時(shí)間:2022-08-02 02:56:39
開(kāi)篇:寫(xiě)作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇結(jié)構(gòu)工程師論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)的高速發(fā)展。各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)形成了這一批結(jié)構(gòu)工程師從走出校門(mén),就在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程計(jì)算、設(shè)計(jì)。他們不再經(jīng)歷老一代結(jié)構(gòu)工程師們通過(guò)手工計(jì)算的過(guò)程。甚至迷信計(jì)算機(jī),以為計(jì)算機(jī)是解決工程問(wèn)題的源泉,簡(jiǎn)單地信賴(lài)計(jì)算機(jī)。隨著大量的計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā),但又缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的質(zhì)量的保證,包括對(duì)軟件開(kāi)發(fā)者和其技術(shù)支持的技術(shù)資質(zhì)證明;軟件開(kāi)發(fā)商的質(zhì)量保證、質(zhì)量控制過(guò)程的嚴(yán)格評(píng)價(jià),軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評(píng)價(jià);簡(jiǎn)單和復(fù)雜例題測(cè)試結(jié)果的嚴(yán)格評(píng)價(jià)及其與其他獨(dú)立求解結(jié)果的比較;等等很多威脅到工程結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題,被計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用的發(fā)展所掩蓋了。
在當(dāng)今世界,計(jì)算機(jī)的濫用開(kāi)始日益威脅著公眾的安全,計(jì)算機(jī)被抬高到了是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思維的替代品。人們?cè)絹?lái)越愿意相信計(jì)算機(jī)使他們能對(duì)工程作出正確的判斷,而很少有人在想,特別是年輕的結(jié)構(gòu)工程們更很少去想,如果沒(méi)有計(jì)算機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中需要哪些必要的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。大家都相信,解決工程問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)知識(shí)就是怎樣使用計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)本身的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。甚至把使用計(jì)算機(jī)的能力當(dāng)成能勝任工作的能力。大量的結(jié)構(gòu)工程師們相信,他們僅僅依靠計(jì)算機(jī)就可以“解決”工程問(wèn)題。沒(méi)有人認(rèn)識(shí)到高質(zhì)量的工程只能是淵博的工程理論知識(shí)、豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、以及艱辛的腦力勞動(dòng)、高質(zhì)量的設(shè)計(jì)思想相結(jié)合的產(chǎn)物。
在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)已有了很?chē)?yán)重的負(fù)面影響,它使年輕的一代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們相信計(jì)算機(jī)的安全性、知識(shí)性和能力。他們變得如此依賴(lài)計(jì)算機(jī),以至于喪失了不依賴(lài)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算工作的能力。他們不懂得,計(jì)算機(jī)不可能記錄有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技巧。在現(xiàn)實(shí)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中,工程結(jié)構(gòu),特別是水利水電工程結(jié)構(gòu)的模型是千差萬(wàn)別的,計(jì)算機(jī)不可能識(shí)別上千萬(wàn)種工程設(shè)計(jì)思想,除了具有快捷的計(jì)算速度以外,計(jì)算機(jī)程序只是一些離散的知識(shí)。而真正的工程知識(shí)是經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)、靈感、領(lǐng)悟力、創(chuàng)造力、想象力和“認(rèn)知”的巨大綜合體,它超越了任何計(jì)算機(jī)程序和程序員對(duì)結(jié)構(gòu)工程的“理解”。
現(xiàn)代工程具有復(fù)雜的理論依據(jù)、集體的設(shè)計(jì)思想,依靠計(jì)算機(jī)是不可能讓人們學(xué)習(xí)有意義的經(jīng)驗(yàn)的。越來(lái)越多的工程師們都期盼計(jì)算機(jī)軟件能將結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)程序完全自動(dòng)化。希望在解決工程問(wèn)題時(shí)他們只需要區(qū)化類(lèi)型和條件,讓程序自動(dòng)生成必要的數(shù)學(xué)模型,完成復(fù)雜而重復(fù)的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程。最后由制圖工具完成設(shè)計(jì)圖紙。這樣,結(jié)構(gòu)工程唯一的責(zé)任就是明確所要解決的問(wèn)題,然后評(píng)價(jià)最后的設(shè)計(jì)“成果”。而對(duì)于是否能可靠的檢測(cè)特征值,在進(jìn)行分析時(shí)是否用了足夠的模型、狀態(tài),或計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型的理論是否正確,是否符合工程實(shí)際的特征,分析結(jié)果對(duì)工程結(jié)構(gòu)敏感部位是否敏感,計(jì)算結(jié)果是否在條件允許范圍之內(nèi),是否能根據(jù)實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)模型對(duì)某些邊界條件進(jìn)行調(diào)整。這些在年輕一代的結(jié)構(gòu)工程師們心中,都變得模糊不清。
很多軟件開(kāi)發(fā)商,在對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的精通之外,畢竟不是結(jié)構(gòu)工程師,專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)肯定有著各種方面的欠缺。計(jì)算機(jī)是一種工具,不可能替代人的腦力勞動(dòng)、人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累,計(jì)算機(jī)能處理大量的信息,但計(jì)算機(jī)程序是沒(méi)有多少工程實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的程序員編制的,程序?qū)こ探⒌臄?shù)學(xué)模型也不會(huì)很完善,在計(jì)算中,即使是錯(cuò)誤的信息,計(jì)算機(jī)也不可能識(shí)別,同樣的都在計(jì)算機(jī)上顯示給專(zhuān)業(yè)技術(shù)工程師們。這就要求專(zhuān)業(yè)技術(shù)工程師們自己能通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)的掌握,來(lái)控制設(shè)計(jì)計(jì)算中的偏差。
在軟件的實(shí)際應(yīng)用方面,那些只有極少經(jīng)驗(yàn)、極少學(xué)識(shí)、年輕的結(jié)構(gòu)工程師依靠計(jì)算機(jī)軟件來(lái)解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。他們對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理和設(shè)計(jì)規(guī)范的背景知識(shí)了解很少。無(wú)法判斷程序算法所蘊(yùn)含的假設(shè)和步驟,也無(wú)法判斷計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的質(zhì)量。寧愿相信計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的任何結(jié)果都是正確的,無(wú)法懷疑計(jì)算機(jī)作出的所有結(jié)果,以及用獨(dú)立的例題校驗(yàn)結(jié)果。
2在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中正確合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)
首先,在年輕一代的結(jié)構(gòu)工程師中,應(yīng)讓他們對(duì)工程設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)性、對(duì)公眾安全的威脅、對(duì)工程建筑設(shè)計(jì)的責(zé)任感有一定的認(rèn)識(shí),結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該知道,工程結(jié)構(gòu)特性是由結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量決定的。真正的結(jié)構(gòu)工程師,應(yīng)該不用計(jì)算機(jī)就能工作,計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)本身并不是壞事,問(wèn)題的核心是在結(jié)構(gòu)工程計(jì)算中計(jì)算機(jī)的使用方法,不能濫用計(jì)算機(jī)。要強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐中知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)的重要性,了解“為什么”這樣設(shè)計(jì)才是關(guān)鍵。專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)在參加工作的最初一段時(shí)間內(nèi),對(duì)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行手工求解,了解手工求解的原理、基本原則和提煉模型、識(shí)別計(jì)算結(jié)果中的錯(cuò)誤,解決問(wèn)題的其他方法,判斷計(jì)算結(jié)果的有效性。對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果應(yīng)持批評(píng)態(tài)度,尊重工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),通過(guò)工程實(shí)踐學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)從那些資深的或有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師那里學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)。不依賴(lài)計(jì)算機(jī)解決工程問(wèn)題,經(jīng)常懷疑計(jì)算機(jī),在沒(méi)有深入的誰(shuí)以前不使用計(jì)算機(jī)的結(jié)果。在被工程師證實(shí)正確之前,假設(shè)計(jì)算機(jī)提供的結(jié)果是錯(cuò)誤的。在用計(jì)算機(jī)求解之前,必須先知道答案。不崇拜計(jì)算機(jī),而崇尚知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),提倡全面了解工程理論和實(shí)踐中的所有經(jīng)驗(yàn)。
計(jì)算機(jī)在為人們提供很多方便、快捷的圖像、文字、數(shù)值計(jì)算等信息處理技術(shù)的同時(shí),要認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)不可能成為人類(lèi)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、遠(yuǎn)見(jiàn)、靈感、創(chuàng)造力、想象力、獨(dú)立思維的替代品。雖然在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中計(jì)算機(jī)是非常有價(jià)值的工具,但是結(jié)構(gòu)工程師們必須認(rèn)識(shí)到對(duì)工程學(xué)的原理、方法、標(biāo)準(zhǔn)等等的全面了解,比對(duì)計(jì)算機(jī)操作方法的了解要重要得多。計(jì)算機(jī)不可能記錄有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技巧。可以這樣認(rèn)為,除了具有快捷的計(jì)算速度以外,計(jì)算機(jī)程序只是一些離散的知識(shí)。
一個(gè)稱(chēng)職的結(jié)構(gòu)工程師,應(yīng)具備不依賴(lài)計(jì)算機(jī)解決工程問(wèn)題的能力,應(yīng)具備經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)、靈感、領(lǐng)悟力、創(chuàng)造力、想象力和對(duì)工程的設(shè)計(jì)思想的能力。能獨(dú)立地靠學(xué)識(shí)、創(chuàng)新和豐富的經(jīng)驗(yàn),而不是依賴(lài)計(jì)算機(jī)找出結(jié)構(gòu)工程問(wèn)題的正確解答。計(jì)算機(jī)只能回歸到工具的位置,只是一種方便快捷的計(jì)算、圖像、文字處理等信息技術(shù)工具的位置。
論文關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì);概念設(shè)計(jì);問(wèn)題;
中圖分類(lèi)號(hào):TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
隨著高層建筑在我國(guó)的迅速發(fā)展,建筑高度不斷增加,建筑類(lèi)型與功能也愈來(lái)愈復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系更加多樣化,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)越成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn), 如何做好高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮:
一、概念設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗震性能的一種方法。選擇對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和布置,采取減少扭轉(zhuǎn)和加強(qiáng)抗扭剛度的措施,設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)和延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件,分析結(jié)構(gòu)薄弱部位,并采取相應(yīng)的措施,避免薄弱層過(guò)早破壞,防止局部破壞引起連鎖效應(yīng),避免設(shè)計(jì)靜定結(jié)構(gòu),采取二道防線措施等每個(gè)設(shè)計(jì)步驟中都貫穿了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性,是要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)特別重視規(guī)范、規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的各條規(guī)定,設(shè)計(jì)中不能陷入只憑計(jì)算的誤區(qū)。以下一些問(wèn)題值得探討:
1.在結(jié)構(gòu)體系上,應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的選型和平、立面布置的規(guī)則性,擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的傳遞地震力途徑,結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。
2.一般工程都僅進(jìn)行小震下的彈性設(shè)計(jì),而用概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施保證“中震可修,大震不倒”,但沒(méi)有驗(yàn)算和證實(shí),那么建筑物是否真能做到“中震可修,大震不倒”,無(wú)人知曉。對(duì)抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)的特別重要建筑和超限建筑,審查專(zhuān)家往往會(huì)提出更具體的設(shè)計(jì)指標(biāo):(1)中震或大震不屈服設(shè)計(jì);(2)中震或大震彈性設(shè)計(jì);要求設(shè)計(jì)單位確保實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
3.建筑物是應(yīng)當(dāng)有個(gè)性的,不應(yīng)當(dāng)千面一物。基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)是,使抗震設(shè)計(jì)從宏觀定性的目標(biāo)向具體量化的多重目標(biāo)過(guò)渡,允許按照業(yè)主的要求選擇不同層次的抗震性能目標(biāo)作為設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)依據(jù)。例如業(yè)主可以提出更高的抗震設(shè)防要求,按中(大)震不屈服設(shè)計(jì)或中(大)震彈性設(shè)計(jì),保證重要的建筑物在大地震作用下不影響正常使用功能,而不僅僅是不壞不倒。
4.水平地震作用是雙向的,結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用,應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力;結(jié)構(gòu)剛度選擇時(shí),雖可考慮場(chǎng)地特征,選擇結(jié)構(gòu)剛度以減少地震作用效應(yīng),但是也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大,過(guò)大的變形將會(huì)因P-Δ效應(yīng)過(guò)大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞;結(jié)構(gòu)除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外,還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的能力。
5.在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi),應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位;避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間;減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向體型盡量避免外挑,內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急,結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱的部位。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況,結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采取加強(qiáng)連接的方法。
二、結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題
對(duì)于高層結(jié)構(gòu)而言,在工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選型階段,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
1、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題
新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng),新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件,例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?!币虼?,結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意,以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
2、結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題
在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制,尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問(wèn)題,除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A 級(jí)高度的建筑外,增加了 B 級(jí)高度的建筑,因此,必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意,一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過(guò)了B級(jí)高度,其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,出現(xiàn)過(guò)由于結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變更而忽略該問(wèn)題,導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò),必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開(kāi)專(zhuān)家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況,對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
3、嵌固端的設(shè)置問(wèn)題
由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防,嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板,也有可能設(shè)置在人防頂板等位置,因此,在這個(gè)問(wèn)題上,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問(wèn)題,而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。
4、短肢剪力墻的設(shè)置問(wèn)題
在新規(guī)范中,對(duì)墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻,且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制,因此,在高層建筑設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。
三、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題
地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面,不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過(guò)程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行,同時(shí),也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素,因此,在這一階段,所出現(xiàn)的問(wèn)題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣,地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜,作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定,因此,作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類(lèi)型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確,所以,在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí),以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。
四、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析問(wèn)題
在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段,如何準(zhǔn)確,高效地對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理,是決定工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。由于新規(guī)范的推出對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算和分析部分相當(dāng)多的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn),因此,結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該相當(dāng)?shù)貙?duì)這一階段比較常見(jiàn)的問(wèn)題有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。
1、結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。目前比較通用的計(jì)算軟件有:SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等,但是,由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異,因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以,在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件,并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中,判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的,哪個(gè)又是意義不大的,這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計(jì)算軟件,不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且有可能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱患存在。
2、是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。振型數(shù)目是否足夠。在新規(guī)范中增加一個(gè)振型參與系數(shù)的概念,并明確提出了該參數(shù)的限值。由于在舊規(guī)范設(shè)計(jì)中,并未提出振型參與系數(shù)的概念,或即使有該概念,該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求,因此,在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷,并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開(kāi)計(jì)算。
3、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)這部分內(nèi)容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),由于高層建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大,因此,必須嚴(yán)格按照新規(guī)范中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算處理措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。
摘要:高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當(dāng)中所占的比例是越來(lái)越大,而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的變化也越來(lái)越多,很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。建筑類(lèi)型與功能越來(lái)越復(fù)雜,高層建筑的數(shù)量日漸增多,高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也是越來(lái)越多樣化,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。面對(duì)如此形勢(shì),應(yīng)該把高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首位加以研究。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求,本文就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾方面問(wèn)題進(jìn)行探討。 關(guān)鍵詞:高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract: At present, the high-rise building occupies larger and larger proportion in our city’s construction, and due to the variety of the building structure design, there are many new structure design scheme presented in our city construction of the fast speed. With the more and more complicated building types and functions, and the increasing number of high-rise building, the structure systems of the high-rise building is also more and more diverse. Thus, the high-rise building structure design has become the diffecult and key point. Facing with the situation, we should put the high-rise building structural design on the first place, and do some study. And there puts forward higher request for engineering design personnel. This paper discusses a few matters needing attention of the structure design.
Keywords: high-rise building; structure design
中圖分類(lèi)號(hào):TU761.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-2104(2012)
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原則 1.1 選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖:結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生,所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn),但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。 1.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案:基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件,上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型與載荷分布,相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析,選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案,設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?;A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告,對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和參考臨近建筑資料。通常情況下,同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的基礎(chǔ)類(lèi)型。 1.3 合理選擇結(jié)構(gòu)方案:一個(gè)合理的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案,也就是要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力、傳力明確。同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用不同結(jié)構(gòu)體系,地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則??偠灾?,必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、材料供應(yīng)、地理環(huán)境、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析,并與建筑、電氣、給排水、暖通等專(zhuān)業(yè)充分協(xié)商,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型,確定結(jié)構(gòu)方案,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行多方案比較,擇優(yōu)選用。 1.4 正確分析計(jì)算結(jié)果:在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù),但是由于目前軟件種類(lèi)繁多,不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí),由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與程序不相符合,或人工輸入有誤,或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果,因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析,慎重校核,做出合理判斷。 1.5 采取相應(yīng)的構(gòu)造措施:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉” 原則,注意構(gòu)件的延性性能;加強(qiáng)薄弱部位;注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度,尤其是鋼筋的直段錨固長(zhǎng)度;考慮溫度應(yīng)力的影響力等等。 2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 2.1 軸向變形不容忽視:高層建筑中,豎向載荷很大,能在柱中引起較大的軸向變形,對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩減小,跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大;此外還會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值,對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整;另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。 2.2 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo):相對(duì)于底層建筑而言,高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?,?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。 2.3 水平荷載成為決定因素:一方面,因?yàn)楦邔咏ㄖ欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō),豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度變化。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問(wèn)題分析3.1 結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題:在抗震規(guī)范和高層規(guī)程中,對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制,尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問(wèn)題,除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度以外,增加了B級(jí)高度,處理措施與設(shè)計(jì)方法都有較大改變。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,出現(xiàn)過(guò)由于結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變更而忽略該問(wèn)題,導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò),必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開(kāi)專(zhuān)家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況,對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。 轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心 h3.2 短肢剪力墻的設(shè)置問(wèn)題:在新規(guī)范中,對(duì)墻肢截面高厚比為4~8的墻定義為短肢剪力墻,且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制,因此,在高層建筑設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。 3.3 嵌固端的設(shè)置問(wèn)題:
由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防,嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板,也有可能設(shè)置在人防頂板等位置,因此,在這個(gè)問(wèn)題上,結(jié)構(gòu)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問(wèn)題,而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。 3.4 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題:新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng),新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件,例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系?!币虼?,結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意,以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
4地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面,不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過(guò)程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行,同時(shí),也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素。因此,在這一階段,所出現(xiàn)的問(wèn)題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。 在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣,地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜,作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定,因此,作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)、 地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類(lèi)型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定地更為詳細(xì)和準(zhǔn)確,所以,在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入認(rèn)真地學(xué)習(xí),以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。 4 結(jié)語(yǔ) 近些年來(lái),我國(guó)的高層建筑建設(shè)發(fā)展迅速。但從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來(lái)看,并不理想。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師不能僅僅重視結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性而忽略結(jié)構(gòu)方案的具體實(shí)際情況,應(yīng)作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析,通過(guò)掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)處理實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題。 參考文獻(xiàn): [1]梅洪元,付本臣.中國(guó)高層建筑創(chuàng)作理論發(fā)展研究[R].
高層建筑與智能建筑國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì),2002. 趙西安.現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2004. 于險(xiǎn)峰.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其體系[J].建筑技術(shù),2009(24). 轉(zhuǎn)
【摘要】為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全和合理,必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。本文建筑設(shè)計(jì)論文主要分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求,說(shuō)明了提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的關(guān)注要點(diǎn)。關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);要點(diǎn)
Abstract: In order to ensure the security and reasonable of the high-rise buildings structural design, we must improve the level of the high-rise buildings structural design. This article analyze the basic requirements of high-level building structures design, and illustrates the increased level of attention points of high-level design of building structures.Key words: high-rise buildings; structural design; points
中圖分類(lèi)號(hào):TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-2104(2012)04-0020-0
前言高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針對(duì)高層建筑特性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(Design of building stractures):在滿足安全、適用、耐久、經(jīng)濟(jì)和施工可行的要求下,按有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體布置、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、計(jì)算、構(gòu)造和制圖工作,并尋求優(yōu)化的過(guò)程。當(dāng)前,我國(guó)高層建筑特別是超高層建筑的發(fā)展非常迅速,其規(guī)模、形式日益豐富。高層建筑形式的這一變化使得結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了很大的變化,為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全和合理,必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及步驟:1.根據(jù)建筑設(shè)計(jì)來(lái)確定結(jié)構(gòu)體系、確定結(jié)構(gòu)主要材料;2.結(jié)構(gòu)平面布置;3.初步選用材料類(lèi)型、強(qiáng)度等級(jí)等,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定構(gòu)件的截面尺寸;4.結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算及各種荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析;5.荷載效應(yīng)組合;6.構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。此外還包括某必要些構(gòu)造措施。需要依據(jù)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)相關(guān)規(guī)范、圖集等。 基礎(chǔ)設(shè)計(jì):1,根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告、上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型及上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)和當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平及材料供應(yīng)情況確定基礎(chǔ)的形式,材料強(qiáng)度等級(jí),一般有淺基礎(chǔ)(如:獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等)和深基礎(chǔ)(如:樁基);2,基礎(chǔ)底面積的確定及地基承載力驗(yàn)算;3,基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算。4,考慮必要的構(gòu)造措施 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成果體現(xiàn)在繪制的結(jié)構(gòu)施工圖上,該圖紙是結(jié)構(gòu)工程師的語(yǔ)言,是直接面對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及相關(guān)工程技術(shù)人員的,應(yīng)該按照一定的規(guī)范繪制。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力, 必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?;A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告。一般情況下, 同一結(jié)構(gòu)單元不宜采用兩種不同的類(lèi)型。2、必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析, 并與建筑、水、暖、電等專(zhuān)業(yè)充分協(xié)商, 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型, 確定結(jié)構(gòu)方案, 必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較,擇優(yōu)選用。3、選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點(diǎn), 但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。 4、堅(jiān)持“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉” 原則;注意構(gòu)件的延性性能;加強(qiáng)薄弱部位;注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度, 尤其是鋼筋的直線段錨固長(zhǎng)度;考慮溫度應(yīng)力的影響。 5、按均勻、對(duì)稱(chēng)、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置;綜合考慮抗震的多道防線;盡量避免薄弱層的出現(xiàn)以及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算等等都需要概念設(shè)計(jì)作指導(dǎo)。三、提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的關(guān)注要點(diǎn) 1、計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只是輔助工具,只有真正理解結(jié)構(gòu)概念的內(nèi)涵后,才能確定合理的參數(shù)取值和正確的判斷分析結(jié)果。設(shè)計(jì)人員不能過(guò)分依賴(lài)程序,將計(jì)算結(jié)果照抄照搬,要認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)。工程設(shè)計(jì)中常用的軟件有TBSA、PKPM 等, 合理地根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用分析模塊對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率十分重要。T A T 是PKPM 系列中重要的功能模塊,其特點(diǎn)是可計(jì)算多塔、連體、錯(cuò)層及底部不等高嵌固結(jié)構(gòu);可計(jì)算常用的各種形狀截面的鋼梁、鋼柱和支撐的鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)截面和支撐信息由P M C A D 建模生成。2、高層建筑的平面宜采用簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)的形狀, 避免過(guò)于復(fù)雜的平面形式,大量震害的資料表明,高層建筑物平面布置不對(duì)稱(chēng)、過(guò)多的外凸、內(nèi)凹等復(fù)雜形式都容易造成震害。在高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、構(gòu)造措施比軟件的計(jì)算結(jié)果是否精確,更能影響結(jié)構(gòu)的安全,除了考慮結(jié)構(gòu)安全因素外,還要綜合考慮建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工和工程造價(jià)等多方面因素。在不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)在凹凸拐角等處容易造成應(yīng)力集中而遭到破壞,所以應(yīng)盡量避免。而在完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)中, 也應(yīng)注意凸出部分的尺寸比例。如凸出部分較長(zhǎng),要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。結(jié)構(gòu)的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續(xù),避免結(jié)構(gòu)的剛度突變和出現(xiàn)軟弱層。剛度突變及軟弱層的出現(xiàn)往往是由于切斷剪力墻所致,如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要切斷少數(shù)剪力墻時(shí),其他剪力墻在該切斷層處應(yīng)給以加強(qiáng)。 3、對(duì)于樁基礎(chǔ),樁的中心線宜與剪力墻中心線相重合,宜在剪力墻兩端及剪力墻與剪力墻相交處設(shè)樁,不宜在開(kāi)洞的剪力墻處布樁。剪力墻下樁基承臺(tái)宜做成聯(lián)合承臺(tái),不宜采用單獨(dú)承臺(tái),聯(lián)合承臺(tái)可加強(qiáng)樁基承臺(tái)的整體性、減少基礎(chǔ)的不均勻沉降以及提高樁抗水平力的能力,聯(lián)合承臺(tái)可以按照反梁法計(jì)算內(nèi)力,按照梁的構(gòu)造配筋。對(duì)于電梯井或框架筒體、筒中筒結(jié)構(gòu)的筒體部分,可采用厚板或環(huán)形承臺(tái),采用厚板承臺(tái)時(shí)可按筏板配筋。 4、高層建筑頂點(diǎn)位移限值的決定不僅是其數(shù)值大小而且還與其振動(dòng)頻率的大小有關(guān),一般來(lái)說(shuō),人對(duì)建筑振動(dòng)頻率的大小感覺(jué)很強(qiáng)烈,而對(duì)振動(dòng)幅度(絕對(duì)位移)的大小則不是很關(guān)心,所以只要結(jié)構(gòu)擺動(dòng)的頻率不太高時(shí)就可滿足人們的舒適度;對(duì)于防止結(jié)構(gòu)由于變形過(guò)大而可能遭受損壞的層間相對(duì)位移,其限值在現(xiàn)行規(guī)范中偏于嚴(yán)格,可以放松其指標(biāo)。而且由于各計(jì)算程序算法的差別,同一結(jié)構(gòu)用不同的計(jì)算程序計(jì)算,其層間位移數(shù)值差異可能會(huì)很大,其中一個(gè)原因可能就是各個(gè)軟件對(duì)“層間位移”的定義不同所致,有的是指樓層形心位移,有的則認(rèn)為是考慮樓層轉(zhuǎn)動(dòng)后的最大角點(diǎn)位移,后者通常比前者要大,對(duì)于規(guī)則建筑來(lái)說(shuō),形心位移很有意義,而角點(diǎn)位移卻更能反映出結(jié)構(gòu)樓層的真實(shí)位移,是結(jié)構(gòu)工程師需要注意的。四、結(jié)束語(yǔ)綜上論文所述,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過(guò)程, 任何在這個(gè)過(guò)程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全因素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要掌握以上要點(diǎn), 才能提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。
摘要:文章簡(jiǎn)要總結(jié)了近代自然結(jié)構(gòu)的研究歷史,并且分析總結(jié)了自然結(jié)構(gòu)的理論發(fā)展與研究過(guò)程,以及其運(yùn)用于設(shè)計(jì)的諸多可能性,因其理論著重強(qiáng)調(diào)對(duì)能量結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理,故以其增加對(duì)設(shè)計(jì)在功能組織、形態(tài)設(shè)計(jì)問(wèn)題解決的可能性。
關(guān)鍵詞:自然結(jié)構(gòu) 建筑設(shè)計(jì)
自然結(jié)構(gòu)是指針對(duì)在自然界中生長(zhǎng)的物體,其整體形成的組成部-分,用以保持物體的形態(tài)及使用功能,以抵抗外力的破壞,是物體構(gòu)造的主要部分。設(shè)計(jì)中自然結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,是人類(lèi)主觀能動(dòng)性作用于自然的結(jié)果,人們通過(guò)觀察與分析自然結(jié)構(gòu)組織,學(xué)習(xí)并應(yīng)用于日常的生產(chǎn)生活中,改善、提高生活品質(zhì)。所以說(shuō)自然結(jié)構(gòu)與人們生產(chǎn)生活中的人造物有著非凡的關(guān)系。
在自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不僅是模仿大自然外部的組織結(jié)構(gòu),而且要學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)部的組織方式與運(yùn)行模式。大自然中存在世間的每一種自然形態(tài)都有自身巧妙的獨(dú)特的結(jié)構(gòu),許多的動(dòng)物、植物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化與演變的過(guò)程中,會(huì)形成一種更為實(shí)用而合理的、完整的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能,以逐漸形成了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng),這些結(jié)構(gòu)的形成都與其生存的環(huán)境、生活的習(xí)慣密切相聯(lián)。然而,如果你稍加留意,便會(huì)發(fā)現(xiàn)我們周?chē)S多的建筑的結(jié)構(gòu)形式,大多數(shù)來(lái)源于對(duì)植物、動(dòng)物結(jié)構(gòu)的模仿?!霸S多以前認(rèn)為不合實(shí)際的、稀奇的、與生物關(guān)聯(lián)的哪些自由形式將使建筑藝術(shù)更加豐富多彩”。
在自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,先進(jìn)的工程師們?cè)俳畮啄陙?lái)已取得非凡的成就,如在1947—1949年,意大利結(jié)構(gòu)工程師奈爾維和建筑師巴托利(Nervi and Bartoli)設(shè)計(jì)的意大利都靈展覽館的巨型拱頂?shù)膭?chuàng)作靈感就是來(lái)源于葉脈肌理的組成方式而建造起來(lái)的,并且在1957年,奈爾維和維特羅西(A.Vitelozzi)建造的羅馬奧運(yùn)會(huì)小體育宮內(nèi)部采用的鋼筋混凝土網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng),就是受葵花排列結(jié)構(gòu)的啟友,不僅用材經(jīng)濟(jì),受力合理,而且同時(shí)達(dá)到了內(nèi)部裝飾新穎的效果,小體育宮的外部則從人類(lèi)腿骨的受力分析中得到啟示,創(chuàng)造了一圈Y形支撐體系,使得空間結(jié)構(gòu)與建筑藝術(shù)形式的虛實(shí)結(jié)合達(dá)到了完美的統(tǒng)一。美國(guó)結(jié)構(gòu)工程師巴克明斯特,富勒是也是一位從自然中獲得靈感的工程師,他從自然中的結(jié)晶體與蜂窩的菱形結(jié)構(gòu)中獲得啟示,創(chuàng)造了一系列驚人的大空間結(jié)構(gòu)作品,如1958年,在美國(guó)巴圖魯日(Baton Rouge,LA)建造的聯(lián)合油罐車(chē)公司的巨大穹頂;1967年與塞道(Sadao)一起建造的加拿大蒙特利爾國(guó)際博覽會(huì)的美國(guó)館(圖1),他可能是受到了一中深海魚(yú)類(lèi)的網(wǎng)狀骨骼和放射蟲(chóng)的組織結(jié)構(gòu)(圖2)的影響。紐約環(huán)球航空公司航站樓不僅是外形設(shè)計(jì)源于自然,而且它的建筑設(shè)計(jì)師埃羅,薩里寧還和威廉·加德納(William Gardner)在結(jié)構(gòu)的建造上采用四瓣組合式薄殼,四瓣鮑克則是由下不得Y形柱支撐,這與人的頭蓋骨的拼合極為形似。
其實(shí),在建筑師中也并不缺少在自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)用的例子,如1931年勒·柯布西耶建造的薩伏伊別墅(Villa Savoye)中,他大量的使用的雞腿柱和框架懸挑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)無(wú)疑是從動(dòng)物腿骨支撐所受到的啟示,就是對(duì)這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體現(xiàn),至今仍被人們所稱(chēng)頌。為人們所熟知的建筑大師賴(lài)特,在1950年設(shè)計(jì)建造的威斯康星州約翰遜制蠟公司實(shí)驗(yàn)樓(Helio Laboratory and Researeh Tower,Racine,Wisc,)就是仿樹(shù)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),把主要承重結(jié)構(gòu)放在建筑中心,四周樓板懸挑形成幕墻,進(jìn)而產(chǎn)生了新穎奇妙的建筑藝術(shù)效果。
除此之外,年輕的西班牙建筑史圣地亞哥,卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)也在自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有不可忽視的地位,他以自然結(jié)構(gòu)為靈感來(lái)源進(jìn)行設(shè)計(jì)并創(chuàng)造出許許多多讓人感嘆的建筑作品和家具產(chǎn)品,一直被人們所喜愛(ài)。他曾在西班牙的巴倫西亞的建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí),后入瑞士蘇黎世大學(xué)土木系學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程,并且在1981年獲得該校建筑系技術(shù)科學(xué)博士學(xué)位。他的博士論文題目是《論空間結(jié)構(gòu)的可折疊性》,他通過(guò)這個(gè)研究來(lái)回答怎樣才能設(shè)計(jì)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu),確切的說(shuō)是框架結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能夠移動(dòng),從而能夠變形,也就是從一種形狀變成另一種形狀而不是改變各部分連接在一起的方式。他以“空間結(jié)構(gòu)的可折疊性”為設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),并結(jié)合自然生物的奇妙結(jié)構(gòu)展開(kāi)了折疊結(jié)構(gòu)于仿生結(jié)構(gòu)的實(shí)踐,他觀察狗的骨架和腿的活動(dòng)支撐,在1983年建造了瑞士盧塞恩市郵局前的大雨棚。在1986—1987年,他在巴塞爾市改建一座中世紀(jì)古建筑的改建中,將咖啡廳上的天花鋼梁架做成仿動(dòng)物骨架的自由曲線,即有著強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊力的同時(shí),同時(shí)又是一種大膽的嘗試。從此以后,他在1987年為加拿大多倫多建造的BCE商業(yè)街(圖3、圖4),創(chuàng)造性地模仿了樹(shù)干分叉的生長(zhǎng)機(jī)理,設(shè)計(jì)了兩遍支柱與頂?shù)幕⌒卫呒?,取得了超凡的藝術(shù)效果。他在1992年西班牙塞利維亞國(guó)際博覽會(huì)設(shè)計(jì)的科威特展覽館,其屋頂是可自由開(kāi)始、關(guān)閉的結(jié)構(gòu),模擬著動(dòng)物關(guān)節(jié)的自由運(yùn)動(dòng)。在夜間,屋頂肋架會(huì)敞開(kāi),在下面平臺(tái)上便可舉行各種露天活動(dòng),它在結(jié)構(gòu)與功能有機(jī)結(jié)合的同時(shí),還帶給人們無(wú)限的遐想。1989—1993年他為法國(guó)里昂塞托拉斯機(jī)場(chǎng)(Satolas Airport)附近的鐵路車(chē)站設(shè)計(jì)建造中,完全應(yīng)用了動(dòng)物骨架結(jié)構(gòu)原理,造型新穎的同時(shí),叉能節(jié)省材料的使用,令人刮目相看。此外,他在2001年設(shè)計(jì)的密爾沃基美術(shù)館,在仿生靜態(tài)動(dòng)物的同時(shí),融入了“動(dòng)”的元素,它具有潔白色的外觀和別致的造型,猶如一只潔白的鳥(niǎo),自由的飛翔在密執(zhí)安湖畔。
同時(shí)人類(lèi)探索自然結(jié)構(gòu)的過(guò)程中,也產(chǎn)生了許多新的理論概念,而這一切的起因,是因查理·羅伯特·達(dá)爾文(Charles Robert Datwin)開(kāi)啟了這一路線:這位英國(guó)的生物學(xué)家在《物種起源》中提出自然進(jìn)化的理論,認(rèn)為偶然性是生物構(gòu)造的關(guān)鍵——同一物種的個(gè)體形態(tài)可能會(huì)偶然產(chǎn)生一些差異,通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,那些能適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體被自然選擇留下來(lái),而其他的則無(wú)法獲得繁殖后代的機(jī)會(huì)而被淘汰。1917年,達(dá)西·湯普森(D’Arcy wentworth)在其著作《生長(zhǎng)與形態(tài)》中,對(duì)大量自然生物進(jìn)行了對(duì)比,還對(duì)物理現(xiàn)象與工程師地作品進(jìn)行了對(duì)比,他用幾何學(xué)的眼光觀察世界,在他看來(lái),自然結(jié)構(gòu)的形成就是受到物理力學(xué)的作用限制的結(jié)果。
因此,我們可以得出這樣的結(jié)論——自然生物結(jié)構(gòu)形態(tài)的秘密可能就隱藏在它們生長(zhǎng)過(guò)程之中。它們的優(yōu)異結(jié)構(gòu)形態(tài)特征也許只是為了適應(yīng)大自環(huán)境,從而進(jìn)行不斷的調(diào)整自身機(jī)制的結(jié)果。結(jié)構(gòu)不是通過(guò)分裂形成的,而是通過(guò)建構(gòu)和優(yōu)化形成的。任何自然系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)都不是被預(yù)先設(shè)計(jì)好的,而是通過(guò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部由小到大的環(huán)節(jié)之間逐步發(fā)生大量的局部相互作用而逐漸形成的。所以在自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不僅要學(xué)習(xí)與模仿大自然外部的結(jié)構(gòu),更要深入研究他們自身內(nèi)部的組織方式與變化機(jī)制。人類(lèi)的智慧來(lái)源于自然,并且一直將自然界當(dāng)作示范,努力塑造環(huán)境以適合自身的需要。如埃羅·沙里寧,它們極具自身的建筑創(chuàng)作能力和空間想象力構(gòu)思結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì),并將結(jié)構(gòu)形態(tài)的特征與建筑整體的特征貫穿和統(tǒng)一。它們知識(shí)結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)就是對(duì)結(jié)構(gòu)概念的深入理解和靈活運(yùn)用,作為建筑師,他們主導(dǎo)著設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的全過(guò)程,決定了結(jié)構(gòu)的形態(tài)。紐約肯尼迪機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓就是這類(lèi)建筑師的創(chuàng)作杰作之一,如同大鳥(niǎo)一般充滿想象力的結(jié)構(gòu)形態(tài),給人以強(qiáng)烈的雕塑感和有機(jī)感,其兩翼殼體結(jié)構(gòu)的懸挑使形態(tài)的整體更富張力。同時(shí)還有一類(lèi)人,他們通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)體系的嚴(yán)密思考,針對(duì)結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行創(chuàng)新研究、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算,同時(shí)他們樂(lè)于主動(dòng)在結(jié)構(gòu)體系上、結(jié)構(gòu)的形態(tài)上和結(jié)構(gòu)概念的理解上尋找突破點(diǎn),敢于深入結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的前沿,探尋結(jié)構(gòu)形態(tài)創(chuàng)新的途徑。如巴克明斯特·富勒的富勒球體模型與張力結(jié)構(gòu)、蓋勒的穹頂體系、奧托的樹(shù)形結(jié)構(gòu)與懸掛結(jié)構(gòu)、奈爾維的V行支座結(jié)構(gòu)以及貝爾蒙德的Informal結(jié)構(gòu)思想等等。
自然結(jié)構(gòu)不僅僅把自然界的信息傳遞給人類(lèi),更啟蒙了人類(lèi)的智慧,引導(dǎo)人類(lèi)邁出創(chuàng)造性的第一步。設(shè)計(jì)融合自然結(jié)構(gòu)是通過(guò)對(duì)生物體的特殊結(jié)構(gòu)的分析與研究,如纖維、植物的莖稈、動(dòng)物的骨骼組織,進(jìn)而運(yùn)用到設(shè)計(jì)中,是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的重要途徑。從_滴水珠看到了其拋物線性的曲面的張力;通過(guò)蛋殼發(fā)現(xiàn)了薄壁高強(qiáng)的性能;從一片樹(shù)葉的葉脈發(fā)現(xiàn)了其交叉網(wǎng)狀的支撐組織肌理以及將蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系運(yùn)用到索膜結(jié)構(gòu)中,將蜂巢開(kāi)發(fā)成蜂窩結(jié)構(gòu)運(yùn)用到飛機(jī)制造上等等,這些對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)都是十分有益的啟示。尤其是動(dòng)物的巢穴更是建筑仿生學(xué)主要的研究對(duì)象之一。對(duì)于動(dòng)物來(lái)說(shuō),它們的巢穴也就是動(dòng)物界地建筑物,擔(dān)負(fù)著避風(fēng)擋雨、儲(chǔ)存食物、繁衍后代的功能,這些巢穴都有著有兩的物理性能,對(duì)建筑材料的利用也是十分到位和節(jié)省,所以它們利用天然的材料造出的“房子”是真正意義上的可持續(xù)發(fā)展建筑。蜘蛛網(wǎng)就是利用纖維體的受拉特征而建造“房屋”,蜘蛛把網(wǎng)用輻分成若干等分扇形,每對(duì)相鄰的輻所交成的角度都是相等的,蜘蛛通過(guò)它獨(dú)特的織網(wǎng)方式將纖維結(jié)構(gòu)的受拉特征充分發(fā)揮,使整個(gè)網(wǎng)呈現(xiàn)巨大的張力。人們將蜘蛛網(wǎng)的建造原理運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,產(chǎn)生了索膜結(jié)構(gòu),值得一提的是德國(guó)建筑師奧托是該領(lǐng)域的佼佼者,但與富勒、奈爾維所不同的是,奧托開(kāi)展他的研究注重從自然中,而不是從純技術(shù)中尋求靈感。在他眼中,技術(shù)只是—種工具,建筑藝術(shù)的目的不是為了炫耀技術(shù),而是更好的表現(xiàn)自然。
自然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)也是多方面、綜合性的,同時(shí)也暗示著人們必須遵循和注意大自然的規(guī)律,它告訴我們?cè)O(shè)計(jì)更加要注意環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益與形式新穎的有機(jī)結(jié)合,這就要求人們?cè)趯W(xué)習(xí)和發(fā)揮新科技的同時(shí),更要注意觀察、理解自然,從自然中汲取一切有用的因素作為創(chuàng)作靈感來(lái)源,把自然因素與現(xiàn)代科技相融合為現(xiàn)代建筑創(chuàng)新服務(wù)。在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中,要充分學(xué)習(xí)發(fā)揮自然生物體節(jié)約、美觀的優(yōu)秀品質(zhì)和內(nèi)部存在的動(dòng)力機(jī)制,使得建筑在擁有形式上創(chuàng)新的同時(shí)更能節(jié)約材料應(yīng)用,并與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞:三通三融三證書(shū);人才培養(yǎng)模式;建工特色;專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式;課程體系
中圖分類(lèi)號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-5727(2012)12-0162-02
針對(duì)社會(huì)需求培養(yǎng)適應(yīng)建筑行業(yè)生產(chǎn)一線的技術(shù)技能型人才,是對(duì)高職建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)提出的客觀要求。山東省是建筑業(yè)大省,建筑企業(yè)數(shù)量達(dá)到8000多家,從業(yè)人員290多萬(wàn),居全國(guó)第三位。作為山東省特色專(zhuān)業(yè),我院建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)在多年的建設(shè)發(fā)展中,不斷深化“三通三融三證書(shū)”的工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式,堅(jiān)持以人才培養(yǎng)方案改革和課程改革為突破口,不斷提高教師的執(zhí)教能力,同時(shí),在校企合作、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等方面探索符合企業(yè)人才需求的有效途徑,打造專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)和特色。
根據(jù)專(zhuān)業(yè)崗位需求和職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),確定培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系
要進(jìn)行人才培養(yǎng)模式和課程體系改革,必須轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)觀念,變“學(xué)科為本位”為“能力為本位”,使畢業(yè)生具有從事專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)的職業(yè)崗位能力,以滿足用人單位對(duì)人才的需求。
(一)職業(yè)崗位及能力分析
多年以來(lái),建工專(zhuān)業(yè)成立了由專(zhuān)業(yè)帶頭人、企業(yè)專(zhuān)家和骨干教師組成的專(zhuān)業(yè)建設(shè)委員會(huì),在委員會(huì)的共同努力下,通過(guò)企業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生回訪等方式,確定建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的職業(yè)崗位。其中,核心崗位為施工員、質(zhì)檢員,其他崗位為預(yù)算員、安全員、資料員、試驗(yàn)員等。根據(jù)職業(yè)崗位的需求,確定學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、能力結(jié)構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)。學(xué)生應(yīng)具備的專(zhuān)項(xiàng)核心技能主要涵蓋對(duì)建筑材料與構(gòu)造的認(rèn)識(shí)能力、識(shí)圖與制圖能力、工程測(cè)量能力、工程試驗(yàn)?zāi)芰Α⑹┕す芾砟芰Α⑹┕べ|(zhì)量的檢驗(yàn)?zāi)芰?、編制和?jì)算建筑工程造價(jià)的能力以及安全施工的管理能力等。
(二)課程體系設(shè)置
在職業(yè)崗位能力分析的基礎(chǔ)上,制定了“公共基礎(chǔ)平臺(tái)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)平臺(tái)+專(zhuān)業(yè)方向模塊、個(gè)性化模塊”的人才培養(yǎng)方案。在專(zhuān)業(yè)技術(shù)平臺(tái)和專(zhuān)業(yè)方向模塊中,參照上述職業(yè)崗位(群)的任職要求和相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)歸納典型工作任務(wù),把職業(yè)崗位所要求的理論和技能融入到教學(xué)過(guò)程中,構(gòu)建職業(yè)資格證書(shū)和畢業(yè)證書(shū)相融通的課程體系。整合傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容,淡化課程的學(xué)科性,如將建筑施工技術(shù)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑工程質(zhì)量控制等課程整合為六門(mén)施工課程,將房屋建筑學(xué)課程調(diào)整為建筑構(gòu)造與識(shí)圖,增加工程招投標(biāo)與合同管理等課程,開(kāi)設(shè)建筑施工圖識(shí)讀、結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀等整周教學(xué),并在最后一學(xué)期開(kāi)設(shè)綜合實(shí)訓(xùn),以完成某一工程的識(shí)圖、預(yù)算、施工組織設(shè)計(jì)等,突出教學(xué)過(guò)程的應(yīng)用性和實(shí)踐性,強(qiáng)化對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。
考慮可持續(xù)發(fā)展和個(gè)性化培養(yǎng)的需要,搭建公共基礎(chǔ)平臺(tái),構(gòu)筑個(gè)性化模塊。個(gè)性化模塊包括主題學(xué)習(xí)、選修課程、社會(huì)實(shí)踐、創(chuàng)新教育、職業(yè)生涯規(guī)劃與就業(yè)指導(dǎo)。項(xiàng)目式、個(gè)性化的主題學(xué)習(xí),包括建筑結(jié)構(gòu)形式調(diào)研、建筑工程質(zhì)量問(wèn)題調(diào)研與分析、論文寫(xiě)作等課題,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,增加了自主學(xué)習(xí)的空間,實(shí)現(xiàn)課內(nèi)教育與課外教育相結(jié)合、指導(dǎo)學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。選修課程從介紹行業(yè)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)、延伸專(zhuān)業(yè)知識(shí)、提升學(xué)生創(chuàng)新能力等方面設(shè)置,滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需要。在假期,分別以“思想政治教育”和“技術(shù)服務(wù)”為主題開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐,提高學(xué)生職業(yè)能力、社會(huì)能力和方法能力。創(chuàng)新教育結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,設(shè)立特長(zhǎng)生課題,教師課下引導(dǎo)學(xué)生參與,或參加各類(lèi)技能大賽,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。針對(duì)學(xué)生的個(gè)性開(kāi)展個(gè)案式職業(yè)生涯規(guī)劃與就業(yè)指導(dǎo)。
整個(gè)課程體系實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)需求相通,教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相融,為專(zhuān)業(yè)建設(shè)與建筑企業(yè)人才需求對(duì)接創(chuàng)造了條件。
以工作過(guò)程為導(dǎo)向,以能力為本位進(jìn)行課程改革
課程改革是專(zhuān)業(yè)建設(shè)的核心,建工專(zhuān)業(yè)探索以職業(yè)活動(dòng)和工作過(guò)程為導(dǎo)向來(lái)開(kāi)發(fā)課程,變傳授傳統(tǒng)知識(shí)為提升職業(yè)能力。在課程改革中,推行以能力為本位的教學(xué)做一體化教學(xué)模式,以“職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)”為主線,按照企業(yè)的工作流程、工作任務(wù),以項(xiàng)目為載體設(shè)計(jì)課程。根據(jù)各門(mén)課程在整個(gè)課程體系中的地位和作用,以及學(xué)科特點(diǎn),確定其課程標(biāo)準(zhǔn),主要內(nèi)容有課程設(shè)置、培養(yǎng)目標(biāo)、關(guān)聯(lián)課程、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)時(shí)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法和手段、學(xué)習(xí)資源、教師任課資質(zhì)、教學(xué)場(chǎng)地和設(shè)施要求、考核標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)以及對(duì)應(yīng)的職業(yè)資格證書(shū)。
依托施工技術(shù)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)、土木工程檢測(cè)中心、工程測(cè)量實(shí)訓(xùn)場(chǎng)等校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地以及校外實(shí)訓(xùn)基地,以核心專(zhuān)業(yè)課程改革為突破點(diǎn),如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土施工、鋼結(jié)構(gòu)施工、建筑工程概預(yù)算等,融入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和施工和驗(yàn)收規(guī)范等,保持學(xué)習(xí)過(guò)程與工作過(guò)程的一致性,進(jìn)行整體教學(xué)設(shè)計(jì)和單元教學(xué)設(shè)計(jì),涵蓋課程目標(biāo)設(shè)計(jì)、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、能力訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)、課程進(jìn)程表、考核方案、教學(xué)材料等。
以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程為例,教學(xué)目標(biāo)不僅要使學(xué)生掌握基本構(gòu)件的受力分析,更要強(qiáng)化識(shí)圖能力培養(yǎng),因此,在教學(xué)中融入《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《G101混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》等,設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)的施工圖識(shí)讀項(xiàng)目,以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),分組學(xué)習(xí),采用多媒體教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等多種教學(xué)手段,模擬圖紙會(huì)審等環(huán)節(jié),在識(shí)圖的基礎(chǔ)上,完成梁板配筋圖的繪制、鋼筋下料計(jì)算及模型的配置,同時(shí),撰寫(xiě)學(xué)習(xí)論文,考核方式包括筆試、匯報(bào)答辯等方面。通過(guò)改革,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高,自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力加強(qiáng),對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)能夠舉一反三,綜合素質(zhì)有較大提升。課外根據(jù)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的需要,每學(xué)期發(fā)放典型建筑的施工圖,讓學(xué)生帶任務(wù)看圖,不斷強(qiáng)化學(xué)生的識(shí)圖能力。在課程改革中,體現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程與工作過(guò)程相同、教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相融的目標(biāo)。
頂崗實(shí)習(xí)促進(jìn)學(xué)生職業(yè)綜合能力的提升
頂崗實(shí)習(xí)是培養(yǎng)高職學(xué)生與工程實(shí)際結(jié)合的重要教學(xué)環(huán)節(jié),可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和就業(yè)能力,促進(jìn)職業(yè)綜合能力的提升。
頂崗實(shí)習(xí)的企業(yè)有學(xué)校統(tǒng)一安排和學(xué)生自主聯(lián)系學(xué)校認(rèn)可兩種方式,參考學(xué)生的就業(yè)意向,學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)崗位與就業(yè)崗位相通。為保證頂崗實(shí)習(xí)的質(zhì)量,學(xué)生在實(shí)習(xí)前要安排校內(nèi)指導(dǎo)教師,實(shí)習(xí)中有企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)教師,根據(jù)實(shí)習(xí)崗位制定實(shí)習(xí)計(jì)劃,加強(qiáng)實(shí)習(xí)期間的過(guò)程控制和考核。考核內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)要求學(xué)生每天填寫(xiě)實(shí)習(xí)日志,從進(jìn)入工地的第一天開(kāi)始記錄,記錄每天在企業(yè)進(jìn)行的實(shí)際工作和心得體會(huì)。(2)學(xué)生將每周的實(shí)習(xí)情況通過(guò)電子郵件、QQ、飛信等方式向指導(dǎo)教師匯報(bào)。(3)實(shí)習(xí)中期教師到主要頂崗實(shí)習(xí)單位走訪檢查。(4)實(shí)習(xí)期末要求學(xué)生返校接受全面檢查并匯報(bào)答辯,檢查內(nèi)容有:頂崗實(shí)習(xí)情況鑒定、實(shí)習(xí)日志、實(shí)結(jié)。實(shí)習(xí)結(jié)束校企雙方對(duì)學(xué)生綜合評(píng)價(jià),發(fā)放工作經(jīng)歷證書(shū),實(shí)習(xí)企業(yè)優(yōu)先錄用頂崗學(xué)生。整個(gè)頂崗實(shí)習(xí)過(guò)程體現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)教師與技術(shù)專(zhuān)家相融,學(xué)校考核與企業(yè)評(píng)價(jià)相融的原則。
在此基礎(chǔ)上,在校學(xué)習(xí)期間,學(xué)生還可根據(jù)職業(yè)發(fā)展的方向,考取施工員、預(yù)算員、測(cè)量員等職業(yè)資格證書(shū)。因此,學(xué)生畢業(yè)可取得“畢業(yè)證+職業(yè)資格證書(shū)+工作經(jīng)歷證書(shū)”,提高了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
教師執(zhí)教能力是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵
“三通三融三證書(shū)”的人才培養(yǎng)模式為培養(yǎng)企業(yè)所需的人才提供了可能性,對(duì)教師的執(zhí)教能力也提出了更高要求。教師是連接學(xué)生與企業(yè)的中間人,教師的課程整合能力、企業(yè)工作實(shí)踐能力顯現(xiàn)出特殊的重要性,是高職教師必須具備的能力。
高職課程改革要求教師必須具有開(kāi)放、綜合的課程觀念,具備開(kāi)發(fā)和利用一切課程資源、不斷提高實(shí)施新課程的能力。因此,教師要從單純的知識(shí)傳授者、教學(xué)組織領(lǐng)導(dǎo)者轉(zhuǎn)化為課程研究者、設(shè)計(jì)者、實(shí)施者,在具體的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中,關(guān)注學(xué)生職業(yè)綜合能力的培養(yǎng),采用正確的教學(xué)方法,如項(xiàng)目教學(xué)、案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)等,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究的學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)踐,提高他們的職業(yè)能力。
企業(yè)工作能力需要通過(guò)企業(yè)工作實(shí)踐獲得。從學(xué)校方面講,要建立專(zhuān)業(yè)教師經(jīng)常化、定期化、制度化的掛職鍛煉制度,聘請(qǐng)來(lái)自一線工作崗位的企業(yè)技術(shù)人員參與學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)工作,帶動(dòng)并促進(jìn)高職教師執(zhí)教能力的提升;從個(gè)人角度講,在教學(xué)研究和專(zhuān)業(yè)技術(shù)上要具備不斷進(jìn)取、不斷反思、終身學(xué)習(xí)的能力等。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我院建工專(zhuān)業(yè)形成了行業(yè)影響力較強(qiáng)的“雙師型”師資隊(duì)伍。在專(zhuān)任教師中,有國(guó)家注冊(cè)一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師2人、注冊(cè)建造師3人、注冊(cè)造價(jià)師5人、注冊(cè)安全工程師2人、注冊(cè)咨詢工程師1人,一半以上的教師來(lái)自企業(yè),具有高級(jí)工程師和工程師職稱(chēng),工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,為特色專(zhuān)業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
人才培養(yǎng)模式的改革也離不開(kāi)深度的校企合作和良好的校內(nèi)外實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件,我院建工專(zhuān)業(yè)已在省內(nèi)具有一定知名度和影響力,但特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)是個(gè)系統(tǒng)工程,今后還要緊跟時(shí)代和企業(yè)的需要,不斷探索和創(chuàng)新,為社會(huì)培養(yǎng)更多的技術(shù)應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn):
[1]武萍萍,孫世永.高職建工專(zhuān)業(yè)頂崗實(shí)習(xí)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2010(18):12.
[2]戴士弘.職業(yè)教育課程教學(xué)改革[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.
[3]陳朝暉.高職課程改革與教師勝任能力構(gòu)建初探[J].價(jià)值工程,2010(11):187.
關(guān)鍵詞:復(fù)合隔震技術(shù);橫墻很少;砌體結(jié)構(gòu)
Application research of composite seismic isolation technology in Cross wall rarely masonry structure
Huang Tuojun
(Shihezi planning and design research Institute (Limited company),Xinjiang Shihezi832000,China)
Abstract: The composite isolation technologies concentrated on ordinary rubber and sliding isolation method, and overcome the shortcomings, with hybrid advantage, improve the isolation effect, and it has good economic benefits. Through the time history analysis, it is studied to the composite isolation technique for cross wall rarely masonry structure, and it is compared with the non-isolated structure’s economy character. It is give to adopt the cross wall little building using isolation building conditions for engineering design.
Key words: composite isolation technique; Cross wall rarely;; masonry structure
基礎(chǔ)隔震體系是一種合理、有效、安全的被動(dòng)控制減震方式。它與傳統(tǒng)中采用“強(qiáng)化” 結(jié)構(gòu)的抗震方法不同,而是采用“軟化”結(jié)構(gòu),即在建筑底部設(shè)置水平柔性的隔震裝置,使結(jié)構(gòu)軟化,降低水平剛度,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的基本自振周期,從而大大減少結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。幾十年來(lái),基礎(chǔ)隔震建筑在國(guó)內(nèi)外取得了較大的發(fā)展和應(yīng)用,但在新疆關(guān)于基礎(chǔ)隔震方面的研究和應(yīng)用很少。新疆是地震高發(fā)區(qū),它的大部分地區(qū)還都處于高烈度地震區(qū),新疆的建筑大多是低、中層建筑,非常適合于基礎(chǔ)隔震技術(shù)。
現(xiàn)行研究和使用較多的隔震方式有普通橡膠隔震和滑板式基礎(chǔ)隔震。普通橡膠隔震主要是應(yīng)用柔性底層的減震效果,即在房屋底部與基礎(chǔ)頂面之前增設(shè)一個(gè)側(cè)向剛度很低的柔性層,這樣在地震過(guò)程中整個(gè)體系的基本自振周期變長(zhǎng)(一般為1~3秒)變形集中在底層,上部結(jié)構(gòu)基本上是剛體平動(dòng),柔性底層對(duì)上部結(jié)構(gòu)來(lái)講起著低通濾波作用,所有破壞作用較大的中高頻成分幾乎全部可以濾掉。這種柔性底層雖然可以有效地隔離或反射中短期地地震波,但卻不能避免共振現(xiàn)象,當(dāng)?shù)貐^(qū)運(yùn)動(dòng)的周期接近整個(gè)體系的自振周期時(shí)共振現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生[1,2]。滑板式基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)是在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置一層由滑板式支座組成的隔震層,利用滑板式隔震層的滑移來(lái)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)基本自振周期,并利用滑板式支座的阻尼消減地面的地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞,使上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)大大減弱。結(jié)構(gòu)的變形能量主要由隔震層系統(tǒng)承擔(dān),而上部結(jié)構(gòu)的層向變形很小,幾乎保持剛體平動(dòng)。但是這種滑板式基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是隔震層的滑移量很大,這么大的變形雖然對(duì)上部結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響,但是有可能導(dǎo)致穿越隔震層的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞[3,4]。
如果使用普通橡膠支座與滑板橡膠支座組合的復(fù)合隔震支座,就可利用橡膠墊在滑板橡膠支座滑動(dòng)后提供的水平剛度限制隔震層的最大位移,因此,復(fù)合隔震集中了普通橡膠和滑板式隔震方法的優(yōu)點(diǎn),而克服了各自的缺點(diǎn),具有雜交的優(yōu)勢(shì),提高了隔震效果,隔震效果優(yōu)良,也比較經(jīng)濟(jì)[5]。
本文用Fortran語(yǔ)言編制了時(shí)程分析程序,根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)抗震規(guī)范)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)隔震建筑的相關(guān)規(guī)定,針對(duì)在新疆地區(qū)8度設(shè)防要求的橫墻很少建筑物,采用隔震和非隔震情況進(jìn)行研究,并針對(duì)工程實(shí)例進(jìn)行造價(jià)分析,給出了橫墻很少砌體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合隔震技術(shù)的條件,為工程設(shè)計(jì)提供一定參考。
1、 復(fù)合隔震技術(shù)結(jié)構(gòu)理論分析
一般結(jié)構(gòu)的各樓層平面剛度很大,基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)通過(guò)隔震支座的合理布置,結(jié)構(gòu)形心與剛度中心基本重合,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)很小,采用多質(zhì)點(diǎn)層間剪切模型可以較準(zhǔn)確地分析基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。把基礎(chǔ)隔震層作為第一層,質(zhì)量為隔震層質(zhì)量和底層地下半層質(zhì)量,層間剪切剛度為基礎(chǔ)隔震支座的等效水平剛度;上部結(jié)構(gòu)的每層作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為此層樓板的質(zhì)量、樓面使用荷載及上、下各半層墻體質(zhì)量之和,各層的層間剪切剛度為各個(gè)豎向構(gòu)件水平剛度之和。
復(fù)合隔震體系的運(yùn)動(dòng)微分方程為:
基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)可以近似當(dāng)作均質(zhì)材料組成,因此阻尼矩陣可以采用瑞雷阻尼假定 ,其中 為
,上式中 阻尼參數(shù),分別為結(jié)構(gòu)的第一、第二振型的圓頻率和阻尼比 。
基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下處于彈性狀態(tài)時(shí),各個(gè)構(gòu)件的剛度不變,剛度矩陣 為常數(shù)。結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下進(jìn)入彈塑性階段時(shí),剛度矩陣 已不再維持彈塑狀態(tài)時(shí)的常數(shù),需要按照各層恢復(fù)力模型上的所在位置取值,在地震反應(yīng)過(guò)程中,剛度矩陣的數(shù)值不斷地發(fā)生變化,每一步都需要重新計(jì)算。因此在求解微分方程時(shí),可以將其轉(zhuǎn)化為全增量方程,然后采用線性加速度法對(duì)其進(jìn)行求解。
隔震層以滑板橡膠支座為主,普通橡膠支座為輔。隔震層的恢復(fù)力模型采用雙線型,彈性剛度為滑板橡膠支座地水平剛度與普通橡膠支座地線性疊加,隔震層滑動(dòng)后的剛度只由普通橡膠支座的水平剛度組成,卸載時(shí)隔震層的剛度不退化,等于彈性剛度。普通橡膠支座在滑板橡膠支座滑動(dòng)后提供的水平剛度可以限制隔震層的最大位移。隔震層的恢復(fù)力模型見(jiàn)圖6。上部結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型也采用雙線性,墻體開(kāi)裂前的剛度為初始水平剛度,設(shè)開(kāi)裂后的剛度為初始水平剛度的1/10。
根據(jù)以上原理和原則編制了用于計(jì)算復(fù)合隔震體系的時(shí)程分析法程序。
2、 復(fù)合隔震支座結(jié)構(gòu)抗震分析
利用編制的時(shí)程分析程序進(jìn)行動(dòng)力反應(yīng)計(jì)算。場(chǎng)地類(lèi)別為II 類(lèi),設(shè)防烈度為8度。輸入地震波為EL-CENTRO 波,最大地面加速度為341.7cm/s2,在分析時(shí)通過(guò)幅值調(diào)整將其折算到相當(dāng)于8度多遇地震的峰值加速度(70 cm/s2)和罕遇地震的峰值加速度(400 cm/s2)。隔震層布置在地下室頂。建筑平面布置圖見(jiàn)圖1,每層的面積為715平方米,隔震墊及托梁布置見(jiàn)圖2。
所有上部結(jié)構(gòu)重量均由橡膠滑板支座承受,而普通橡膠支座只提供水平剛度。上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后水平剛度均取其初始剛度的1/10,上部結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05,基礎(chǔ)隔震層的臨界阻尼比為0.15,滑板橡膠支座的動(dòng)摩擦系數(shù)為0.08。該建筑共布置橡膠滑板支座114個(gè),普通橡膠支座43個(gè)。
按抗震規(guī)范要求,對(duì)于8度區(qū)橫墻很少的砌體結(jié)構(gòu),最多能做到4層,但對(duì)于水平減震系數(shù)小于0.4采用隔震措施的砌體結(jié)構(gòu),可降低一度采用抗震措施,即采用隔震措施的砌體結(jié)構(gòu)可做到5層。一般在設(shè)計(jì)中,對(duì)于大空間建筑,層高一般為3.3-3.6米,按此計(jì)算總高度,8度區(qū)橫墻很少的砌體結(jié)構(gòu),最多能做到3層,采用隔震措施的砌體結(jié)構(gòu)可做到4層。本論文目的為考慮結(jié)構(gòu)最大程度最不利情況(層數(shù)越多,地震作用越大)和建筑經(jīng)濟(jì)性(增加層數(shù),經(jīng)濟(jì)效益較好),因此按層高3米,總層數(shù)4層進(jìn)行分析。計(jì)算各層抗剪剛度和重力荷載代表值見(jiàn)表1。
圖1 建筑平面圖
圖2 隔震支座及隔震層梁格布置
注:圖中圓形圖案為普通橡膠隔震支座,方形圖案為橡膠滑板支座
表1 各層的抗剪剛度及重力荷載代表值
按上述參數(shù),通過(guò)時(shí)程分析得出,隔震結(jié)構(gòu)的第一周期為0.99s,第二周期為0.93s,第三周期為0.78s.。按抗震規(guī)范L.1.1-1公式計(jì)算水平向減震系數(shù)為0.356。隔震前后地震剪力及層間相對(duì)位移見(jiàn)表2、表3.
表2 隔震前后地震剪力比較(單位/KN)
表3 隔震前后層間相對(duì)位移比較(單位/mm)
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知,隔震結(jié)構(gòu)房屋的反應(yīng)比非隔震結(jié)構(gòu)房屋的反應(yīng)大大降低。采用基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的最大層間剪力要比一般抗震結(jié)構(gòu)小得多,在罕遇地震下,每層的最大層間剪力與非隔震結(jié)構(gòu)在多遇地震情況下最大層間剪力基本相等。隔震結(jié)構(gòu)的變形主要集中在隔震層,上部結(jié)構(gòu)的相對(duì)層間位移很小,基本上為一個(gè)剛體,這就使上部結(jié)構(gòu)在地震作用下不發(fā)生損壞而且能夠保證建筑物內(nèi)設(shè)備和人員的安全。從以上分析可得出層間剪力的最大比值為0.3左右。所有水平向減震系數(shù)均小于0.38,按照L.2.1及L.2.3條的規(guī)定,多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)及總高度可按降低一度的有關(guān)規(guī)定采用。因此本項(xiàng)目采用復(fù)合隔震技術(shù)所涉及的工程均可按7度采用。
3.經(jīng)濟(jì)效益分析
與隔震結(jié)構(gòu)相比,非隔震結(jié)構(gòu)減少的造價(jià)包括普通橡膠支座,滑板橡膠支座,部分連接件,隔震層上托梁,隔震墊下地梁及一些其它附加費(fèi)用。與非隔震結(jié)構(gòu)相比,隔震結(jié)構(gòu)減少的造價(jià)包括按降低一度設(shè)計(jì)減少的抗震措施和增加一層的經(jīng)濟(jì)效益。
3.1 四層隔震建筑與普通結(jié)構(gòu)造價(jià)比較
隔震結(jié)構(gòu)按4 層設(shè)計(jì)比普通結(jié)構(gòu)多出的造價(jià):
普通橡膠支座及連接件每個(gè)2000元,共0.2×43=8.6萬(wàn)元
滑板橡膠支座及連接件每個(gè)1500元,共0.15×114=17.1萬(wàn)元
混凝土按每立方米400元計(jì)算,鋼筋按現(xiàn)行價(jià)格4500元每噸則:
托梁共: 7.54萬(wàn)元
隔震墊下地梁費(fèi)用共1.5萬(wàn)元
所有費(fèi)用合計(jì):34.74萬(wàn)元
普通結(jié)構(gòu)按4層設(shè)計(jì)比隔震結(jié)構(gòu)多設(shè)置構(gòu)造措施所產(chǎn)生價(jià)格合計(jì)為:3.22萬(wàn)元
隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)相比較,共增加31.52萬(wàn)元,平均每平米增加造價(jià)105元。若按同樣的層數(shù)進(jìn)行比較,雖然不采用隔震結(jié)構(gòu)增加了一些抗震構(gòu)造措施的造價(jià),但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能抵消由于采用隔震結(jié)構(gòu)所增加的費(fèi)用。
3.2四層隔震建筑與五層隔震建筑造價(jià)比較
隔震結(jié)構(gòu)按5 層設(shè)計(jì)比按4 層設(shè)計(jì)多出的費(fèi)用:
普通橡膠支座和滑板橡膠支座數(shù)量與4層一樣,多出的僅為托梁價(jià)格,合計(jì)為0.8萬(wàn)元。
從以上計(jì)算可看出,按5層設(shè)計(jì)的隔震結(jié)構(gòu)與按4層設(shè)計(jì)的隔震結(jié)構(gòu)相比較,造價(jià)僅相差8000多元錢(qián),相差不大。
若按5層隔震結(jié)構(gòu)與4層非隔震結(jié)構(gòu)相比,隔震結(jié)構(gòu)層共增加35.54萬(wàn)元,但其增加了一層,若按每平米效益(出去多出一層的成本價(jià))500元,則與4層非隔震結(jié)構(gòu)價(jià)格持平,當(dāng)然,按現(xiàn)行房產(chǎn)效益,肯定要比500元/平米收益要高。
因此,通過(guò)上造價(jià)比較可得出,隔震結(jié)構(gòu)只有按降低一度,使層數(shù)增加一層而獲得的經(jīng)濟(jì)效益才能使隔震結(jié)構(gòu)在建設(shè)過(guò)程中有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
4 結(jié)論
1)隔震結(jié)構(gòu)房屋的反應(yīng)非隔震結(jié)構(gòu)房屋的反應(yīng)大大降低。采用基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的最大層間剪力要比一般抗震結(jié)構(gòu)小得多,在罕遇地震下,每層的最大層間剪力與非隔震結(jié)構(gòu)在多遇地震情況下最大層間剪力基本相等。隔震結(jié)構(gòu)的變形主要集中在隔震層,上部結(jié)構(gòu)的相對(duì)層間位移很小,基本上為一個(gè)剛體,這就使上部結(jié)構(gòu)在地震作用下不發(fā)生損壞而且能夠保證建筑物內(nèi)設(shè)備和人員的安全。
2)若在層數(shù)相同情況下,隔震結(jié)構(gòu)費(fèi)用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非隔震結(jié)構(gòu),但若考水平向減震系數(shù)均小于0.38,多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)及總高度可按降低一度的有關(guān)規(guī)定采用,則可增加一層面積,層數(shù)增加一層而獲得的經(jīng)濟(jì)效益才能使隔震結(jié)構(gòu)在建設(shè)過(guò)程中有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊彥飛,何文福. 橡膠隔震支座基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑科學(xué),2010,26(5):6-9
[2] 施衛(wèi)星,李振剛.鉛芯橡膠阻尼器性能研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2007,33(2):118-121
[3] 毛利軍,李?lèi)?ài)群. 多層滑移隔震建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型及其分析精度[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2005,26(2):117-122
[4] 熊仲明,俞茂宏,王清敏. 基礎(chǔ)滑移隔震房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用的理論研究[J]. 振動(dòng)與沖擊,2003,22(3):50-55
[5] 魏丹,施衛(wèi)星,朱艷.幾種隔震支座性能的對(duì)比試驗(yàn)研究[J].結(jié)構(gòu)工程師, 2011, 27(4):121-127
論文關(guān)鍵詞:卓越計(jì)劃;工程師;校企共建
一、“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”概述
2010年6月,國(guó)家“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”制訂大會(huì)在天津市召開(kāi),國(guó)家教育部聯(lián)合相關(guān)部門(mén)和行業(yè)協(xié)(學(xué))會(huì)共同完成了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”)。
“卓越計(jì)劃”是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措,目標(biāo)是教育培養(yǎng)出大量創(chuàng)新能力強(qiáng)、能夠適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的較高質(zhì)量的工程技術(shù)方面的人才,最終能夠服務(wù)于建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、走新型工業(yè)化道路和人才強(qiáng)國(guó)之路,對(duì)加強(qiáng)高等教育面向社會(huì)和行業(yè)需求培養(yǎng)相關(guān)人才,全面提高高校各工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和指導(dǎo)作用。
1.培養(yǎng)工程師的特點(diǎn)
(1)學(xué)校與企業(yè)共同進(jìn)行培養(yǎng)。
(2)工程師的培養(yǎng)必須按照相應(yīng)的社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
(3)加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的全面培養(yǎng)。
2.培養(yǎng)工程師的主要目標(biāo)
“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)工程師的主要目標(biāo)是:培養(yǎng)出創(chuàng)新能力較強(qiáng)的各類(lèi)型工程師;高質(zhì)量的各類(lèi)型工程師要能夠適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,增強(qiáng)國(guó)家的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力。通過(guò)實(shí)施“卓越計(jì)劃”,達(dá)到提高我國(guó)工程教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量,能夠促進(jìn)工程教育領(lǐng)域的改革和發(fā)展,努力制訂出具有較高水平、符合我國(guó)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程的現(xiàn)代高等工程教育體制,保證我國(guó)從高等教育大國(guó)走向高等工程教育強(qiáng)國(guó)。
3.培養(yǎng)工程師的基本原則
遵循“行業(yè)引導(dǎo)、校企共建、分類(lèi)實(shí)行”等原則,聯(lián)合有關(guān)部門(mén)和單位制訂相關(guān)的配套支持政策,提出行業(yè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)需求,指導(dǎo)高校和企業(yè)在本行業(yè)領(lǐng)域?qū)嵤┳吭接?jì)劃,支持不同類(lèi)型的高校參與卓越計(jì)劃,高校在工程型人才培養(yǎng)類(lèi)型上各有側(cè)重。參與卓越計(jì)劃的高校和企業(yè)通過(guò)校企合作途徑聯(lián)合培養(yǎng)人才,要充分考慮行業(yè)的多樣性和對(duì)工程型人才需求的多樣性,采取多種方式培養(yǎng)工程師后備人才。
二、工程管理專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)工程師的現(xiàn)狀
2000年以來(lái),隨著我國(guó)各高等學(xué)校的招生規(guī)模不斷擴(kuò)大、教育投入的不斷增加、教學(xué)設(shè)施的逐步改善、專(zhuān)業(yè)建設(shè)的大量投入和校企之間合作的頻繁增加,使得我國(guó)的高等教育取得了較快的發(fā)展,培養(yǎng)了成千上萬(wàn)的各專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生,滿足了我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的需求,為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,高等學(xué)校的工程教育已經(jīng)具備了較好的條件,基本上能夠滿足社會(huì)各層次、各類(lèi)型企業(yè)和項(xiàng)目的大量需求。但從總體上看,對(duì)于建設(shè)行業(yè)的工程師的培養(yǎng)還不能滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要,由于招生擴(kuò)大而相應(yīng)配套措施、師資力量和實(shí)習(xí)基地等工作未能及時(shí)跟上,使得高校教育教學(xué)質(zhì)量不盡如人意,高校畢業(yè)生走入社會(huì)以后不具備工程師的基本素質(zhì),不能開(kāi)展相應(yīng)的技術(shù)工作,導(dǎo)致建設(shè)行業(yè)就業(yè)人員的素質(zhì)和能力整體偏低。[2]其中主要原因有三個(gè)方面。
1.重視程度不夠
我國(guó)高等教育歷來(lái)重視科學(xué),對(duì)工程技術(shù)則不夠重視。世界上所有國(guó)家的工科院校都培養(yǎng)工程師,只有我們不重視培養(yǎng)工程師。因?yàn)樵谖覈?guó),人們普遍存在重科學(xué)、輕技術(shù)的觀念,認(rèn)為科學(xué)家很偉大,工程師是低一級(jí)的。很多科學(xué)家甚至認(rèn)為,懂得科學(xué)就什么都能做,只要懂了科學(xué),工程問(wèn)題、技術(shù)問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。慢慢地,在中國(guó)就形成了一種風(fēng)氣——重科學(xué)、輕技術(shù)。
2.培養(yǎng)模式上的缺陷
我國(guó)高等學(xué)校培養(yǎng)工程類(lèi)人才實(shí)行的是課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的培養(yǎng)模式。課堂教學(xué)的目的是通過(guò)教師的講授使學(xué)生掌握相應(yīng)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí),重在理論知識(shí);實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識(shí)和加深對(duì)理論知識(shí)認(rèn)識(shí)的有效途徑,是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的重要平臺(tái)。我國(guó)現(xiàn)行的工程師培養(yǎng)模式迄今仍偏重于學(xué)科知識(shí)傳授,在實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的教育和訓(xùn)練方面還存在許多缺陷,例如實(shí)踐基地建設(shè)問(wèn)題、實(shí)踐教學(xué)的組織管理問(wèn)題、對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重要性認(rèn)識(shí)不夠和實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排存在隨意性等問(wèn)題??傊?,傳統(tǒng)的以教師和課堂為中心的教學(xué)模式適應(yīng)于培養(yǎng)傳承型人才,不利于培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才。轉(zhuǎn)貼于 3.高素質(zhì)師資隊(duì)伍的缺失
高等教育中教師自身的綜合素質(zhì)直接決定著教學(xué)質(zhì)量的好壞,師資隊(duì)伍業(yè)務(wù)水平的高低是能否培養(yǎng)出合格工程師的關(guān)鍵因素。工程管理專(zhuān)業(yè)是一個(gè)比較新的專(zhuān)業(yè),發(fā)展至今,師資隊(duì)伍始終是限制專(zhuān)業(yè)高速發(fā)展的主要原因,尤其是高水平專(zhuān)業(yè)教師的缺失。目前,高校工程管理專(zhuān)業(yè)教師的專(zhuān)業(yè)背景大相徑庭,一部分是土木工程、水利水電工程、工業(yè)工程等工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)背景,另一部分則是工程經(jīng)濟(jì)、企業(yè)管理、信息管理等經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)背景,在知識(shí)結(jié)構(gòu)上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此,必須加強(qiáng)對(duì)工程管理專(zhuān)業(yè)教師的培養(yǎng),尤其是青年教師的再教育;另外,應(yīng)該加大人才引進(jìn)的力度,改變?nèi)瞬乓M(jìn)的標(biāo)準(zhǔn),多引進(jìn)高素質(zhì)、高層次的人才,最好是有著豐富工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)科帶頭人以及相關(guān)行業(yè)的企業(yè)負(fù)責(zé)人。
三、“卓越計(jì)劃”下工程管理專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革
1.以土木工程技術(shù)類(lèi)課程為核心
《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄和專(zhuān)業(yè)介紹》(1998年7月國(guó)家教育部頒布)對(duì)高校工程管理專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定,工程管理相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)為:“培養(yǎng)具備經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、土木工程施工技術(shù)的能力,掌握現(xiàn)代科學(xué)管理的理論、方法和手段,能在國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)領(lǐng)域從事工程項(xiàng)目的投資與決策和并能夠進(jìn)行全過(guò)程管理的復(fù)合型高級(jí)管理人才?!痹谶@一人才培養(yǎng)目標(biāo)的框架下,工程管理專(zhuān)業(yè)的日常教學(xué)分為了四大系列的平臺(tái)課程:工程技術(shù)類(lèi)課程、工程經(jīng)濟(jì)類(lèi)課程、工程管理類(lèi)課程和工程法律類(lèi)課程四大課程體系。[3]根據(jù)“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)工程師的目標(biāo)和要求以及目前工程管理專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)狀況,在這四大課程體系中核心課程必須是技術(shù)類(lèi)課程,在高校工程管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的制訂中必須向技術(shù)類(lèi)課程傾斜,比如對(duì)技術(shù)類(lèi)課程的數(shù)量、課時(shí)等相關(guān)內(nèi)容的設(shè)置進(jìn)行完善。
2.加強(qiáng)“校企共建”模式
“卓越計(jì)劃”下工程管理專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)應(yīng)該緊密結(jié)合工程實(shí)際,并隨時(shí)與建筑行業(yè)的用人需求相掛鉤,突顯應(yīng)用型的特點(diǎn),使理論知識(shí)和實(shí)踐能力結(jié)合成為一個(gè)整體。高校制訂的培養(yǎng)方案中應(yīng)主要通過(guò)校企合作平臺(tái)來(lái)完成實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),充分利用學(xué)校和企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和各自的資源優(yōu)勢(shì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力?!靶F蠊步ā蹦J揭嗟刈屍髽I(yè)參與到專(zhuān)業(yè)教學(xué)大綱和人才培養(yǎng)計(jì)劃的制訂過(guò)程中去;在各個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中,要把學(xué)校教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐和崗位技能需求緊密結(jié)合,保證學(xué)生能夠進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí),甚至畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以在企業(yè)完成,最后也可以直接到相關(guān)企業(yè)就業(yè)。另外,還要逐步建立和利用各種平臺(tái)(包括中外合作平臺(tái)、實(shí)踐平臺(tái)、科研平臺(tái)等),使這些平臺(tái)能夠?yàn)閷?shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)造一個(gè)操作性強(qiáng)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值大的學(xué)習(xí)場(chǎng)所,讓學(xué)生能夠在各種不同的環(huán)境中進(jìn)行比較深入和具體的實(shí)踐工作內(nèi)容,在實(shí)際工程施工過(guò)程中進(jìn)行管理,讓學(xué)生、教師與工程技術(shù)人員共同參與到工程技術(shù)難題的研究與創(chuàng)新中去,使學(xué)生最終獲得系統(tǒng)的、專(zhuān)業(yè)的和實(shí)用的工程知識(shí)與能力。
“卓越計(jì)劃”下除了工程師的培養(yǎng)要求高校必須與企業(yè)合作,另外,對(duì)于工程管理專(zhuān)業(yè)的教師也可以通過(guò)與企業(yè)的合作使自身的能力得到進(jìn)一步的鍛煉和提高。例如,高校與建設(shè)企業(yè)可以共同建立教師定期掛職鍛煉的機(jī)制,為高校教師在企業(yè)掛職創(chuàng)造條件和政策。當(dāng)然,為了鼓勵(lì)高校教師積極參加工程實(shí)踐,高校也可以在日常崗位考核和職稱(chēng)評(píng)定過(guò)程中強(qiáng)調(diào)教師到企業(yè)掛職鍛煉的重要性和必要性,比如在晉升職稱(chēng)的規(guī)定中要求教師必需有在企業(yè)工程實(shí)踐的經(jīng)歷,或者有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)先考慮等鼓勵(lì)政策,或者給以其他方面獎(jiǎng)勵(lì)。
3.加強(qiáng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)
21世紀(jì)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是德、智、體全面發(fā)展,既有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)又有較強(qiáng)的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,并具有創(chuàng)新素質(zhì)的復(fù)合型人才。實(shí)際操作中,高等學(xué)校應(yīng)培養(yǎng)具備管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和土木工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基本知識(shí),掌握土木工程施工技術(shù)、科學(xué)的管理理論、方法和手段,在國(guó)內(nèi)外各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目中從事項(xiàng)目的決策、項(xiàng)目咨詢和項(xiàng)目全過(guò)程管理的、具備注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師、注冊(cè)建造師、注冊(cè)造價(jià)師和項(xiàng)目監(jiān)理師基本素質(zhì)的、有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的高級(jí)復(fù)合型人才。
關(guān)鍵詞:土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì);選題;過(guò)程管理
中圖分類(lèi)號(hào):G642.477 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)11-0198-02
土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng),對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)、動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)均有較高的要求,學(xué)生需要較好地處理設(shè)計(jì)、施工和管理等各方面的關(guān)系,而不是簡(jiǎn)單地將設(shè)計(jì)規(guī)范中的指標(biāo)套用到設(shè)計(jì)制圖中。[1]畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科教學(xué)最后也是最重要的環(huán)節(jié),不僅是對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程綜合訓(xùn)練的關(guān)鍵步驟,也是參加工作前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。[2]2001年教育部下發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中指出,要“高度重視畢業(yè)實(shí)習(xí),提高畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文的質(zhì)量。”畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到學(xué)生能否順利地適應(yīng)工作崗位,其中畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)要求、管理模式以及成績(jī)考核評(píng)定等都會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及問(wèn)題
1.選題方面
(1)題目類(lèi)型單一,缺乏廣度。目前大多設(shè)計(jì)題目以房屋建筑類(lèi)特別是民用建筑為主,其中教學(xué)樓、辦公樓、宿舍樓占到近90%,且大多為設(shè)計(jì)類(lèi),沒(méi)有科研論文。設(shè)計(jì)形式基本都是框架結(jié)構(gòu),高層、大跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較少,缺乏廣度。多采用獨(dú)立基礎(chǔ)等簡(jiǎn)單形式,對(duì)箱式基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)等很少采用。有些單位對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求太低,比如對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不做要求,或者不要求進(jìn)行施工管理方面的設(shè)計(jì),這些不合理的做法使學(xué)生無(wú)法全面、綜合運(yùn)用其所學(xué)知識(shí)。
(2)選題難以與工程實(shí)際相結(jié)合。很多高校都提出畢業(yè)設(shè)計(jì)要以實(shí)際工程為依托,提倡真題真做,但目前部分院校缺乏足夠的校外實(shí)踐教學(xué)基地支持,有些教師長(zhǎng)期從事教學(xué)工作,很少去施工現(xiàn)場(chǎng),工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足,所出題目也多來(lái)源于自己經(jīng)歷或往屆設(shè)計(jì),或參考書(shū)中的例題,甚至憑空設(shè)想一個(gè)方案,缺乏實(shí)際工程背景,幾乎沒(méi)有任何論證和設(shè)計(jì)理念,難以保證題目的難度和工作量,[3]難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,這與目前提倡的“大土木”培養(yǎng)方式很不相稱(chēng)。
2.管理環(huán)境
(1)管理模式滯后。目前畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用教師坐班制和指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制兩種方式。教師坐班制因指導(dǎo)學(xué)生數(shù)量多,且不少學(xué)生在設(shè)計(jì)期間外出找工作,難以對(duì)學(xué)生集中輔導(dǎo),學(xué)生的出勤和答疑效果不夠理想。采用指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制時(shí),由于人均指導(dǎo)學(xué)生人數(shù)較多,對(duì)教師缺乏有效的監(jiān)控考核,以及指導(dǎo)教師的素質(zhì)、責(zé)任心不同而致使畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量參差不齊。
(2)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程安排不夠合理。大部分學(xué)生在建筑設(shè)計(jì)部分花費(fèi)時(shí)間過(guò)多,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)投入不足,而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)是土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)。一方面雖然學(xué)生做過(guò)單門(mén)課程的設(shè)計(jì),具備相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用能力,但仍缺乏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體整合能力,論文進(jìn)度前松后緊,主次不分,過(guò)多糾纏細(xì)節(jié)。另一方面指導(dǎo)教師督促不力,安排的時(shí)間不夠合理,特別是畢業(yè)設(shè)計(jì)后半段,沒(méi)有給學(xué)生確定必要的時(shí)間節(jié)點(diǎn),學(xué)生倉(cāng)促撰寫(xiě)完成難免存在結(jié)構(gòu)不合理、語(yǔ)句不通順、格式不規(guī)范等問(wèn)題。
(3)考核和答辯環(huán)節(jié)不夠重視。目前大都建立了畢業(yè)設(shè)計(jì)檢查制度,并制定了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),但在執(zhí)行中不夠嚴(yán)格和規(guī)范。答辯過(guò)于形式化:指導(dǎo)教師數(shù)量相對(duì)較少,為了節(jié)省時(shí)間,答辯時(shí)主要是教師問(wèn),學(xué)生答,而不是由學(xué)生先自己陳述畢業(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程再做答辯??己顺煽?jī)是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)期間學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計(jì)成果、答辯情況的考核,進(jìn)而評(píng)出優(yōu)、良、中、差,但考核缺乏針對(duì)性,體現(xiàn)不出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和設(shè)計(jì)能力。
3.學(xué)生角度
(1)學(xué)生就業(yè)壓力大,精力分散。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間正是學(xué)生擇業(yè)的關(guān)鍵時(shí)期,目前就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻,巨大的就業(yè)壓力很大程度上分散了學(xué)生的精力,加上用人單位要求學(xué)生提前適應(yīng),導(dǎo)致學(xué)生難以全身心投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去。為完成就業(yè)任務(wù),出現(xiàn)只要在規(guī)定時(shí)間能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)即可等過(guò)程管理不嚴(yán)的現(xiàn)象;有的學(xué)生將畢業(yè)設(shè)計(jì)帶到實(shí)習(xí)單位,脫離了學(xué)校和指導(dǎo)教師管理,出現(xiàn)問(wèn)題也無(wú)法解決;有的學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)重視不夠,投入時(shí)間較少,敷衍了事,甚至抄襲他人設(shè)計(jì)。[4]
(2)學(xué)生基本概念不通、素質(zhì)不高。畢業(yè)設(shè)計(jì)將“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“混凝土結(jié)構(gòu)”、“高層”、“抗震”等課程及現(xiàn)行規(guī)范密切結(jié)合,是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的綜合檢閱。有的學(xué)生專(zhuān)業(yè)課成績(jī)較低,對(duì)軸壓比、剪跨比、荷載組合效應(yīng)等基本知識(shí)不清楚,畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)只能機(jī)械效仿設(shè)計(jì)例題,做一步問(wèn)一步,自然做不出優(yōu)秀的成果?;靖拍罾斫馔笍厥钦_使用計(jì)算軟件和判斷計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)。有的學(xué)生輕視手工計(jì)算,過(guò)分相信軟件,僅利用PKPM等軟件一算了之,對(duì)計(jì)算結(jié)果合理與否全然不知,致使學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)概念和計(jì)算過(guò)程理解不深,動(dòng)手計(jì)算能力較差。
二、對(duì)策及建議
針對(duì)目前畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題,要對(duì)管理模式進(jìn)行有效改革,創(chuàng)新管理方法,建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善。
1.選題環(huán)節(jié)
(1)選題應(yīng)不拘一格、靈活科學(xué)。要把好命題關(guān),題目是畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前建筑結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益增多,在混凝土結(jié)構(gòu)方面剪力墻結(jié)構(gòu)或者框剪結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越多,而純框架和砌體結(jié)構(gòu)則相對(duì)減少。這些變化要求在選題時(shí)注意考慮全面,不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的題目均應(yīng)有所涉及。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面,可以考慮獨(dú)立進(jìn)行深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)。另外,要鼓勵(lì)學(xué)生自擬課題,但指導(dǎo)教師要認(rèn)真審核,從問(wèn)題分析、解決和驗(yàn)證等方面給學(xué)生以充分的自由度,激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
(2)課題應(yīng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,注重創(chuàng)新和實(shí)用。目前高層、大跨度、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)等復(fù)雜建筑越來(lái)越多,要求結(jié)構(gòu)師具備很強(qiáng)的創(chuàng)新性。為使學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的要求,選題時(shí)要體現(xiàn)出時(shí)代性和創(chuàng)新性。選題一般可以分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型和科學(xué)研究型兩種:對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型題目,可以直接來(lái)源于設(shè)計(jì)院的工程,或者指導(dǎo)教師將正在進(jìn)行或已完成的工程項(xiàng)目適當(dāng)簡(jiǎn)化布置給學(xué)生,這樣可以避免選題與實(shí)際脫節(jié)。通過(guò)真題真做,將畢業(yè)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)服務(wù)聯(lián)系起來(lái),培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。對(duì)于科學(xué)研究型題目,指導(dǎo)教師可以安排學(xué)生參與自己的科研課題,引導(dǎo)學(xué)生有目的的查閱文獻(xiàn),了解學(xué)科前沿,協(xié)助教師解決部分問(wèn)題。通過(guò)課題研究培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,激發(fā)學(xué)生的科研興趣,為讀研或進(jìn)入科研單位的同學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(3)結(jié)合學(xué)生興趣和能力,同時(shí)兼顧就業(yè)形式。選題還應(yīng)考慮學(xué)生自身水平和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ),分量和難度要適宜。教師可以針對(duì)學(xué)生的不同意向選題,特別是能激發(fā)學(xué)生研究興趣以及與將來(lái)從事工作相關(guān)的題目。近些年學(xué)生的畢業(yè)去向較之前有了很大變化,按學(xué)生數(shù)量從多到少,目前畢業(yè)生主要從事建筑施工管理(含施工預(yù)算)、建筑施工監(jiān)理、公務(wù)員、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其他行業(yè),另外還有相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生選擇讀研。為此應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)要求方面對(duì)建筑施工方面予以加強(qiáng)。
2.加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程控制與管理
(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)分組時(shí)師生互選。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的思維過(guò)程,每個(gè)學(xué)生都應(yīng)有自己獨(dú)立的設(shè)計(jì)理念。要做到與指導(dǎo)教師良好地溝通和交流,選擇適合自己的指導(dǎo)教師十分重要。改變以往指定指導(dǎo)教師的固定方式,賦予學(xué)生自進(jìn)行師生互選。教師要將自己的研究專(zhuān)長(zhǎng)與往屆所帶畢業(yè)設(shè)計(jì)的范圍公示,學(xué)生據(jù)此初選自己感興趣的教師,并與之交流自己的選題理念,從而選定自己中意的教師,教師再根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整學(xué)生人數(shù)。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生和教師之間的溝通與良性互動(dòng),也能促使指導(dǎo)教師加強(qiáng)責(zé)任心,認(rèn)真對(duì)待學(xué)生,做好畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作。
(2)精心安排,避免設(shè)計(jì)過(guò)程前松后緊。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的管理過(guò)程中,應(yīng)精心安排畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)時(shí)間、要求學(xué)生填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)置中期檢查環(huán)節(jié)和公開(kāi)答辯環(huán)節(jié)等內(nèi)容,避免畢業(yè)前才發(fā)現(xiàn)尚未完成的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)初期成立前期指導(dǎo)小組,由建筑和施工方向的教師共同組成,專(zhuān)門(mén)針對(duì)學(xué)生前期共同的問(wèn)題集中指導(dǎo),既能保障方案的質(zhì)量和后期設(shè)計(jì)的順利實(shí)施,還可以避免畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師專(zhuān)業(yè)方向偏差的問(wèn)題。另外,在設(shè)計(jì)初期還要制定出詳細(xì)的任務(wù)進(jìn)度計(jì)劃,學(xué)生在每一階段任務(wù)完成前必須經(jīng)由指導(dǎo)教師檢查并通過(guò)才能進(jìn)行下一階段的工作,無(wú)特殊原因不能拖延進(jìn)度,無(wú)故拖延進(jìn)度者將受到警告、成績(jī)降級(jí)等懲處。
(3)規(guī)范考核評(píng)價(jià)和答辯過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)由考勤、評(píng)閱和答辯三部分組成,其中考勤占10%,評(píng)閱占60%,答辯占30%,若任一部分不合格,則整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)不合格??记诳己擞沙銮诖螖?shù)與整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間的比值決定,以保證學(xué)生投入足夠的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間。評(píng)閱成績(jī)由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生文獻(xiàn)檢索、綜述能力、設(shè)計(jì)方案、理論知識(shí)運(yùn)用及論文書(shū)寫(xiě)規(guī)范、論文結(jié)構(gòu)層次等,對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)完成情況和論文質(zhì)量給出成績(jī)。答辯成績(jī)由答辯評(píng)審委員會(huì)根據(jù)答辯情況,對(duì)每位學(xué)生就其畢業(yè)設(shè)計(jì)水平及工作量、課題內(nèi)容、答辯準(zhǔn)備、畢業(yè)設(shè)計(jì)陳述以及問(wèn)題回答五方面綜合評(píng)價(jià)給出答辯成績(jī)。
畢業(yè)答辯由公開(kāi)大組答辯和小組答辯組成,沖擊優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生要申請(qǐng)參加公開(kāi)答辯,同時(shí)評(píng)審較差的學(xué)生由評(píng)審委員會(huì)指定必須參加公開(kāi)答辯,其他則隨機(jī)分配到各小組參加小組答辯,并且采取指導(dǎo)教師回避制度。對(duì)于沒(méi)有準(zhǔn)備好的學(xué)生可以申請(qǐng)緩期答辯。緩期答辯期間與指導(dǎo)教師聯(lián)系修改和完善畢業(yè)設(shè)計(jì)。
(4)設(shè)計(jì)指導(dǎo)中強(qiáng)化結(jié)構(gòu)概念。建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂。一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師只有結(jié)構(gòu)概念清晰明確,才能提出合理的結(jié)構(gòu)方案,在結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)時(shí)思路清晰,對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行正確判斷,并合理地進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)。同時(shí),良好的結(jié)構(gòu)概念也有利于指導(dǎo)施工。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為高校教學(xué)計(jì)劃中的最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力和工程實(shí)踐能力的同時(shí),指導(dǎo)教師應(yīng)將培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的結(jié)構(gòu)概念這一目標(biāo)貫穿于整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中,在答辯過(guò)程中對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)思路及結(jié)構(gòu)概念進(jìn)行提問(wèn),如各種構(gòu)造措施要求所基于的結(jié)構(gòu)基本概念等。
(5)搭建畢業(yè)設(shè)計(jì)交流平臺(tái)。建立專(zhuān)門(mén)的畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)站,便于學(xué)生查閱相關(guān)的理論和參數(shù)。上傳設(shè)計(jì)成果模板、專(zhuān)業(yè)課相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、規(guī)范圖集等以供參考。要求一人一題,將學(xué)生所用的設(shè)計(jì)題目全部上傳,便于檢查自己的設(shè)計(jì)題目是否重合,避免雷同。建立校內(nèi)局域網(wǎng)的師生交流平臺(tái),方便學(xué)生提問(wèn),教師解答,或同學(xué)之間互相幫助。
3.提高學(xué)生的綜合素質(zhì)
(1)學(xué)生動(dòng)手能力和計(jì)算機(jī)能力并重培養(yǎng)。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的手繪圖紙做出最低要求,比如手工繪制建筑施工圖不少于3張(平面圖、立面圖和剖面圖各1張),結(jié)構(gòu)施工圖不少于3張(分別為梁柱配筋平法圖、樓板配筋圖和基礎(chǔ)大樣各1張)。要認(rèn)真檢查手繪圖紙,不合格的需重做。手工計(jì)算其中一榀框架或者一片剪力墻,并用計(jì)算軟件進(jìn)行核算分析,手算和電算互相驗(yàn)證。熟練掌握EXCEL和WORD,培養(yǎng)計(jì)算書(shū)文本編輯和排版能力。
(2)畢業(yè)設(shè)計(jì)資料規(guī)整能力。答辯結(jié)束后學(xué)生需將答辯中提出的問(wèn)題認(rèn)真整理,及時(shí)整改完成設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和問(wèn)題,并將畢業(yè)設(shè)計(jì)所有材料整理打包上交指導(dǎo)教師,對(duì)不整改以及到最后期限畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量仍達(dá)不到要求的學(xué)生,指導(dǎo)教師可上報(bào)答辯委員會(huì),建議給予成績(jī)降級(jí)或不予驗(yàn)收畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)生必須重修。這些措施旨在引起學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重視,培養(yǎng)規(guī)整材料的能力。
三、結(jié)束語(yǔ)
計(jì)劃周密、組織良好的畢業(yè)設(shè)計(jì),可以提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,鍛煉組織能力、社交能力以及獨(dú)立工作能力,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和腳踏實(shí)地的作風(fēng),是學(xué)生進(jìn)入社會(huì)前最好的鍛煉機(jī)會(huì)。不斷提高學(xué)校本科教育質(zhì)量、提升畢業(yè)設(shè)計(jì)水平,架好學(xué)校理論知識(shí)學(xué)習(xí)和就業(yè)單位中學(xué)以致用之間的橋梁,使學(xué)生盡快適應(yīng)工作,是教育工作者不懈努力的目標(biāo)和方向。
參考文獻(xiàn):
[1]舒贛平,盧瑞華,吳京,等.土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革研究[J].高等建筑教育,2007,16(2).
[2]杜國(guó)鋒,趙彥.提高土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的探索[J].高等建筑教育,2005,14(4).
關(guān)鍵詞:仿生建筑建筑
建筑仿生是一個(gè)老課題,也是一種最新的科研趨向,它愈來(lái)愈引起人們的注意。因?yàn)槿祟?lèi)文化從蒙昧?xí)r代進(jìn)入文明時(shí)代就是在模仿自然和適應(yīng)自然界規(guī)律的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來(lái)的,直到近時(shí)期,特別是飛機(jī)和潛水艇的發(fā)明也都是仿生的科研成果,人們從飛鳥(niǎo)和魚(yú)類(lèi)的特性中獲得啟發(fā),取得了史無(wú)前例的新成就。建筑同樣如此,古代從巢居穴居到各類(lèi)建筑的出現(xiàn),無(wú)不留下了模仿自然的痕跡。但是,隨著化的高速發(fā)展,使人類(lèi)的文明發(fā)生了異化,反過(guò)來(lái)破壞了自己的生存環(huán)境,也使自己的創(chuàng)作囿困于僵化的機(jī)器制品,束縛了創(chuàng)造性,這就是為什么在近幾十年來(lái)人類(lèi)重新對(duì)仿生學(xué)開(kāi)始重視的原因。
仿生原理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用是非常廣泛的,于是就促使了仿生學(xué)(Bionics)這門(mén)新興交叉科學(xué)的出現(xiàn)。1960年在美國(guó)俄亥俄州召開(kāi)了第一屆仿生學(xué)討論會(huì),在會(huì)上共同制定了仿生學(xué)的概念,與會(huì)人員認(rèn)為仿生學(xué)就是模仿生物系統(tǒng)的原理來(lái)建造技術(shù)系統(tǒng),或者使人造系統(tǒng)具有或類(lèi)似于生物系統(tǒng)特征的一門(mén)科學(xué)。它的目的是應(yīng)用模擬的來(lái)改善現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備并創(chuàng)造新的工藝技術(shù)。
在建筑領(lǐng)域方面,仿生的傾向在近幾十年來(lái)也在不斷發(fā)展,它的研究意義既是為了建筑應(yīng)用類(lèi)比的方法從自然界中吸取靈感進(jìn)行創(chuàng)新,同時(shí)也是為了與自然生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào),保持生態(tài)平衡。自然界是人類(lèi)最好的老師,人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在從自然界中獲得啟發(fā)而進(jìn)行有益的創(chuàng)造。仿生并不是單純地模仿照抄,它是吸收動(dòng)物、植物的生長(zhǎng)肌理以及一切自然生態(tài)的規(guī)律,結(jié)合建筑的自身特點(diǎn)而適應(yīng)新環(huán)境的一種創(chuàng)作方法,它無(wú)疑是最具有生命力的,也是可持續(xù)發(fā)展的保證。1983年德國(guó)人勒伯多(J.S.Lebedew)出版了一本著作,名為《建筑與仿生學(xué)》(ArchitectureandBionic),系統(tǒng)闡明了建筑仿生學(xué)的意義,建筑學(xué)應(yīng)用仿生的方法,建筑仿生學(xué)與生態(tài)學(xué)的關(guān)系,建筑仿生學(xué)與美學(xué)的關(guān)系等等,正式為建筑仿生學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。加上在此前后,許多有創(chuàng)見(jiàn)的建筑師進(jìn)行了有關(guān)建筑仿生的實(shí)踐,使建筑仿生學(xué)已逐漸形成為一種時(shí)代潮流。
其實(shí),人類(lèi)在建筑技術(shù)上所遇到的許多難題,自然界中早已有了類(lèi)似的解答,因?yàn)樯镌谇f(wàn)年進(jìn)化的過(guò)程中,為了適應(yīng)自然界的規(guī)律需要不斷完善自身的性能與組織,它需要獲得高效低耗、自覺(jué)應(yīng)變、新陳代謝、肌體完整的保障系統(tǒng),從而生物才能得以生存與繁衍。只有這樣,自然界才能成為一個(gè)整體,才能保持生物鏈的平衡與延續(xù)。當(dāng)然,人也是大自然中的一員,人類(lèi)為了生存與發(fā)展不僅需要建筑,而建筑也需要適應(yīng)自然界的規(guī)律,否則不僅會(huì)破壞自然環(huán)境,而且也會(huì)毀滅人類(lèi)自身。
從人與自然界的關(guān)系來(lái)說(shuō),建筑可謂是人的第3層皮膚(第1層是人的自身皮膚,第2層是衣服),它是人與自然界之間的中介,如何使建筑能適應(yīng)環(huán)境的自然規(guī)律,又能適合人類(lèi)不斷發(fā)展的需要,這的確是現(xiàn)代文明所提出的新課題。正因?yàn)槿绱?,有效尋找和利用自然界生物的成長(zhǎng)規(guī)律來(lái)適應(yīng)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展對(duì)建筑的需要,這就是建筑仿生學(xué)的主要任務(wù)。
建筑仿生學(xué)的表現(xiàn)與應(yīng)用方法,歸納起來(lái)大致有4個(gè)方面:城市環(huán)境仿生,使用功能仿生,建筑形式仿生,組織結(jié)構(gòu)仿生。當(dāng)然,往往也會(huì)出現(xiàn)綜合性的仿生應(yīng)用,形成為一種城市與建筑的仿生整體。
在城市環(huán)境仿生方面,比較有代表性的例子可以在巴黎的改建規(guī)劃中明顯地看到。早在1853年時(shí),巴黎塞納區(qū)行政長(zhǎng)官歐思曼(G.E.Haussmann)為了執(zhí)行法國(guó)皇帝拿破侖第三的巴黎建設(shè)計(jì)劃,曾對(duì)巴黎市區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的改建,它不僅要表示對(duì)帝國(guó)首都的贊美,而且要在城市結(jié)構(gòu)功能上進(jìn)行改善,使城市、環(huán)境綠化、居住水平都達(dá)到一個(gè)新的境界。為了實(shí)現(xiàn)這一理想,他的巴黎改建規(guī)劃在某種程度上就是模擬了人的生態(tài)系統(tǒng)而進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的。例如當(dāng)時(shí)在巴黎東、西郊規(guī)劃建設(shè)的兩座森林公園,東郊維星斯公園和西郊布倫公園的巨大綠化面積,就象征著人的兩肺,環(huán)形綠化帶與賽納河就象是人的呼吸管道,這樣就使新鮮空氣可以輸入城市的各個(gè)區(qū)域。市區(qū)內(nèi)環(huán)形和放射的各種主干與次要道路網(wǎng)就象是人的血管系統(tǒng),使血流能夠循環(huán)暢通。這種城市環(huán)境仿生思想,不僅在當(dāng)時(shí)已起到了積極的作用,解決了困擾巴黎的城市交通與環(huán)境美化,使巴黎在世界上成為城市改建的成功范例,而且城市環(huán)境仿生理論今后仍然值得借鑒和完善。
1954年歐洲“十次小組”(Team10)在荷蘭召開(kāi)預(yù)備會(huì)時(shí),英國(guó)建筑師史密森曾提出一種新的城市形態(tài),稱(chēng)之為“簇群城市”,這也是仿生的成果,它是根據(jù)植物生長(zhǎng)變化的規(guī)律而提出的一種新城市布局思想。他們?cè)O(shè)想把這種城市主干道設(shè)計(jì)成三叉形的道路系統(tǒng),象征著植物“干莖”,使交通流量得以均勻分布。同時(shí)把城市“干莖”設(shè)計(jì)成自由彎曲的分叉系統(tǒng),并且?guī)в卸嘤|角地蔓延擴(kuò)展的子系統(tǒng),就象樹(shù)枝分叉一樣,也兼有蛛網(wǎng)狀的連接。這樣既可避免車(chē)流泛濫,也可有利于各區(qū)之間的區(qū)分與連接。他們預(yù)言,這種城市布局一方面能保持現(xiàn)代城市功能的需要,又能重新獲得昔日傳統(tǒng)城市的自然氣息。同時(shí),這種城市是不斷生長(zhǎng)變化的,也可使城市與建筑物的分布獲得有機(jī)的組合。許多小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與“簇群城市”規(guī)劃思想頗有異曲同工之處。
在建筑使用功能方面的仿生,應(yīng)用也很普遍,不過(guò)表現(xiàn)的形式是多種多樣的,只要善于應(yīng)用類(lèi)推的方法,就可以從自然界中吸取無(wú)窮的靈感,使建筑的空間布局更具有新意。例如芬蘭著名建筑師阿爾托設(shè)計(jì)的德國(guó)不萊梅的高層公寓(1958—1962)的平面就是仿自蝴蝶的原型,他把建筑的服務(wù)部分與臥室部分比作蝶身與翅膀,不僅造成內(nèi)部空間布局新穎,而且也使建筑的造型變得更為豐富。又如勒??虏嘉饕?950—1955年間設(shè)計(jì)建造的法國(guó)朗香教堂的平面就是模擬人的耳朵,象征著上帝可以傾聽(tīng)信徒的祈禱。正是因其平面具有超現(xiàn)實(shí)的功能,以致在造型上也相應(yīng)獲得了奇異神秘的效果。類(lèi)似的情況還有許多,比較著名的如1960—1963年夏朗(HansScharoun)在柏林設(shè)計(jì)建造的愛(ài)樂(lè)廳內(nèi)部空間則是仿自樂(lè)器內(nèi)部空間共鳴的效果而建造了這一復(fù)雜奇特的形體。1966年由丹下健三在日本山梨縣建成的文化會(huì)館是一座新陳代謝派的著名作品,它的平面組合就是仿照植物新陳代謝的功能,設(shè)計(jì)了一個(gè)個(gè)垂直的圓形交通塔,內(nèi)為電梯、樓梯與各種服務(wù)設(shè)施,所有辦公空間則建立其間,這樣可以根據(jù)需要不斷擴(kuò)建或減少。
建筑的功能往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的,如何有機(jī)組織各種功能成為一種綜合的整體在自然界中生物也為我們提供了交織組合的范例,它不僅僅是單一功能元素的相加,而是多功能發(fā)展過(guò)程的綜合,因此產(chǎn)生了一個(gè)較高發(fā)展階段的新特性。例如人的嘴,不僅能吃飯,又能說(shuō)話唱歌,還能品嘗甜酸苦辣。這種原理應(yīng)該使建筑師在建筑功能組織中有所啟發(fā)。當(dāng)代集中式的建筑傾向已使巨型高層建筑與多功能建筑隨處可見(jiàn),這就要求我們?cè)谟邢薜目臻g內(nèi)要高效低耗地組織好各部分的關(guān)系,使得這些空間可以適應(yīng)多種功能。建筑師沒(méi)有理由在復(fù)雜的功能組合中浪費(fèi)空間和材料,也沒(méi)有理由不向大自然這位老師。
建筑形式的仿生則最為常見(jiàn),它不僅可以取得新穎的造型,而且往往也能為發(fā)揮新結(jié)構(gòu)體系的作用創(chuàng)造出非凡的效果。最早應(yīng)用仿生形式的近代建筑師是西班牙人高迪(AntonioGaudi),他在巴塞羅納設(shè)計(jì)了許多帶有明顯動(dòng)物骨骼形式的公寓建筑,隱喻著這座海濱城市戰(zhàn)勝蛟龍的古老傳說(shuō)。例如1904-1906年建的巴特洛公寓和1910年建的米拉公寓均是如此。埃羅。薩里寧(EeroSaarinen)于1958年所作的美國(guó)耶魯大學(xué)冰球館形如海龜,1961年所作的紐約環(huán)球航空公司航站樓形如飛鳥(niǎo),也都是舉世矚目的例子。在1964年丹下健三在東京建造的奧運(yùn)會(huì)游泳館與球類(lèi)比賽館,利用懸索結(jié)構(gòu)仿貝殼體形,使功能、結(jié)構(gòu)與造型達(dá)到有機(jī)結(jié)合,令人耳目一新,成為建筑藝術(shù)作品的優(yōu)秀范例。賴(lài)特是一位善于結(jié)合自然環(huán)境的建筑師,他在1944年設(shè)計(jì)建造的威斯康星州雅可布斯別墅,就是把住宅仿照地面菌菇類(lèi)植物進(jìn)行設(shè)計(jì)的,給人以自然的形態(tài),達(dá)到和環(huán)境融為一體的境界。此外,又如薩巴(FariburzSahba)在1975—1987年建成的印度德里的母親廟(MotherTemple)則是仿自一朵荷花的造型,它表達(dá)了圣潔與優(yōu)美的形象,成為周?chē)h(huán)境的主要標(biāo)志。
建筑形式的仿生是創(chuàng)新的一種有效,它是通過(guò)生物千姿百態(tài)的后而探討在建筑上的可能性,這不僅要使功能、結(jié)構(gòu)與新形式有機(jī)融合,而且還應(yīng)是超越模仿而升華為創(chuàng)造的一種過(guò)程。上述建筑師的作品無(wú)疑值得在建筑創(chuàng)作中借鑒的,只要我們善于觀察和吸收界中千變?nèi)f化現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律,我們就能有取之不盡的源泉。遺憾的是也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些簡(jiǎn)單模仿某一形象的作品,如1974年建的京都人臉住宅,還有美國(guó)的許多“熱狗”快餐店的具象廣告式建筑,這些都已背離了建筑仿生的意義,只是一種單純追求新奇噱頭的效果,它既無(wú)創(chuàng)新的價(jià)值,也不能與周?chē)鷳B(tài)環(huán)境取得協(xié)調(diào),是一種建筑文化的糟粕,這是需要引以為戒的。
在結(jié)構(gòu)仿生方面,先進(jìn)的工程師們?cè)诮鼛资陙?lái)已取得了非凡的成就,他們比建筑師更善于觀察自然界的一切生態(tài)規(guī)律,已應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)造了一系列嶄新的仿生結(jié)構(gòu)體系。從一滴水珠和一個(gè)蛋殼看到了其自由拋物線型曲面的張力與薄壁高強(qiáng)的性能;從一片樹(shù)葉的葉脈發(fā)現(xiàn)了其交叉網(wǎng)狀的支撐組織肌理,這些對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)都是十分有益的啟示。
1947—1949年意大利結(jié)構(gòu)工程師奈爾維和建筑師巴托利(NerviandBartoli)設(shè)計(jì)的意大利都靈展覽館的巨形拱頂就是仿葉脈肌理而建造起來(lái)的,混凝土骨架和玻璃格組成的拱頂寬93.6m,長(zhǎng)75m.奈爾維和維特羅西(A.Vitelozzi)于1957年建造的羅馬奧運(yùn)會(huì)小宮,半圓形彎頂直徑60m,內(nèi)部采用了鋼筋混凝土網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)系統(tǒng),就是受葵花的啟發(fā),不僅用材,受力合理,而且創(chuàng)造了內(nèi)部裝飾新穎的效果。小體育宮的外部則從人類(lèi)腿骨的受力中得到啟示,創(chuàng)造了一圈丫形支撐體系,使空間結(jié)構(gòu)與建筑形式的虛實(shí)結(jié)合達(dá)到了完美的統(tǒng)一。1960年奈爾維又建成了羅馬奧運(yùn)會(huì)的大體育宮,半圓形彎頂直徑達(dá)到98.4m,可容納16000觀眾,內(nèi)部采用放射形拱肋的構(gòu)造形式支撐著上部的混凝土彎頂,頂厚只有6cm.同部看去既象一朵花,也象是密密麻麻的葉脈網(wǎng),成功地使現(xiàn)代技術(shù)與使用功能、裝飾藝術(shù)達(dá)到有機(jī)的結(jié)合。對(duì)比公元120—124年建成的羅馬萬(wàn)神廟,半圓形彎頂直徑為43.2m,混凝土厚度則為1.2m,這充分說(shuō)明了建筑技術(shù)運(yùn)用仿生原理所取得的巨大進(jìn)步。奈爾維既是一位聞名遐邇的結(jié)構(gòu)工程師,也是一位卓越的建筑師,他的創(chuàng)造性在很大程度上就是得益于向自然界。
美國(guó)結(jié)構(gòu)工程師富勒(BuckminsterFuller)是另一位有創(chuàng)造性的人物。他從自然界中的結(jié)晶體與蜂窩的棱形結(jié)構(gòu)中獲得啟示,創(chuàng)造了一系列驚人的大空間結(jié)構(gòu)作品。1958年他在美國(guó)巴吞魯日(BatonRouge,LA)建造的聯(lián)合油罐車(chē)公司的巨大彎頂,直徑達(dá)115.2m,就是應(yīng)用晶體結(jié)構(gòu)的原理建造的。1967年富勒和塞道(FullerandSadao)一起建造的加拿大蒙特利爾國(guó)際博覽會(huì)的美國(guó)館,是一座球體建筑,在當(dāng)時(shí)展覽會(huì)上極為引人注目。他很可能是模擬一種深海魚(yú)類(lèi)的網(wǎng)狀骨骼和放射蟲(chóng)的組織結(jié)構(gòu),創(chuàng)造了立體網(wǎng)架的短線彎窿,高度達(dá)60m,直徑為76.2m,彎窿外部用塑料敷貼,并可啟閉,夜間燈光照亮,通體透明,猶如星球落地。
紐約環(huán)球航空公司航站樓不僅是外形仿生的著名作品,而且埃羅。薩里寧還和威廉。加德納(WilliamGardner)在結(jié)構(gòu)上建造四瓣組合式薄殼,中間有縫隙采光,四瓣薄殼則由下部的丫形柱支撐,這與人的頭蓋骨的拼合極為相似。航站樓應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)肌理不僅解決了自由曲線造型的難點(diǎn),而且在結(jié)構(gòu)與形式上又能達(dá)到有機(jī)的融合,這是值得建筑師們注意的。并不需為了建筑的某種造型就一定要犧牲結(jié)構(gòu)的合理性,相反,有機(jī)的結(jié)構(gòu)與新穎的形式可以相互共生。
德國(guó)結(jié)構(gòu)工程師奧托(FreiOtto)于1967年在加拿大蒙特利爾國(guó)際博覽會(huì)上建造的德國(guó)館,象一群帳篷式的建筑物,這是用網(wǎng)索結(jié)構(gòu)仿蜘蛛網(wǎng)形的支撐體系,上面用塑料面層覆蓋,造型非常特殊,它可以有利于作為臨時(shí)性建筑的裝卸。1972年的慕尼黑奧運(yùn)會(huì)的體育場(chǎng)館也運(yùn)用了這一結(jié)構(gòu)形式。由于他善于使用這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型,因此也有人稱(chēng)他為“蜘蛛人”。這種蛛網(wǎng)形的網(wǎng)索結(jié)構(gòu)后來(lái)還為帆布張力結(jié)構(gòu)系統(tǒng),與帳篷形式更為接近。
其實(shí),建筑師中也不乏在結(jié)構(gòu)上應(yīng)用仿生的例子,勒。柯布西耶早年大量使用的雞腿柱和框架懸挑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)無(wú)疑是從動(dòng)物腿骨支撐所得到的啟示,1931年他在巴黎附近波依西(Poissy)建造的薩伏伊別墅(VillaSavoye)就是這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體現(xiàn),至今仍被人們所稱(chēng)頌。
賴(lài)特是眾所周知的建筑大師,他早年曾攻讀過(guò)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè),因此能在建筑造型與結(jié)構(gòu)體系的融合方面運(yùn)用自如。1950年他設(shè)計(jì)建造的威斯康星州約翰遜制蠟公司試驗(yàn)樓(HelioLaboratoryandResearehTower,Racine,Wisc.)就是仿樹(shù)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),把主要支承結(jié)構(gòu)放在建筑中央,四周樓板懸挑,外表形成幕墻,取得了新穎效果。應(yīng)用同樣原理,賴(lài)特在1956年還大膽設(shè)想了1英里高的摩天樓方案。
目前,政府部門(mén)和非政府組織都高度重視工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)工作?!秶?guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020)》指出,人才建設(shè)的主要任務(wù)之一是“突出培養(yǎng)造就創(chuàng)新型科技人才”,通過(guò)建立學(xué)校教育和實(shí)踐鍛煉相結(jié)合、國(guó)內(nèi)培養(yǎng)和國(guó)際交流合作相銜接的開(kāi)放式培養(yǎng)體系,探索并推行創(chuàng)新型教育方式方法,突出培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力①。國(guó)務(wù)院在《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》中提出,2015年起全面深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革……到2020年建立健全?n堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實(shí)踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系,人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升,學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力明顯增強(qiáng),投身創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的學(xué)生顯著增加②。
土木工程是一門(mén)綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用型學(xué)科[1],實(shí)踐教學(xué)是整個(gè)教學(xué)體系的重要組成部分,是培養(yǎng)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、測(cè)量實(shí)習(xí)、工程地質(zhì)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等,教學(xué)時(shí)間大約為40周。如何構(gòu)建具有地方特色的土木工程實(shí)踐教學(xué)體系,培養(yǎng)具有工程能力和創(chuàng)新能力的土木工程師,已成為大多數(shù)地方高校土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的重要課題。文章以桂林理工大學(xué)為例,進(jìn)一步探討土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革優(yōu)化的途徑和方法。
一、以社會(huì)對(duì)人才需求為目標(biāo),理清專(zhuān)業(yè)發(fā)展總體思路
滿足社會(huì)需求是專(zhuān)業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)[2],隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,土木工程市場(chǎng)對(duì)人才需求發(fā)生了巨大變化。圖1是桂林理工大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生2001年―2015年就業(yè)領(lǐng)域變化情況,從2005年開(kāi)始,就業(yè)格局發(fā)生明顯變化,職業(yè)類(lèi)型由“勘察設(shè)計(jì)型”為主,轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆┕そㄔ煨汀睘橹?,就業(yè)種類(lèi)由“集中”到“寬泛”,由單一“專(zhuān)業(yè)技術(shù)型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹夹g(shù)-管理復(fù)合型”等。圖2是桂林理工大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生2000年―2015年廣西區(qū)內(nèi)就業(yè)變化情況,圖中可看出廣西區(qū)內(nèi)就業(yè)比例逐年增高。地方用人單位對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)人才需求和人才知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)要求呈現(xiàn)以下特點(diǎn):
(1)人才需求呈多樣化趨勢(shì)。應(yīng)用技術(shù)的科技含量日益增加,用人單位對(duì)人才的需求更加務(wù)實(shí),更有針對(duì)性,也更加迫切,既需要研究型人才,也需要應(yīng)用型人才。
(2)人才的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面要寬。應(yīng)用型人才服務(wù)的對(duì)象主要是基層企事業(yè)單位,這些單位的工作專(zhuān)業(yè)劃分不太細(xì),且比較綜合,需要的是工程一線技術(shù)把關(guān)的技術(shù)人才,要懂設(shè)計(jì)、施工,還要會(huì)管理,這就要求技術(shù)人員知識(shí)面寬。
(3)應(yīng)用知識(shí)于工程的能力強(qiáng),上手快。土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的人才除了要有本專(zhuān)業(yè)各領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)外,還要有相應(yīng)的管理和經(jīng)濟(jì)知識(shí)、人文社會(huì)科學(xué)理論知識(shí)和素養(yǎng),以及較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等。
這一系列的變化和人才需求特點(diǎn),其核心是強(qiáng)調(diào)本專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生需具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力,對(duì)傳統(tǒng)培養(yǎng)方案尤其是實(shí)踐教學(xué)體系提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何適應(yīng)新形勢(shì)下的變化,成為土木工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)面臨的新課題。
在土木工程專(zhuān)業(yè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中,明確要求參評(píng)學(xué)校辦學(xué)思想明確,辦學(xué)特色鮮明。結(jié)合自身特點(diǎn),學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)確立以地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求為導(dǎo)向,以培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才為目標(biāo),突出區(qū)域特色的培養(yǎng)方案。為此,從2005年開(kāi)始,調(diào)整專(zhuān)業(yè)發(fā)展模式,試辦土木工程“應(yīng)用型”本科專(zhuān)業(yè),以區(qū)別于傳統(tǒng)的普通本科專(zhuān)業(yè)。2009年,普通本科停止招生,土木工程專(zhuān)業(yè)全部調(diào)整為應(yīng)用型本科。
二、土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題
盡管高校土木工程專(zhuān)業(yè)從思想上已非常重視實(shí)踐課程的教學(xué),在辦學(xué)思路以及新的培養(yǎng)方案上均有體現(xiàn),但對(duì)地方本科院校而言,由于教學(xué)條件、師資力量、學(xué)術(shù)水平等各方面的制約,其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)仍然不能完全適應(yīng)地方人才需求的變化,有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善,主要存在以下幾個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
(1)片面強(qiáng)調(diào)寬口徑與通識(shí)能力的培養(yǎng)[3]。在“大土木”教學(xué)思想的指導(dǎo)下,部分學(xué)校過(guò)多強(qiáng)調(diào)寬口徑教學(xué),試圖培養(yǎng)土木工程各方向如道路橋梁、房建、巖土、工程管理等無(wú)所不能的全才,結(jié)果重點(diǎn)不突出,目標(biāo)不明確。學(xué)生雖然學(xué)了很多課程但沒(méi)有時(shí)間和精力真正掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能。
(2)實(shí)踐教學(xué)條件不足。學(xué)校的教學(xué)設(shè)施建設(shè)跟不上擴(kuò)招速度,實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)量上和質(zhì)量上無(wú)法滿足學(xué)生掌握新技術(shù)新技能的需求,同時(shí),認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、地質(zhì)實(shí)習(xí)及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等需安排在校外的實(shí)踐課程,受實(shí)習(xí)地點(diǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)的空間和時(shí)間限制以及實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)投入不足等影響,實(shí)踐教學(xué)缺乏深入性、工程性和創(chuàng)新性。
(3)“雙師型”教師缺少[4]。面對(duì)學(xué)生的急劇增長(zhǎng),師資的缺乏,一些學(xué)校加大了引進(jìn)教師的力度,但引進(jìn)教師研究生畢業(yè)直接走上教師崗位,工程素質(zhì)和實(shí)踐鍛煉不足,對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工與管理整個(gè)過(guò)程認(rèn)識(shí)不夠,對(duì)新規(guī)范、新的施工技術(shù)缺少了解。而學(xué)校的年度考核、職稱(chēng)評(píng)定也是以科研為主,缺少對(duì)教師實(shí)踐能力的評(píng)定,客觀上造成教師不重視工程實(shí)踐能力培養(yǎng),從而指導(dǎo)學(xué)生的效果也不佳。
(4)實(shí)踐教學(xué)保障體系不夠健全[5]。與理論教學(xué)保障體系相比,實(shí)踐教學(xué)保障體系的建設(shè)存在較大的差距,在實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,尚缺少?lài)?yán)密、科學(xué)、系統(tǒng)的管理、考核機(jī)制,使一些實(shí)踐環(huán)節(jié)流于形式,達(dá)不到預(yù)期的效果。
(5)實(shí)踐教學(xué)形式單一,內(nèi)容陳舊[6]。與課程配套的實(shí)驗(yàn)為演示性,并編制了內(nèi)容詳實(shí)的指導(dǎo)書(shū),學(xué)生缺少動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目結(jié)構(gòu)型式單一,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中學(xué)生大部分只需按部就班即可完成相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容,其設(shè)計(jì)計(jì)算能力未得到有效鍛煉,未能發(fā)揮其主觀能動(dòng)性,甚至在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中存在大量相互抄襲的現(xiàn)象,工程能力和創(chuàng)新能力無(wú)法得到發(fā)展和提升。
三、土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的優(yōu)化和改革
根據(jù)學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展總體思路,參照土木工程專(zhuān)業(yè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)要求[7],對(duì)原有的培養(yǎng)方案進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,建立了公共基礎(chǔ)課模塊、專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課模塊及專(zhuān)業(yè)課模塊三個(gè)構(gòu)成體,在具體教學(xué)內(nèi)容上,擴(kuò)大施工類(lèi)、工程經(jīng)濟(jì)、造價(jià)及項(xiàng)目管理等教學(xué)內(nèi)容,顯著增加了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)比重。生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的時(shí)間由4周調(diào)整為10周,并新增土木工程綜合實(shí)踐訓(xùn)練4周。土木工程專(zhuān)業(yè)是培養(yǎng)結(jié)構(gòu)工程師、巖土工程師、、監(jiān)理工程師、建造師、造價(jià)師的搖籃,不同類(lèi)型的工程師所要求具備的基本工程素質(zhì)有所不同,為注重專(zhuān)業(yè)教育的共性與個(gè)性問(wèn)題,合理優(yōu)化配置教學(xué)資源,土木工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生大一至大二為 “大土木”,不分方向,到大三時(shí)進(jìn)行建筑工程、道路橋梁、巖土工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)方向的選擇,專(zhuān)業(yè)方向不同,培養(yǎng)方案也不相同,既要做到“厚基礎(chǔ)、寬口徑”又要做到“強(qiáng)應(yīng)用、高素質(zhì)”,使教學(xué)不僅服務(wù)于工程師基本素質(zhì)的共性培養(yǎng),更能用滿足專(zhuān)業(yè)工程師的個(gè)性培養(yǎng)需要,構(gòu)建符合國(guó)家規(guī)范要求的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)應(yīng)用、高素質(zhì)”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。學(xué)校針對(duì)該專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的一些問(wèn)題,通過(guò)“搭建校企合作平臺(tái)、加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入、深化第二課堂教育與加強(qiáng)校園文化建設(shè)以及加強(qiáng)規(guī)章制度建設(shè)”等一系列舉措,對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了改革和優(yōu)化,以進(jìn)一步培養(yǎng)土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
(一)搭建校企合作平臺(tái),構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式
產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是指生產(chǎn)、教學(xué)與科研相互合作的模式,通過(guò)校企合作平臺(tái),學(xué)校、企業(yè)實(shí)現(xiàn)“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享、互惠互利、共同發(fā)展”。學(xué)校通過(guò)校企合作平臺(tái),可以提高辦學(xué)水平與人才培養(yǎng)質(zhì)量,并為學(xué)生的就業(yè)開(kāi)拓渠道;企業(yè)通過(guò)該平臺(tái)可以選擇優(yōu)秀的畢業(yè)生作為人才儲(chǔ)備,同時(shí)與教師的科研項(xiàng)目合作,促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí);教師尤其是青年教師通過(guò)與企業(yè)的合作,更進(jìn)一步了解行業(yè)動(dòng)態(tài),使自己的科研內(nèi)容與行業(yè)需求有機(jī)結(jié)合;學(xué)生通過(guò)該平臺(tái),在專(zhuān)業(yè)教師和企業(yè)專(zhuān)家聯(lián)合指導(dǎo)下,在真實(shí)工程環(huán)境下開(kāi)展各類(lèi)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng),不僅可以接?|到企業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù),鍛煉自己的工程實(shí)踐能力,還可以提前感受企業(yè)的工作氛圍,學(xué)習(xí)企業(yè)文化,提前適應(yīng)和融入企業(yè)的工作和生活環(huán)境,了解企業(yè)運(yùn)行機(jī)制,培養(yǎng)自己的職業(yè)修養(yǎng),提高職業(yè)道德,縮短從學(xué)校到工作的過(guò)渡期。2012年以來(lái),學(xué)校在加強(qiáng)現(xiàn)有校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)的基礎(chǔ)上,依據(jù)行業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的要求,充分利用學(xué)校的地方行業(yè)優(yōu)勢(shì)和資源,同各類(lèi)工程設(shè)計(jì)院、施工單位等優(yōu)秀企業(yè)建立校企聯(lián)合培養(yǎng)體系。目前已與柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司、廣西建工集團(tuán)有限責(zé)任公司、廣西路橋工程集團(tuán)有限公司、廣西盛豐建設(shè)集團(tuán)有限公司、廣西華藍(lán)巖土工程有限公司、中國(guó)化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司、廣西華藍(lán)工程咨詢管理有限公司、廣西建筑綜合設(shè)計(jì)院勘察研究分院、廣西建筑科學(xué)研究院以及桂林市金輝建設(shè)發(fā)展有限公司等多家企業(yè)、設(shè)計(jì)院建立了聯(lián)合教學(xué)實(shí)習(xí)基地,涵蓋建筑工程、道路橋梁及巖土工程方向的設(shè)計(jì)、施工和管理,為學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了重要保證。
(二)以專(zhuān)業(yè)評(píng)估為契機(jī),加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入
2012年,桂林理工大學(xué)迎來(lái)了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部高等教育土木工程專(zhuān)業(yè)教育評(píng)估工作,2016年即將迎來(lái)復(fù)評(píng)工作,按照“以評(píng)促建、以評(píng)促改、以評(píng)促管、評(píng)建結(jié)合、重在建設(shè)”的工作方針,學(xué)校以積極的態(tài)度加強(qiáng)了土木工程專(zhuān)業(yè)建設(shè),不斷改善辦學(xué)條件,加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)的投入。自2012年以來(lái),通過(guò)中央地方共建項(xiàng)目,每年實(shí)驗(yàn)室投入資金超過(guò)300萬(wàn)元。目前土木工程專(zhuān)業(yè)擁有總面積達(dá)10 000 m2的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)大樓,土木工程學(xué)科擁有結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、建筑節(jié)能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、巖土實(shí)驗(yàn)室、道橋?qū)嶒?yàn)室、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室等。其中,廣西巖土力學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室、建筑新能源與節(jié)能實(shí)驗(yàn)室為廣西自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室??捎糜诒究平虒W(xué)儀器設(shè)備共2 100余臺(tái),總額2 000多萬(wàn)元,本科實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率100%。試驗(yàn)逐步由演示性、驗(yàn)證性向設(shè)計(jì)型、綜合性試驗(yàn)轉(zhuǎn)變,設(shè)計(jì)型、綜合性試驗(yàn)要求學(xué)生獨(dú)立完成試件設(shè)計(jì)、材料預(yù)算及購(gòu)置、試件制作與養(yǎng)護(hù)、加載方案以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等全過(guò)程,并對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生提供開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的同時(shí),學(xué)校加大了對(duì)校外實(shí)習(xí)基地經(jīng)費(fèi)的投入,今年由實(shí)習(xí)基地負(fù)責(zé)人申請(qǐng)獲批了每個(gè)基地30萬(wàn)元費(fèi)用,用于基地建設(shè),切實(shí)把校外實(shí)習(xí)基地的建設(shè)落到實(shí)處,不再流于形式。為彌補(bǔ)土木工程項(xiàng)目施工周期長(zhǎng),對(duì)專(zhuān)業(yè)技能要求高,安全管理措施嚴(yán)等對(duì)工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)不利的缺陷,學(xué)校充分利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),加大虛擬實(shí)踐模式的投入,如購(gòu)買(mǎi)BIM(建筑信息模型)綜合軟件,建立專(zhuān)業(yè)實(shí)踐虛擬環(huán)境。實(shí)踐教學(xué)通過(guò)虛(虛擬實(shí)踐)與實(shí)(實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐)兩個(gè)層次,相互結(jié)合、相互補(bǔ)充,既利用現(xiàn)代教育技術(shù)先進(jìn)成果,又發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)具體形象的優(yōu)勢(shì),為提高學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力提供有力條件。
(三)深化第二課堂教育
古語(yǔ)曾說(shuō)讀萬(wàn)卷書(shū)不如行萬(wàn)里路,這話雖有失偏頗但也有一定道理,理想的做法應(yīng)該是在行萬(wàn)里路的旅途中讀萬(wàn)卷書(shū)。學(xué)校充分利用校內(nèi)外資源,以學(xué)生為主體,開(kāi)展各種專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽,開(kāi)展專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。自2012年土木工程專(zhuān)業(yè)通過(guò)評(píng)估以來(lái),學(xué)校構(gòu)建了國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)、院級(jí)等專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽,學(xué)生參與的積極性不斷提升,參與人數(shù)逐年增加。通過(guò)競(jìng)賽,發(fā)展了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神、創(chuàng)新能力以及綜合素質(zhì)。學(xué)校建立“桂工講壇”,將行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家、學(xué)者以及本校實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師引入講壇,對(duì)學(xué)生進(jìn)行講座培訓(xùn),進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)和工程素質(zhì),效果良好。
(四)加強(qiáng)規(guī)章制度建設(shè)
學(xué)校出臺(tái)了實(shí)踐教學(xué)相關(guān)制度,建立了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系與實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量信息反饋網(wǎng)絡(luò)。修訂并完善了《桂林理工大學(xué)畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)管理規(guī)定》《桂林理工大學(xué)本科畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作基本要求》《桂林理工大學(xué)實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)與管理辦法》《桂林理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)建設(shè)規(guī)范》等一系列規(guī)章制度,對(duì)實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱、教學(xué)指??書(shū)的制定、實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的組織實(shí)施(包括指導(dǎo)教師、實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)、實(shí)習(xí)場(chǎng)所等)以及相關(guān)的實(shí)踐效果考核等作了相應(yīng)規(guī)定。為確保每個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)落到實(shí)處,學(xué)校與學(xué)院成立實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系與實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量信息反饋網(wǎng)絡(luò),每學(xué)期之初教學(xué)督導(dǎo)組對(duì)實(shí)踐教學(xué)大綱、實(shí)習(xí)計(jì)劃、實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)等主要教學(xué)資料進(jìn)行檢查。實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程中教學(xué)督導(dǎo)員通過(guò)不定期抽查,直接獲取實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量信息,院領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)隨機(jī)性抽樣檢查,獲得第一手質(zhì)量信息。每學(xué)期開(kāi)展學(xué)生評(píng)教活動(dòng)和教學(xué)工作座談會(huì),對(duì)教師的授課態(tài)度、準(zhǔn)備、方法及效果進(jìn)行評(píng)價(jià),收集學(xué)生對(duì)教師教學(xué)的意見(jiàn)和建議,及時(shí)反饋給授課教師,以便改進(jìn)教學(xué)方法。完備的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系和暢通的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量信息網(wǎng)絡(luò),成為保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的重要手段。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高層建筑設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào): TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一.引言
隨著我國(guó)現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增加,建筑的功能也日趨復(fù)雜,在高層建筑豎向立面上的造型也呈現(xiàn)多樣化。在某些建筑結(jié)構(gòu)中,通常會(huì)要求上部的框架柱或是剪力墻不落地,在建筑結(jié)構(gòu)中需要設(shè)置較大的橫梁和桁架來(lái)作為支撐,甚至有時(shí)要改變豎向的承重體系,此時(shí)就要求設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件,將上部和下部?jī)煞N不同的豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)度和轉(zhuǎn)換,通常這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件占據(jù)約為一至二層,這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件即為轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在很大程度上改變了建筑的結(jié)構(gòu)體系,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮。
二.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)
由于高層建筑結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)是下部剛度大、墻體多、柱網(wǎng)密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴(kuò)大柱網(wǎng)。這樣,結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能對(duì)空間的要求正好相反。因此,為了適應(yīng)建筑功能的變化,就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件,部分豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉(zhuǎn)折,而轉(zhuǎn)換層就是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折功能的大型水平構(gòu)件。轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式一般有以下幾種構(gòu)成:箱式轉(zhuǎn)換、梁式轉(zhuǎn)換、空腹桁架式轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換、板式轉(zhuǎn)換和斜撐式轉(zhuǎn)換等。 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑是一受力復(fù)雜、不利抗震的結(jié)構(gòu)體系,該結(jié)構(gòu)及其支撐系統(tǒng)有自身的特點(diǎn)。眾多高層建筑采用梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,這主要是由于:
1.轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)帶轉(zhuǎn)換層的多高層建筑,轉(zhuǎn)換層的下部樓層由于設(shè)置大空間的要求,其剛度會(huì)產(chǎn)生突變,一般比轉(zhuǎn)換層上部樓層的剛度小,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施減少轉(zhuǎn)換層上、下樓層結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)的要求。轉(zhuǎn)換構(gòu)件為重要傳力部位,應(yīng)保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件的安全性。2.8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)除考慮豎向荷載、風(fēng)荷載或水平地震作用外。還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響,轉(zhuǎn)換構(gòu)件的豎向地震作用,可采用反應(yīng)譜方法或動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算;作為近似考慮,也可將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.1。
2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉(zhuǎn)換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對(duì)下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。
轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時(shí)才轉(zhuǎn)換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數(shù)較多時(shí),或構(gòu)件條件特殊時(shí)才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。
3.抗震性能
由于厚板集中了很大的剛度和質(zhì)量,在地震作用下,地震反應(yīng)強(qiáng)烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發(fā)生震害。以往的模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究表明,厚板的上、下相鄰層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗(yàn)還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發(fā)生沖切破壞,而且可能產(chǎn)生剪切破壞,板內(nèi)必須三向配筋。
4.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的基本功能
從結(jié)構(gòu)角度看,轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的功能主要有:
(1)上、下層結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換
這種轉(zhuǎn)換層廣泛用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架--剪力墻結(jié)構(gòu),將上部的剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架。
(2)上、下層結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的轉(zhuǎn)換
轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變,但通過(guò)轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴(kuò)大,形成大柱網(wǎng),這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。
(3)下、下層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換
上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)換層改變?yōu)橄虏靠蚣芙Y(jié)構(gòu)的同時(shí),下部柱網(wǎng)軸線與上部剪力墻的軸線錯(cuò)開(kāi),形成下、下結(jié)構(gòu)不對(duì)齊的布置。
5.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題
目前在多、高層建筑中,絕大多數(shù)的開(kāi)發(fā)商都會(huì)要求建筑物具有完備的建筑功能,建筑師在建筑設(shè)計(jì)中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來(lái)完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)顯得無(wú)從下手,沒(méi)有可操作、可遵循的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)沒(méi)有相關(guān)的可遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,使設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計(jì)算模型確定、計(jì)算方法確定,計(jì)算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實(shí)施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。這種現(xiàn)狀與我國(guó)當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展足不適應(yīng)的。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點(diǎn)。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們?cè)O(shè)計(jì)的是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工費(fèi)用等有著重要影響?,F(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方法,主要是針對(duì)形式簡(jiǎn)單、受力相對(duì)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁,對(duì)于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒(méi)有深入研究。即便是對(duì)于形式簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁,其受力性能也沒(méi)有完全清楚,而往往是互相混淆,設(shè)計(jì)概念小明確,設(shè)計(jì)原則不準(zhǔn)確。
三. 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置造成建筑物豎向剛度的突變,地震作用時(shí)在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié),對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利,故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則:
(1)為防止沿豎向剛度變化過(guò)于懸殊形成薄弱層,設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使上、下層剛度比γ≤2,盡量接近1。這樣才能保證結(jié)構(gòu)豎向剛度的變化不至于太大,使上柱有良好的抗側(cè)力性能,減少豎向剛度變化,有利于結(jié)構(gòu)整體受力。
(2)盡可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件,直接落地的豎向構(gòu)件越多,轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少,轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震更有利。
(3)設(shè)計(jì)中應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度,一般應(yīng)使梁高度不小于跨度的1/6,才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部構(gòu)件中分配合理,轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性能,能較好的起到結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用。
(4)必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例,當(dāng)剪力墻較多且考慮抗震時(shí),橫向落地剪力墻數(shù)目與橫向墻總數(shù)之比不宜少于50%,非抗震時(shí)不宜少于30%。
(5)轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻和柱子應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng)布置,梁上立柱應(yīng)盡量設(shè)在轉(zhuǎn)換梁跨中,以免轉(zhuǎn)換梁變形時(shí),在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角,帶動(dòng)立柱柱腳產(chǎn)生較大變形,引起柱的彎曲及剪切,使立柱產(chǎn)生很大的內(nèi)力而超筋。
(6)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí),易使框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變,并易形成薄弱層,對(duì)抗震設(shè)計(jì)不利,其抗震設(shè)計(jì)概念與底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)有較大差異。當(dāng)必須采用高位轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)控制轉(zhuǎn)換層下部框支結(jié)構(gòu)的等效剛度,即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度,這對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角及內(nèi)力突變是十分必要的,效果也很顯著。另外,對(duì)落地剪力墻間距的限制應(yīng)比底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)更嚴(yán)一些。對(duì)平面為長(zhǎng)矩形的建筑,落地剪力墻的數(shù)目應(yīng)多于全部橫向剪力墻數(shù)目的一半。
2.轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用
(1)梁式轉(zhuǎn)換層
作為目前高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式,它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰,同時(shí)受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、造價(jià)較低及施工方便等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞,若必須開(kāi)洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉(zhuǎn)換梁有托柱與托墻兩種形式,其截面設(shè)計(jì)有4種方法,即普通梁截面設(shè)計(jì)法、偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計(jì)法、深梁截面設(shè)計(jì)法和應(yīng)力截面設(shè)計(jì)法。轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般由剪壓比(mv=Vmax/febh0)計(jì)算確定,應(yīng)具有合適的配箍率,以防發(fā)生脆性破壞,其截面高度在抗震和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別小于計(jì)算跨度的16和18。(2)厚板轉(zhuǎn)換層 當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開(kāi)較多而難以用梁直接承托時(shí),可采用厚板轉(zhuǎn)換層,但厚板的巨大荷載會(huì)集中作用于建筑物中部,振動(dòng)性能復(fù)雜,且該層剛度很大、下層剛度相對(duì)較小,容易產(chǎn)生底部變形集中,其傳力途徑十分復(fù)雜,是一種對(duì)抗震十分不利的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)進(jìn)行整體內(nèi)力分析、動(dòng)力時(shí)程分析及板的內(nèi)力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算確定;可局部做成薄板,厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板,一般厚度可取2.0~2.8m,約為柱距的1/3~1/5。厚板應(yīng)沿其主應(yīng)力方向設(shè)置暗梁,一般可在下部柱墻連線處設(shè)置。轉(zhuǎn)換層厚板上、下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng),樓板厚度不宜小于150mm。
(3)箱式轉(zhuǎn)換層
當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí),若采用梁式或板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問(wèn)題,這種情況下,可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。
它很像箱形基礎(chǔ),也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成,具有很大的整體空間剛度,能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。
(4)桁架式轉(zhuǎn)換層
這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確,構(gòu)造簡(jiǎn)單,自重較輕,材料節(jié)省,能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換,雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對(duì)較小,但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。
(5)空腹桁架式轉(zhuǎn)換層
這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)相似,但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的,而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好,比箱式轉(zhuǎn)換層更好。
四.結(jié)束語(yǔ)
高層建筑的迅速發(fā)展,從以往的簡(jiǎn)單體型和功能單一的時(shí)代開(kāi)始走向體型復(fù)雜,建筑的功能呈現(xiàn)多樣化發(fā)展。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單設(shè)置成“承上啟下”,而要在實(shí)際結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的過(guò)度和轉(zhuǎn)換。
參考文獻(xiàn):
[1] 熊進(jìn)剛 李艷 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[期刊論文] 《南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版)》 ISTIC -2002年4期
[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[期刊論文] 《結(jié)構(gòu)工程師》 ISTIC -2005年2期
[3]丁奇峰 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究(電子版)》 -2013年6期
[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉(zhuǎn)換層的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[期刊論文] 《昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)》 ISTIC PKU -2004年6期
[5]黃瑛 帶轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)綜合樓設(shè)計(jì) [期刊論文] 《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》 ISTIC PKU -2005年1期
[6]侯俊杰 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [期刊論文] 《城市建設(shè)理論研究(電子版)》 -2013年5期