗研究上,我國均達國際先進水平。
3未來土木工程的發展
3.1指導理論的繼續發展。在可以預見的將來,土木工程工程技術理論的核心部分仍然是力學,新的分析方法和新的數值處理方法將是土木工程中力學的突破方向。在對復雜結構、流體介質等情況下的受力分析和近似上,現有的方法仍然具有很大的局限性。更加專門化的數學在將來也應該有很大的發展,用以處理土木工程技術中復雜的數值問題。更先進的電子計算機的應用,使得對復雜的情況的模擬更有把握,更接近于現實。力學也會突破宏觀框架,向微觀發展,控制論,虛擬現實等技術也在力學中加深影響。另一方面,土木工程學科將向周圍繼續發散,與材料,環境,化學,電子信息,機械。城市規劃,建筑等相關學科進一步的交叉,融合,互相支持,互相服務。土木工程內部的次級學科也同時會在現實需要的推動下產生出新的學科。
3.2工程實現的變化。土木建筑的最終目的是建設出合乎設計要求的工程構造物,從設計到成果中間需要一個很長的工程實現的過程。這也是土木工程一個重要的組成部分。甚至可以說是土木工程最重要的方面,有了好的理論和設計,沒有好的工程實踐,一樣不會產生一個優秀的作品。
信息時代正在迎面走來,其他學科和其他方面的新觀點新技術,必然的也會影響到土木工程。并且為這一傳統學科注入新的活力。包括控制理論,施工技術,新材料,環境工程,經濟理論等等。
全過程信息化。信息化的特點將更深的滲透到未來的土木工程中,重點不僅僅限于CAD方面,也包含對工程進度的管理、運行中數據資料的收集,分析,整理;對建筑物結構,強度,可靠性的分析和相應對策的決策等。這些也是主動控制和智能化實現的基礎。
可持續發展和人性化。這兩個要求是與社會經濟的發展相適應的,社會的發展要求更加充分地合理的利用資源,社會生活水平的提高也提高了對土木建筑設施人性化的要求。整個土木工程過程是建立在對資源和能源的不斷消耗上的,在可持續發展成為整個社會的主題的時候,土木工程也必然地要面對這個問題。對資源和能源的節約,包括在建設中的和使用過程中的,成為土木工程以后的一個方向,這要求有良好的設計和有效的運作管理機制,土木工程構筑物在它的整個壽命周期,從規劃,設計,建造到建成后的使用,維護,拆除都要盡量的將對環境的影響降到最小,同時盡可能大發揮它的社會經濟效應。這對土木工程提出了新的要求。
3.3主動控制技術。迄今,絕大部分的土木工程建筑都是被當做一個靜態的,被動的物體。對周圍環境的影響,如風動,溫度變化,突發事件等只能依靠自身的結構進行被動的抵御。顯得缺少靈活性和應變能力。今后土木建筑設施的一個發展方向之一就是主動控制技術在建筑構造物中的應用。運用計算機技術和模糊控制技術,以及一些預設的控制結構。使得建筑物能夠對各種環境因素做出適當的反應。
4結束語
土木工程當今的發展是人類智慧的成果,土木工程是為了人類存在而存在.堅持可持續發展道路,努力創新,土木工程定會走向新的高峰!
參考文獻
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篇7
應用型本科高等教育是以培養高層次應用型、技能型人才為主要教育教學目標的高等教育形式,其主要目的在于為社會和地方經濟建設培養擁有某一或多個專業突出技能的工程應用型人才,這就要求應用型本科院校在決定專業方向設置和確定人才培養方案時,應十分重視社會經濟發展的需要,必須根據市場經濟發展對應用型人才的具體需求來開設相關專業或及時調整專業設置。在當前我國大興土木的市場環境下,培養擁有土木工程專業相關知識技能的本科高級應用型人才顯得尤為迫切,不僅能夠滿足國家和地方土木工程建設與發展的需要,而且能夠有效緩解本科畢業生巨大的就業壓力。應用型本科院校土木工程專業以培養學生的工程結構分析、設計、制圖、施工和監管能力為其核心培養目標,所培養的畢業生能夠獨立從事所學專業方向(如建筑結構方向、暖通與空調工程方向、地下工程方向及橋梁與隧道工程方向等)的相關社會實踐工作,在社會上具備一定的競爭技能與創新思維。因此,對于本科應用型高等院校土木工程專業在制定與實施培養方案過程中就必須讓學生掌握該領域的相關核心技能,以適應工程結構建設。
1 應用型土木工程專業必備技能
專業核心技能是指從事本專業社會領域工作所應該具有的履行崗位職責的技術能力,能夠熟練地將所學理論知識應用于實際工作中,既具備扎實的專業基礎知識能力,也具有穩重的實操工作技能。專業核心技能本科畢業生職業選擇與未來人生發展的最根本保障,因而本科應用型高校應充分重視學生核心專業知識技能的培養。
應用型土木工程專業學生核心技能的培養綜合性強,一方面涉及數學、概率論、電工學、物理學、計算機、力學、建筑學、管理學、建筑結構技術、道路與橋梁技術、地下建筑工程技術、巖土工程技術、系統控制技術等多個相關及相近學科,學生在學習和掌握這些基本理論知識時需要投入大量的精力和時間;另一方面,由于工程材料、分析手段、施工技術等更新換代的速度很快,直接導致本科教學的培養目標、課程結構、實習集訓內容及教育教學手段等也必須要不斷的更新和改進,這在一定程度上也將影響高校教師傳授土木工程專業的相關知識技能。因此,應用型本科院校土木工程專業的核心技能應為工程結構分析與設計能力、工程結構施工與組織能力、工程結構管理與維護能力,在培養學生掌握這些能力的過程中應理論與實踐相結合,不但要讓學生掌握必須的相關基礎理論,而且在實踐過程中也應具備分析問題與解決問題的能力。一旦學生掌握并能夠運用這些核心技能,具有工程結構分析、設計、施工、維護與管理能力,也就意味著學生具備了該專業方向的核心技能,能夠在激烈的社會競爭中體現自身的特色與優勢,實現個人價值與社會價值。
2 基于實踐技能實現的人才培養目標
應用型本科院校的人才培養模式應堅持理論知識教育與工程實踐活動相結合的原則,不僅要讓學生理解、掌握系統的專業知識理論,也要讓學生積極參與專業方面的各種實習、集訓等,使其具備較強的實踐動手能力,其人才培養目標應將理論知識、實踐能力與個人素質三者并重。
(1)理論知識構建。應用型本科院校土木工程專業的人才培養目標應以通識類與專業應用型理論知識教育為基礎,在培養學生基礎理論學習的同時,加強學生的知識遷移與應用能力,并逐步培養學生的個性化能力發展。
(2)實踐應用能力培養。如前所述,本科應用型高校土木工程專業的人才培養是以社會需求為導向,突出所培養畢業生從事社會工作的適應能力與競爭能力,這就要求實踐能力培養是應用型土木工程專業人才培養的突出點,所有的教學環節和課程計劃都應以此為出發點和歸宿點,提高學生的實踐動手能力與知識遷移應用能力[1]。
(3)個人素質培養。應用型本科院校學生素質的培養分為兩個方面:專業素質培養和非專業素質培養。專業素質培養是指應用型本科院校在人才培養過程中應重視學生的基礎知識學習和專業技術、技能的培養,非專業素質培養是指應培養學生具有高尚的道德品質、科學思想和人文素養,具有求真務實的科學態度和實干創新的精神。
3 土木工程專業實踐能力培養途徑
3.1 課程教學體系
本科應用型土木工程院校的應以工程實踐能力培養性型為其課程教學體系的核心,為實現這一核心能力培養目標,應用型土木工程院校應有針對性地安排基礎課程、專業基礎課程和專業課程學習,突出課程教學的應用性和實踐性,并加強和保障實踐教學環節的可行性和綜合性,而不能按照研究型本科院校追求知識高深性和系統性的培養目標開展課程教學[2]。以“工程實踐應用”為本科應用型院校土木工程專業的課程設置主線,以“必需夠用”為準則融合基礎知識和專業基礎知識的理論教學,配合系統、完善、可行的教學實踐環節,將所學知識通過實習、集訓、觀摩、案例分析與設計、課程實驗等環節貫穿起來,進而形成穩定的、具有工程技術應用特色和導向的課程教學體系。
3.2 實踐教學環節
土木工程專業是一個對實踐教學要求很強的工科專業,學生所學的基礎知識和專業知識技能都將通過實踐環節來體現和檢驗,通過實踐教學環節的培養,學生能夠不斷增進自己的動手能力、知識遷移應用能力和創新能力[3]。然而,當前應用型院校土木工程專業由于培養目標不清晰導致實踐教學環節存在多處弊端[4],實踐教學形式化、表面化、單一化現象普遍。工程實踐教學環節應由專項技術能力、工程應用能力和綜合應用能力三方面組成:專項技術能力培養與課程教學同步,即在課程教學過程中開展相關方面的專項技術能力培養,如在建筑材料課程講授中進行各種材料的性能試驗(如混凝土材料試驗、型鋼材質試驗、石材材質試驗等)、在鋼筋混凝土結構設計課程講授中開展混凝土梁、柱等構件的力學性能試驗;工程應用能力培養是將理論知識在專項技能培養的基礎上進行,主要培養學生掌握工程結構分析、設計與施工過程,該方面的技能可以結合工程算例分析與設計、現場實習與勘測、結構檢測與試驗實習進行;綜合知識技能培養是針對某一技術領域(如建筑結構方向、地下工程方向、基礎工程方向、結構分析方向等)進行的一個系統的、全面的工程結構分析與設計,學生通過該綜合知識技能的學習與實踐,能夠全面地掌握該技術領域工程結構分析、設計、施工、檢測與監測過程,畢業后能夠獨立承擔所學方向的工程結構設計,該方向知識技能的培養可以通過畢業設計和畢業實習來實現。
3.3 實踐教學基地建設
實踐教學基地建設對于培養高質量的土木工程專業應用型人才具有舉足輕重的作用[5]。實踐教學基地建設有校內實踐教學基地和校外實踐教學基地建設兩種。
在校內實踐教學基地建設方面,由于與課程教學聯系緊密,重點培養學生的基礎知識技能,因此,應將基地建設的重點放在校屬實驗室建設中,加強建筑材料實驗室、建筑結構實驗室、結構檢測與監測實驗室、工程計算機應用實驗室等的建設,讓學生在課程學習過程中基于校屬實驗室開展各種材料性能、結構構件力學性能、工程結構數值仿真等方面的試驗,促進理論聯系實際,將所學知識及時在實驗室消化、理解和鞏固,進而培養學生的專業基礎知識技能。其次是培養學生的分析與設計能力,因為土木工程專業相當一部分畢業生畢業后會在結構設計院參加工作,為此就必須培養學生的結構分析與設計能力,在學習過程中讓學生動力相關軟件(如PKPM、CAD)的基本操作技能,能夠利用軟件進行結構地震分析、結構內力計算及施工圖繪制等,進而為學生畢業后快速的適應設計工作奠定堅實的專業能力基礎。
在校外實踐基地建設方面,校外實踐基地對于高校應用型人才培養的優勢在于可以彌補在校內實訓或實驗中心無法完成的內容,豐富的社會資源是高校自身無法比擬的,但高校可以充分吸收和利用這些資源來培養學生,如建立產學研基地,將高校的教學、科研與企業的工程應用充分結合起來,既培養學生的動手實踐能力,也可為企業帶來一定的人力和科研資源,達到互惠互利的功效,同時,也可為企業培養優秀的畢業生。
4 結語
本科應用型院校土木工程專業應以工程結構分析與設計能力、工程結構施工與組織能力、工程結構管理與維護能力的培養作為人才培養的核心目標,在遵循社會需求導向的前提下將理論知識、實踐能力與個人素質培養三者并重,制定以“工程實踐應用”為主線、以“理論知識教學”為輔線的課程教學體系,加強校內和校外實踐教學基地建設,將學生培養成為具有就業競爭力和實踐創新思維的高素質專業應用型人才,滿足社會發展需要、實現個人價值與社會價值。
參考文獻
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篇8
在長久的實踐過程中,傳統的土木工程施工技術得到了充分的完善與補充,一套完整的技術體系逐漸形成。
1.1在混凝土方面
混凝土方面的主要內容就是混凝土的澆筑技術,如現澆筑法和預制法等都是澆筑技術的主要方法。
1.2在鋼結構方面
在社會生產力不斷提高的前提下,鋼結構在工程建設中得到了廣泛的應用。吊裝在鋼結構施工中是施工技術的重點。對鋼結構進行運輸、對施工現場進行清理、對裝備進行檢查以及對道路進行清理都是鋼結構施工中的主要內容。
1.3在地基基礎方面
要以樁基為主是地基基礎的主要施工方法。樁基的兩種分別為端承樁和摩擦樁。對樁基施工的技術有著充分的把握是作為施工的技術人員所必須具備的條件。作為技術人員還需要考慮樁群的基礎以及單跟裝的質量等諸多因素,避免不均勻的現象出現在沉降環節中。
2.土木工程施工技術的現狀
2.1驗收的標準和規范不夠
控制施工方面在有的領域內缺少概念和思維方式。而有的領域雖有一般性的標準,但是沒有足夠的科研準備來創造工程。然而工程能否長期發展與所提出的施工控制的標準有著較大的搞關系,當然,其中也涉及到可操作性問題。所以我們必須要注意一定要對沒有經驗借鑒的工程進行全面的控制,只有這樣才能更好的在一定程度上避免錯誤決策的發生。
2.2理論研究與工程建設的實際需要不相適應
施工控制要涉及到多個方面、多個領域,在非線性分析、材料分析、最優控制以及反饋分析等領域尤為重要。應用性理論的研究和基礎理論的研究是目前最主要的研究。而土木工程也有一大弊端及沒有系統的集成和有價值的應用。
2.3管理體制方面存在問題
多頭管理、管理責任不能夠落實、未做好特大型工程的前期研究、忽視施工控制都是管理體制中的問題。而解決這些問題所需要采取的措施就是實現設計、施工總承包的管理思想,要積極地采取措施共同統一權、責、利。
2.4土木工程施工技術應用中的現狀
多種類型的工程建設是土木工程所涉及到的,例如:房屋、橋梁、道路、電站、排水工程等。而每個的工程高質量的完成工作都離不開實用、安全、有效的施工技術。
2.5在樁基工程中
地基基礎施工最為主要的方法和技術就是樁基施工,樁基施工的首要環節就是樁型選擇,其他的關鍵環節為嚴格控制單樁、做好樁基定位放線、鉆孔灌注等。
2.6在鋼結構工程中
要做到螺栓連接無誤,焊接牢固,保持鋼結構的穩定性。
2.7在混凝土結構工程中
在此方面,要嚴格遵循施工順序,準確把握模板的尺寸。
3.土木工程施工技術具有的特點
施工技術有著漫長的發展歷程。文藝復興后,在科學技術不斷發展的推動下,涌現出各種環保節能的新材料和新結構。除此之外,越來越多的土木工程結構的規模也越來越浩大。施工技術也因為要適應經濟的發展和市場的需要而變得越來越復雜和高端。
由于我國經濟的高速發展,我國土木工程也得到了很好的發展,而土木工程較其他的生產作業不同,它有著自身獨有的特點,即要根據它的工程性質和特點來進行單獨施工。這樣一來,工程項目的成敗直接影響了施工組織是否具有科學性。
總體來說,流動性、多樣性、綜合性、協作性以及固定性等都是土木工程施工的特點。固定性指施工的地點是固定不變的;施工隊伍以及施工人員的流動便是其流動性的體現;而在建筑類型、施工設施以及施工方法上各有不同,就便是其多樣性;協作性就是指需要不同的單位來協調配合以完成目標。總體來說,工程的投資比較大而施工的技術也比較復雜。
4.土木工程施工技術的創新分析
4.1土木工程新型預應力施工技術創新
建立科學發展的體系是土木工程施工預應力施工技術的前提,目標是實現土木工程施工技術由傳統預應力向現代預應力方向改變。新型的預應力施工技術就是針對土木工程的工程建設的跨度較大、結構較為復雜而進行的。體外預應力的有無粘結體是預應力創新的主要體現。這種結構方式對工程建設的開展有著較重要的影響。
4.2強化信息技術在土木工程施工中的應用
要想提升土木工程的施工質量和施工的效率就要將現代信息技術融入到土木工程施工技術中去。要想對土木工程施工進行系統化的分析研究就必須要選擇專業的網絡人才,并且要強化施工人員的專業文化素質,讓施工人員變為施工建設的主要力量。
4.3完善管理體制,實現技術創新
土木工程技術的創新在科學合理的管理體制下會得到促進,從而實現土木工程施工技術的不斷發展。對深基坑技術的研究創新離不開專業知識的指導。利用深基坑支擋技術能夠漸漸地建立起支擋與承重、樁與錨的一體化結構體系。
4.4土木工程施工技術設計創新
施工設計的人員必須要依據不同工程的不同的施工特點來提升對施工設備、材料等方面的研究,使得土木工程的施工技術能夠滿足施工現場的要求。
4.5新型預應力技術在土木工程施工技術中的創新
一定的程度上,體外預應力在大跨度土木工程和預應力混凝土道橋施工和特種結構施工中起重要作用。體外預應力主要作用在管道結構外,與傳統的預應力相比會產生較小的摩擦,更科學合理,且會產生更好的經濟效益。
5.土木工程施工技術未來發展的新趨勢
只有以經濟、質量、生態三方面因素的效益最大化作為基本原則,才能推動土木工程的長遠發展。
5.1土木工程施工技術不斷向科技化發展
實現經濟效益的最大化是土木工程發展的主要動力。而對技術進行創新研究,才能提高技術,進一步推動土木工程的建設,才能在一定程度上減少成本,提高工作效率以提高土木工程建設的質量。
5.2自動化已經成為土木工程施工技術未來的發展方向
自動化是目前建筑行業的發展方向。科學技術的不斷提升更加推動了建筑行業的自動化發展,因此建筑活動中滲透了互換性。通過借助傳統方式影響下的工廠化、標準化的系統技術,變革生產的方式,以使得施工的效率在一定程度上得到提高。
5.3土木工程的施工技術逐漸向生態化發展
經濟的不斷發展也使得人們越來越關注到環境問題。實現土木工程節能發展的重要體現就是在施工建設階段注重對環境的保護,避免環境的污染與破壞,這樣能降低能耗,促進自然與建筑的融合。
結語:土木工程是一項綜合性較強的工程,它涉及內容多、專業性強,而且其施工技術的強弱決定了其質量和安全性。我們探討和展望其技術創新與未來發展的方向和趨勢,不斷改進施工的技術,聯系具體實際,不斷推動土木工程的更好的發展。
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篇9
一、現代土木工程特點
在現代市場經濟的刺激下,土木工程越來越表現出個性化和綜合性的特征。一方面,土木工程是一項系統性、規模化的工程,其包括勘探設計、施工、驗收等環節,各環節中涉及到材料、設備、管理、技術等多方面的知識,需要運用地質勘探、工程測量、土力學、工程學、經濟學、管理學、計算機等多種知識與技能實現,這就要求土木工程人員具備綜合性、專業性的知識以及技能。另一方面,每一項土木工程都存在自身的內在結構、環境特征、技術要求等,這就要求具有規范化的標準進行支持,但是,就現階段土木工程理論研究來看,其并不具備相應的技術、設備、監理、設計、施工等行業標準,這就需要土木工程設計人員、施工人員、管理人員等具備相應的技術經驗,并根據各項土木工程的個性特征,進行規劃、設計、施工等。現代土木工程的特點具體可以從以下幾個方面體現:
1.建筑材料方面。隨著現代土木工程的不斷發展,越來越多的新材料逐漸應用到工程建設領域,如鋁合金、鎂合金等已經獲得了廣泛的應用。但是由于這些材料的成本稍高,所以在應用的過程中受到不同程度的限制,如何促進其更有效的應用仍然需要我們不斷的探索。同時,在鋼材和混凝土的強度方面也取得了一定的進展,并且在實際工程建設中得到了良好的驗證。
2.工程地質和地基方面。在土木工程建設過程中,地質和地基是影響工程使用功能發揮的主要因素,同時也決定了工程基礎設計是否科學合理等,尤其是對于地下工程來說更是十分重要。因此在土木工程的地質和地基勘察技術方面也在不斷地進步,當前主要以現場鉆探取樣、室內分析為主,雖然在勘察的準確性方面有一定的保證,但是仍然不夠完善,這也是需要我們在日后的工作中需要不斷研究和探索的主要項目。
3.工程規劃方面。在以往的土木工程規劃工作中,大多是同時提出多個施工規劃方案,通過分析和對比從中選擇最佳方案。然而,現代土木工程建設的規模不斷增加,仍然使用傳統的評價方案在效率方面受到限制,所以必須要依靠現代科學技術,運用系統工程的理論和方法促進工程規劃效率的提升。對于特大型的土木工程,如水壩等,對于自然環境和生態平衡會產生一定的影響,所以更加需要通過科學的理論和方法對其進行有效的規劃,做到趨利避害,才能保證土木工程的持續發展。
4.工程設計方面。在土木工程的設計方面,越來越多的注重其經濟性和安全性,同時也更加關注工程的美觀性,所以在確定工程的荷載值和材料的強度值方面已經開始引入概率統計方法,對于自然界的各種因素從時間和空間上進行全面的分析,同時加強對材料彈性模量、強度的分析,促進土木工程結構的不斷優化。同時,計算機技術也為各種計算和優化提供了必要的方法和技術,這也促進了土木工程設計效率的提升。
5.工程施工方面。
隨著土木工程規模的不斷擴大,工程施工所應用的設備、機械等也逐漸向著大型化、自動化的方向發展,而且自動化程度正在不斷的增強,能夠滿足各種不同環境下的作業需求。在施工組織設計與管理方面,也有著較為科學的理論體系做基礎,能夠提高作業效率的同時,縮短工期、降低造價,促進土木工程經濟效益和社會效益的增加。
二、土木人才的知識、能力與素質結構
在土木工程特點的作用下,土木工程人才必須具備相應的知識、技能與素質,為土木工程建設提供最強的支持力。
其一,知識結構:專業性知識與綜合性知識的集合。土木工程的特點決定了土木工程人才不僅具備專業性的知識理論,如數學、力學、勘探知識等,而且要具備相關的社會人文知識,如經濟、文化、法律、宗教等。其二,能力結構。理論聯系實際的能力:由于土木工程沒有標準性參照,在施工過程中,只能依據經驗對個性工程進行設計與建設,因此,要求土木工程人員將理論知識轉移到實踐之中,根據不同的工程利用不同的原理。計算機能力:在信息技術的刺激下,面對復雜的土木工程,土木工程人員必須具備強硬的計算機能力,運用計算機設計、優化與選擇方案,模擬結構試驗,進行數據傳輸等。社會組織能力:土木工程的規模性特征,不僅要求實現工程內部人力資源的優化,而且要協調施工集團與社會之間的關系,尤其在一些關鍵性的利益問題上,需要土木工程人員發揮紐帶鏈接的作用,因此,要保證土木工程正常施工,必須具備一定的社會組織能力。其三,素質結構。人文素質:土木工程影響到社會、環境、資源等各個因素,這就要求土木工程人員樹立可持續發展的觀念,提升社會責任感,端正自身行為,以此保證土木工程綜合效益的實現。職業素質:土木工程施工環境差、工作負荷大,這就對工作人員的職業素質以及個人素質提出了更高要求,因此,工作人員必須以良好的職業道德和個人精神,來支撐土木工程質量的實現。
三、土木工程專業人才的培養模式的完善途徑
土木工程的特點對現代土木工程人才的培養提出新挑戰,專業型、復合型的社會人才為改善人才培養模式提供了標準參照,因此,在教育教學中,要以調整課程結構、轉變教學模式、關注操作實踐等手段,來實現人才的培養。
1、優化課程體系
系統性、專業性的課程體系是展開教學的基礎。在傳統教學中,土木工程專業課程設置具有狹隘性,其僅僅涉及到建筑工程、巖石工程、交通工程、橋梁建筑等,雖然具有較強的專業性,但是,其綜合性不強,因此,在課程設置中,要進行綜合性知識的設置,并以專業走向為標準,加強專業課程的選擇。其一,落實基礎教學。基礎知識是學生展開深度學習的基礎,在課程設置中,尤其在低年級教育中,要以全面化的知識豐富學生的認識,不僅要開設專業課程,而且要將經濟學、法律、管理學等相關性的課程融入其中,促使學生適應土木工程綜合性的特征。其二,提升專業教學。在土木工程個性化特征的影響下,學生的專業能力、理論聯系實際的能力被提升,這就要求關注專業教學與實踐教學,以專而精的專業課程提升學生的專業知識和技能,使學生了解土木工程師可能遇見的問題,并盡可能提出相應的解決方案。
2、精選教學內容
土木工程教學內容較多,這提升了學習難度,在教學中,要做到重點教學,避免眉毛胡子一把抓。其一,選擇重點內容。在內容選擇中,要將實用強的內容作為首選,如勘探技術、施工設計、建筑工程等,舍棄那些與生活實際相距較遠的內容,這不但減少了教學容量,而且增強知識的實用性。其二,創新教學內容。市場環境下,土木工程特點發生了顯著變化,注入了一定的新元素,而且這些元素在今后將繼續影響土木工程發展,因此,在教學中,要將這些內容補充到教學之中,如計算機技能、市場發展趨向、勘探新技術等,以便于學生應對將來的土木工程市場。
3、轉變教學模式
傳統的教學模式基于教師力量的發揮,而并沒有關注到學生的主體性,這就影響了學生學習積極性的提升,再者,單一的知識型、技能型教學,使得能力和素質教育被放置于教育教學的邊緣,這就造成學生片面化的發展,進而不能適應土木工程綜合性的要求,因此,在教學中,必須轉變教學模式,關注學生的主體地位,堅持素質教育。其一,多模并用,強化實踐。在基礎知識學習中,強化學生的自學能力,以問題教學方式,激發學生思考,并針對學生提出的問題進行解答;在技能教學中,關注學生的實踐能力,以綜合性大作業、專業性設計等,增強學生對知識理論的理解力;以案例教學、試驗教學、場景教學等方式,提升學生的理論知識應用能力;以專題討論、專家講座、研究小組等形式,提升學生的合作力、言語表達力、展示力;以競爭活動、課外實踐、培訓實習等方式,促使學生獲得直接經驗。其二,以生為本。學生個體差異性突出,在教學中,要根據學生的能力特征、興趣愛好、思維走向等進行多元化教學,既要關注學生的最近發展區,提升學生的基礎掌握能力,又要把握學生的個性特征,通過層次化教學、一對一教學、輔導教學、小組教學、個性評價等方式,促使不同層次的學生獲得能力性和素質性的發展,進而實現全體學生的發展和學生發展的全面性。
4、注重專業教學的實踐性教學
實踐應用教學在當前土木工程專業人才的培養中具有重要的作用,是促進土木工程展業人才適用于當前建設實際的基本前提。突破傳統的教學模式,結合現代科學技術及教學規律,建立具有一定實踐性的課程設計,根據培養目標機能力為中心,構建相輔相成的教學體系,凸顯教學過程中的創新、基礎和綜合相結合的現代教學特點。首先,一定要精心設計理論及專業課程建設,在生產實習中,可以將學生分為不同的工程建設組,由專門的教師帶入實際的進行教學,在實際的土木工程建設過程中,調度學生,講解施工過程的具體問題。通過學生自身的總結和領悟,才能夠更好的促進其專業基礎知識的強化,并形成科學的專業思維。其次,對當前土木工程建設的人才需要進行科學的調研,根據實際來進行專業人才的培養,一方面提高了學生的社會適應力,另一方面提高了現代土木工程建設領域的專業人才建設。
四、現代土木工程發展趨勢
1.工程中使用的原材料逐漸向高性能材料發展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展,美國、日本、俄羅斯等國開始將屈服點為700N/mm2以上的鋼材列入了規范。高性能的混凝土及其它復合材料也在向輕質、高強、良好的韌性和工作性方向發展。
2.環境工程
在工程建設中,土木工程與環境工程融為一體,環境問題尤其是氣候變異的影響越來越受到重視。海水上升、水污染、沙漠化等問題均與人類的生存發展息息相關,同時也和土木工程有著必然的聯系。因此,工程建設過程中的噪音、振動等都是土木工程師必須要考慮的主要問題。
3.發展高新技術,應用結構健康監測,實現可持續發展
近年來,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,推動了土木工程的革命性變化。結構健康監測系統通過在結構上安裝各種傳感器,科學有效地提供結構養護管理的決策依據,這就延長了結構的使用壽命,也基本解決了建筑過快老化損壞,實現建筑使用的可持續發展。
總結:
適應于現代土木工程個性化和綜合性的特點,現代土木工程人才培養模式必須轉變傳統的教育教學模式,關注學生學習主體性的發揮,以培養專業型、復合型、技能型學生為目標,通過調整課程結構、優化教學內容、實踐人本教學、加強實踐訓練等方式,來實現現代土木工程專業人才的培養。
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Key words: civil engineering structures;seismic vulnerability analysis;research progress
中圖分類號:TU311.3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)26-0061-02
0 引言
地震易損性分析是地震安全評定中的重要內容之一。地震易損性是指在不同的地震強度下土木工程結構被破壞的概率,它能從概率的層面反映工程結構的抗震性能,較為客觀地反映了地震與工程結構二者之間的關系,在土木工程中能為人們更好的防范地震帶來的危害。因此,土木工程項目的地震易損性成為了人們關注的焦點問題,對于地震易損性的研究進展也須引起相關專家和學者的重視。
1 土木工程結構地震易損性概述
所謂地震易損性,是說在強度不同的地震作用下,土木工程結構可能發生的破壞狀態,以及這種情況發生的概率。它是從概率的層面對地震發生機率、強度和土木工程破壞程度之間的關系進行宏觀的預測,成為土木工程施工單位和地震工程研究界研究的重點問題。最早提出地震工程和抗震設計的是美國,美國的太平洋地震工程研究中心提出了供統一分析的地震參數和破壞參數等地震破壞指標,使地震易損性分析的研究進入到一個新階段。用這種地震易損性分析方法只需要將工程需求參數輸入進地震易損性的計算函數中去,就可以推斷地震對土木工程破壞的參數和概率,使對地震易損性的分析更加的規范化與科學化。
土木工程的地震易損性分析是土木工程建設在設計、規劃時的重要研究內容,在工程結構風險分析和地震損失概率分析方面能夠發揮重要的推測作用,從而為土木工程項目的設計和施工提供數據支持。這是對工程項目負責也是對人民的生命財產安全負責,需要進行深入的理論與應用研究。通過這些系統性的研究工作來確保工程項目的安全,保障工程項目的順利開展。
2 地震易損性的國外研究概況
國外較早地開始了對土木工程結構的地震易損性進行研究。他們意識到地震會對土木工程項目以及人民的生命財產安全帶來巨大的安全隱患。因此,國外的工業發達國家很早就開始了對地震易損性的研究,如美國的Ghiocel對美國東部的核電站進行結構分析,對工程的地震反應和易損性進行了分析與評定。Ozaki對日本的核反應堆所在的建筑也進行了結構分析,根據其核反應堆建筑的地震易損性指數,考慮了工程項目的非線性特征和結構變異特征。一位美籍華人黃洪謀也對地震易損性如何更好地運用到電力系統工程建設中去進行了分析與研究,并將其研究成果推廣、應用到電力變電站等設備中去,對電力系統中的設備和建筑進行安全評定,以確保電力工程的安全性與可靠性。
此外,在軟件的開發上,美國也率先推出了HAZUS軟件,通過這種地震易損性分析軟件,美國可以在對土木工程項目的研究成果的基礎上,對地震給工程項目帶來的破壞進行估計和預測,采用性能設計的方法根據軟件所得出的數據進行能力譜繪制,計算地震所帶來的連鎖反應,以地震易損性曲線的方式來反映建筑物的抗震性。
Tanaka在評估公路建設工程的地震易損性時,提出了一種地震易損性的正態分布函數。通過對工程項目的地震易損性進行兩參數的分析,以正態分布的函數的形式向人們提供建筑工程的地震未知參數。通過這種地震易損性函數他總計將橋梁的結構形式劃分為五種,這五種結構形式又把橋梁損傷劃分為五種不同的形式,并按照不同的損傷形式和損傷程度把土木工程的損傷水準分為五個等級,為人們系統的研究公路的地震易損性提供了參考。
人們在對地震易損性進行分析時,常常用兩種易損性曲線來表示,即經驗易損性曲線和理論易損性曲線,不同的研究者根據不同的研究方向和具體工程項目的建設情況來選擇不同的易損性曲線。經驗性曲線在這兩種曲線當中是一種可信度較高的地震易損性曲線,因為它使用的數據來源于以往地震所造成的危害情況和具體的動參數,對這些實際的數據進行統計分析,以此來得出較為真實可信的數據指標。但經驗性曲線也有其自身的局限,因為地震所造成的危害會因為客觀環境的不同而有所不同,如在不同的地震環境、場地和工程結構中,地震所打來的危害都是不一樣的,因此,這種地震經驗易損性曲線沒有其廣泛的推廣意義,再加上其需要具體的數據分析,人們在獲得這些數據時會有很大的難度。這些都限制了經驗易損性曲線的推廣使用,需要做進一步的改善。
除了經驗易損性曲線之外,理論易損性曲線也是地震易損性分析中的一種重要參照曲線。采用理論易損性曲線研究地震的易損性通常要從地震的相應分析數據入手,采用反應譜、靜力、時程分析等分析方法,對地震易損性進行系統的分析與評估。同樣,理論易損性分析也可以采用不同的分析與研究方法,如Monte Carfo模擬法,但這種方法需要較長的運算時間,為此Fukushima提出了一種更為方便、快捷的分析方法,即評估結構響應的分析方法,這種方法通過振動理論來對土木工程的易損性進行分析,在一個頻域內,它所得出的結果是準確可靠的。
此外,Singhal、shinozuka和Basoz等也對地震的易損性進行了廣泛的研究,這些研究人員都在地震易損性的研究領域取得了重要的研究成果,促進了國外地震易損性分析的研究進程,使土木工程項目在更安全的工程環境下運行,加大了工程項目的安全系數。
3 地震易損性的國內研究概況
與國外的土木工程結構地震易損性的研究相比,我國在地震易損性研究方面起步較晚,主要是對土木工程結構的地震易損性進行經驗性曲線分析。經驗性分析的對象是一些群體性的房屋建筑,對這些群體性的房屋建筑進行震害預測。我國最早對土木工程項目的地震易損性進行研究的學者是尹之潛教授,尹教授在地震風險分析和震害預測方面都開展了大量的研究工作,取得了很大的研究成果。其研究結論是建立在大量真實的震害數據的基礎上得出來的,并根據其實驗數據分析了地震強度與土木工程結構破壞度之間的關系,對多種土木工程結構進行了系統的分析與研究,如磚砌體建筑、工廠的排架結構、混凝土結構,并分別根據這些結構的不同特點進行了有針對性的地震易損性分析,在地震危險性分析、地震易損性分析和震災評估等方面都取得了重大的成就,得出了較為系統和完整了土木工程地質易損性研究結論與成果,起到了很好的震災預測的實際效果。此外,尹教授還通過與國外專家者之間的相互學習、相互交流,并系統學習了美國斯坦福大學的地震易損性分析相關方面的課程,開發了對地震震災進行系統預測的PDSM SM B-1地震易損性預測系統,大大加快了我國在地震易損性分析方面的研究進展。
此外,高小旺、張令心、鐘益樹等人也在地震易損性的研究領域內作出了重要的貢獻,針對不同的土木工程結構進行有針對性的震災預測,加快了我國在地震易損性方面的研究進展,在此不一一細述。
4 目前地震易損性研究方面的問題與發展趨勢
4.1 地震易損性研究存在的問題 針對目前國內外對地震易損性分析的研究現狀,在地震易損性分析領域還存在著很多問題,如輸入參數、破壞準則、分析類型、分析方法等方面都存在著很多問題。具體說來,在輸入參數上分析地震易損性方面我國還沒有取得相關的理論研究成果,并在易損性的分析上面過于依賴地震動輸入,僅僅用一個物理量來描述地震易損性顯然不可行,只能用多物理量來解決。在破壞準則方面,不同的破壞準則會帶來不同的數據分析結果,通過不同的破壞準則計算出來的數據會有很大的差別,對于這種差別很大的情況人們顯得無所適從。另外,在分析類型和分析方法方面我國的地震易損性分析也存在著很大的問題,目前的計算類型與計算方法在運用的過程中計算量過大,對計算機的要求很高,通過分析得出的結果在可信度方面也不能令人滿意,這些都是我國在發展結構地震易損性分析方面的主要問題。
4.2 地震易損性研究的發展趨勢
4.2.1 兩種地震易損性分析法的發展方向 目前國內外對于結構地震易損性的分析是基于經驗分析法和理論分析法這兩種方法的研究成果之上發展起來的。對于經驗易損性分析方法,在分析的準確性與可靠性方面有其無可替代的重要作用,是目前土木工程結構地震易損性分析的重要方法。理論易損性分析方法可以通過比較相關的數值,對地震與土木工程破壞之間的關系進行分析和統計,進而對工程的抗震性進行評價。但這兩種方法又都有其局限性,因此,優化目前的易損性分析方法是土木工程結構地震易損性研究的未來發展方向。
4.2.2 經驗與理論相結合的易損性分析方法 經驗與理論結合的分析方法能夠充分利用兩種分析方法的優點,盡可能地將所有的地震破壞因素都考慮在內,并且采用理論分析與經驗分析相結合的方式來分析工程的地震易損性,具有精確性和可靠性高的優點,并能夠對收集到的資料進行排序,詳細地為人們提供地震易損性的分析結果,對建筑物的易損性進行系統、完整的分析,滿足人們對地震易損性的詳細程度和精確度方面的要求,是未來地震易損性研究分析的主要發展方向。
5 結語
土木工程結構的地震易損性分析是土木工程項目在結構損失分析中最重要的一部分,在結構損失分析中處于核心地位,是工程項目設計、優化的關鍵環節。因此,要結合土木工程結構地震易損性分析的研究進展與發展趨勢采取既包含經驗分析又包含理性分析的易損性分析方法,把兩種分析方法結合起來,對結構的地震易損性進行全面的分析。
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二十一世紀的今天隨著經濟的日益發展和人民生活水平的日益提高,人們對土木工程的發展提出了新的要求。 因此,詳細探討二十一世紀土木工程發展新方向顯得十分必要。
一、土木工程發展歷史
1、古代土木工程
公元前 5000 年開始至 17 世紀中葉時期, 稱為古代土木工程階段。土木工程的古代時期是從新石器時代開始的。人們在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料從事營造活動,后來出現了磚和瓦這種人工建筑材料,使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛。 磚和瓦的出現使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。 由此土木工程技術得到了飛速的發展。直至 18~19 世紀,在長達兩千多年時間里,磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,為人類文明作出了偉大的貢獻,甚至在目前還被廣泛采用。歷經漫長的古代大型土木工程的發展,土木工程建設內容更加豐富,建設工具有了新的發展,同時人們積累了豐富的土木工程建設的經驗,為大型土木工程建設的發展打下了堅實的基礎。
2、近代土木工程
產業革命的開始是近代土木工程發展的開端。隨著近代工業的發展,人類的生活需求也不斷增長,這些不僅反映在吃穿行上,還反映在房屋建筑及市政工程方面。而電力的應用,使高層建筑實用化成為可能;電氣照明、給水排水、供熱通風、道路橋梁等市政設施與房屋建筑結合配套,開始了市政建設和居住條件的近代化;在結構上要求安全和經濟,在建筑上要求美觀和適用。
隨著大型土木工程近代工業化的進一步發展, 在 19 世紀中葉為滿足科學技術發展和分工的需要,土木和建筑開始分成為各有側重的兩個單獨學科分支。工程實踐經驗的積累促進了理論的發展。材料力學、靜力學、運動學、動力學等學科逐步形成,各種靜定和超靜定桁架內力分析方法和圖解法得到很快的發展。這為大型土木工程建設的理論提供了很好的交流平臺,有利于促進土木工程建設理論的進一步發展。 理論上的突破,反過來極大地促進了工程實踐的發展,這樣就使近代土木工程這個工程學科日臻成熟。
第一次世界大戰以后,近代土木工程發展到成熟階段。 這個時期的一個標志是道路、橋梁、房屋等大規模建設的出現。另一個標志是預應力鋼筋混凝土的廣泛應用。
3、現代土木工程時期
第二次世界大戰的結束剛好是現代土木工程發展的開端。第二次世界大戰結束后,社會生產力出現了新的飛躍,現代主義運動取得了全面勝利。 現代科學技術突飛猛進,土木工程進入一個新時代。 在近 40 年中,前 20 年土木工程的特點是進一步大規模工業化,而后 20 年的特點則是現代科學技術對土木工程的進一步滲透。
首先,現代主義的高層建筑在理論計算方面有了新的發展,高層建筑結構的分析計算已基本告別傳統的手工計算而采用計算機程序計算,基本上都采用三維空間結構分析計算程序。
其次,高層建筑由于對抗震、抗風的要求高,且建筑多樣化,層數、
高度日益提高。再者,現代主義的高層建筑反對外部包裝、建筑含義和歷史風格,強調形式追隨功能和技術,技術上升到藝術層次。
二、土木工程理論、材料及技術的發展
通過多年來實踐探索,土木工程的發展日臻完善。在科學理論方面,理論研究精密化,計算力學、結構動力學、動態規劃法、網絡理論、隨機過程論、濾波理論的成果,隨著計算機的普及而滲進了土木工程領域。 結構動力學也已發展完備,荷載不再是靜止的和確定性的,而被作為隨時間變化的隨機過程來處理。 靜態的、確定的、線性的、單個的分析,逐步被動態的、隨機的、非線性的、系統與空間的分析所代替。 電子計算機使高次超靜定的分析成為可能,進而使得高層建筑中框架-剪刀墻體系、 筒中筒體系空間工作和大跨度的橋梁得以實現。 大跨度建筑的形式層出不窮,薄殼、懸索、網架和充氣結構覆蓋大片面積,滿足種種大型社會公共活動的需要。 從材料特性、結構分析、結構抗力計算到極限狀態理論,在土木工程各個分支中都也得到了充分發展。 理論研究的日益深入,使現代土木工程取得了許多質的進展。
在工程材料方面,標號為 500~600 號的混凝土已在工程中普遍應用,而輕質、高強化的混凝土成為大跨、高層、結構復雜的工程的新要求。 高強鋼材與高強混凝土的結合使預應力結構得到較大的發展,先張法和后張法的預應力混凝土屋架、吊車梁和空心板在工業建筑和民用建筑中廣泛使用。 同時鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、玻璃鋼等工程材料以現代科學技術的進步為背景發展迅速,為大跨、高層、結構復雜的工程建設提供了全新的支持。
在施工技術方面,種種現場機械化施工方法發展得特別快。 同步液壓千斤頂,滑模,直升機安裝天線,用一群小提升機同步提升大面積平板的升板結構等一系列施工方法廣泛應用。 此外,鋼制大型吊裝設備與混凝土自動化攪拌樓、輸送泵等相結合,形成了一套現場機械化施工工藝,使傳統的現場灌筑混凝土方法獲得了新生命,在高層、多層房屋和橋梁中部分地取代了裝配化,成為一種發展很快的方法。
精密化的理論研究、全新的工程材料和先進的施工技術,使得大跨、高層、結構復雜的大型土木工程的建設成為可能。
三、土木工程發展新方向
飛速的經濟發展, 使得大城市及超級大城市的數量急劇上升,人們對空間的概念日趨強烈,寸土寸金普遍成為人們的共識。 因此為了滿足人們對日益發展的空間需求,高層、超高層建筑的建設得到普遍重視。 同時高層、超高層建筑的建設也是解決人們空間日趨緊張問題的重要途徑。
飛速經濟的發展不僅僅是空間需求的問題,更有電力、能源等多方面的需求。 大型水利水電工程的建設,大型礦山資源的開發,石油、天然氣等重要能源的運輸等都成為影響經濟發展的重要因素。 因此,大型公益土木工程的修建,顯得極為重要。
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土木工程是一個傳統老專業。進入新世紀以來,隨著中國經濟建設的飛速發展,整個土木工程行業領域也在不斷煥發著新生命,作為培養土木工程人才的各類院校也應適應新形勢,不斷革新、探索新的教學模式。土木工程專業課程具有工程實用性強、課程復雜,內容多、難度大的特點,在理論和實踐教學過程中開展“啟發式”“開放式”教學非常必要。筆者結合多年土木工程專業課程教學及教改課題工作經驗,對開放式教學在課程理論與實踐教學中的重要作用及具體應用研究結果進行系統總結,以期與同行開展探討。文章以混凝土結構課程教學為例探索了 “開放式” 教學活動在教學中的應用。
一、混凝土結構課程的特點
混凝土結構設計課程是土木工程專業必修的專業基礎課,是一門實踐性很強與現行的規范、規程等有關的專業基礎課。在土木工程專業培養計劃中占有重要的地位,各相關高等院校對該課程的教學工作也非常重視。課程內容分:鋼筋混凝土結構設計原理及結構設計兩大部分,前者是后者的基礎,是原理部分的延伸和實際應用,兩者互為依存、緊密聯系。對于土木工程本科學生而言,通過學習,要求掌握混凝土結構學科的基本理論和基本知識,并能運用理論知識正確進行設計和綜合分析,解決工程中的實際問題,具備一定的研究開發能力。同時,該課程也是研究生考試中(筆試或面試)重要的考試科目之一,在相關注冊資格考試中也是很重要的必考內容。該課程特點主要有:內容多、公式多、符號系數多、涉及構造規定多“四多”特點;涉及的經驗性知識較多;實用性強;解答非唯一性。
二、開放式教學在混凝土結構實踐課程中的應用
(一)實驗教學的開放
實驗環節是土木工程學科學習的重要組成部分,強調課堂授課內容與課內試驗、實習、 課程設計與畢業設計相結合,設置了必做與選做試驗,并對學生實行了多方位預約式開放, 包括實驗內容、實驗場地、實驗時間、實驗器材設備的開放。更新實驗教學內容,在基本實驗基礎上加強綜合性實驗和研究創新性實驗,注重學生創新意識的培養。堅持“基本+提高” 的原則,使實驗教學內容既達到課程基本要求,又讓學生得到更好鍛煉和探索的機會,具有鮮明的專業特色。實踐中可將與土木工程主干課程關聯密切的實驗綜合到一起作為學生“開放式”“綜合式”實驗項目。
(二)畢業設計、 課程設計的開放式
課程設計是對課程理論教學的有益補充。通過課程設計的實例練習可加深對混凝土結構課程所學內容的理解,將理論用于實際,學得更深刻。而畢業設計更是對學生學習的全面檢驗,通過對一個完整工程的獨立設計,學以致用,真正全面地掌握所學知識。同樣,課程設計和畢業設計也應做到開放式,在確定方向和設計題目前應與學生充分溝通,了解學生的想法,共同確定設計主題、范圍,在設計過程中保持與學生的隨時互動和溝通,同時,可將與設計相關的所有資料公布到網站上,讓學生去學習、選擇、討論和發表意見,真正實現開放式和互動式。此外,還應強調畢業設計在社會效應和工程應用效應方面的開放性,即鼓勵、 允許、引導學生結合實際工程進行設計,課題可來源于社會或科研課題,甚至可聘請設計、 施工單位的工程技術人員擔任副導師,共同指導畢業設計。
(三)開放性實習
實習環節是混凝土課程乃至土木工程專業學生重要的實踐性環節。實習環節的開放性體現在實習的具體內容及實習地點與學生商量確定,通過事先發放調查表, 統計學生選擇方向的意愿和要求。如混凝土結構、砌體結構、鋼結構或基坑、邊坡、橋梁、道路,以及更細一步的選題方向,可與畢業設計掛鉤,指導教師形成雙向選擇。學生可參與集中實習或自主實習,集中實習由教師帶隊參加在合作單位實習基地的實習,自主實習由學生自行聯系工地進行(包括假期學生的自愿自主工地實習),形式上自由組合選定實習方向或實習工地。總之, 實習環節的開放式特點主要體現在指導思想、管理制度、實習具體內容及形式等方面。院系畢業設計指導小組和教師從思想上和管理上應予以支持,充分發揮學生創新性和靈活性的特點,不局限于規定的實習期,在條件允許的情況下可將自己置身于工程現場或實際工程項目氛圍中開展實習活動。
三、結語
土木工程課程由于其專業特點,在教學過程中尤其應突出開放式特色。混凝土結構課程是土木工程專業的重要和典型課程,內容多、難度大、實用性強,對其教學與考評體系均宜結合實際進行,開展“開放式”“啟發式”教學研究。筆者從該課程理論教學中的教學內容、 教學形式、課外教學補充、教學考評等方面,以及實踐教學中的實驗教學、課程設計及實習等環節,研究和討論了如何開展“開放式”教學及其在課程中的具體應用,從實踐看取得了較好的實際效果。
參考文獻
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篇13
目前,我國土木工程施工技術已處于較高水平,貫穿于工程的施工準備階段、基礎施工階段、主體結構工程施工階段以及屋面和裝飾工程施工階段的每個環節,從施工的方法、工藝到新型建筑材料的使用,土木工程施工技術盡最大可能滿足著土木工程項目施工的各項要求。
二、我國土木工程施工技術的創新應用
隨著科學技術的進步,我國土木工程施工技術也不斷深化研究、改革創新。近年來,大量新型技術和材料被廣泛應用于各類土木工程施工過程中,在很大程度上促進了土木工程項目施工目標的實現。我國土木工程施工技術創新應用主要表現在以下幾個方面:
(一)混凝土施工技術
現代混凝土施工采用的是清水混凝土施工技術,這是一種新型的現澆鋼筋混凝土技術,實施簡便,在有效降低了成本的同時使得建筑的牢固程度也大大提高。在材料選擇上,新型鋼纖維混凝土材料的使用彌補了土木工程施工中材料抗拉力不足的問題,在具有良好的抗沖擊能力的同時,也增強了混凝土構件的抗裂性、抗剪性以及耐久性等功能。此外,直螺紋接頭連接作為一種新型鋼筋連接方式,也已被廣泛使用并受到了良好的效果。
(二)新型防水施工技術
目前,我國防水施工技術正朝著冷作業方向發展,各種防水材料也有了很大發展。其中,防水混凝土結構以前承重、抗滲、抗裂和圍護等多重功能,在很大程度上滿足了工程耐凍融和耐侵蝕的要求。
(三)超高層建筑施工技術
整體提升式鋼平臺模塊體系、泵送技術等是超高建筑技術的發展產物之一,已被廣泛應用于大型施工機械使用。與此同時,超高層建筑施工技術的實施還包括超高結構施工 GPS 測量定位技術的運用。
(四)大跨度鋼結構施工技術
現今,大跨度空間鋼結構臨時支撐卸載技術、大跨度鋼結構計算機控制液壓提升安裝技術、、鋼結構整體平移安裝技術、高強厚鋼板工地焊接技術、大型網殼鋼結構安裝技術、預應力鋼結構施工技術以及大型旋轉式龍門起重機的應用技術等等大跨度鋼結構施工技術均得到了推廣。
(五)隧道施工技術
目前,新奧法已普遍應用于我國隧道工程礦山法的施工中;,鉆爆法掘進、掘進機施工方法在巖石隧道施工中被大量采用;,逐步推廣到地下連續墻在城市等淺埋隧道蓋挖法或明挖法施工中,其采用的暗挖盾構法和淺埋暗挖法已經具有較高的施工技術水平。
(六)裝飾施工技術
隨著建筑市場上各種高性能粘結劑的出現和運用,裝飾工程的連接已完全改變了傳統的、單一的釘銷部件的“連接”和“固定”方式,環保油漆與免漆飾面工藝的應用以及建筑材料的耐火性的提高使得裝飾施工技術有了很大的突破。
三、土木工程施工技術的發展趨勢
在現代經濟社會中,土木工程項目建設的根本目的在于促進社會、經濟的建設發展,而土木工程施工技術的應用則旨在提高工程施工的效率和質量,在保證項目要求得以滿足的基礎上實現經濟效益和生態環境效益的最大化。在本質目標的要求下,現代土木工程施工技術的發展方向也日益突出,土木工程項目規模的逐漸擴大,使得土木工程施工技術的難度也不斷增大,以適應未來土木工程項目施工的各項要求。土木工程施工技術的發展趨勢,可以從以下幾個方面進行探討。
(一)生態化
施工技術的生態化發展主要表現在重視環境保護和資源節約,以減少工程施工對生態環境造成的不良影響。因此,工程施工材料的開發逐漸趨于高質量、高性能、長壽命、低消耗、生產和降解過程對生態環境影響最小的方向發展。在技術設備的選擇上也遵循低污染、低耗能的原則,要求項目工程的設計目標、過程和運行都將生態化作為核心理念,考慮到工程的靈活性,保證生態環境的和諧發展。
(二)工業化
工業化發展的目的在于在工程施工活動中引入互換性和流水線,通過標準化和工廠化的成套技術使得土木工程的傳統生產方式發生改變。實現工程施工材料生產的工業化、標準化能夠有效提高工程效率,促進我國土木工程施工技術的統一化。
(三)高技術化
隨著社會生產力新技術革命的深入,工程造價控制已全方位、多層次地滲透到我國土木工程項目建筑領域,逐漸成為現代技術運動的特征和施工技術高技術化發展的基本形式。這就在很大程度上促進了技術體系內涵和外延的迅速延伸和拓展,具體的發展趨勢表現為布局集約化、驅動電力化、操作機械化、結構精密化、運轉長壽化、控制智能化、功能多元化以及施工信息化和自動化。
四、土木工程施工技術發展的重點
未來土木工程施工技術的發展得益于科學技術的進步,取決于社會進步和經濟發展的要求。在沿襲整體發展趨勢的同時,土木工程施工技術的發展主要側重于以下幾個方面:
(一)發展有機工程材料
有機工程材料是未來土木工程施工材料的必然趨勢。同時,有必要提高化學建材在建筑中的應用,重視高性能外加劑和混凝土的研究以及特種混凝土和預應力混凝土的開發應用。
(二)發展地下工程施工和深基層施工技術
地下工程施工和深基層施工技術的發展是土木工程施工技術發展的重要內容之一,要求加強對施工工藝以及周圍環境的變形控制、裝備的研究開發,制定自適應性的控制系統對其進行整體掌握。
(三)發展高層建筑成套施工技術
發展高層建筑成套施工技術是高層建筑高度增加趨勢的要求,勁性鋼筋混凝土結構、超高層鋼結構與鋼管混凝土結構等應用技術也將受到關注。
(四)發展新型結構和檢測技術
開發輕鋼結構、發展大跨度空間鋼結構與膜結構,并且金屬焊接和檢測技術將是未來發展的一個重點技術。
(五)發展環保產品和技術
施工綠色節能產品開發以及節能、環保、智能施工技術的發展作為未來土木工程施工技術發展的重點,主要研究解決施工安裝與調試中的問題。
(六)發展工程檢測、加固和改造技術
建筑的改造與修繕技術是未來發展的重點技術之一,它是在不改變既有的建筑歷史風貌的前提下,改善內部的使用功能。
(七)發展大型土木工程施工技術
大型土木工程施工技術的發展主要包括水利水電、橋梁工程和道路工程施工技術等方面,是現代化建設的重點。
五、結語
土木工程建設是我國社會主義現代化建設的重要內容,在我國經濟發展中發揮著舉足輕重的作用。近年來,隨著社會的進步和科學技術的發展,我國土木工程施工技術水平不斷提高,在創新和改革的基礎上為我國土木工程施工的進行和發展提供了技術支持。
隨著科學技術的進步和社會發展需求的增大,超高層建筑、道路工程施工技術、深基礎工程、橋梁工程施工技術、大跨度鋼結構施工技術以及建筑的改造與修繕技術等技術逐漸成為未來土木工程施工技術的發展重點,使得未來土木工程施工朝向工業化、生態化和高技術化的方向發展。
參考文獻: