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[关键字] 建筑结构 大体积混凝土 施工质量
[中图分类号] TU3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-1-233-2
1 土木工程中的大体积混凝土概述
1.1 大体积混凝土的定义
混凝土是建筑工程中不可或缺的材料之一,它主要是由砂石、骨料、水泥和水等物质按照一定的比例混合搅拌而成,而大体积混凝土若是从字面上理解,就是体积较大的混凝土构件,但这种解释显然是不准确和片面的。
对于大体积混凝土的定义,各国均有不同的界定,如日本的JASS5中对大体积混凝土的定义为:结构断面最小厚度为0.8m以上,水化热引起混凝土内部最高温度与外界气温之间的差超过25摄氏度的混凝土,即大体积混凝土;美国ACI则认为:任何就地浇筑的大体积混凝土,其尺寸之大必须要求解决水化热引起的体积变形问题,以此来减少混凝土裂缝;根据我国现行的GB50496-2009中的有关规定,可将大体积混凝土定义为:混凝土结构物实体的最小尺寸大于等于1m的体量较大的混凝土,或是有可能因为混凝土中原材料水化热引起温度变化和收缩造成有害裂缝产生的混凝土。该规范中对大体积混凝土的定义可简单理解为以下两个方面:一方面是结构物实体断面尺寸大于等于1m;另一方面是混凝土内、外部温差大于25摄氏度。
1.2 土木工程中大体积混凝土存在的部位
在土木工程中,大体积混凝土一般都存在于结构的基础部位,如筏板基础中的底板、高层建筑的基础承台、桥梁结构的柱墩、特种结构的基础等。正是因为大体积混凝土都出现在结构的基础部位,所以它的质量优劣,直接关系到整个结构的质量,为此,必须在大体积混凝土中施工过程中,采取合理、可行的施工技术,并做好施工质量控制,以确保混凝土的整体质量。
1.3 大体积混凝土的特点分析
大体积混凝土最为典型的特点是水泥使用量较大、断面多、结构表面容易产生裂缝等。由于水泥水化后会释放出大量的水化热,从而会使混凝土产生出较大的收缩应力和温度应力,当这部分应力超出混凝土承受极限时,便会造成混凝土表面开裂,随着裂缝的出现,混凝土结构的整体性、耐久性和防水抗渗性必然会受到严重影响。所以,在大体积混凝土施工时,必须采取有效地措施防止裂缝的产生。
2 建筑结构中大体积混凝土施工质量控制措施
2.1 施工准备阶段的质量控制要点
(1)原材料选用。
①水泥。为了有效地避免大体积混凝土开裂的情况发生,必须合理选用水泥,一些低水化热的水泥应作为首选,如矿渣水泥、火山灰水泥等。同时在确保混凝土强度符合设计要求的条件下,应尽可能减少水泥用量。在实际施工中,应建立一套较为严格的水泥选用标准,由于水泥用量较大,很难按照施工要求的数量一次性进场,这就需要加强对水泥质量的检验,质量不合格或是不符合设计要求的水泥不得进入施工现场,这有助于确保混凝土的整体质量。
②骨料。粗骨料可选用碎石或是卵石,其最大粒径不得超过钢筋最小间距的3/4,若是采用泵送时,应根据管道直径确定最大粒径,同时粗骨料中不得含有有机杂质,含泥量应小于等于1%。而细骨料则宜选用中砂或是粗砂,含泥量应小于等于3%,采用泵送时,砂的细度模数应控制在2.6-2.8这一范围内。
③粉煤灰。其属于一种掺和料,不仅能够提高混凝土的可泵性及和易性,而且还能减少水泥用量,有利于降低水泥水化热。粉煤灰的选择应注意细度和粒度,磨细加工应达到一级标准。需要注意的是,在建筑地下室大体积混凝土施工时,粉煤灰的掺入量不得影响到混凝土的抗渗性能,应通过计算来确定,绝对不可随意加大或是减少。
④外加剂。在大体积混凝土施工中,常用的外加剂主要有以下几种:防水剂、减水剂、膨胀剂以及缓凝剂等。合理选用外加剂能够减少水的用量,这样也可以起到降低水化热的作用。外加剂的实际用量应通过试验确定。
(2)混凝土配合比设计。
在对混凝土配合比进行设计时,应尽可能利用其60d或是90d的强度作为依据,这样可以减少水泥用量,但采用这种设计方法时,必须经过设计单位同意,而且还应满足施工荷载的要求。混凝土配合比应当按照所用材料并通过试配进行确定,通常情况下,水泥用量应控制在260-300kg/,水灰比则应小于等于0.6,泵送时砂率应控制在0.4-0.45为宜,并按照配合比设计要求严格控制坍落度,不得通过加水的方式随意增大坍落度。
2.2 大体积混凝土施工阶段的质量控制
(1)混凝土浇筑。
在进行大体积混凝土浇筑时,应当按照整体连续不间断的要求,并充分结合结构尺寸、钢筋疏密程度以及混凝土供应情况等条件进行;基础底板厚度超过1.3m时,应采用分层法进行浇筑,分层厚度应控制在0.6-1.0m为宜,而大块底板应在平面上将其分为若干个小块进行施工,这样有利于减少温度和收缩应力,从而降低裂缝的产生几率;为了进一步减少混凝土底板的内外约束,可在浇筑前在基层上设置滑移层;进行分层浇筑时,上层钢筋的绑扎应当在下层混凝土达到一定强度后进行,同时为了提高分层浇筑各层之间的结合度,应在下层混凝土表面上设置键槽;分层浇筑的间隔时间应为3-5d,并尽可能大于5d;若是夏季天气较为炎热时进行施工,应采取有效措施降低混凝土内部温度,如在拌合水中掺入冰块或是掺入适量的粉煤灰等等;为避免混凝土离析,当自由倾落高度大于2m时,应设置串筒,其与漏斗之间的间距不得大于3m;应采用振动棒对混凝土进行振捣,操作时应快插慢拔,每个点位的振捣时间不应低于30s,分层建筑时,振捣棒应插入下层5cm左右,这样能够消除层间接缝。
(2)混凝土养护。
大体积混凝土在浇筑完成后,应于12h内进行浇水覆盖,并按照选用的水泥确定养护时间,如普通硅酸盐水泥应不少于14d,矿渣、火山灰等水泥不得少于21d。夏季施工时,可以采用洒水、喷水、草袋覆盖等方法对混凝土进行养护;冬季施工时,因环境温度较低,应采用保温材料提高混凝土表面及其四周的温度,以此来减少混凝土的内外温差,这样能够有效防止裂缝的产生。
3 结论
总而言之,大体积混凝土施工是一项较为复杂且系统的工作,由于影响施工质量的因素相对较多,为此,在实际工程中,必须采取科学合理、行之有效的措施控制好施工质量。这就要求施工人员必须熟练掌握大体积混凝土的施工技术,并在施工过程中严格按照规范和设计要求进行操作,只有这样,才能确保工程项目的整体质量。
参考文献
[1]朱伟.复杂地质条件下长大群桩及承台大体积混凝土施工[D].西南交通大学.2009(6).
[2]朱晓君.港口与航道工程大体积混凝土施工裂缝控制探讨[A].国际航运协会2008年会暨国际航运技术研讨会论文集[C].2008(5).
[3]樊胜军.史泽运.刘振江.某振动台动力基础大体积混凝土施工温度控制技术[J].混凝土施工技术.2011(7).
关键词:高大模板;支撑系统;施工工艺
Abstract: the safety of the concrete structure template construction difficulties tall are mainly: the span of structural components and section size large, floor high and if there is a major, since the conversion layer reinforced content; Concrete structures of tall templates support display when high, big and heavy security construction are more important, now from template design, construction and management of concrete structure on the safety of the template construction technology of tall.
Keywords: tall template; Support system; Construction technology
中图分类号:TU755.2文献标识码:A 文章编号:
前言:
目前,在我国的建筑施工中的坍塌事故中模板坍塌事故的发生是主要原因之一。其中高大模板占绝大多数。显然在高大模板支撑的安全控制从施工前的模板设计、施工工艺和步骤、施工安全管理等因素紧密相联。现在从以下几个方面进行进一步的浅述:
一、高大模板的观点
根据建设部建质[2004]213号文件关于《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》的规定,高大模板(支撑系统高度超过8m,或跨度超过18m,施工总荷载大于10KN/m2,或集中线荷载大于15KN/m的模板支撑系统)的专项施工方案必须组织专家评审。高大模板支撑属于危险性较大工程,要编制安全专项施工方案,其施工方案须经过专家论证评审通过,方可实施施工。
二、 高大模板设计方面的考虑
1)对基础考虑,当高、重、大跨度梁板模板 支架支承在下层结构楼面上时,则要考虑下层楼面的结构承载力,必要时要进行加固处理。 当模板支架支承在泥土地面上时,应在平整、夯实后加设满足承载力要求的垫块支承立杆, 并采取排水措施。
2)对材料的考虑,钢管的承载力较大(可用步距调整),其平面间距主要受木枋的强度和 刚度影响。当木枋的强度和刚度满足不了要求时,可考虑使用双木枋(即两条木枋叠起来使 用)。由于木枋长度一般都是长2m,因此设计时垂直梁轴线方向的间距可以先定下来,一般 为2m的1/2、1/4或比之略小,而沿梁轴线方向的间距则要通过试算来决定。
3)作为专项方案,应体现出“专”字,那么在工程概况中就应该较为系统、全面地书写相关的内容。模板方案体现的是支架的材料、搭设方法、构件截面大小、楼层高低、支设的高度、地基土质承载力、排水以及建筑结构设计师的结构设计特点、特征等等。这些方面必须在工程概况中予以说明,使相关技术人员看了方案以后可以马上能理解其做法及大概的注意事项。
4)模板图标注问题,要标示出相应的平面、立面、剖面图,就进行理论计算,这一点是必要的。如果说没有了相关的图示,就说明不了相互的关系,不要说审查人员不能校对,过了一段时间后有时连编制人员本人都无法复原,解释不了相互之间的关系,所以必须有模板施工平面与大样图。
5)设计的取值
如恒载的计算中,要注意不要把钢筋混凝土与素混凝土的容重(25KN/m3和24 KN/m3)混回一谈,不要在计算了钢筋混凝土的重量后,重复计算钢筋的重量。可靠一点的计算方法应该把构件内含的钢筋用量单独测算,尽可能不要采用笼统计算方式。特别是大截面的转换梁,其配设的钢筋用量不是一般的,往往会远远超过一般用量。这样的计算会比较符合实际,结果也会更加合理。
6)计算公式
在计算多跨连续梁的最大弯矩、剪力时,要注意正确取用相应的系数,要分清恒载和活载的系数关系。如四跨连续梁弯矩的最大位置是在第二支座处,静荷均布载时系数为-0.107、集中单荷载时系数为-0.161、集中双荷载时系数为-0.286等都是不一样的;在方案的编制过程中,如四跨连续梁不要 单把弯矩的最大点选在跨中,如取值不当,计算结果将相差30~50%,影响相当大。
7)最不利荷载组合
计算中最不利的情况有两层意思:一是荷载最不利;二是位置最不利,没有进行组合。
一般的计算q=1.2q静+1.4q活,但事实上对构件的受力不应是这样简单的组合,它应该有一个最不利的组合。
8)扣件抗滑移力取值,特别是对双扣件的最大允许抗滑移力取值,编制方案时在单扣件不能满足抗滑要求时,采取多扣件进行加强。对最大允许抗滑移力不能只是简单的数字之和,如单扣件最大允许抗滑移力是KN,双扣件就简单的认为是2nKN等。采用节点上托支撑较好解决扣件抗滑问题。
9)注意在构造上的错误,在编制方案时要将基本的构件关系联系上满足符合实际情况。如大梁下的木楞条是横放还是纵放,木楞条的截面摆设等等,这些方面看看是小东西、是小问题,但一到计算时就是大问题,直接关系到结构体系,先算什么、后算什么就是在此体现。又如扫地杆问题,编制方案时要注意做到纵横拉结,起到双向约束作用。
10)梁与板的支架整体考虑,梁与板的支架要有一个统一的构造措施:相互间要进行有效连接,纵横间距一致;中间水平支撑(拉杆)要在同一个高度;整体的构造要系统化,计算梁的支模架时要考虑部分板的荷载;系统考虑竖向构件和水平构件的先后施工顺序和稳定关系等等。
三、施工工艺上的要求
1)由于施工中产生的振动荷载较大,竖向支撑由扣件式钢管脚手架组成,而安装的误差 很难保证杆件在竖直的一条线上,因此扣件式钢管脚手架要排列整齐和顺直,并要及时安设好纵横向水平拉杆、剪刀撑等。上下层立杆采用的对接扣件应按规范要求交错布置。组合钢门架加工制作应选择有资质的制作厂家,制作质量必须符合设计要求;各杆件搭接及螺栓拧紧度必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程》(JCJl30-2002)规定。
2)施工搭设时要测算好梁底、板底的标高,一般约至梁底、板底要预留有安装上托位置。模板支撑有时也可能采用可调底座进行标高调节,《规范》亦有提及,但在实际施工中,特别是高支撑,当支撑系统整体基本搭设完成后,想利用可调底座进行局部的调节是难于操作的,而可调上托操作起来就容易得多。当施工到设计标高时,可采用可调上托配合调节使用,但其伸出的长度不宜超过300mm。当可调上托无法满足施工要求,可能要截短超出部分的钢管,对钢管以后的再使用不利,甚至好象有点浪费,但跟整体施工安全来比是微不足道的。如果在施工前中能事先做好立杆模数的计算,并合理进行钢管的长短选择搭配,截短钢管的现象还可以最大限度地避免。
3) 整体性构造层的要求:
a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时,需要设置整体性单或双水平加强层;
b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑,且须与立杆连接,设置斜杆层数要大于水平框格总数的1/3;
c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置,四周和中部每10--15m设竖向斜杆,使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层;
d.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。
4)混凝土的施工步骤注意事项
a)合理安排混凝土的浇筑顺序。先将柱、梁、板钢筋及模板全部施工完毕,待浇筑混凝土时,先浇筑柱混凝土至框架梁底,然后再紧跟着浇筑梁、板混凝土。
b)采用泵送混凝土时,不得将混凝土泵管固定在支撑系统上,避免混凝土泵的振动推力破坏支撑系统的整体稳定性。
四、施工安全管理工作
1)搭设过程中施工员、技术员、质安员跟班检查,对搭设过程中存在的问题及时指出,并监督整改。
2)要组织多名经验丰富、责任心强的同志组成支架监控验收小组,从材料进场到支架成型对每道工序分段分层进行过程检查。
3)搭设完成的支架由总工程师、安全总监共同组织相关人员对支撑体系进行全面检查,合格后才能进入下道工序。
4)预压是检验支架是否安全的最后一道关口,项目部要根据支架承受荷载的大小,可采用沙袋堆载预压方式进行堆载预压以确保支架稳定。
5)混凝土浇筑施工过程中,应安排专人进行监测,一旦发现支撑系统有变形、松动等异常现象,要立即停止施工,组织人员进行修整加固,不得侥幸蛮干,保证施工安全。
五、工程实例:
土木工程也是建造各类工程设施的科学技术的统称,它既指工程建设的对象,即建在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
作为一个重要的基础学科,土木工程有其重要的属性:综合性,社会性,实践性,技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而发展,土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科,并已经出许多分支,如:建筑工程,铁路工程,道路工程,桥梁工程,特种工程结构,给水排水工程,港口工程,水利工程,环境工程等学科。土木工程共有六个专业:建筑学,城市规划,土木工程,建筑环境与设备工程,给水排水工程和道路桥梁工程。
通过一个学期土木工程概论课的学习,我已经深深地感受到土木工程涵盖的广泛,体味了前人取得的成就,也领悟了作为一名土木工程师的重大责任。当然,我们不能沉浸于现已取得的辉煌成就,止步不前。我们还应当与时俱进,去挖掘,去发现,去思考,去想象,去创新。在此,作为一名中国未来的土木工程师,我想结合土木工程的历史,结合我国的国情和世界形势,谈一谈土木工程的可持续发展之路。
(EnglishSummary)
MyknowledgeaboutcivilengineeringhasbeenbroadenedsinceIbecameastudentofTongjiUniversity.
Civilengineeringisaformofhumanactivity.Humanbeingspursuedittochangethenaturalenvironmentfortheirownbenefit.Buildings,transportations,facilities,infrastructuresareallincludedincivilengineering.
Thedevelopmentofcivilengineeringhasalonghistory.Ourseniorshadleftalotofgreatconstructionstous.Forexample,ZhaoZhouBridgeistherepresentativeofourChinesecivilengineeringmasterpieces.Ithasahistoryofmorethan1300yearsandisstillserviceatpresent.
Civilengineeringhasbeensorapiddevelopmentoftheperiod.Alotofnewbridgeshavebeenconstructed,andmanygreaterplansareunderdiscussion.Chinaisalargecounty.Andsheisstillwelldeveloping.SothiserawillbebothexcitingandrewardingfortheChineseCivilEngineers.Andofcourse,civilengineering’sfutureispromising.
However,civilengineerswillbefacingmorecomplexproblems.Weshouldpayattentiontothegrowingpopulationandalotofdeterioratinginfrastructures.Weshouldprepareforthepossibilityofnaturaldisasters.Tomeetgrowneedsinthefuture;weshouldalsotrytoupdateallthetransportationsystems.
Todealwiththeseproblems,wewillhavetodevelopinnovativeandenterprisingskills.Andweshouldchooseawaythatwecangocontinuously.HazardMitigationmaybeagreatchoice.Notonlycanitsavemoneyinthelongrun,butalsoavoidgettingintoanembarrassingsituationinwhichwehavetorebuildallthebrokenbuildings.Andweshouldalsousemoreenvironmentallyfriendlymaterialswhendesigningorconstructingnewbuildings.
Well,tobeabrilliantcivilengineerisnoteasy.Today,engineeringisasyntheticsystem.Itnotonlydependsontraditionalmechanics,butalsocloselyrelatedtoadvancedscience.SoPhysics,Chemistry,MaterialScience,ComputerScienceandperhapsmoreareallinourcivilengineeringprogram.
Tobeagoodcivilengineer,weshouldhavetheabilitytoapplytheknowledge,todesignasystem,acomponent,oraprocedureofconstruction.Weshouldalsobeabletoconductexperimentsandexplaintheresults.Furthermore,anengineerneverworksalone,soweshallcooperatewithworkingteam,andtryourbesttocommunicateeffectively.
I’mverygladtobeastudentinthiswonderfulfield.AndIwilltrymybesttobeasuccessfulcivilengineer,tomakecontributionstoourmotherland.
1.对土木工程的历史、现状和未来发展的认识
1.1.1古代土木工程
古代土木工程具有很长的时间跨度,它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶,前后约7000年。在房屋建筑、桥梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了辉煌的成就。一些文明古国的不少传世杰作,至今巍然屹立。譬如我国的长城,埃及的金字塔等。公元6世纪建成的赵州桥,是世界上最早的敞肩式拱桥,于1991年被美国土木工程学会选为世界上地12个土木工程里程碑。
1.1.2近代土木工程
近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶,前后约300年时间。在此期间,建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主,建造理论也从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。建造技术方面,一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现,使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。期间建成的埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥,至今仍不失为伟大的土木工程。
1.1.3现代土木工程
现代土木工程起始于20世纪中叶。发展至今,土木工程在建筑材料、结构理论和建造技术方面都取得了极其巨大的进步。
建筑材料方面,高强度混凝土、高强低合金钢、高分子材料、钢化玻璃越来越多地出现在建筑上。结构理论方面,利用电子计算机强大的运算和绘图能力,力学分析和计算的结果更加符合结果的实际情况,使得在结构设计上更为可靠。对于建筑技术,已经发展到机—电—计算机的一体化,施工过程中,不论是上天、入地还是翻山、下海,都已不是施工的障碍了;而焊接技术的普遍使用,也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段。
现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有:我国台北的国际金融中心,上海金茂大厦,马来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼,法国的诺曼底斜拉桥等。
1.2对土木工程的现状的认识
现今的土木工程,正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。
公共和住宅建筑物要求的建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备日益结合成为整体。
工业建筑物则要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高(低)温、耐高(低)湿,并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。
另外,高层建筑大量兴起,地下工程高速发展,城市高架公路、立交桥大量出现,并逐步实现交通运输高速化、水利工程大型化。
值得一提的是我国实行改革开放以后,综合国力有了很大提高,已具备更大规模开发和利用水资源的条件,如三峡水利枢纽,南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程。
1.3对土木工程未来发展的认识
随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展,中国将面临一个更大规模的建设。可以说,我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。
作为跨世纪的一代,这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时,我们也深深感到,这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代,如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势,开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元,是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。
2.我的感受和认识:中国的土木工程要走可持续发展之路
我国的土木工程有自己的特殊性。
“中国是世界上人口最多的国家,一项大资源被13亿一除即变得微不足道,而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列,而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程,也必当立足长远,走出一条可持续发展之路。
放眼世界,美国的现代化进程可谓先进,而现今资料表明:未来美国要投入16000亿美元来解决已建工程的不安全状态,譬如,氯离子所引发的建筑锈蚀等等。作为当代土木工程师,在传承前人辉煌成就的同时,也必须多多吸取已出事故的教训,在今后的工作中进行创新改良,实现可持续发展。
2.1发展高新技术,应用结构健康监测,实现可持续发展
土木工程在实际使用过程中,会出现不同程度的损伤或性能退化,这将影响起承载能力和耐久性,甚至引发严重的工程事故,带来重大的人员伤亡和经济损失,产生严重的社会影响。因此,从建筑建成的一刻起,就要做好健康监测、修复和加固的准备。
随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展,人们提出了结构健康监测的概念,给土木工程的发展带来革命性的变化。
结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器,自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等,对结构的健康状况进行评估,科学有效地提供结构养护管理的决策依据,确保结构安全运营,延长结构使用寿命。
近年来,大型土木工程特别是大跨度桥梁结构的健康监测技术成为国内外工程界和学术界关注的热点,通过科研和工程技术人员的努力取得了卓有成效的研究成果。国内外近年新建的许多大型桥梁都安装了结构健康监测系统,如我国的上海徐浦大桥、江阴长江公路大桥、东海大桥、香港地区的青马大桥,韩国Seohae桥和Youngjong桥、美国CommodoreBarry桥和加拿大Confedration桥等。
像这样,通过发展结构健康监测与安全预警,在第一时间发现建筑可能出现的问题,及时进行修复与加固,既避免了可能出现的建筑事故,也基本解决了建筑过快老化损坏,不得不拆去重修的尴尬局面,及由此造成的大量经济、资源、时间上的浪费,实现建筑使用的可持续发展。
2.2合理利用自然资源,注重既有土木工程设施的再利用,实现可持续发展
“可持续发展是在不牺牲后代并满足其需要能力的条件下,满足当前的需要”。
合理利用自然资源,则要在土木工程的建设、使用和维护过程中,土木工程师主动做到节能节地,并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。
比如,我们可以充分利用建筑绿化,在夏季有效降低灰砖墙表面温度,从而减少空调的使用量;可以使用节能保温型的多孔砖或复合墙体作为墙体材料,达到冬季保温隔热的作用;还可以太阳能、地下热能等新能源,减少不可再生资源用量的减少。
另外,对既有建筑的再利用也是可持续发展的重要手段之一。这方面,上海已经取得不少成功的经验:大量不用的厂房,很多已经转变为展览厅、办公楼、艺术家工作室等。这样的改造再利用,既符合现代使用的要求,又节约了能源,避免了浪费,不失为一种有效的办法。
2.3开发利用再生资源和绿色资源,实现可持续发展
世界上每年拆除的废旧混凝土,工程建设产生的废旧混凝土等均会产生巨量的建筑垃圾。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨,产生的废混凝土就有1360万吨,清运处理工作量大,环境污染严重。此外,我国是20年来世界水泥生产的第一大国,而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。
与其他材料相比,钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准,应当大力发展这样的绿色建材。
对此,日本的爱知世博会,给我们上了生动的一课:材料方面,世博会的各种建筑材料表面上看很高档,但是很多都是废物利用。许多木版都是由建筑用木材废料加工而成,到处摆放的坐椅,是电视机壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的废纸加工而成,长久会场日本馆,既追求了人与自然和谐,也节约了经济开支,所使用的大部分钢材和木料,都可以回收利用。同时,竹壁的优越性在3到9月爱知的酷暑也显现无遗。竹子本身的性能大大降低了室内温度,空调的使用也明显减少。这一点给了我众多的思考:在建筑选材方面,在合适之处应用自然的可再生资源,节约开支的同时,也实现了生态与建筑的和谐可持续发展,何乐而不为呢?
另外,在日本爱知世博会长久手会场,茧状日本馆为减少热负荷,利用墙面绿化、生物降解塑料材料和间伐木材(森林中被砍掉的细木材)实现了环保功能。以“自然的智慧”为主题的爱知世博会,展馆建设大量应用现代科技成果,突出环保性和功能性,反映出人类对自然美的孜孜追求。而这,也应当是未来土木工程师要学习和发展的方向。
我国建筑中,李国豪教授设计的扬浦大桥也堪称经典。引桥部分的螺旋式上升结构,节约人民币数亿元,是土木工程实现经济性可持续发展的典范。
当然,可持续发展,绝不是一味地追求节省,而是要寻求一种最合理的中间状态,既要保证建筑有足够的创意,也要追求完美的技术经济指标,以最少的投入获得最大的效益。我们依旧还是要创造经典,但是绝不能建立在挥霍金钱,建立在耗费更多的资源、能源的基础之上。现今,建筑世界已经进入到生态美学的时代,注重文化、生态、工程与环境之间的关系,注重人性化、节能与可持续发展,才是当代工程师的着眼方向。
3.身边的土木工程实例
我已经在上文中提及了许多土木工程实例,也述说了我对它们的一些认识。下面,我想注重谈一下对苏通大桥的了解。
苏通大桥连接苏州与南通两座古城,如今正在显露雄姿。这座全长32.4公里的大桥,是在建中的世界第一大桥。
据苏通大桥建设副总指挥何平介绍,苏通大桥由跨江大桥工程和南、北岸接线工程三部分组成。全线采用双向六车道高速公路标准。大桥总投资约64.5亿元,预计2008年底建成。苏通大桥的建设过程将攻克一系列世界性难题,并创造四个世界之最。
最大主跨。苏通大桥为斜拉桥。斜拉桥自上世纪50年代开始修建,世界上已建成的各类斜拉桥有200余座。目前世界上已建成的最大跨径斜拉桥为主跨890米的日本多多罗大桥,在建的香港昂船洲大桥主跨1018米,苏通大桥跨径1088米,建成后将成为世界最大的跨径斜拉桥。
最深基础。苏通大桥主墩基础由131根长约120米、直径2.5米至2.8米的钻孔灌注桩组成,承台长114米、宽48米,面积有一个足球场大,是世界规模最大、入土最深的桥梁桩基础。
最高塔桥。目前已建最高桥塔为多多罗大桥224米钢塔,苏通大桥塔为高300.4米的混凝土塔,比在建的香港昂船洲大桥桥塔高6米,为世界最高的桥塔。
最长拉索。苏通大桥最长拉索为577米,最大重量为59吨,比多多罗大桥斜拉索长100米,为世界上最长的斜拉索。
交通部总工程师凤懋润说,苏通大桥是世界第一跨度斜拉桥,将成为中国由桥梁大国向桥梁强国转变的第一个标志性建筑。
4.土木工程专门人才应具有的素质
成为优秀的土木工程师,必须具备“四要素”,即知识结构、实践技能、能力结构以及综合素质与创新意识。
知识结构包括:公共基础知识,专业基础知识和专业知识。
首先,优秀的土木工程师必定有扎实的公共基础知识,并且,在熟悉了解自然科学的基础之上,良好的思想道德心理素质和人文、社会科学基础知识也必不可少。
其次,优秀工程师还必须有过硬的专业基础知识。对工程数学、流体力学、岩土工程、结构工程等都要有扎实的理解和较强的应用能力。
第三,还要有深入的专业知识。不论是从事铁道工程、隧道工程、地下工程还是建筑工程,每一个工程师都要对所偏重行业有着先进的专业知识。只有这样,才能使我国的土木工程事业,走在世界的前列。
土木工程离不开实践。因此,工程师要具备高超的实践技能。譬如:制图技能、计算机应用技能、工程测量技能和结构检测技能等。
作为土木工程学院的本科学生,我会在大学四年的学习过程中,努力掌握好计算机语言与程序设计技能,珍惜每一个上机实习的机会,并在大学物理实验、材料实验和结构实验中掌握一般结构实验的基本方法,初步具备结构检验的技能,做好技术实习、课程设计,争取在结构设计大赛中获奖。
此外,工程师与科学家的不同在于不仅受到自然规律的制约,还会受到社会规律的约束。工程技术人员的的每个工程方案的完成都是某种“社会活动”,绝不可能靠一个人在房间里单独完成。因此要有足够的能力与社会打交道,遵循好社会规律。
在学习生活中,我将不断提高自己的自学能力,从学习中提升工程能力,在学生工作中提升管理能力,逐步完善自己的知识结构,从中培养出科技开发能力并在表达能力和公关能力上多下工夫。
不过,这些技能还构不成一个真正有助于我国可持续发展的土木工程师。因为工程师最重要的是具备高尚的道德文化修养和思想品质。为了国家和民族的利益,献身祖国的事业。为了国家的荣誉,能有强烈的竞争意识。具备唯物辨证的思想方法,有蹋实、严谨、苦干的工作作风。只有这样,才能做一名合格的中国土木工程师。
我们还应看到,我国的土木工程事业与世界一流水平还有一定的差距。譬如国内的不少高层建筑(包括上海的环球金融中心),其工程设计几乎全部由国外承担,钢材几乎全部从国外进口,工程总承包也大多由国外承担,只有钢结构制作与安装等工作由国内单位承担。获得完全自主的知识产权,实现工程建筑的国产化,赶超国际水平,需要我们青年一代去完成!
作为祖国未来的土木工作者,我将努力做到:
1.达好基础,学好外语,承认不足,不甘落后,不断在创新、质量和美学上下工夫。
2.提升自己的竞争意识,敢于参与国际大赛并获得奖项;
3.工作结合我国国情,特别是考虑由于人口负担过重造成的能源不足、水资源和耕地缺乏。特别注意不使西方发达国家在他们发展过程中由于当时对可持续发展认识不足造成的错误与严重后果在中国的大地上出现!
我将不断提升能力,鼓足干劲,与其他同学一道,走出一条自主创新、可持续发展的有中国特色的土木工程发展之路,共同将我国的土木工程事业推向新的!
附录:
参考资料:
《土木工程》(英)斯科特(Scott,J.S.)撰中国建筑工业出版社
《土木建筑文献检索与利用》肖友瑟主编大连理工大学出版社
《土木工程总论》丁大钧,蒋永生编中国建筑工业出版社
《土木建筑工程概论》王继明主编高等教育出版社
《土木工程学报》中国土木工程学会土木工程学报编辑部
《土木工程》中国土木工程学会科学出版社
《土木工程概论》上海交通出版社
《土木系统工程》机械工业出版社
《INTRODUCTIONOFCIVILENGINEERING》中国建筑工业出版社
听课纪录:
2007.09.19朱合华土木工程与土木工程师
2007.09.26刘西拉21世纪土木工程师的知识素质和能力
2007.10.10周顺华铁路的现状与发展
2007.10.17陈以一建筑与结构
2007.10.24吕西林土木建筑工程中的高新技术
2007.11.07卢耀如地球、科学、人生
2007.11.14楼梦麟水利工程与水工结构
2007.11.21孙立军交通运输工程概况
2007.11.28范庆国现代施工技术
2007.12.05孙柏涛地震的研究与预防
2007.12.12项海帆国际桥梁与结构工程新进展
关键词:土木工程特点;人才结构;培养模式
在现代经济的作用下,土木工程市场逐渐扩展,这从根本上刺激了现代土木工程专业教育教学模式的转变。我国土木工程专业人才培养模式基于传统教育模式的影响,培养目标定位于应试技能、知识的实现,专业设置上缺乏专业交叉,教学模式采用“说教”、教师单向授课方式等,这种人才培养模式严重阻碍了市场环境下人才模式的形成,虽然近年来素质教育的推行、教育体制改革的实施在一定意义上促进了教学课程的更置,但是,就教学模式实践效果来看,土木工程专业人才的培养模式仍具有一定缺陷,因此,必须进一步改善人才培养模式。
一、现代土木工程特点
在现代市场经济的刺激下,土木工程越来越表现出个性化和综合性的特征。一方面,土木工程是一项系统性、规模化的工程,其包括勘探设计、施工、验收等环节,各环节中涉及到材料、设备、管理、技术等多方面的知识,需要运用地质勘探、工程测量、土力学、工程学、经济学、管理学、计算机等多种知识与技能实现,这就要求土木工程人员具备综合性、专业性的知识以及技能。另一方面,每一项土木工程都存在自身的内在结构、环境特征、技术要求等,这就要求具有规范化的标准进行支持,但是,就现阶段土木工程理论研究来看,其并不具备相应的技术、设备、监理、设计、施工等行业标准,这就需要土木工程设计人员、施工人员、管理人员等具备相应的技术经验,并根据各项土木工程的个性特征,进行规划、设计、施工等。现代土木工程的特点具体可以从以下几个方面体现:
1.建筑材料方面。随着现代土木工程的不断发展,越来越多的新材料逐渐应用到工程建设领域,如铝合金、镁合金等已经获得了广泛的应用。但是由于这些材料的成本稍高,所以在应用的过程中受到不同程度的限制,如何促进其更有效的应用仍然需要我们不断的探索。同时,在钢材和混凝土的强度方面也取得了一定的进展,并且在实际工程建设中得到了良好的验证。
2.工程地质和地基方面。在土木工程建设过程中,地质和地基是影响工程使用功能发挥的主要因素,同时也决定了工程基础设计是否科学合理等,尤其是对于地下工程来说更是十分重要。因此在土木工程的地质和地基勘察技术方面也在不断地进步,当前主要以现场钻探取样、室内分析为主,虽然在勘察的准确性方面有一定的保证,但是仍然不够完善,这也是需要我们在日后的工作中需要不断研究和探索的主要项目。
3.工程规划方面。在以往的土木工程规划工作中,大多是同时提出多个施工规划方案,通过分析和对比从中选择最佳方案。然而,现代土木工程建设的规模不断增加,仍然使用传统的评价方案在效率方面受到限制,所以必须要依靠现代科学技术,运用系统工程的理论和方法促进工程规划效率的提升。对于特大型的土木工程,如水坝等,对于自然环境和生态平衡会产生一定的影响,所以更加需要通过科学的理论和方法对其进行有效的规划,做到趋利避害,才能保证土木工程的持续发展。
4.工程设计方面。在土木工程的设计方面,越来越多的注重其经济性和安全性,同时也更加关注工程的美观性,所以在确定工程的荷载值和材料的强度值方面已经开始引入概率统计方法,对于自然界的各种因素从时间和空间上进行全面的分析,同时加强对材料弹性模量、强度的分析,促进土木工程结构的不断优化。同时,计算机技术也为各种计算和优化提供了必要的方法和技术,这也促进了土木工程设计效率的提升。
5.工程施工方面。
随着土木工程规模的不断扩大,工程施工所应用的设备、机械等也逐渐向着大型化、自动化的方向发展,而且自动化程度正在不断的增强,能够满足各种不同环境下的作业需求。在施工组织设计与管理方面,也有着较为科学的理论体系做基础,能够提高作业效率的同时,缩短工期、降低造价,促进土木工程经济效益和社会效益的增加。
二、土木人才的知识、能力与素质结构
在土木工程特点的作用下,土木工程人才必须具备相应的知识、技能与素质,为土木工程建设提供最强的支持力。
其一,知识结构:专业性知识与综合性知识的集合。土木工程的特点决定了土木工程人才不仅具备专业性的知识理论,如数学、力学、勘探知识等,而且要具备相关的社会人文知识,如经济、文化、法律、宗教等。其二,能力结构。理论联系实际的能力:由于土木工程没有标准性参照,在施工过程中,只能依据经验对个性工程进行设计与建设,因此,要求土木工程人员将理论知识转移到实践之中,根据不同的工程利用不同的原理。计算机能力:在信息技术的刺激下,面对复杂的土木工程,土木工程人员必须具备强硬的计算机能力,运用计算机设计、优化与选择方案,模拟结构试验,进行数据传输等。社会组织能力:土木工程的规模性特征,不仅要求实现工程内部人力资源的优化,而且要协调施工集团与社会之间的关系,尤其在一些关键性的利益问题上,需要土木工程人员发挥纽带链接的作用,因此,要保证土木工程正常施工,必须具备一定的社会组织能力。其三,素质结构。人文素质:土木工程影响到社会、环境、资源等各个因素,这就要求土木工程人员树立可持续发展的观念,提升社会责任感,端正自身行为,以此保证土木工程综合效益的实现。职业素质:土木工程施工环境差、工作负荷大,这就对工作人员的职业素质以及个人素质提出了更高要求,因此,工作人员必须以良好的职业道德和个人精神,来支撑土木工程质量的实现。
三、土木工程专业人才的培养模式的完善途径
土木工程的特点对现代土木工程人才的培养提出新挑战,专业型、复合型的社会人才为改善人才培养模式提供了标准参照,因此,在教育教学中,要以调整课程结构、转变教学模式、关注操作实践等手段,来实现人才的培养。
1、优化课程体系
系统性、专业性的课程体系是展开教学的基础。在传统教学中,土木工程专业课程设置具有狭隘性,其仅仅涉及到建筑工程、岩石工程、交通工程、桥梁建筑等,虽然具有较强的专业性,但是,其综合性不强,因此,在课程设置中,要进行综合性知识的设置,并以专业走向为标准,加强专业课程的选择。其一,落实基础教学。基础知识是学生展开深度学习的基础,在课程设置中,尤其在低年级教育中,要以全面化的知识丰富学生的认识,不仅要开设专业课程,而且要将经济学、法律、管理学等相关性的课程融入其中,促使学生适应土木工程综合性的特征。其二,提升专业教学。在土木工程个性化特征的影响下,学生的专业能力、理论联系实际的能力被提升,这就要求关注专业教学与实践教学,以专而精的专业课程提升学生的专业知识和技能,使学生了解土木工程师可能遇见的问题,并尽可能提出相应的解决方案。
2、精选教学内容
土木工程教学内容较多,这提升了学习难度,在教学中,要做到重点教学,避免眉毛胡子一把抓。其一,选择重点内容。在内容选择中,要将实用强的内容作为首选,如勘探技术、施工设计、建筑工程等,舍弃那些与生活实际相距较远的内容,这不但减少了教学容量,而且增强知识的实用性。其二,创新教学内容。市场环境下,土木工程特点发生了显著变化,注入了一定的新元素,而且这些元素在今后将继续影响土木工程发展,因此,在教学中,要将这些内容补充到教学之中,如计算机技能、市场发展趋向、勘探新技术等,以便于学生应对将来的土木工程市场。
3、转变教学模式
传统的教学模式基于教师力量的发挥,而并没有关注到学生的主体性,这就影响了学生学习积极性的提升,再者,单一的知识型、技能型教学,使得能力和素质教育被放置于教育教学的边缘,这就造成学生片面化的发展,进而不能适应土木工程综合性的要求,因此,在教学中,必须转变教学模式,关注学生的主体地位,坚持素质教育。其一,多模并用,强化实践。在基础知识学习中,强化学生的自学能力,以问题教学方式,激发学生思考,并针对学生提出的问题进行解答;在技能教学中,关注学生的实践能力,以综合性大作业、专业性设计等,增强学生对知识理论的理解力;以案例教学、试验教学、场景教学等方式,提升学生的理论知识应用能力;以专题讨论、专家讲座、研究小组等形式,提升学生的合作力、言语表达力、展示力;以竞争活动、课外实践、培训实习等方式,促使学生获得直接经验。其二,以生为本。学生个体差异性突出,在教学中,要根据学生的能力特征、兴趣爱好、思维走向等进行多元化教学,既要关注学生的最近发展区,提升学生的基础掌握能力,又要把握学生的个性特征,通过层次化教学、一对一教学、辅导教学、小组教学、个性评价等方式,促使不同层次的学生获得能力性和素质性的发展,进而实现全体学生的发展和学生发展的全面性。
4、注重专业教学的实践性教学
实践应用教学在当前土木工程专业人才的培养中具有重要的作用,是促进土木工程展业人才适用于当前建设实际的基本前提。突破传统的教学模式,结合现代科学技术及教学规律,建立具有一定实践性的课程设计,根据培养目标机能力为中心,构建相辅相成的教学体系,凸显教学过程中的创新、基础和综合相结合的现代教学特点。首先,一定要精心设计理论及专业课程建设,在生产实习中,可以将学生分为不同的工程建设组,由专门的教师带入实际的进行教学,在实际的土木工程建设过程中,调度学生,讲解施工过程的具体问题。通过学生自身的总结和领悟,才能够更好的促进其专业基础知识的强化,并形成科学的专业思维。其次,对当前土木工程建设的人才需要进行科学的调研,根据实际来进行专业人才的培养,一方面提高了学生的社会适应力,另一方面提高了现代土木工程建设领域的专业人才建设。
四、现代土木工程发展趋势
1.工程中使用的原材料逐渐向高性能材料发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展,美国、日本、俄罗斯等国开始将屈服点为700N/mm2以上的钢材列入了规范。高性能的混凝土及其它复合材料也在向轻质、高强、良好的韧性和工作性方向发展。
2.环境工程
在工程建设中,土木工程与环境工程融为一体,环境问题尤其是气候变异的影响越来越受到重视。海水上升、水污染、沙漠化等问题均与人类的生存发展息息相关,同时也和土木工程有着必然的联系。因此,工程建设过程中的噪音、振动等都是土木工程师必须要考虑的主要问题。
3.发展高新技术,应用结构健康监测,实现可持续发展
近年来,随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展,推动了土木工程的革命性变化。结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器,科学有效地提供结构养护管理的决策依据,这就延长了结构的使用寿命,也基本解决了建筑过快老化损坏,实现建筑使用的可持续发展。
总结:
适应于现代土木工程个性化和综合性的特点,现代土木工程人才培养模式必须转变传统的教育教学模式,关注学生学习主体性的发挥,以培养专业型、复合型、技能型学生为目标,通过调整课程结构、优化教学内容、实践人本教学、加强实践训练等方式,来实现现代土木工程专业人才的培养。
参考文献:
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[8]周松,张浩.浅谈现代土木工程的特点[J].科学导报,2011(05)
关键词:土木工程概论 教学 工程美学教育
前言
为了配合教育部对本科土木工程专业课程设置的要求,土木工程专业在第一学期开设《土木工程(专业)概论》课,旨在对土木工程专业的新生进行专业启蒙教育。几年来,土木工程专业由单一的建筑工程正向着更广泛的“大土木”工程方向发展,如何适应更高层次上的“大土木”工程的教学要求,需要进一步整合与扩展《土木工程概论》课程的教学内容,并积极改进教学方法与手段来提高教学效果,我们进行了不断地探索与实践。
1.在“大土木”工程基础上构建合理的教学体系与教学内容
土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称,包涵的范围非常广泛,如建筑工程、铁路工程、道路工程、桥梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、码头工程、环境工程等。在这一“大土木”工程范畴内,应构建更宽泛的知识结构体系。经过精心筛选,结合本校土木工程专业的特点,对教学内容进行了适当整合与扩展,形成了简明、实用、合理的教学内容。主要有:土木工程专业概述、土木工程的内涵与发展历史、土木工程中的材料、土木工程的力学与结构概念、各类土木工程概述、土木工程中的灾害、木工程的展望、土木工程专业的教学安排与学习方法。这些教学内容安排由浅入深,逐步引导学生全面了解土木工程的类型及其各类工程领域的基本内容和发展情况,初步具备土木工程建设的基本知识;使学生清楚自己所学专业的人才培养目标、课程设置与进程安排,明确教学要求与努力方向,建立理论与实践相结合的学习理念,为学生今后积极主动地学好本专业课程打下良好的基础。
2.注重对学生工程意识与专业素质的培养
土木工程的综合性、实践性比较强,要求工程技术人员要具有很强的工程意识和专业技能。专业技能有待于日后不断学习与实践训练得到充实,而工程意识的养成非一朝一夕之功,它是集专业知识、技能、经验、甚至是教训的不断积累而逐渐形成的综合素质。在现阶段,学生还没有积累足够的专业知识与技能,主要是使学生建立完整的工程概念并从专业角度理性分析问题的意识。例如:在讨论房屋工程的建设过程时,介绍它包括规划、审批、勘察、设计(建筑、结构和设备)、施工、验收、交付使用等阶段,使学生清楚工程建设的过程是各部门、多工种全面协调合作的过程,牵一发而动全身,从而建立统筹整体、协同工作的大局意识。工程意识的培养关键在于教学过程中不能照本宣科,而要理论联系实际,灌输实际工程具有系统性和完整性的思想,使学生对土木工程有一个感性认识,形成一个完整的工程概念,树立专业的思维方式,为工程意识逐渐形成日后的自觉行为打下坚实的基础。
3.适当引入工程美学教育,突出“美学育人”的功能
当今中国理工科高等教育中美学教育缺失现象比较严重,人们一提到土木工程,就认为是“土”和“木”的简单结合,仿佛我们培养的就是“又土又木”的工匠;土木工程冰冷、死板的外表使人们似乎处于钢筋水泥的“丛林”中,缺少艺术气息。其实,土木工程既是物质产品也是艺术品;工程技术的实践过程也是艺术的创作过程,所以,在授课过程中应适当引入工程的美学教育。通过史诗般的土木工程发展史、大量丰富的世界著名建筑典范、千姿百态的桥梁工程、功绩卓越的建筑大师与桥梁专家的不凡人生来激荡学生的心灵,激发学生对本专业的热爱及对美好未来的憧憬;这些静止的建筑与桥梁工程犹如凝固的音乐,与人文历史相结合,增加工程教育的“文化”内涵,突出“美学育人”的功能,学生从中既领略了工程博大精深的艺术内涵,又树立了实用与审美、技术与艺术结合的工程设计理念。
4.改进教学方法与手段是提高教学效果的关键
《土木工程概论》课的内容繁杂,涉及面广,图片丰富,叙述性强,如果以课堂灌输的方式教学,不仅教师讲的口干舌燥,而且学生听得枯燥乏味,为了提高教学效果,关键是要采取灵活多样的教学方法与手段。
4.1 利用多媒体教学
以多媒体为载体,通过丰富的图片、视频和动画等素材实现理论知识与工程实际的结合,使学生对土木工程的知识结构、应用领域和发展动态能够有比较清晰的了解和感知。制作与教学内容相符的教学课件,通过大量直观明了的图像配合抽象内容的叙述,并结合参观进行现场教学,如充分利用校内实践教学基地(如土木工程模型室、材料样品室、施工工艺操作实践教学基地等);或者通过参观校园内的现有建筑及建筑工地现场等进行现场教学,使学生的工程意识得到极大提高。其次,可观看与土木工程有关的DVD录像片,欣赏优雅闻名的悉尼歌剧院、令人惊叹的埃及金字塔、气势恢宏的故宫建筑群、雄伟壮观的万里长城、融合最前沿技术的奥运场馆(鸟巢、水立方)等,这些古今中外优秀的工程范例深深吸引着学生,激励学生为之奋斗,既对学生进行了工程美学教育,也增强了学生的学习动力与社会责任感。
4.2 结合问题式教学,使学生养成查阅文献的学习习惯
“填鸭式”的课堂教学使师生间缺少必要的互动与学生的独立思考,况且学时有限,学习知识光靠老师课堂传授是远远不够的,采用问题式教学可启发学生深入思考。如古代土木工程离我们较远,讲起来比较抽象、乏味,若提问:山西应县木塔为何历经多次大地震仍完好无损?埃及金字塔在历史上有什么作用?古人是怎样开采如此巨型石材的?又如何建造高程如此精确的工程的?这些问题既活跃了课堂气氛,又能激发学生的学习兴趣。教师也可留些问题让学生课后解决,如在“土木工程中的灾害”之“地震”一节中,在讲解地震发生的原因、危害及抗震防震的方针及措施等问题后,联系1906年美国旧金山大地震,1923年日本关东大地震,1976年唐山大地震,再让学生回去查阅5.12四川汶川地震的发生原因、强度等级、危害范围、社会影响(包括心理方面)等文献,并思考今后如何防震减灾,作为工程技术人员应肩负起哪些社会责任等。学生通过查阅资料将课本知识融会贯通,学会汲取前人或他人的知识,提升理性的思维能力;并通过撰写读书报告或总结报告,训练学生写作的能力,为今后书写摘要、论文、报告等文章奠定写作基础,养成遇到问题查阅文献的学习习惯。
5.结语
总之,《土木工程概论》课的内容十分庞杂,而实践性、综合性又强,需要在“大土木”工程要求的基础上建立合理的教学体系和教学内容,引入工程美学教育,通过现场教学和参观等实践环节,采取灵活多样的教学方法与手段,激发学生浓厚的学习兴趣,使学生形成完整的工程脉络,具备初步的专业知识,引导学生顺利迈进专业的大门。
注:本文作者宿晓萍为在读博士。
课题项目:本谭题得到吉林省重点学科建设项目支持,吉林省重点实验室建设项目支持。
参考文献: