土木工程建筑方向范例6篇

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土木工程建筑方向

土木工程建筑方向范文1

关键词:土木工程;地下建筑工程;岩体力学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)35-0049-02

《岩体力学》是岩土工程、地质工程专业的专业基础课程之一,也是土木工程、水利工程等学科的主要专业课之一。岩体力学是近展起来的一门新兴学科和边缘学科,是一门应用性和实践性很强的应用基础学科。岩体力学是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。岩体力学是一门认识和控制岩石系统的力学行为和工程功能的科学。因此,在岩体力学教学中必须加强教学内容改革和加强课程实践环节,体现岩体力学作为基础学科内容的完整性和土木工程专业基础的实践性,引导和推动学生积极地投身到该课程的学习中去。我校土木工程专业从成立时,一直将《岩体力学》课程作为主要专业基础课程,并已形成了良好的教学传统,教材及实验条件都十分充足;且该课程一直作为我岩土工程、地质工程硕士、博士入学考试的科目之一,经过多年的教学实践获得了较好的课程教学经验。但在我校也存在多个专业不同方向都沿用一套教材、一套大纲、一套讲义的教学现状问题,并未结合专业方向特色进行有针对性的改革;故此结合近几年对我校土木工程专业地下建筑专业方向本科生授课经验及感受,介绍面向地建专业方向的岩体力学课程安排和教学方法改革的相关措施及效果。

一、课程内容及教学安排

1.教材选择。目前国内岩体力学教材比较多,侧重点也有所不同,通过对国内其他兄弟院校授课教材调研发现,基本上都是采用本校权威教授所编的教材或者是国家规划教材。结合我校地质学专业特色及课程教学团队经验,采用我校刘佑荣教授所编的,由中国地质大学出版社出版的《岩体力学》教材;2009年又再次对教材进行了重新编审,由北京化工出版社出版了修订版的《岩体力学》教材,对部分章节进行了合并,并增加了目前国内外研究方面的成果,例如结构面网络模拟等内容。近2年授课则是以这本修编教材为主,但在部分章节的授课中也兼顾了蔡美峰主编的《岩石力学与工程》教材,供学生课后学习,以满足本专业学生对岩体力学知识的需求。

2.课程内容优化。结合教材的内容编排,主要从以下几方面的内容来进行重点讲解,包括岩体的地质特征,岩体的物理、地下洞室围岩应力重分布,边坡岩体稳定性分析等内容。在具体内容编排中也适当地增加了部分内容,如在岩体的地质特征章节,补充安排了工程岩体分类等内容;在岩体强度与变形性质方面,增加了地下工程岩体分级标准及体系的相关介绍;在内容编排上突出地下建筑方向的专业特点及需求。

3.教学学时安排。本课程的课时安排在第三学年的第五学期,总学时为40个学时,2.5个学分,其中课堂教学34个学时,实验课6个学时。本门课程是在系统学习完理论力学、材料力学等力学基础课后进行开设的。

二、课程教学方法改革

1.围绕专业工程实例展开授课。《岩体力学》课本身就是实践性特别强的一门课,在进行每一章节的授课时,可以多以工程实例来展开,尤其是国内外比较知名的工程实例,多多采用照片、录像等生动形象的方式,来增加学生的感性认识,使学生投入其中,增强学生学习的兴趣及热情。例如,在讲第五章地应力的时候,可以结合水利水电工程中,如锦屏电站的高地应力问题来说明地应力研究的重要性;在讲边坡工程,可以选用大量边坡地质灾害的图片。由问题入手,来追根溯源找到解决问题的源头。

2.结合专业方向特色来授课。岩体力学作为土木工程、地质工程、采矿工程等诸多工程的主干专业课,面对的专业层次不尽相同,在授课的时候尽量能结合专业背景展开。针对地下建筑工程方向的学生,要从学生的专业方向特色及专业需求来阐述。作为土木工程地下建筑方向的本科生,《岩体力学》这门学科的发展都与地下工程的发展是密不可分的。从本质来讲,纵观岩体力学发展的几个重要阶段,从19世纪末~20世纪初的初始阶段诞生的静水压力理论、侧压系数,到20世纪初~20世纪30年代的经验理论阶段出现的普氏理论、太沙基理论,然后在20世纪30年代~20世纪60年代产生的围岩和支护共同作用理论及地质结构理论,这些重大理论及思想的诞生过程就是对地下工程认识实践不断深入的过程,并促进了岩体力学学科向前发展。在授课时,可以将这一发展脉络讲述给学生,并贯穿到后续的课程教学中,不仅大大地培养了学生对自己专业的自豪感,也加深了对自己专业的认识。

3.结合教师科研工作来授课。讲授这门课的老师,不仅有科研经历丰富的教授博导,也有刚走出校园的博士年轻教师,他们在长期的工作和求学中,完成和参与了大量的科研项目,也取得了一定科研沉淀。在授课时,可以将这些科研成果进行整理,在每章结束时,抽出专门的时间,做个与授课内容相关的小型专题讲座,丰富学生的专业眼界的同时,也可将岩体力学最新的研究方法、手段和技术介绍给学生。例如,在讲地应力一章,就曾经将参与过的地应力测试及地应力反演分析的课题成果向学生进行介绍;讲地下洞室稳定性时,就将参与的软岩隧道科研项目成果进行介绍;上课时的反响很热烈,大大激发了学生科研的热情,建立了专业教师和学生之间一座良好的沟通桥梁。尤其是对那些希望继续攻读研究生的学生,也为他们开启了一扇科研的窗户;此外,也让学生了解授课老师及其团队的专业方向及特长,为后续研究生报考提供了便利条件。

4.结合学生实践课来展开。我校《岩体力学》课程是安排在大三上学期,上这门课的学生仅仅经历的与此相关的实践环节就是大二结束时的地质学专业教学实习。虽然是地质实习,但也是与这门课的研究对象——各类岩体在打交道,例如各种岩石、结构面。在上课时,不妨将课程中提到的各种岩块、结构面等内容与实习中能看到的种类联系起来,使学生的认识更为深刻。例如,在谈岩块、结构面和岩体的地质特征时,便可列举实习线路中各类成因、不同类型、不同特征的结构面及岩石;在讲结构面的强度及变形性质时,可以将实习中遇到的各种断层、软弱结构面等现象作为实例来分析其性质上的差异。这些实例学生在实习中都亲自参与过,已经有了部分感性上的认识,重新回到课堂上学习其相关的知识,认识和教学效果也会更好。

《岩体力学》课程内容丰富,更要求我们在教学时进行一定的教学改革,要结合所教学生专业方向的特点以及未来需求,多采用先进的教学手段和方法,注重加强理论基础联系工程实际的教学模式,提高学生认识问题深度和广度,培养学生良好的工程专业素养和专业精神,为学生后续的发展奠定良好的基础。

参考文献:

[1]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].武汉:中国地质大学出版社,1999.

[2]刘佑荣,唐辉明.岩体力学[M].北京:化学工业出版社,2009.

土木工程建筑方向范文2

【关键词】建筑;电气工程;途径和方法

智能化电气技术的发展将整个电气工程行业的地位提升到了另一个高度,由于其飞速的发展使得电气工程的作用日益凸显。建筑电气工程的质量影响着建筑的使用功能以及项目建设完成后其运的安全可靠性,就建筑电气工程来说,项目质量的全方位管理意义十分重大。探讨加强电气工程质量管理的途径和方法关乎整个工程实施进度,其质量水平的高低严重影响着建筑施工功能的好坏,决定着用建筑电气工程质量水平。

1 加强建筑电气工程管理的重要意义

不管是工业建筑还是民用建筑,电气工程都是建筑体的重要组成部分。早期建筑的电气系统仅仅是为了给室内提供简单的照明,随着科技与社会的发展,建筑电气系统的功能有了极大的丰富,尤其是智能化控制电力系统的出现,不仅仅为建筑提供了丰富多样的照明功能,也支持建筑内各种设备的运转,从工作设备到供暖排气设备,从网络交流到自动报警与联动功能,电气系统已经是建筑的血液和经脉,是建筑体的生命保障之一。

在实际建筑施工中,电气工程的地位和作用越来越重要,直接关系到整个工程的质量、工期、投资和预期效果。工程质量直接影响到建筑物整体设备的安全运行、节能效果及建筑物投入使用后的使用功能,包括工作、生活在其中的人员的舒适性、安全性、高效性。特别是建筑的安全,它涉及到电气设备的安全可靠运行、电器线路是否存在漏电或火灾隐患,电气火灾报警及联动控制系统功能是否完善、运行正常,消防设备、应急照明的供电是否可靠,保安监控系统是否完备等等。电气系统总的来说是管线工程,大部分铺设在混凝土内部,具有一次安装、不便修理的特点。所以,在建筑的施工阶段一定要考虑到各种可能发生的状况,为未来的电气系统升级做好准备。

2 建筑电气工程管理对电气工程师的要求

建筑电气工程师是管理电气安装的主要人员,应该具备以下几个素质:

2.1 电气工程师要有较高的责任心与工作能力

电气工程师应有对所负责的电气工程质量高度负责的责任心,充分应用自己的专业水平,深入、细致地搞好电气工程的技术、质量、签证、进度、安全等管理工作。一个好的电气工程师首先要有全面的专业知识,不仅要掌握强电各系统的内容及施工规范,还要有丰富的弱电各系统的知识和经验。要有积极地心态时刻更新自己的知识,不断地学习新技术,新方法。因为社会的技术发展水平更新很快,只有不断的为自己充电才能进一步满足自己的工作需求。

2.2 电气工程师要有较强的制图与审图能力

电气工程师不能只停留在按图施工的水平,要全面熟悉设计图纸,努力并善于发现图纸中的不足,及时提出处理意见,对业主而言是维护其利益,对自己也是提高。要审查设计图纸是否符合相关规范或有关技术质量标准,设计是否合理和优化。特别是对建筑智能化的设计,要防止盲目求大、求全,应以适用为主,考虑经济承受能力和投资取得的回报。同时要为电气系统的进一步升级和换代留下余地,为将来可能发生的各种意外做好应急准备。

要根据工程的具体功能情况,明确业主对其项目的定位和需求。应提供意见和建议与业主,及早协调明确要设置哪些系统,以便所设系统与主体工程同步进行,避免主体完工后再上系统,难于施工,剔凿造成对建筑的破坏和浪费。尤其对建筑智能化各系统的设计,因系统综合性强、产品更新换代快、投资风险大,应慎重考虑实施。综合考虑工程的经济性能与便利性能,既要对自身的工作内容负责又要时刻为业主着想,采取措施减轻业主的负担。

2.3 电气工程师要有有效的质量控制措施

电气工程师要根据工程的实际情况编制施工组织设计(施工技术方案)并严格审查,要求有完善的质量保证体系、保证工程质量的各项技术措施,而且应符合经会审的设计图纸及国家现行的有关电气工程的施工及验收规范。对工程所需的资料表格及相关技术文件、要求、标准做到心中有数。对工程中所有的材料、设备进行考查和确认,为下一步工作创造条件。

施工中必须根据已会审后的电气施工图纸和有关技术文件,按照国家现行的电气工程施工及验收规范,地方有关工程建设的法规、文件,经审批的施工组织设计(施工技术方案)进行。施工中若发现图纸问题应及时提出并处理,不允许未经同意擅自变更设计。严格推行规范化操作程序,编制符合规范、工艺标准,具有可操作性的质量控制程序。每道工序未经有关人员在验收表上签字,不得进行下道工序,记录好工作目志,防止监督流于形式。

3 建筑电气工程管理的实施途径及方法

现代建筑的电气部分已不只是埋管穿线,电通灯亮的简单内容,随着科学技术的进一步发展,大量现代化电气设备和装置的安装使用,已是建筑物现代化水平和质量高低的重要标志。

3.1 电气工程的安全管理措施

首先要树立“安全第一,预防为主”的工作指导方针,编排好施工安全手册,对技术人员进行安全技术交底,并且设立安全巡查制度,时刻监督工作人员规范施工。建立安全教育和培训制度,定期对专业电工及用电人员进行用电安全教育和培训,凡上岗人员必须持有劳动部门核发的上岗证书,严禁无证上岗。施工方要为施工人员提供一定的安全防护用具,还要考虑到地域与季节的变换,采取防暑和防寒措施。

3.2 电气工程的质量控制措施

施工的进行必须按照相关的图纸开展工作,严格遵守国家的有关法律和技术文件,不经过审批的施工方案不得开工。要有积极地意识去主动处理施工中暴露的各种问题,及时的与上级领导和技术人员反馈,严禁随意的的更改施工方案,对于图纸出现的问题要经过施工设计方集体讨论修改后才能实施,不能自己随意的变更。在施工过程中要善于捉住重点,捉住细节,对于容易出现问题的地方多留心,反复的核实检验,确保工程质量。每一个重要的施工环节,都要有施工记录,要落实责任到人,以激发工作人员对于工作内容的严谨态度。采取适当的激励与惩罚措施,坚决清除的害群之马。

3.3 电气工程的检测验收措施

要有独立的部门对建筑电气工程进行检测验收,一切按照相关国家标准和图纸为依据,检测电气工程是否存在安全隐患,是否达到施工目标,是否有偷工减料的现象。某些重要的设备,例如防火报警装置,火灾照明指示装置,电源短路保护装置等能否在关键时刻发挥作用。施工方配合验收单位的验收工作,提供足够的资料,不能有瞒报漏报的行为。

4 结语

论文简述了电气工程在建筑施工中的地位和作用,提出了加强建筑电气施工项目管理的途径和方法。文章建议主要从四个方面入手加强建筑电气施工项目管理,即:加强电气工程师的培养和管理;加强施工组织规范,严格遵守施工章程施工;安全施工;建立有效的工地监督与建后验收机制。未来的建筑电气工程还将会越来越复杂,对于施工方的要求也会越来越严谨。对此,我们必须时刻更新自己的观念,以紧迫的意识来做好建筑电气工程项目的管理工作。

参考文献:

[1]朱海君.建筑电气的发展现状和趋势[J].扬州科技.2006(4).

土木工程建筑方向范文3

在实际施工过程中,土木工程受诸多因素影响其抗震能力有较大的波动性,掌握土木工程抗震技术的前提是明确土木工程影响抗震能力的因素,笔者对影响因素做了以下总结:第一,地基影响因素。地基是建筑物整体质量的基础保障,是后期各项施工顺利开展的依据,如果土木工程地基选址不合理,在实际施工过程中建设工程的抗震能力将受到严重削弱;第二,土木工程的结构及原材料对土木工程抗震能力有直接影响,施工过程中如果土木工程结构设置不合理或者使用的原材料质量存在问题,土木工程的整体质量将受到严重影响,其抗震强度必将受到严重削弱;第三,建筑项目的高度对土木工程抗震能力有直接影响。伴随着经济的发展,城市高层建筑数量越来越多,国家对高层建筑的安全指标、材料特性以及力学模型等提出了更高要求,以上因素如果不符合施工要求遇到地震危害后将产生严重的后果;第四,抗震预防影响因素。在实际施工过程中各建设项目必须针对建筑物抗震性能编制合适的预防措施,为提高土木工程使用寿命提供技术保障。

2土木工程结构中的抗震技术发展

2.1合理选择地基场地

合理选择地基场地是促进我国土木工程抗震技术发展的基础保障。在实际施工过程中,设计人员应该结合实际施工状况选择合理的施工场地,施工人员必须深入施工现场,了解土木工程所在地的地质状况,明确该地段的地震活跃状况,结合当地实际地震发生情况对可能出现地震区域进行分析,研究人员还应该准确地评定该区域一旦发生地震后地震的等级以及毁坏程度等。选址过程中,应该尽量少选择不利于施工的场地,如果建设项目中必然存在施工困难的区域,施工人员应该对该区域的地质加工加固,经过筛选后的地基应该处在密度较高或者岩石较多的基土位置,从根本上提高建筑物的抗震能力。

2.2关注建筑结构的规则特性

实际施工中,为提高土木工程的抗震能力,施工人员还应该更高度关注建筑结构的规则特性。土木工程结构设计人员应该尽量选择最简单的抗侧力结构,与此同时确保结构的规律特性,在实际施工过程中,在合理分布建筑物承载能力的同时,还能提高建筑物的稳定性和牢固性。如果土木工程的结构不规则,施工时钢心和建筑物结构会出现严重的交错现象,一旦发生地震建筑物架构将出现严重偏离,整体强度降低后土木工程的稳定性也随之降低。因此,设计人员应该关注建筑结构的规则特性,减少因建筑结构不规则引发的地震灾害。

2.3合理选择建筑结构原材料

合理选择建筑结构原材料是提高建筑物整体质量的基础保障。钢筋材料在土木工程施工中使用范围非常广,钢筋材料的质量直接决定建筑物的整体抗震能力。因此,施工人员应该结合建筑施工的实际状况,选择合适的材料,在考虑钢筋韧性的同时还应该充分考虑钢筋的受力方向与竖直方向。在选取土木工程施工中使用其他材料时,施工人员在考虑材料抗震性能的同时还应该注重成本控制,从根本上为土木工程的发展提供动力。

2.4合理设计隔震及消能减震项目

地震常发带对土木工程的抗震能力要求非常高,土木工程不仅要具备基本的抗震能力还应该具有隔震和消能减震的作用。因此,土木工程研究人员应该在选址期间确保地基的密实性和稳定性,从根本上降低地震对建筑物整体质量的影响。另外,研究人员还应该结合建筑物自身存在差异,明确各建筑物的隔震系数,选择合适的隔震支座,提高建筑物的抗震性能。最后,研究人员还应该设计合适的隔震和抗震构建,明确建筑用材的延性,减小地震对建筑物的破坏。

2.5加固设计

第一,如果土木工程的结构设计存在问题,设计人员应该及时增加构建的数量,以增强土木工程整体强度为依据,提高建筑物的整体抗震性能。第二,设计人员应该通过增强建筑物承载性的方法提高土木工程的抗震能力,在扩大建筑物原截面的同时,增加构建提高建筑物的稳固性。第三,如果建筑物的整体结构不符合土木工程抗震标准,设计人员应该及时调整建筑物整体结构,在分散地震力的过程中减少地震对建筑带来的损坏。

3结束语

土木工程建筑方向范文4

【关键词】土木工程的历史;现状;发展

引言

土木工程是指房屋、公路、铁路、桥梁、水工、港工、地下等工程的总称。土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,为人类提供住宅、宾馆、公寓、衣料生产贮藏基地、食品冷库、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。

1 土木工程的历史

1.1中国土木工程的历史:远在上古时期,中国古人类就在野处穴居,为了避免野兽侵袭,有巢氏(中国的传说中的巢居的发明者),才教古人离开天然岩洞、构木为巢,居于树上。我国古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技术和艺术造型达到当时极高的成就。像长城、赵州桥、都江堰等都是具有代表性的中国古代土木工程的杰作。

1.2 世界土木工程发展历史:在欧洲,大约8000年前已开始采用晒干的砖;凿琢自然石的采用,大约在5000~6000年前;至于在建筑中采用烧制的砖,亦有3000年的历史。世界古代的伟大建筑,以公认的七大奇迹最为引人注目,它们都建于公元前600年~公元前200年,且均为石材建造,大都用于宗教、军事和航海。且都是建于当时经济和科技非常发达的地区,说明土木工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。

2土木工程的现状

2.1世界现状:随着19世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始使用,以及20世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功,建造摩天大楼、大跨度建筑和跨海峡1000m以上的大桥成为可能。目前,世界上最高建筑是中国台北的101大厦,总高度为508m。近代体育事业的蓬勃发展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春笋般涌现。

2.2 中国现状:回顾20世纪特别是改革开放20年来,我国建设取得举世瞩目的辉煌成就。改革开放后在我国大陆建造了许多高层建筑,目前我国最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大厦。其他具有代表性的高层建筑还有深圳的地王大厦。在特种结构方面,我国有4所电视塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海东方明珠电视塔以468m的高度排在世界第三位。为迎接2008年的奥运会,北京将建设一大批大跨超长建筑,像国家体育场“鸟巢”结构、国家游泳中心“水立方”、国家大剧院等。无论在工程结构的改革、建筑功能使用、新技术和新材料的采用上及合理组织施工方面,还是在抗震分析和计算机程序应用上及有关抗震控制试验研究上,我国均达国际先进水平。

3未来土木工程的发展

3.1指导理论的继续发展。在可以预见的将来,土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学,新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构、流体介质等情况下的受力分析和近似上,现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展,用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用,使得对复杂的情况的模拟更有把握,更接近于现实。力学也会突破宏观框架,向微观发展,控制论,虚拟现实等技术也在力学中加深影响。另一方面,土木工程学科将向周围继续发散,与材料,环境,化学,电子信息,机械。城市规划,建筑等相关学科进一步的交叉,融合,互相支持,互相服务。土木工程内部的次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科。

3.2工程实现的变化。土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物,从设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程。这也是土木工程一个重要的组成部分。甚至可以说是土木工程最重要的方面,有了好的理论和设计,没有好的工程实践,一样不会产生一个优秀的作品。

信息时代正在迎面走来,其他学科和其他方面的新观点新技术,必然的也会影响到土木工程。并且为这一传统学科注入新的活力。包括控制理论,施工技术,新材料,环境工程,经济理论等等。

全过程信息化。信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中,重点不仅仅限于CAD方面,也包含对工程进度的管理、运行中数据资料的收集,分析,整理;对建筑物结构,强度,可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。

可持续发展和人性化。这两个要求是与社会经济的发展相适应的,社会的发展要求更加充分地合理的利用资源,社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求。整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的,在可持续发展成为整个社会的主题的时候,土木工程也必然地要面对这个问题。对资源和能源的节约,包括在建设中的和使用过程中的,成为土木工程以后的一个方向,这要求有良好的设计和有效的运作管理机制,土木工程构筑物在它的整个寿命周期,从规划,设计,建造到建成后的使用,维护,拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小,同时尽可能大发挥它的社会经济效应。这对土木工程提出了新的要求。

3.3主动控制技术。迄今,绝大部分的土木工程建筑都是被当做一个静态的,被动的物体。对周围环境的影响,如风动,温度变化,突发事件等只能依靠自身的结构进行被动的抵御。显得缺少灵活性和应变能力。今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控制技术在建筑构造物中的应用。运用计算机技术和模糊控制技术,以及一些预设的控制结构。使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应。

4结束语

土木工程当今的发展是人类智慧的成果,土木工程是为了人类存在而存在.坚持可持续发展道路,努力创新,土木工程定会走向新的高峰!

参考文献

[1] 丁大均,蒋永生.土木工程概论[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2003

[2] 黄梦平,李晋栓. 中国赵州桥[M].上海:上海科技出版社,1981

[3] 贝伦·加西亚编. 刘伟庆,欧谨译.世界名建筑抗震方案[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2001

[4] 刘西拉.从结构工程学科的演变看传统学科的革新[J].科技导报,1992

[5] Concrete Structure for the Future.Proceedings of IABSE Symposium [J].Paris-Versailles,1987

[6] 清华大学土木工程系编.结构工程科学的未来[J].全国结构工程科学的未来研讨会论文集,清华大学出版社,1988.6

土木工程建筑方向范文5

关键词:土木工程;结构减震;控制技术;方法探究

中图分类号:S969文献标识码: A

一、土木工程结构减震的意义及价值

(一)土木工程结构减震是工程安全性的需要

土木工程结构减震技术发展三十度年来,已经取得卓越的工程学成就。由于现代土木工程涉及桥梁、道路、房屋、厂房、发射塔等一系列重要的公共建筑,其安全性必须受到严格保证。伴随着现代地质科技的不断发展,人们对地质结构以及不可抗力的风险越发重视,尤其是在遭遇了日本大地震、汶川大地震、智利大地震等一系列巨大的地质灾害后,人愈发重视建筑抗震以及土木工程减震的重要性,所以现代土木工程对结构减震的需要越来越强烈。

(二)土木工程结构减震是确保建筑使用年限的需要

正如前述所说,建筑受到此类突发灾害性影响带来的生命财产损失是巨大的,对建筑自身使用寿命也带来毁灭性的影响。但在一些受强风等气象影响下的土木工程,其长期遭受风力震动的影响,也会大大减少建筑物的设计使用寿命,同时带来极大地安全隐患。因此,土木功臣结构减震控制技术有利于延长和保证现代建筑的设计使用寿命,达到预期的社会和经济效益。

二、土木工程结构减震控制方法研究现状

(一)土木工程结构减震主动控制

主动控制技术在土木工程结构减震中主要使用主动质量阻尼器、主动支撑系统和主动拉索系统三大技术。主动控制是指在结构上利用外部能源,在工程结构遭受强烈振动时,向结构施加相应的辅助动力,继而完成减小振动反应的过程。在由作动器、传感器和控制器三部件组成的主动控制系统中,它能实现即时的改变控制力输出方向,从而保证工程结构的稳定。主动控制技术又根据检测结构响应和外部刺激划分为开环控制系统、闭环控制系统以及开―闭环控制系统。

(二)土木工程结构减震被动控制

被动控制技术在土木工程结构减震中主要包括基础隔震、调谐减震和耗能减震三个技术措施。被动控制技术顾名思义就是不借助外部动力源,反而使用减震、隔震的装置设计来实现消耗和阻止震动能量。它由于易于设计、维护和构造,同时造价相比较低且不借助外界动力源等优势被广泛推广。早在1985年至1999年,日本就建成属于基础隔震技术的房屋700余栋,并且随后将其推广在桥梁建造中,而在被动控制中的调谐减震技术则主要使用在大型跨度桥梁的建造上,从而确保桥梁抗风防震系数的提高。

(三)土木工程结构减震混合控制

混合控制主要在土木工程结构减震中体现为主动质量阻尼与调谐减震的组合、主动控制与基础隔震的组合以及主动控制与耗能减震技术组合。混合控制是建立在主动控制与被动控制技术相结合的基础之上,它继承了前两者抗震反应灵活、易于维护、成本合理的优点,渐渐成为未来土木功臣结构减震领域的新方向。我国混合控制技术在南京电视塔的建造中得到有效发挥,其调谐液体阻尼系统与主动质量阻尼系统的结合有效地控制了该建筑的风振反应,实现了混合控制技术的工程价值。

三、土木工程结构减震控制方法的发展趋势

笔者结合前面关于土木工程结构减震控制技术的详细阐述,结合自身理论和实践经验认为,在未来结构减震控制技术将主要在一下几个方面获得重点研究和突破,因为这些关键点设计结构减震技术自身的发展需要。

(一)结构减震控制技术中模型构造优化

土木工程结构减震是一项系统性的交叉学科,涉及基础物理学科与工程学科的多个领域,其设计应用模型的优化需要有经验、高素质、专业技能强的工程师队伍来共同搭建,加之土木工程结构减震面临诸多复杂地质条件和气象环境,所以结构减震模型的优化绝非一日之功可以完成,需要长期大量的数据积累和理论研究的突破,才能有效实现结构减震控制技术的成熟发展与应用。

(二)结构减震控制技术应用设计系统软件的商业开发

伴随着社会对工程减震的重视程度日益加深,结构减震控制技术在土木工程上的使用将会得到极大地普及和推广。因此研发适合现代土木工程设计的商业化软件将是土木工程设计市场的需要,同时在智慧城市建设日益加深的大背景下,结构减震控制技术作为城市土木工程安全使用的需要必将进入新的发展阶段,儿商业化设计结构减震控制软件将提供一个良好的平台,实现智慧城市与城市土木工程减震安全监控的无缝对接。

(三)结构减震控制系统的综合效益评价体系构建

土木工程结构减震控制技术伴随着现代建筑行业的蓬勃发展,也渐渐从实验室走向实体建筑应用中去,但面对广大建筑企业尚未具体涉及该领域技术的应用,为了更好地推广和促进结构减震控制系统的工程价值实现,应该组织行业协会或者第三方科研机构对其结构减震技术设置相应指标考核体系,搭建安全性、经济性、可控性等多方面的考评模块,从而实现土木工程结构减震控制技术的产业化开发与应用。

四、结语:

通过笔者对土木工程结构减震控制技术的必要性阐述,结合对结构减震控制技术的详细介绍,笔者结合社会发展趋势和土木工程结构减震技术自身发展需要认为土木工程结构减震技术将在商业软件开发、设计模型优化、综合效益评价体系搭建三大方向有所突破,另外笔者还认为伴随着我国制造业创新升级的步伐,在土木工程结构减震装备设计制造上也将会取得优秀表现。

参考文献:

[1]李勇军、王英红.工程结构减震控制技术的发展[J].辽宁工学院学报.2001(01).

土木工程建筑方向范文6

土木工程专业包括了建筑工程、隧道与地下工程、水利水电工程,以及道路桥梁工程等多个专业方向。文章分析了不同土木工程专业的材料共性问题和个性要求,提出针对不同专业的实际应用需求,以提升学生专业素质为目的,进行土木工程材料课程建设。

关键词:

专业需求;共性问题;个性要求;课程建设

土木工程材料课程是土木工程专业的一门专业基础课,课程教学目的是使未来的建设工程师了解和掌握工程中常用材料的基本性能与应用方法,为今后工程实践或科研工作提供必要的基本知识和技能[1-2]。作为一门专业基础课,土木工程材料课程在专业课程学习中起到了承上启下的作用,直接关系到后续课程的学习[3]。土木工程材料课程的前身是建筑材料课程。为适应工程建设需要,土木工程专业在专业调整时提出了“大土木工程”概念,主要涵盖了建筑工程、道路工程、桥梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水电工程等多个专业[1]。这些细化后不同专业的建设材料基础都发源于建筑工程材料,工程技术人员的材料知识基础也是建筑材料。专业调整后不同专业学生所学的课程名称变更为土木工程材料,但其教材编排与教学大纲未作针对性调整,课程内容与原来的建筑材料相比并未有太大变化,更多的只是原有建筑材料课程内容的简单翻版,主要强调了材料的生产工艺与性能,忽略了不同专业的材料应用需求,并不完全适合不同专业方向的学生培养。鉴于以上原因,文章分析了不同土木工程材料方向的共性问题与个性要求,提出了以提升学生专业素质为目的,面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设的几点建议。

一、土木工程专业材料共性问题

随着工程实践的需要和科学技术的发展,土木工程学科已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。其专业分支包括建筑与市政工程、道路与桥梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的增多以及专有技术的发展,已从土木工程中分化出来,成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的学科共性。

(一)材料组成、性能与应用的关系

对于土木工程技术人员而言,正确选择与使用材料,要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又决定于材料的组成与结构,材料的不同应用环境又决定了材料需要具备不同的组成与结构,材料组成结构、性能、应用三者的关系。材料的组成与结构内容包括以下方面:(1)所用材料是有机材料还是金属材料,抑或是无机非金属材料;(2)材料是晶体材料还是非晶体材料,以及材料的孔隙结构大小与类型等。这些组成与结构决定了材料强度大小、属于脆性材料还是韧性材料,其弹性模量如何,以及环境温度、湿度、化学侵蚀等对材料的结构与性能有无影响等;(3)每一类土木工程都有自己特殊的环境因素,铁路与公路路基要考虑地下水与土壤中的温度变化与侵蚀性物质影响,隧道与地下结构的挖掘必须考虑岩石的稳定性与地下水的防排水,房屋建筑必须考虑居住与使用的舒适性和适用性;(4)相同种类的工程,还必须考虑四季交替,是靠近海洋还是盐碱或沙漠等环境影响,任何工程都必须考虑材料的组成、结构与性能是否适应环境要求。

(二)材料强度的要求

不同土木工程对材料的共同要求还体现在,所有工程中用到的材料都必须具备基本的强度要求。桥梁的桥墩、桥身,建筑工程中的梁、柱等结构构件要求其材料具有足够的抗压强度或抗折强度等,以承受结构荷载。房屋建筑中的墙体材料、桥梁上的栏杆等也需要足够高的强度,以承受自重或荷载。建筑装饰的涂料与基层之间、建筑保温系统中的各个构造之间、道路工程中的沥青路面与混凝土基层之间,都需要足够的粘结强度以保证材料间的相互协同作用。因此,具备适宜的强度是土木工程对材料的最基本要求,也是其共性问题。

(三)结构耐久性的要求

土木工程材料对耐久性的定义是,在长期使用过程中,材料抵抗周围各种介质的侵蚀而不被破坏的能力。土木工程材料在使用过程中,除内在原因使其组成结构及性能发生变化以外,更多的是受到使用环境中各种因素的侵蚀作用,侵蚀作用包括物理、机械、化学和生物作用等,如金属材料因化学和电化学作用引起锈蚀,无机非金属材料因受到化学腐蚀、溶解、冻融、机械摩擦等因素的作用而引起开裂和剥落,有机材料因生物作用、化学腐蚀、光热作用等引起老化。不同材料受到环境作用的因素虽然各自不同,但都属于材料耐久性问题。因此,确保足够的耐久性,满足工程设计使用寿命,是所有土木工程对材料的基本要求,也是共性问题之一。

(四)工程防水的要求

结构的防水防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一。建筑工程出现渗水,会造成居住不便与环境质量的下降。隧道与地下工程渗水,易诱发安全隐患,导致隧道与地下结构使用不便。结构内出现渗水返潮等问题,会对安装于其中的大型设备产生腐蚀,即使钢筋混凝土材料本身,也容易因水分渗透进入导致内部钢筋锈蚀,或被其他化学介质侵蚀破坏。因此,工程的防水抗渗问题也是所有土木工程面临的材料共性问题之一。

(五)不同土木工程的通用材料

虽然工程类型不同,使用环境不同,设计要求不同,但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、钢材是所有工程必不可少的结构承重材料,防水材料是所有类型工程都要选择使用的产品。按照化学成分来说,有机高分子材料中的塑料、橡胶和胶粘剂等,无机材料中的石材、水泥、石灰等,在各个土木工程领域都可能被用到。

二、不同土木工程专业对材料的个性要求

由于土木工程专业方向不同,其使用目的、结构特点、性能要求等不同,对工程材料要求也有所不同,反映的是不同土木工程对材料的个性要求。文章总结了以下四种土木工程类型。

(一)建筑工程

建筑工程与人的关系最为密切,是人类生活、学习与工作最重要的空间结构,是人类社会生存与发展的最基本需求。工程所用材料的质量决定了建筑工程的质量,也决定了人的生活质量。一个民族、一个地区或一个国家的文化与艺术水平也可通过建筑的水平与风格得到体现,建筑工程中所用材料要能充分表达建筑设计的形状与颜色,装饰装修对材料性能与环保的要求也最为突出。近年来,随着经济与环境可持续发展的要求,建筑节能要求越来越高,因此,保温绝热材料成为建筑工程中的主要选择。此外,吸声与隔声材料也是建筑工程中的专用材料之一。

(二)水利工程

人类通过修建水利工程,达到控制水流,防止洪涝灾害,并进行水量的调节和分配以满足人们生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸等不同类型的水工建筑物,以实现其目标。水利工程最主要的特点是结构体量大,修建周期长,安全性要求高,使用寿命要求也长,这些都是水利工程在选用材料时必须考虑的。水利工程所用结构材料主要是低热水泥、中热水泥,以及专门的水工混凝土等。

(三)隧道与地下工程

隧道与地下工程,包括交通运输的隧道,军事工程的各种国防坑道,市政、采矿、储存和生产等用途的地下工程,地下发电厂房以及各种水工隧洞等。因为这些工程是在岩体或土层中修建,施工过程中岩体或土层的稳定性对施工进度与施工安全至关重要,因此,注浆、支护、锚固等材料成为隧道与地下工程中的专用材料。

(四)道路工程

道路工程在建设与使用过程中,路基应稳定、密实以对路面结构提供支撑,要考虑其变形、耐水性与稳定性的协调,垫层与基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度,刚度过大过小都不行。道路路面材料要考虑耐磨、抗滑与平整,设计要考虑抗弯折荷载与变形,还要考虑汽车行驶的安全性与舒适性。不同的路基、不同结构部位所用材料皆不同。工程用土、沥青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的专用材料。

三、面向不同专业需求的土木工程材料课程建设

基于不同土木工程的材料共性问题和个性要求的实际情况,应面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设。

(一)课程内容增加

应根据大土木专业增加新的课程内容,如土工材料、无机结合料、防排水材料、锚喷支护材料等。以使土木工程材料课程更适合整个土木工程专业学生的培养。在增加新的课程内容后,为适应不同专业学生对土木工程材料的学习要求,应及时调整土木工程材料课程内容。笔者的建议是,将土木工程材料教学内容分为三部分。第1部分:土木工程材料的组成与基本性质。这部分内容包括材料的组成与结构、材料的基本物理性质、材料的基本力学性能、材料的耐久性、材料的安全性等。这部分内容体现的是土木工程材料的组成结构、性能与应用相互之间的关系,目的是掌握土木工程的材料理论共性问题。第2部分:土木工程通用材料。包括胶凝材料(气硬性胶凝材料和水泥)、石材与骨料、混凝土、金属材料、有机高分子材料、沥青与防水材料等。这几种材料基本上在所有土木工程中都有应用,针对的也是土木工程的材料共性问题。第3部分:土木工程专用材料。(1)建筑与市政工程专用材料。装饰材料、墙体材料与屋面材料等;(2)道路工程专用材料。道路混凝土、土、无机结合料、沥青混合料等;(3)隧道工程专用材料。注浆材料、锚喷支护材料等;(4)水利水电工程专用材料。低热水泥、水工混凝土等。第3部分内容体现的是不同土木工程对材料的个性要求,这部分内容可满足不同专业方向学生学习和掌握本专业必须掌握的材料及其工程应用。

(二)讲授重点转变

近年来,各个高校土木工程材料课时都有不同程度的压缩。以重庆大学为例,现在土木工程材料总课时为40~48,其中包括14~16课时的实验教学。在课时数如此之少的情况下,为补充新的教学内容,只有对原有个别内容进行删减。笔者的意见是,为保证教学内容与教学课时数相匹配,可减少材料生产与生成方面的内容,加强材料的工程应用案例教学。以水泥这一章节为例,对于以工程应用为主的土木工程专业毕业生而言,他们感兴趣的是水泥的工程性质与应用问题,不会对生产与水化过程感兴趣,因此可将相关内容缩减。同时,在教学内容中应增加工程经典实例,给学生讲解如何从设计、施工、监理等角度学习和掌握各种土木工程材料。在此基础上,对一些“吃不饱”的学生,可以通过“自主学习”[4-5]理解和掌握更多的土木工程材料知识。

四、结语

文章分析了不同土木工程的材料共性问题和个性要求,进而提出了应面向不同专业实际需求,以提升学生专业素质为目的,进行土木工程材料课程建设,针对课程内容与讲授重点提出了具体建议。我国是土木工程建设大国,现有500多所高校设有土木工程专业[6],作为土木类专业的学科基础课,土木工程材料课程的教学效果对后续课程的学习和今后工作都会产生很大影响。然而,忽视不同专业的工程特性,不能针对不同工程专业进行土木工程材料课程教学是国内土木工程材料教学普遍存在的问题,希望通过此文引起国内各位同行的响应,共同探讨解决之道。

作者:王冲 吴建华 刘芳 单位:重庆大学材料科学与工程学院

参考文献:

[1]王冲,万朝均,刘芳,等.侧重于工程应用的土木工程材料课程建设构想[J].高等建筑教育,2010,19(2):72-74.

[2]王冲.土木工程材料课程信息化教学的思考与实践[J].高等建筑教育,2013,22(6):134-136.

[3]吴东云,张建新.新形势下土木工程材料课程教学改革与建设探究[J].高等建筑教育,2012,21(6):70-72.

[4]董明晶.运用现代信息技术培养学生自主学习能力[J].中国科技信息,2005(16):292.