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1.1设计结构不牢固
土木工程结构是决定整个建筑物安全的重要因素,土木工程结构不牢固是我国现阶段设计工作的短缺部分,所谓的结构牢固,就是要保证整个建筑工程出现局部损坏时,不破坏其整体性能,能够在地震、狂风等一些自然灾害或者人为事故中保证结构的冗余度和延性。现代土木设计工作中不能有效的对各种施工要点和结构进行完善,导致施工过程中出现坍塌、损坏等工程事故,造成不可弥补的人员伤亡。
1.2存在安全规范的漏洞
我国土木工程设计工作受到工作人员随意性的影响,设计部门的权威性也不高,导致整个设计结果的质量低下,一些建筑工程在较短的时间内出现了墙壁变形、开裂等问题,其主要诱因就是设计工作中的结构规范不符合实际施工要求,存在一定的漏洞。
1.3构造柱和结构柱混淆、承重面积小
现代土木工程施工设计工作中,部分工作人员会将构造柱的设计工作与承重柱设计工作互相混淆,从而影响整个土木工程的牢固性,造成严重的工程事故。构造柱在土木施工过程中,通过与梁体的配合,能够有效避免房屋建筑的墙壁出现裂缝,从而来提升整个建筑的实际抗震能力,若设计人员在设计工作中把构造柱误认为承重墙来进行指导施工,就会导致房屋在发生地震等自然灾害时,无法承受过大的强度,因此出现沉降、裂缝等问题。所以,设计人员要在土木工程设计工作中,科学区分承重墙与构造柱的不同。在进行土木工程设计工作时,有的设计人员对于抗震烈度要求较低的建筑设计时,会调小整个承重柱的界面,方便其对受力进行分析,但是当房屋受到外力作用时,会使梁体和柱体出现开裂的质量问题,导致整个房屋的使用寿命大大缩短。
2如何保障土木工程设计工作中的安全性和经济性
2.1提升土木工程设计人员的素质
我国现阶段的土木工程设计工作较之以前而言取得了明显的进步,设计人员也有着较为丰富的工作经验,掌握较多先进科学的设计方法。但是,一般设计工作者,设计人员过多的注重施工图纸,很难兼顾到实际施工过程中可能遇到的问题。施工图纸在整个设计工作中都只是一部分参考资料,与实际的施工过程相比较,建设单位要想能够保证整个土木工程的质量和标准达到相关的要求,必须要保证设计人员能够将自己的设计意图表达的完整准确。现阶段的工程管理者专业水平较低,对于土木工程的结构以及设计环节的相关知识较为缺乏,因此,在指导施工时,往往会对图纸产生误解,导致设计工作和施工工作出现误差。所以,土木工程设计人员要不断提升自身的专业素质,通过继续教育以及自学等相关途径,加深对工程设计技术的理解和掌握,从而提升认识水平和业务能力,保证设计工作能够更好地指引施工工程的顺利进行。
2.2保证土木设计工作的安全性
要想提高整个土木工程设计工作的安全性,就要先从管理工作入手,首先要选择那些等级高、资历老、具有先进管理水平的设计单位来承担工程设计工作,只有保证设计单位具有先进的设备、高素质的设计人员,才能从根本上提升整个设计工作的水平。还要强化设计人员的理论基础知识,因为,设计人员对设计知识的掌握程度会对整个土木工程项目产生重要的影响,只有保证设计工作人员能够对基本设计方法进行掌握,并且不断更新自己的设计理论,才能保证整个设计工作满足不断提升的施工要求。还要保证设计工作中尽量不产生失误,在进行设计计算时,不出现缺项和漏项的现象,保证设计图纸不出现较大的质量问题。设计人员要对相关数据进行认真检查,并仔细核对,避免出现人为疏忽的问题,只有保证设计图纸能够全面、详细,才能够指导施工人员进行科学施工,不出现任何工程施工事故,工程管理人员要强化对设计环节的监督和管理工作,并且对整个施工过程进行全面管理。设计单位在完成相关工作之后,还要与施工方时刻保持联系,及时解答施工人员对设计图纸提出的种种疑问,一旦发现任何问题,要及时进行审核,修改出现的任何错误,保证施工工作的顺利进行。
2.3保证土木设计工作的经济性
土木设计工作的经济性要求有关部门可以通过招标与投标的方式来对不同的设计方案进行分析和比较,在保证工程安全的基础上,选择经济性突出的设计方案,从而来节省工程开支。在进行工程施工设计工作时,还要不断鼓励设计者开拓他们的思路,采用灵活的设计理念来进行工程设计,可以通过标准图来降低整个设计工作量,加快设计工作的进度,但是,这样的设计方法会加大整个工程施工成本。因此,设计人员要在日程设计工作时,保证整个工程安全的同时兼顾设计工作的经济性,对于能够压缩工程成本的细节进行反复核算,从而保证设计工作能够兼顾安全性和经济性,节省一切不必要的工程开支。设计人员还要控制多参数的设计工作,例如在土木工程混凝土钢筋结构的设计工作中设计的安全因素和成本较多,相同的荷载往往会出现不同的设计结果,各个部门只有在互相沟通与合作的基础之上,通过相关数据和资料才能提升整个设计工作的经济性。
1.2施工组织和工程造价之间的关系施工组织设计的内容主要包括工程概况与施工条件的分析、工程施工方案、工程施工进度和施工的平面图等。工程造价是工程项目施工建设的成本,是各个施工环节费用支出的总和。工程造价的重要内容之一即为优化施工组织设计,通过周密组织项目的施工和合理安排工程进度,从而提高工程施工的管理水平和机械设备的使用效率。同时,施工组织设计的优化可以降低工程的建设成本,从而确定工程造价。因此,可以说工程造价确定的主要依据即为施工组织设计,不同的施工组织设计对应着不同的工程造价。
2、施工组织设计中对工程造价影响的因素
2.1工程施工的方案对工程造价的影响施工方案是施工组织设计中的关键内容,其合理与否对工程造价高低有着直接的影响。在保障工程施工质量和工期进度的前提下,对施工方案进行优化是降低与控制工程造价的有效措施。施工方案的优化有定性分析与定量分析两种途径。定性分析是依据技术人员的施工与管理经验,对施工方案的优劣进行准确的判断;定量分析是利用投资额、工期指标、成本指标和平米造价等技术与经济指标优化施工方案。施工方案的正确合理性决定了工程单价的准确性,进而决定了工程造价的合理性。
2.2工程施工的进度对工程造价的影响工程的施工进度对工程造价的影响也不可忽视。在保障工程施工质量的前提下,缩短工程施工的工期不但可以降低工程成本支出,以利于建设施工单位更快的获取经济效益,而且还可以加快建设施工单位的资金周转,减少工程项目贷款投资的利息。工期的合理性是以工程项目建设满足规定要求为前提,所用费用最低做为衡量的标准,其主要由直接费用和间接费用组成,而总成本费用是两者相互叠加产生的,总成本费用最低时所对应的的工期即为最佳工期。因此,施工组织设计的时候,要做到建设材料、施工人员和机械设备的合理配置,从而使工程工期与最佳工期相接近。
2.3工程项目施工现场的平面布置对工程造价的影响在工程组织与施工中,建设施工单位常常忽视工程施工的平面布置图,在进行施工组织设计的时候,对工程设计的资料、施工现场地形地貌、建筑材料、运输路线和物资仓库与中转地等没有进行深入的了解,以及明确各施工项目工程之间的关系,从而导致不必要的建设成本增加。施工现场的平面布置图是设计单位依据项目施工特点与施工条件,对施工场地的所有设施设备在平面位置上进行合理设置而设计的,可以避免工程施工中出现反复搬迁施工设备、地下工程的反复开挖和土方的往返运输等情况,有效降低运输的费用和修建临时场地的费用等,对工程预算中直接费用的支出有着直接的影响。如果在施工过程中,建设施工单位严格贯彻落实施工现场的平面设置图,既可以加快工程进度,也可以提高建设施工单位的经济效益。
2.4运输组织计划对工程造价的影响运输组织计划在施工组织设计中占有重要的地位,其不但对工程施工进度有着直接的影响,而且在确定工程造价中也起着至关重要的作用,在工程项目施工的过程中占有很大的工作量。为了保障施工进度可以按照施工计划顺利执行,最大程度地降低工程项目施工的成本,建设施工单位要确保运输组织计划的合理性与可操作性,尽可能的使其满足如下要求:①运输的距离最短,总运输量尽可能最少;②以最少的运转次数满足施工建设要求,使运输材料可直达施工现场;③便于迅速的装卸材料和设备,以及运转和库存;④尽可能借助原有的交通条件,减少建设和完善临时运输相关设备的投入等。
2.5建设施工材料的价格对工程造价的影响人力资源、建设施工材料和机械设备等各项准备工作与合理配置是施工组织设计中至关重要的内容,其中建设施工材料费用在工程项目建设中所占的比重较大,约为建筑安装总费用的50%左右,有时可能会达到70%左右。因此,建设施工材料的价格对工程造价的影响举足轻重。可以影响建设施工材料价格的因素有很多,如材料产地、运输的方式、运输距离的远近和运费的高低等,因此建设施工单位在工程项目施工的时候,要采用招标的方法,尽可能的将材料的单价控制在最低。同时,建设施工单位还要对材料市场进行深入的调查和研究,结合不同产地材料价格、运输的方式和运费等,对不同供货方式材料价格进行计算,最终评估和判断出最合理、最经济实惠的材料采购方案,以有效降低材料费用的支出,进而控制工程造价。
【关键词】线路设计工程造价控制措施
一、前言
随着社会用电量的高速增长,电力工程项目建设投资规模也在不断增加。特别是近几年来,拟建和在建的送电线路很多,无论是发电厂的配套工程还是输变电系统的网络建设项目,都在某种程度上存在着忽视工程造价控制和管理的现象,造成项目建设的“三超”现象较为普遍。架空送电线路工程由于影响工程造价的不确定因素较多,造成控制难度进一步加大。这些问题已经引起了各级主管部门的重视,对于存在的问题,如何采取有效措施,使工程造价控制走向规范化、系统化、法制化轨道,已是当务之急。本文就设计阶段当前存在的影响项目投资效益的一些问题及控制措施展开论述。
二、设计阶段造价控制中存在的一些问题
根据有关资料的反映和初步调查研究的结果,我们认为目前在设计阶段造价控制中存在如下一些主要问题。
1.设计深度不够使工程造价得不到有效控制
近几年来,电力工程的建设项目多、进度要求快,各级电力勘察设计单位承担的设计任务也大幅增加。一些设计单位在遇到设计任务重、时间紧的时候,往往无法做到深入细致的调查研究,工作敷衍了事,未按国家标准进行设计,对具体设计方案缺乏比较,以及设计水平不高,审查制度不严等,最终造成项目设计深度不够、套用图纸不适等导致设计变更增多,使工程造价得不到有效控制。
2.工程设计和投资控制联系不够紧密也是工程造价得不到有效控制的一种表现
在实际工作中,由于送电工程专业技术性强的特点,一般都是勘测设计人员根据设计委托进行现场调查、勘测和方案比较,分阶段提供条件给造价人员编制估算或概预算。但是长期以来,技术人员由于缺乏经济观念,往往无法提供编制概预算所需的全部条件;而从事概预算编制的人员不熟悉工程设计和施工的工艺,无法吃透相关定额、标准的内涵,不能主动收集或向技术人员索取所需的全部条件,导致编制的概预算存在缺项、漏项或重复计算、高估冒算的情况,难以真实反映施工现场费用,有效地控制造价。
3.缺乏信息反馈和项目后评价程序使造价控制工作的质量得不到进一步提高
项目完成后由于缺乏造价成本信息反馈和缺少项目的后评价程序使设计单位缺少机会了解实际发生的工程成本,无法进行事后分析,在以后工作当中又有可能将问题带入下一个项目中,不能进一步提高造价控制工作的质量。
三、设计阶段造价控制的措施
造价控制是一个全过程的控制,同时,又是一个动态的控制。在设计阶段的造价控制,体现了事前控制的思想。设计阶段是项目即将实施而未实施的阶段,为了避免施工阶段不必要的修改,减少设计变更造成的工程造价的增加,应把设计做细、做深入。一旦设计阶段造价失控,就必将给施工阶段的造价控制带来很大的负面影响。为了纠正上述存在问题,根据上级有关文件的精神和行业技术标准,参照国内部分省市的先进经验,我们认为,在设计阶段应该从如下几个方面进行造价控制。
1.健全设计单位经济责任制,严格控制工程成本,提高竞争意识
设计单位和主管部门对于设计节约和浪费应制定明确的奖罚标准:对因设计原因而造成的工程浪费、工期延误及超出投资限额的损失,要追究设计人员责任;对科学合理、经济的方案予与奖励。促使设计人员增强主观能动性,提高自身素质和相互间竞争的能力,增强为业主控制投资成本,提高竞争意识。
2.推行限额设计,全面推广工程典型造价运用工作,加强技术和经济的有机结合
所谓限额设计,就是按照批准的可行性研究报告和投资估算,在保证质量、功能要求的前提下,控制初步设计;按照批准的初步设计编制概算,控制施工图设计和预算;同时,各专业要按分配的投资额来控制设计。限额设计必须贯穿于勘察设计的全过程。
推行限额设计有利于强化设计人员对工程全过程的造价意识,有利于经济管理人员及时进行造价计算,为设计人员提供信息,使勘测设计小组内部形成有机整体,克服设计深度不够及勘测设计相互脱节的现象,改变设计过程不算账、设计完成见分晓的现象,使投资达到动态控制的目的。同时,推行限额设计还可以促使设计和造价人员进行项目全寿命费用的分析,使他们不仅要考虑项目一次性的投资,还要考虑施工阶段和运行后的经济费用。比如:在输电线路工程项目设计过程中对于线路选线定位以及在雷区的防雷、冰区的避冰、抗冰、防冰、融冰等对运行成本影响较大设计方案的优化时,就有利于设计人员进行全面分析、仔细考虑、认真权衡,最大限度降低工程成本,在投资限额内控制好工程造价。
送电线路工程典型造价是国家电网公司加强工程造价管理,降低工程造价,提高投资效益的重要手段。在送电线路典型设计的基础上,按照各模块的使用条件,通过对大量实际工程的统计、分析,合理确定典型工程断面,再结合各地区各电压等级线路的特点,科学设定设计所需的边界条件,形成典型方案。然后,典型造价在典型方案的基础上编制完成。典型造价成果体现了科学性,先进性,合理性和适用性。在实际工程设计中,必须按照典型造价进行严格把关,若工程主要条件与典型方案有差异而产生造价费用偏差,应对各项技术经济指标进行严格认真的分析比较,直至该设计方案的造价指标在合理范围内。推广典型造价,有利于科学建立工程造价标准,合理评价工程技术经济指标水平,有效控制工程投资,努力降低电网工程建设成本。
中国电力顾问集团公司按年度编制了《电网工程限额设计控制指标》,该指标一般作为220~750kV架空送电线路工程设计阶段的限额控制参考指标。国家电网公司于2007年出版了送电线路典型造价,丰富了110KV~500kV送电线路的造价指标。限额设计和典型造价都是在大量实际工程统计分析的基础上形成的,编制原则是一致的,在运用中可以相互补充,相互借鉴。不论是限额设计或是典型造价,出发点都是要求在设计阶段把技术与经济紧密结合在一起。在工程建设过程中,设计人员与造价编制人员通过相互学习,密切配合,才能将技术与经济有机地结合起来。为此,设计人员必须提高素质、熟悉本专业的概算、预算和费用定额,熟悉建筑材料预算价格,树立强烈的工程造价控制意识,精心设计,大胆采用新工艺、新材料,把技术与经济统一起来。通过经济分析、技术比较及效果评价,正确处理二者之间的对立统一关系,力求达到在技术先进条件下的经济合理,在经济合理基础上的技术先进。技经人员应当努力提高自身的政治和业务素质,深入实际,多方掌握有关造价信息,密切注视在我们这个领域里新工艺、新材料、新设备的出现,建立相应的资源库,力求提高工作效率和准确率,为工程造价的有效控制提供合理的依据。
3.优化设计方案,有效控制工程造价
设计是工程建设的灵魂,设计成果的好坏对造价影响很大,因此必须尽可能地优化设计成果。根据国家发展和改革委员会2007年的《电网工程建设预算编制与计算标准》的规定,架空送电线路工程静态投资主要由四个方面构成:即本体工程费、辅助设施工程费、编制年价差和其他费用。本体工程费一般占65%~75%左右,辅助设施工程费一般占0.3%左右,编制年价差正常情况一般占5%~10%左右;其他费用一般占15%~30%左右。从投资构成上看,编制年价差虽然也占一定的投资比例,但它的高低主要受人工、材料、机械要素的市场价格波动影响,对投资主体来说为不可控因素,故对架空送电线路工程造价控制的重点应该是对本体工程费用控制和其他费用控制。本体工程由六项单位工程构成:工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程、架线工程、附件工程。按静态投资对各个因素的敏感程度来排序,较高的是杆塔指标、人力运距、基础混凝土。因此,在设计阶段对本体工程的控制重点应主要控制这三个技术指标。
其他费用从构成上主要包括:建设场地征用及清理费,项目建设管理费、项目建设技术服务费、整套启动试运费、生产准备费、辅助施工费、基本预备费等。除建设场地征用及清理费用外,其它各项费用一般有较明确的开支项目和费用标准,概预算编制也有规定的费率计取标准,管理和控制较容易,工程实践中这些项目很少出现超支问题。因此,对其他费用的控制重点是在建设场地征用及清理费的控制。
(1)优化线路路径
对送电线路来说,路径优化是设计工作的第一步,也是控制工程造价的重要措施。路径的选择影响本体工程的多个单位工程,是影响整个工程造价的主要因素。设计人员在设计前,要十分重视沿线气象条件、地形、地质、水文、污秽等级、现有可利用交通条件、重要交叉跨越、重大障碍物拆迁等资料的收集工作。不能片面追求路径最短化,而必须在满足所属地区规划部门要求及避让通信、军事等设施前提下,考虑安全运行、方便施工、降低造价、经济运行、障碍物处理及大跨越情况基础上,对线路路径的多方案进行综合比选,选择技术经济最优的方案,例如:拆除建筑物和居民住房,砍伐经济林木或防护林,跨越采石厂等都会增加拆迁补偿费用,影响到其他费用中的建设场地征用及清理费的控制;不良地质会增加基础建设投入;而不良地形更会增加工程的总体造价。
(2)合理选择导线、地线
导线截面的选择应综合考虑线路的输送目的地负荷容量及负荷增长情况、导线制造、架线施工、运行维护等多方面因素,进行技术、经济的综合比较。发挥地线在防雷保护、通信等方面的综合作用,合理配置OPGW、良导体及普通地线,使选择的导线、地线既要满足技术上的要求,又要保证工程投资的经济合理。
(3)合理规划塔型
影响线路投资最敏感的因素就是塔材量,不同的杆塔型式在造价、占地、施工、运输和运行安全等方面均不相同。减少每公里塔材的耗钢量是降低造价的最有效途径。如每公里减少1吨的塔材,那么每公里可减少材料费及施工费用等各项投资约1万元。虽然每公里塔材的耗钢量不可能无限制地减少,但从以往工程统计分析看,不同的线路在标准相差不多的条件下,每公里塔材耗钢量可相差几吨。因此,在设计阶段,必须根据工程地形地貌条件,精心规划工程需要的各种塔型,在满足使用条件下选用耗钢量较少的杆型;同时,降低线路曲折系数,增加直线杆塔使用比例,以降低杆塔耗钢指标,从而控制工程造价。还可以结合近、远景规划,使用双回路或多回路铁塔,这样目前工程的造价虽然会高了点,但为以后的工程建设项目预留下线路走廊,避免或减少了下个工程的工地运输、土石方工程、基础工程、杆塔工程的施工工程量及建设场地清理费,从总体上讲还是会大大降低工程造价。
(4)优化杆塔基础形式
杆塔基础作为输电线路结构的重要组成部分,它的造价、工期和劳动消耗量在整个线路工程中占很大比重。其施工工期约占整个工期一半时间,运输量约占整个工程的60%,费用约占整个工程的20%~35%,基础选型、设计及施工的优劣直接影响着线路工程的建设。在基础设计方面,根据每基杆塔的基础作用力和地形地质条件,优先采用掏挖、嵌固、岩石基础等原状土基础,并积极采用技术先进的基础型式和杆塔全方位高低腿、不等高基础等,可大大减少工程中土石方量和混凝土量,同时也减少了对自然环境和地面植被的破坏,有效地减少建设场地清理费,节约工程的投资。
4.加强设计变更的管理
在项目建设过程中,不可避免会发生设计变更。设计变更有业主的功能性变更与设计的技术变更,设计变更管理主要是针对设计的技术变更管理。技术变更又分施工图设计变更与施工中的设计变更,施工中的变更主要是材料设备采购变更和现场施工变更;施工图设计变更会产生基础或结构局部变更,从而影响工程的造价;再者,设计变更管理还涉及到变更所处的时间段的问题,对非发生不可的变更,设计人员应主动深入了解情况,争取把设计变更控制在最小范围:在设计阶段发生变更,只修改设计图,损失就少;在采购阶段发生变更,不仅要修改图纸,还得要采购新的材料和设备;若是在施工阶段发生变更,不但是设计图和材料设备的变更,而且会造成返工、拆除、重做,势必产生重大变更损失,造成浪费。总之,要严格控制设计变更,变更前要算好账,论证其合理性、必要性再变更,严格履行变更程序,加强设计变更管理,使变更控制在限额内,达到有效地控制工程造价。
5.形成跟踪制度
设计部门应形成跟踪制度,主动跟踪工程项目的建设过程直至工程财务决算。对发生“三超”的工程项目,设计部门应及时总结发生问题的主、次方面原因,区分对待。属于因设计阶段造成的,应针对其发生的原因,制定对应的规范、规定,保证同类型的问题在今后的工程中不再发生。同时,应加强与兄弟设计单位的横向联系,借鉴其优点与不足之处。
四、结束语
工程造价控制是基本建设的重要课题。设计阶段的造价控制主要是通过控制工程的估算、概算、预算,达到提高设计质量,降低工程造价,取得真正意义上的控制造价。因此,控制造价的关键在设计阶段。只要能够依据各项参考指标,严格执行规程制度,采用科学的方法,合理确定目标,就一定能使设计阶段的造价得到很好的控制,真正达到投资省、进度快、质量好的效果。
参考文献:
随着经济全球化的发展及知识经济时代的到来,创新成为推动社会科技进步与经济不断发展的决定性力量[1]。城市经济的发展、建筑工程的规模逐渐扩大及其形式功能的日新月异则要求土木工程技术也不断地发展与创新,同时也要求高校土木工程专业[2]培养大量应用型创新高等工程技术人才。毕业设计论文作为土木工程本科专业中最后的一个理论性与实践性综合的教学环节,其目的是培养学生独立分析与解决工程技术问题,最终使学生符合应用型创新工程人才的基本要求。因此,毕业设计[3,4]论文必须具有综合知识、能力与创新相结合的特点。企业、高校与科研院所[5]之间通过生产、教学和科研紧密结合,在课程教学与实践过程中有机结合企业生产实践与科研创新,可以较好地培养学生综合素质、能力以及创新能力。同时,使学生在实际毕业设计论文过程中,提升科学研究能力与团队合作精神,增强设计与参与生产实践的事业心和责任感[6],在更好地运用综合专业知识提升毕业设计质量的同时,达到应用型创新人才的培养目标。
1创新土木工程毕业设计模式
产学研有机结合土木工程毕业设计论文的创新,就是在毕业设计与研究论文中,实现毕业设计[7]、教学与土木工程实践相结合的创新模式,提升土木工程专业学生的实践能力。土木工程产学研项目中,结合科研创新与生产实践来优化课程教学,培养土木工程学生的实习实践能力,有助于全面培养有能力的土木工程专业学生。在具体的土木工程毕业设计创新模式之中,可以优化开展实施产学研合作,有效建立健全当前土木工程教育中产学研结合教育课程评价[8]及调控机制,改变传统的土木工程教育模式。同时,也有助于实现企业、高校以及研究机构间的优势资源互补,优化培养应用型土木工程专业创新人才。
2基于产学研土木工程毕业设计的意义
利用产学研机制与应用型创新人才培养目标进行创新性土木本科毕业设计论文的选题,从工程实际与学术问题的联合创新出发,丰富与扩展课题的研究目标,将产学研科研或工程项目转化为创新型的实验项目、依据工程实际与实验模型培养学生的动手能力、扩展创新能力。同时,创新性土木本科毕业设计过程中,也可以提升学生的论文写作能力,优化学生力学模型计算能力,培养技术学术交流,扩展学生思维,具有重要创新意义。基于产学研的课程实践与毕业设计工作,能够优化提高土木工程产学研合作水平和效率,实现共赢,共同发展。创新模式,搭建土木工程产学研平台,优化服务,能够优化推进企业与高校、科研院合作,提高合作层次,有效实践产学研合作,提升土木工程毕业设计质量,发挥积极影响。而且,在土木工程专业中,其毕业设计与实际工程密切相关,使其与产学研相结合,有助于培养学生的实践能力与创新能力,也可以提升毕业设计质量,具有重要意义。
3基于产学研土木工程毕业设计创新的实现措施
3.1完善产学研结合体系
密切协调土木工程教学与后期毕业设计间的联系,基于产学研创新模式,设置课程教学与生产实践,最终为毕业设计的选题、实习与设施打下基础,增强课程试验与毕业设计等与外部生产与科研创创新等因素之间的关系,提升毕业设计质量。考察学生的知识综合应用能力,解决工程中与企业科技生产中的实际问题,从而使学生能够更好的理解工程毕业设计题目,使其能够聚精会神地投入到毕业设计中,提升学生参加土木工程毕业设计的热情。
3.2提升土木工程专业产学研基地实力
高校院系加强与地方科研生产合作,建立完善土木工程专业的产学研基地,鼓励教师参与生产实践,提升其实践指导实力,为毕业设计与论文提升工程实际的支撑,激发土木工程学生在毕业设计中的潜在能力。通过土木工程专业产学研联合的课程教学实践与毕业设计,更深层次地让学生通过融入到土木工程设计实践中。
3.3提升选题水平
创新性毕业设计论文选题工作,必须要确保选题符合土木工程专业的实际特点,切合应用型创新人才的培养目标要求,保障土木工程毕业设计的选题深度可为学生所接受,一方面避免选题简单重复的陈旧题目,适应经济与社会发展的需要;另一方面避免在毕业设计中选题过深、题目过大而脱离生产实际的情况,确保学生切实完成毕业设计工作。
3.4提高毕业设计指导质量
院系在毕业设计指导中,应细化到具体教学指导单位,根据各专业学生毕业设计的专业特点,制定适合创新模式的毕业设计论文指导细则。指导教师在学生毕业设计中,能够积极引导学生去创新思维,建立学生对毕业设计的多元文化意识,培养土木学生的工作、人际交流能力。
3.5协调毕业设计考核环节
建立基于产学研的毕业设计分阶段考核方法,首先对指导教师要求其书面陈述毕业设计课题来源、选题依据、设计论文内容、难以程度及工作量等情况,由院系讨论与考核设计选题。在此基础上,增加创新学分与创新能力的评价标准,使学生更加有积极性地投入创新能力的培养,同时,激励教师培育基于产学研等的创新课程与毕业设计的实践,给予相应的政策支持。基于产学研的毕业设计论文实施过程,可以根据实际情况,适当的调节增加实践环节的考核,以保证毕业设计的质量提升。
4产学研创新毕业设计论文案例探索
盐城工学院土木工程学院依据江苏省特色专业和国家特色专业建设点,逐步推行创新教学与科技管理体制改革,努力提高科技水平,走产学研相结合的道路,积极为地方社会经济服务,承担了大量的企业科技开发项目。土木工程学院在基于产学研的教学与毕业设计改革上,利用校企协同育人平台,引入企业深度参与教学实践,开发了“企业文化、建筑工业化技术、施工安全管理、现代施工关键技术、建筑信息化技术、绿色建筑技术、建筑设备工程”等校企网络课程。进一步,加强教学方法改革,利用校企网络共享络课程,鼓励开展学生主动学习、研究性学习与合作性学习;对“土木工程测量、土木工程材料与工程结构测试技术训练”等课程实施以能力考核为主的考核方式改革,为切实完成实践课程培养目标与创新性毕业设计论文工作提供有力保障。学院教师团队目前承担的产学研项目,紧密结合土木工程教学与企业生产实践科技问题,为培养应用型创新人才进行卓有成效的探索。笔者所在的课题组,目前承担“深大基坑开挖施工对工程桩的影响及其检测关键技术研究”产学研项目,旨在结合教学与工程实践科技创新的同时,进行土木工程创新毕业设计与应用型创新人才的培养等探索工作。在教学中,针对盐城多河地区特点,分析深大基坑开挖的设计、施工与环境影响特点,将工程难点问题引入课堂与试验及实习实践。对深大基坑开挖回弹引起的桩基承载形状变化等问题,在“桩基工程”课程的设计与施工检测等课程中,进行针对性的分析,充分调动学生的学习兴趣,利用课程试验与产学研课题研究试验有机的结合,引导学生参与科研试验研究,为创新性毕业设计提供知识能力的积累。在此基础上,进行基于产学研的毕业设计论文工作,根据学生情况并结合项目特点,毕业设计选题有“先锋岛三期多面临河深大基坑的设计与施工”“盐城多河地区的基坑支护形式与插入深度研究”“深大基坑开挖条件下的工程桩承载力计算”“深大基坑开挖坑底回弹与桩基承载计算与检测”“临河高层建筑深大地下室基础设计与施工方案”等,创新了土木工程毕业设计论文的形式,并推动了工程生产实践与企业的技术创新等工作。
5结语
在土木工程教学、试验实践及毕业设计的各阶段,基于产学研联合研究项目改革教学方法与毕业设计选题及实施,促进土木工程本科毕业设计论文的创新与实践,使学生在毕业设计阶段直接接触到工程实例与企业技术创新实践,可有效保证学生完成土木工程专业的教育培养计划,培养学生的专业创新能力,为完成土木工程应用型创新人才的培养目标发挥重大作用。
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[6]陈树华,郭轶宏,梁文彦,等.基于跟踪管理的土木工程专业毕业设计教学探讨[J].教育教学论坛,2013(38):66-68.
2毕业设计指导工作
毕业设计指导工作是决定整个毕业设计质量好坏的关键。基于专业导师制毕业设计指导工作的实施,有利于密切师生关系、促进教风和学风建设,有助于解决指导环节存在问题。专业导师负责制,即从大三开始,每位学生都选择一名专业指导教师,由专业导师指导专业课程学习、专业技能训练,由专业导师布置和指导其毕业设计。实施专业导师负责制,专业导师来自于科研教学骨干教师与企业工程师,学生和导师双向选择,建立专业导师制度;其次,三年级学生即可进入毕业设计环节,在导师指导下,确定专业方向,学习专业知识。
3毕业设计质量管理
3.1建立毕业设计规范制度
建立毕业设计管理办法与实施细则、毕业设计大纲、指导教师职责、评阅教师职责、成绩考核标准、答辩工作规范、工作流程、论文格式规范等系列文件制度,从过程管理上形成选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节的规范和标准。
3.2选题规范化管理
制定科学、合理、规范化的选题申报制度,毕业设计选题实行一人一题、题目不重复。严把指导教师质量关,选派有教学和科研经验、具有讲师职称或博士学位的教师担任指导教师。
3.3毕业设计过程监控
毕业设计质量监控机构有学校、院(系)及专业建设组(或教研室)三级,采取院(系)自查和学校检查相结合的方式进行,明确各级监控岗位职责。监控环节分为初期检查阶段,包括指导教师资格、选题、开题;中期检查阶段,包括教师指导、设计进度、学生工作情况等;末期检查阶段,包括设计质量、答辩资格审查和答辩情况,整个监控环节形成了毕业设计质量监控闭环。
3.4毕业设计量化考核
毕业设计工作的量化考核应以毕业设计规范制度为依据,对质量监控过程进行量化。毕业设计(论文)工作评估指标体系,分为一级指标(质量监控、题目选择、论文或设计质量),二级指标(组织领导、质量监控、选题、成绩评定、总体水平)及主观观测点,最终达到对毕业设计工作的量化考核。
3.5毕业设计网络化管理
毕业设计网络化管理系统实现了教师网上出题、开题下任务、中期检查、论文审阅的全过程指导,提供师生互动平台,为教学管理人员的组织立题、中期检查、答辩分组、论文评审、归档全过程监督管理提供了工具,从而在很大程度上提高了毕业设计管理水平和毕业设计的质量。
(二)学生思想不重视。一般课程设计都是安排在学期末,学生忙于准备期末考试,临近假期又着急回家,不能将全部精力投入到设计中,而且抱着交个材料上去就能过关的心理,对课程设计敷衍了事,得过且过。
(三)单个课程设计学时不足。环境工程专业的课程设计主要集中在第三学年,开设的有环境工程课程设计(一)泵站、(二)管道、(三)水处理构筑物、大气污染控制工程课程设计、环境监测与仪器分析课程设计等,种类较多,但是单个学时较少,一般只有1~2周,设计深度不够,只能浅尝即止。
(四)题目单一陈旧。课程设计的指导老师往往由相关的理论课老师担任,一个老师要同时指导环境工程专业两个班的学生,而课程设计仅有1~2周,时间少,老师精力有限,基本上所有学生只能共用一个题目,题目类型由指导老师来确定。由于教师所掌握的工程资料有限,课程设计的选题往往已使用多年、比较陈旧,工程实践性不强。
(五)设计脱离实际。现在进入高校的门槛越来越高,基本都要求有博士学位,这些年轻教师往往从学校毕业后直接到学校任教,没有经过严格、系统的业务技能和专业实践训练。环境工程专业课程具有较强的理论性、实践性和应用性,教师若只有理论知识,缺乏工程实践经验,在授课时照本宣科,不能很好地将理论与工程实际相结合,最终将导致学生感觉工程理论基础知识枯燥、抽象、理解困难。学生在进行课程设计时也就只能依葫芦画瓢,设计与实际脱节,无工程实际意义。
(六)考核指标片面。课程设计的考核主要是指导老师根据学生提交的设计说明书和图纸进行成绩评定,缺乏对过程的监管,使一些学生产生偷懒心理,之前不认真查资料进行设计,临时抱佛脚找其他同学的随便改改交差了事。这种片面的考核方式不能客观真实的反映学生的实际设计水平,还严重影响了学生的积极主动性。
二、面向卓越工程师培养的课程设计教学改革
(一)加强监管,提高教学质量。健全课程设计的监督、管理和检查机制,从学校、学院和教师三个层面制定详细的课程设计教学管理流程,对课程设计的质量进行有效的监控。同时加强教务处及学校督导组对课程设计教学工作的抽查监控力度,对教师指导课程设计工作、课程设计质量、成绩评定等各方面进行检查,促进课程设计教学质量的提高。
(二)强化教师的工程背景。当前学校对教师的考核存在重科研轻教学现象,使老师大量的精力投入在科研上,部分教师的教学积极性没有发挥出来。教师忙于跑项目、写论文、出成果,忽视了科研成果的转化,逐渐脱离了实际应用,有工程实践经验的就更少了,即使有也是陈年的经验了,而课程设计的教学需要的就是实践经验,因此学校要加强对教师队伍这方面的培养,定期送教师去企业交流,使教师能接触生产一线,掌握生产实践的新动向。同时建立青年教师参加工程实践的激励机制,支持教师与企业合作承担科研课题,开展应用型科学研究,实现学术水平与工程实践能力的双提升。
(三)深化校企合作。盐城工学院“卓越计划”试点专业实行校企联合培养模式,培养分为校内培养和企业培养两个部分:本科生保持4年学制不变,优化提升“3+1”模式,在校学习时间2.5~2.8年,在企业学习实践累计1.2~1.5年。中国盐城环保产业园和江苏科易达环保科技有限公司作为环境工程专业主要的校外实践基地,能为学生提供良好的企业实际工程环境和实践教学资源。但是实践基地这些优秀的教学资源不应该仅仅用于最后一年多的企业实践阶段,前期教学中的理论学习,如课堂的工程案例分析、课堂讨论及布置的课下作业都可以结合工程实际。课程设计的题目设置也要是真刀真枪,来自于企业的项目实例,体现当前行业的技术发展水平,这样才能真正有助于提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。
(四)建立课程设计题库。针对课程设计题目单一陈旧的问题,可以通过建立设计题库的方式来解决。指导老师平时注重收集素材,每两年更新一次,淘汰陈旧的题目,增添新的,与时俱进。题目多样化,根据题目的类型分若干个模块,每个模块包含若干个主题,每个主题下设置一些题目。如环境工程课程设计水处理构筑物的设计题目可以分物理处理构筑物和生物处理构筑物两个模块,生物处理构筑物模块下包含活性污泥法、生物膜法和厌氧生物处理技术三个主题。学生可以根据自己的兴趣选择题目,提高了学生的积极性,并且能有效地防止抄袭现象。学生在理论课程的学习时,看到感兴趣的题目,经老师确认有可行性,符合课程设计的要求,也可以加入到题库中。
(五)拓展课程设计教学环节。目前课程设计的指导老师基本上由相关理论课老师担任,那么在课堂教学中要避免“满堂灌”,可以引入工程思想、原理和方法系统,推行启发式、研讨式、案例式教学和研究性学习,使学生加深对理论知识的理解,学以致用。通过淡化理论教学与实践教学的界限,将理论知识融入到“模拟企业、模拟项目”的情景中,培养学生工程意识,提高工程实践能力。课程设计不应该仅仅局限于完成基本的教学任务,对于一些创新性比较强的设计,可以鼓励学生参加各类各级环境工程专业相关的设计竞赛,如国家级的全国高校环保科技创意设计大赛,校级的环保创新设计竞赛等,进一步增强学生的理论功底,培养学生的工程实践能力和自主创新精神。
(六)注重专业素养的培养。在教育部制定的“卓越工程师教育培养计划”的通用标准中第一条就要求具有良好的职业道德及较强的社会责任感,这与我国高等工程教育一贯倡导的“以德为先、能力为重、全面发展”的人才培养理念是一致的。课程设计作为环境工程专业实践教学的重要环节之一,应该在培养学生成为未来工程师所必需的职业道德、安全意识、环境意识等基本素质方面发挥重要的作用。在课程设计之初,可以联系相关企业组织参观、座谈、调查研究、考察等活动,帮助学生了解本职业应具备的基本能力与素质。课程设计时,真题真做,增强学生将所学的理论知识应用于实际生产及分析问题、解决问题的能力。学生按照自愿的原则组成3~4人的团队,一起讨论设计方案,分工合作,最终完成一个综合性的设计,不仅可以杜绝混学分现象,还培养了学生的责任感和团队协作能力。
(七)改革考核方式。完善考核体系,严格考核制度,提高课程设计质量。改变原来单一的考核制度,注重全过程的考核,增加设计中期进度检查,设计后期答辩环节。完善评分体系,对设计成果从创新性、规范性、严谨性、科学性等方面进行逐项打分。不合格的设计给予一次修改机会,若还不能达到合格要求,须下次重修,从而引起学生对课程设计足够的重视。
2.重表面成果,轻实际收获目前毕业设计所出的成果越来越多。有的计算书100多页,图纸有的达50多张,再加上其他材料,毕业设计档案袋装得满满的。从表面上看,内容很多,很充实。但实际上在如此短暂的时间里很难出这么多的成果,现有毕业设计成果中有很大一部分不是自己的,如施工图中附有的伸缩缝构造图、泄水管构造图、栏杆构造图等,很多学生的都差不多一样。
3.软件计算占用时间长,实际效果差目前在我国桥梁设计领域,普遍采用的商业有限元软件有:GQJS、桥梁博士、韩国的MIDAS/Civil、SAP2000和TDVRM2006等。虽然在电算课上已学习了“桥梁博士”软件的操作,但大多数学生在毕业设计阶段几乎仍然不会应用。特别是做连续梁方案的学生,往往在预应力筋的布索和调索阶段花费大量时间,其原因主要是学生急于求成想着套图,由于所套图纸跨径不同或桥宽不同,预应力筋布置完全靠“拍脑袋”想当然地去做,没有按设计要求进行预应力估算分析。有的学生在答辩前三周还没有完成软件计算,为了完成任务只能想办法瞒天过海草草敷衍了事。
4.计算书以程序输出表格为主,概念不清楚对于计算书的撰写,大部分学生喜欢将程序输出的内力计算数据和验算结果数据不加任何整理地罗列在计算书中,导致计算书中许多内容都是程序输出表格,整个计算书长篇累牍,让人眼花缭乱,找不到重点。这种做法不利于学生利用所学知识对计算结果进行正确的判断,以为程序可以输出结果就算完成任务。另外,表格的验算结果往往用“是”“否”来表示,如果其验算结果不满足规范要求,学生可以把输出的“否”字改为“是”,指导老师也无从判断。
5.对制图基本要求不熟悉,图纸错误多在毕业设计阶段多数学生对制图的基本要求还不能较好地把握,导致施工图图面质量较差。表现形式有:图面布局不合理、标注字号和箭头大小不合适、尺寸线规格使用混乱、图中文字字号设置不合理、线宽设置混乱、图中线条主次层次不分、点划线使用不规范、桥台构造不理解等。导致CAD图质量不高的原因主要有两方面:一是学生平时缺乏锻炼,对CAD软件操作不熟练,对结构3维构造不理解;二是学生一般都把绘图放在毕业设计的最后阶段来进行,往往比较仓促,没有太多的时间进行修改和完善。
6.缺乏科学、合理、实用的评价体系目前毕业设计的成绩主要根据指导教师和评阅教师的评判,加上毕业答辩情况来进行综合评分。在实际操作中,学生只知道自己最终的成绩等级,并不清楚自己在哪些方面做得很好,哪些方面还有值得改进的地方,因此最终的成绩只是一个模糊的评价。在成绩评定过程中,部分成绩无法准确体现学生毕业设计成果的水平,对是否抄袭也无法甄别,以致学生在毕业设计过程中往往避难就易,只求毕业设计顺利通过。对毕业设计过程中学习态度欠佳、设计工作不认真、设计任务完成不好的学生,教师基本上都给予及格成绩,这种做法使考核流于形式,从而使毕业设计达不到预期效果。更为严重的是,这对很多学生特别是低年级学生极易产生不良影响,可能形成恶性循环,导致毕业设计质量逐年下降[3]。
7.指导教师经验不足由于指导教师自身知识和工程经验的不足,或工作责任心不强,时有指导不全面、过程控制不严格、质量评价不客观等现象出现,以致毕业设计中对学生放任自流,学生间相互抄袭,而使毕业设计流于形式[4]。此外,毕业设计的有些标准不统一,不同教师的要求又不一样,让学生感到无所适从,导致学生对教师的指导产生怀疑,从而影响学生对毕业设计的态度。
二、对存在问题的思考和探索
1.毕业设计启动时间前移为了避免就业和研究生复试与毕业设计在时间上的冲突,比较有效的措施是有意识地将毕业设计时间从传统的第八学期向第七学期前移[5]。具体做法有两种,一种是利用第七学期初生产实习最后一周进行毕业设计选题、开题等工作。另一种做法是将毕业设计安排在第七学期未进行。这样学生至少在第七学期后的寒假期间可以熟悉毕业设计的内容。在毕业设计开始时,应提前将毕业设计的注意问题和流程向学生进行说明,否则有的学生在毕业设计后的一两周内还较迷茫,不知道该做什么,从而影响毕业设计的进度。
2.严格控制各阶段完成的时间从几届学生毕业设计所用时间来看,由于软件计算占用较多时间,导致后面出计算书、施工图等的时间可能只有三四周,有的可能更少,时间上太仓促。桥梁总体布置图有的学生在答辩前还在不断调整修改。因此,控制毕业设计各阶段的工作时间特别重要,这里面最重要的是控制软件计算所占用的时间,它是影响毕业设计总体进度的主要因素。应从以下两个方面着手解决这个问题。(1)将电算课与桥梁工程课相互结合起来学习专业计算软件。多数学校选择学习“桥梁博士”软件,但它属于平面杆系计算程序,还应该学习空间杆系结构计算程序,如midas。在这两门专业课程的教学中,要帮助学生了解该部分内容在今后工作(或毕业设计)中的定位和作用,使其主动学习这些计算软件。建议学生利用大三结束的暑假自主学习。(2)所有指导教师均要严格控制好各时间段。按照表1时间规定进行检查督促,对每一个时间节点要进行有效控制,对进度慢的学生要给予重点关注和督促。
3.规定计算结果形式针对桥梁工程结构计算的特点,应详细规范计算书的结果文件形式,能以图形表达的尽量不要采用表格出结果,如内力图、应力图、裂缝宽度图等,以使计算结果更加直观。其目的是结合专业理论知识有效判断结果,如有问题也可及时进行修改。另外,电算计算结果首先要看结构支座反力结果,从恒载支反力首先检验电算数据输入的正确与否。所以,在此阶段应该要求学生不仅要会计算,还应该清楚如何判断结果的对与错,如何出计算书。
4.选题多样化针对毕业设计电子版资料主要来源于上一届学生的情况,应增加毕业设计题目,尽量做到题目3年以上循环。可以在原有的基础上增加新的桥梁结构,如增加钢箱梁桥、钢桁梁桥、组合结构桥梁、钢拱桥。空心板梁还可斜交变化,各种桥型可以做成弯桥,也可尝试做斜拉桥和悬索桥等大跨径桥型。尽量将毕业设计的内容与学生今后的工作和研究生的研究方向有效地联系起来。如目前本科生大多数就业去向是施工单位,因此可以安排一些有关施工方案设计与计算的题目,这样不仅能激发学生毕业设计的激情和兴趣,而且也将有助于他们今后的学习和工作。除毕业设计外,还应增加一定比例的桥梁毕业论文,在符合毕业设计(论文)教学要求的前提下,选题应尽量结合生产实际、科学研究的任务,这样有利于调动学生的积极性,增强学生的责任感和紧迫感。选题管理采取双向选择的形式进行师生互选,统一调整,严格做到“一人一题”,从源头上杜绝抄袭现象。
5.制定科学合理的评价体系毕业设计的评分标准事关学生毕业设计的导向问题。应根据毕业设计的教学目的制订合理的评分标准。评分标准不能制订得过细,否则难以操作,就只能成为摆设。应采用公开答辩方式,欢迎其他学生来旁听和提问,使答辩过程成为学生相互学习和借鉴的机会,引导学生更加重视答辩。
6.教师间应加强交流在毕业设计(论文)期间,指导教师应定期进行例会,将各阶段遇到的问题提出来,相互讨论,统一应对方法,从而有效地给学生以切实的指导和帮助。
这次毕业设计工作,给予我们不少启发,下面就今后毕业设计工作谈一些想法。
一、选择结合实际任务的不同类型毕业设计课题,进一步提高学生的独立工作能力
建筑结构工程专业的培养目标是学生毕业后既能从事建筑结构的设计和研究,又能从事建筑工程的施工和管理,但他们在学校里要着重进行的是作为结构工程师的基本训练。为了达到这个目标,必须在整个教学中加强基本理论,重视基本技能训综,切实安排好实践环节,以及认真做好最后一个学期的毕业设计工作。
在各种教学安排中,传授知识和培养能力是学校教学的两个方面,而能力和创新精神却是提髙教学质量的重要标志。能力和创新精神的丨川练应当贯穿在各个教学环节之中,使学生由低到高地受到连续的训练和薰陶。但是毕业设计却是贯彻理论联系实际原则和综合训练独立工作能力的最后的也是最重要环节。它对保证学生质量起着其它教学环节所不能代替的作用,因而必需予以髙度的重视和精心安排。
从历史沿革看,我系本专业毕业设计曾有几种做法:解放初期没有毕业设计,学生祗是在临毕业前阅读几篇文献,写份读书报告;学苏后开始设置毕业设计,做的是假拟题目,分建筑.结构、施工三个阶段进行“总装配”;58年后实行“真刀真枪”的毕业没计,学生在一个小组里结合实际设计任务经历结构设计的全过程;61年后“真刀真枪'’和“真题假做”的结构设计题目件举,同时引入少呈科研題目,使学生学会科研方法。
我们认为把毕业设计作为“总装配”也好,作为“经历结构设计全过程”也好,作为“学会科研方法”也好,它们都有正确的一面,但也有困难的一面,而且不能概括毕业设计的基本要求。例如进行“建筑、结构、施工”的三阶段总装配,好处是学生能将已学知识联系起来解决工程问题。但毕业设计时间短,学生要忙于完成三阶段任务,精力分散,不易做到深入钻研,不能更好地培养独立工作能力和创新精神。又如“经历结构设计全过程”的做法,好处是真刀真枪,能调动学生积极性,是一次实战淚习。但生产和教学矛盾突出,例如设计资料常变动,各设计工种间技术矛盾很多,施工单位会提出种种实际问题要求推翻已做好的设计,因此学生会做大量重复性工作,有的不属于基本教学要求。
我们认为毕业设计的基本要求,槪括起来应做到“两彳、进一步”一就是进一步理论联系实际,进一步训练能力;抓住“三个性”——就是要求学生做毕业设计时具有综合性、独立性和创造性。这里所谓“进一步”,就是把毕业设计和其它教学环节联系起来考虑,有些训练可以在其它教学环节中基本完成,而在毕业设计中强调的则是进一步的提高。所谓“三个性”,就是在综合进行“总装配”的基础上,强调培养独立工作能力和创新精神。
为了达到这个目标,可供选择的毕业设计课题是广泛的。它可以是设计题目,可以是研究设计任务,也可以是本专业在结构、力学、材料、施工方面的科研专题。这里有一个核心问题,就是毕业设计题目要结合实际任务,它应该或者是一项实际生产任务或者是一个有现实意义的课题。学生不仅在毕业设计中能经历一次设计的或小型科研的全过程,而且有为推动四化建设尽自己力量的责任感。有了这一点,学生就会有极大的主动性和极积性去研究解决各种工程实际问题,做一些有创新意义的工作。也就能使学生在毕业设计中更有目的地钻研和运用理论,锻炼基本技能,自觉提高独立工作能力,自始至终地用高标准要求自己,最后达到培养目标要求。
二、抓好毕业设计前各个教学环节(尤其是实践环节),是提高毕此设计水平的重要条件
建筑结构工程专业是设计类型的专业,培养目标测重于结构设计和设计问题的研究。上述毕业设计安排能不能完成培养目标赋予的任务?会不会削弱结构设计方面的训练?这是必须认真考虑的问题。
我们认为,一个结构工程师,除了有宽厚的理论基础外,必须有严S的学风,有熟练的运算、绘图和应用规范手册的技能,有一定的处理构造和施工问题的能力。这三方面是进行结构设计的基本要求。但要成为有作为的工程师,这些要求是不够的。他还要有丰富的想象力,能做出好的设计方案,会处理新的工程问题L.这祥才能使生产不断发展。所有这些学风、技能和能力训练,显然不能只在一个毕业设计环节中加以完成,而是大学五年培养的结果。大学平时教学环节和毕业计,@;一t有整体。所以,适当地对平时教学和毕业设计进行分工,将一些更基本的丨川练放庄F时教学中,尤其在乍时实践环节中加以完成,而毕业设计丨则重对培养综合性的理论联系实际的能力,独立工作能力和创新精神,则是可取的。
例如,学生测量实习时,我们可以要求他们在2~3周内完成一个广区(或地区)的实际测图任务,学生测绘的地形地物图作为该厂的竣工图或在该地区进行基建的依据。
学生肩负了生产任务,就能认真地对待每一个读数,处理每一个数据,绘制每一根线条。这样就能在不长时间内锻炼严谨的学风,为今后培养更好的学风打下基础。
又如我们有意地在一些课程设计和大作业中安排工程技能的训练。譬如在“单层厂房结构设计”中,我们可以要求学生对一个典型厂房进行构件选型、主体结构和构件计算、处理各种构造问题、画出结构布置图、节点大样图、构件模板配筋图、材料表等。
他们的计算和图纸大体应达到生产用结构计算书和结构施工图的水平。这样就使学生在课程设计阶段基本完成过去毕业设计中对结构施工图训练的要求,在毕业设计中就有更多时间去考虑新方案和新专题。在“髙层建筑结构”作业中,我们还可以要求学生进行一个较复杂的结构构件计算,了解一般结构工程的计算方法、步骤以及怎样进行数值校核的方法。那么学生在毕业设计中就能摆脱一些数值运算钏练要求,用计算机进行工程计算:腾出精力去研究更为复杂的问题。
施工实习时,我们选择宝钢工地作为实习现场。那里有宏伟的建设场面,有先进的施工机械,有众多的技术课题,有经验丰富的技术人员指导。我们要求学生在完成实习任务的同时,为工地解决一、两个实际工程问题,写出专题报告,由工地技术人员负责审阅鉴定。例如有的学生为了统一异型钢模板类型,改进了某项设计,可节约数十吨钢材;有些学生对上海地区降水工程的历史和现状进行了调査分析,或者对宝钢工程中的基坑边坡稳定问题进行分析讨论。他们都写出有价值的专题报告,受到好评。在77和78级两届实习中,学生几乎一致认为:“施工实习使我们开阔了眼界,学习了施工知识,受到了一次从未有过的独立工作锻炼,在能力培养上有一个飞跃”。
我们体会学生经过测量实习、课程设计、施工实习等实践环节训练后,在学风、技能和能力上,每次都能迈上一个台阶。如果思想抓紧,措施得力,一步一个脚印地前进,他们的进步将是不小的。这些训练都能为毕业设计打下基础,有些工程技术训练大体得到解决,有些能力培养有了良好开端。在这个前提下,无疑地应该而且可以对毕业设计提出更髙的要求。
三、不同类型毕北设计题目的做法和要求
根据上面的毕业设计要求和我们的具体条件,我们认为毕业设计净时间以16~17周为宜,毕业设计选题以三类为宜,即“设计类”、“设计研究类”和“其它形式研究类”。由于本专业培养目标和学生毕业后岗位都侧重于结构设计和研究工作,所以前两类题目应该多一些;又由于教学计划中对结构课程设计已有一定训练,所以单纯设计的题目也不宜太多,以免过多重复。至于三类题目的比例,要看每届毕业设计前的具体情况而定。
1.设计类题目,指的是学生所参加的实际设计任务,或以实际任务为背景的题目。这类毕业设计大体可分收集资料、方案、计算、绘施工图、总结等个五阶段进行。
在第一、二阶段中,要考虑建筑、结构、施工三方面问题;在绘图阶段学生应参加各设计工种的技术讨论和汇总工作;在总结阶段有人可写专题,有人可做本工程设计的业务总结。参加这类题目的学生一般可由三种人组成:基本技能尚嫌不足的学生,对结构设计有特长的学生以及少数成绩优秀、组织能力较强的学生。
2. 设计研究类题目,指的是学生所参加的某项实际工程设计任务中的研究专题。
也可以是学生在参加某项工程的部分设计后,着重解决一、两个专题。做这种专题时,在设计方面要求学生达到技术设计阶段的要求,有一定份量的计算和绘图工作;在研究方面要求学生有较深入的理论分析,有自己独立的和创新的见解,有一些专题论文。参加这类题目的学生人数应该比另两类题目多。这些学生对一般性的设计技能已有一定的训练,有较好的自学能力,因而在毕业设计中有可能对他们进行进一步提高的训练。
我们认为这类题目可以多一些,原因有四:
①学生在结构设计上至少能做到技术设计阶段,在研究上有自己的专题,能够满足毕业设计的基本要求;
②不受生产任务在时间上和工作量上的限制,生产和教学的矛盾不大,又能为生产和技术改造直接服务;
③题目与教师的科研能结合。目前教师的科研大体有两类:一类是基本理论,一类是工程技术专题。后一类更容易结合。教师指导这类题,花时间不多,收效却不小。
学生又能为教师的科研提供必要的数据,所以教师愿意带;
④与当前土建技术发展方向结合(例如髙层结构的某些专题,结构优化问题,抗震分析等),比较有生命力。
3. 研究类题目,指的是学生所参加的结构设计以外的专题研究,
1城市堤防设计新思路
城市依江而建,市区的江河沿岸常常是人口集中和经济比较发达的地带。因此,城市堤防对城市的生存和发展起着至关重要的作用。随着现代化建设的推进,城市多功能、高品位的建设目标和可持续发展的总体要求,即城市堤防不但要具有防洪功能,还要具有景观环境功能,必要时还具有交通、商业等多种功能,走可持续发展之路,实现堤防与自然、堤防与城市相和谐。目前丹东市及丹东附属的县级市的堤防建设已经开始逐渐融入城市堤防建设的新思路。
2城市堤防设计中需考虑的几个问题
通过参与设计丹东市凤城市南大河综合治理工程,其工程重要任务是根据凤城市经济发展的新形势,通过本工程的建设进一步完善凤城市南大河的防洪体系,提高城市的防洪标准,充分利用南大河水体两侧自然的景观形态,建设以独特、唯美的景观展现城市滨水生态景观独居特色的魅力,将南大河滨水生态景观打造成为环境健康舒适、景观优美自然、文化内涵深厚、地域特征鲜明多功能的城市生态滨水廊道。目的是满足防洪要求,兼顾景观,提高流域整体防洪能力,美化该地区人民的生活环境,保护人民群众的生命财产的安全,并改善流域的生态环境。根据工程建设的主要任务,结合当地的实际情况应注意以下几个方面的问题:
2.1堤防工程建设必须和城市自然条件、社会环境、经济发展等因素相和谐。堤防建设首先必须服从流域防洪规划,堤岸线的布置应保证排洪的需要;同时应与城市总体规划协调,服从城市总体规划所赋予堤防的功能任务。
2.2重视堤防工程对城市景观的影响,可考虑与城市景观设施建设相结合。城市堤防在洪涝期是保护城市的工程设施,在非洪水期应该是人们休闲、娱乐、亲水的场所。凤城市南大河滨水生态的建设与远近闻名的凤凰山相结合,不但是当地城市居民休闲游玩的好去处,更是观光者在此接触自然、感受城市美景,与自然、城市和谐相处的好地方。因此,应充分注意南大河两岸的生态环境和景观建设,遵循人与自然和谐相处、保持自然、回归自然的原则,使城市堤防工程成为凤城市又一道亮丽的风景线。
2.3合理的堤线布置。防洪堤堤线布置直接关系到整个工程的合理性和建成后所发挥的功用,尤其对工程投资大小影响重大。堤线布置应根据防洪规划,地形、地势、地貌和地质条件,结合现有及拟建筑物的位置、型式、施工条件和河流历史演变,充分估计下伏层地质状况,经过技术和经济比评后综合分析确定。
2.4与城市基础设施规划相结合。以往在进行城市规划中,城建部门负责市区的排水、道路规划,水利部门负责河道防洪规划,人为地将城市排水、道路规划与城市防洪规划截然分开。两个部分相互衔接的地方经常会出现许多漏洞,相互间不能很好的结合。城市防洪规划与城市基础设施规划二者需全面考虑,统筹安排。堤防建设中应结合考虑城市排水工程、污水处理工程、道路与城市防洪工程。
3凤城市南大河堤防设计实例
3.1本次工程的主要任务。本次凤城市南大河治理工程主要任务是通过本次工程的修建,使之与南大河上下游已修建防洪堤衔接,完善凤城市城区段南大河的防洪体系,提高防洪能力。对南大河左右岸加固堤防、修建一级阶梯挡土墙和穿堤建筑物进行统筹安排,使之满足防洪、排涝、护槽固滩的要求,提高流域整体防洪能力,保护人民群众的生命财产的安全,并改善流域的生态环境。同时结合凤城市城东新区的总体规划,结合南大河左右岸场地及周围自然景观,进行合理的景观序列组织,建设南大河滨河公园;充分利用地域自然景观资源和文化景观资源,形成协调的滨水景观结构体系。南大河滨河公园的建成可以充分发挥其社会效益、生态效益和经济效益,促进凤城市建立地区性的生态系统。该城市河流景观将有力地推动凤城市城市健康的发展。
3.2防洪标准及规模。本次工程修建南大河左岸保护凤城市凤凰城街道,右岸保护凤山街道。凤凰城街道总人口11.21万人,其中非农业人口9.54万人,凤山街道总人口4.89万人。按照现行国家标准《防洪标准》GB50201-94规定:当城市非农业人口≤20万人时,城市的重要性为一般城镇,城市等级为Ⅳ等,防洪标准为50~20年。本次修建南大河左岸共有企业11家,其中凤城市老窖厂为国家中二型企业,还包括凤城市织布厂、辽东仪表厂、丝绸厂、凤化集团等,共有学校2座,分别为城东小学及市农机学校,医院1座为凤城市骨科医院,凤山路及凤华路穿越该区,又根据凤城市城东新区规划图,左岸防洪区分15个区域进行规划,主要有行政办公区、CBD商贸区、文化服务区等,占地面积约3.67km2。右岸共有企业3家,分别有亦佛实业有限公司、申科公司、蓄电池厂,凤上铁路位于右岸堤后,与之平行。按照现行国家标准《防洪标准》GB50201-94规定:当工矿企业为中型时,工矿企业等级为Ⅲ级,防洪标准为50~20年。又根据“爱河流域规划报告”,凤城市按照城市总体发展规划,城区防洪标准为50年一遇。凤城市城市防洪标准为50年。同时本次工程设计确定防洪标准既按照城市发展需要也应考虑与上下游已建堤防衔接的原则进行选取。从上述保护对象的论述可以看出,右岸防洪区保护对象较少,且较左岸重要程度低,上游已建成堤防已经达到30年一遇洪水标准,按照上下游衔接的原则,右岸防洪区防洪标准按30年一遇设计;左岸防洪区根据凤城市城东新区规划,保护对象较重要,防洪标准按50年一遇设计。综上选定,本次工程设计左岸防洪区防洪标准50年,右岸防洪区防洪标准30年。穿堤建筑物主要以排雨水为主,根据《城市防洪工程设计规范》(GB/T50505-2012)规定,本次设计穿堤建筑物雨水重现期均选用5年。本次工程治理河道中心线长度约3.5km。两岸共需修建土质堤防长6580m,其中新建堤防2361m,加高培厚堤防2749m,需要修整堤防1470m。共修建一级混凝土重力式挡墙护岸6919m。二级阶梯挡土墙护岸6919m,修建三级阶梯挡土墙护岸6919m。
3.3堤线布置。本次水利工程设计堤线及一级阶梯挡土墙岸肩线应根据水利工程相关要求遵循自然的原则,岸肩线布置在主河槽与滩地交界处,不破坏原有主河槽的河道宽度进行布置。堤防与一级阶梯挡土墙之间的空间应根据景观设计要求布置二级阶梯和三级阶梯挡土墙岸肩线,根据场地的竖向高程,可以考虑形成水体、广场、道路、绿地几个层次。
3.4堤型设计。根据目前常用的护砌材料结合本次工程的具体情况拟定直墙式护岸采用格宾石笼、混凝土重力式挡墙及混凝土悬臂式挡墙三种形式进行比较。最终防洪堤设计采用重力式混凝土防洪墙,并结合城市景观的要求,在重力式防洪墙上修建两层阶梯用于景观绿化设计。这样既可以防止河流冲刷,也可减少堤防占用河道,同时便于景观层次间设计。
4结论
城市堤防工程是城市总体建设的重要组成部分,城市堤防工程建设要充分考虑城市建设的要求,城市建设工程布置必须服从城市总体建设规划和城市防洪规划,二者需全面考虑,统筹安排。
作者:顾晓琳 单位:丹东市水利勘测设计研究院
参考文献:
[1]防洪标准(,GB50210-94).
[2]水利水电工程等级划分及洪水标准,(SL252-2000).
[3]堤防工程设计规范,(GB50286-2013).
通过钢铁企业调研、专家座谈和毕业生调查等方法,确定材料成型及控制工程专业培养的目标岗位,确定各个岗位的代表性工作任务,然后分析每个岗位的典型工作任务,根据工作任务提炼为行动领域,按照教育教学方法将行动领域转化为学习领域,再转化为该学习领域课程。
(二)多方参与,提高教学质量
在课程设计资源整合时,与中冶赛迪、重钢股份有限公司等单位的行业专家、校外兼职教师进行沟通、协商,共同确立改革方案。校内专业教师主要负责调研资料的整理、课程理论基础的搜集论证,以及协调校内外教师的工作。行业专家主要负责学生的现场实践工作,并指导校内教师,确保课程设计体系的准确性。校外教师有选择地参与课程的教学过程,提供相关的实践案例。在课程设计的实施过程中,坚持行业专家、校内专业教师和校外兼职教师的多元化教学,改善教学效果,提高教学质量。
(三)采用任务驱动,重点培养实践能力
按照教学大纲的要求确定课程设计教学内容,课程设计的内容要体现项目导向任务驱动的教学理念。具体做法是根据教学大纲设计学习情境,在各种学习情境下分解具体任务。如加热炉课程设计,其典型任务是熟练掌握加热工艺要求,并对加热生产过程进行控制,根据该典型任务确定加热炉设计的下分任务,包括燃料燃烧计算、炉子的热工制度(包括炉温制度、供热制度、炉压制度及钢种的加热工艺制度)和炉膛主要尺寸的确定、炉膛热交换和金属加热时间计算、炉体结构及烟囱等辅助设备的设计,在具体的设计过程中只需进行下分任务的设计即可。
(四)坚持行动导向,注重实践能力培养
以加热炉课程设计为例,一方面通过一个个下分任务的完成,使学生能够在完成每一个下分任务的同时,不断积累经验,逐步掌握加热工艺制度制订的方法,充分利用所学理论知识,逐步建构较为完整的加热炉作业区工艺和设备情况,明确加热岗位的任务和职责,初步形成职业习惯,毕业后可以直接胜任加热岗位工作。另一方面,该课程设计结合操炉工考试相关的内容,引入行业标准,实现理论和实践的融通,提高学生的实际应用水平。
二、基于“工作过程”法的设计思路
(一)以能力为本位,确定课程设计教学目标
课程设计教学目标,是学生通过课程设计的实践锻炼在职业能力和知识认知上要达到的具体标准,它既是课程教学的龙头,又是课程教学质量评价的依据,因此必须认真分析和论证。以加热炉课程设计为例,笔者根据分析论证,确定其课程目标为:(1)能力目标。学会制订加热工艺制度(包括加热温度、加热速度、加热时间);能正确进行炉膛尺寸设计,熟练掌握不同钢种的加热要求。(2)知识目标。熟悉加热制度制订的依据,掌握炉型特点和结构设计的要求;熟练掌握加热的特点和要求,准确掌握不同加热缺陷的特点和判断。
(二)以工作过程为导向,选取教学内容
同样以加热炉课程设计为例,通过在特定条件下进行加热炉初步设计(包括燃料燃烧计算、炉子的热工制度和炉膛主要尺寸的确定、炉膛热交换和金属加热时间计算、炉体结构及烟囱等辅助设备的设计),要求学生把理论和实践结合起来,培养学生综合应用所学的理论知识去分析和解决工程实际问题的能力,帮助学生巩固、深化和拓展知识面,使之得到一次较全面的设计训练,为实际工程设计奠定基础。
(三)以项目教学为手段,实现教学目标
课程设计教学充分体现了专业性、应用性和实践性。加热炉课程设计的具体思路是:首先,明确该课程与专业、职业的关系,确定该课程是材料成型及控制工程专业的核心课程。其次,进行学习情境和任务的设计,即确定教学内容。如在确定加热温度的过程中既考虑避免出现过热过烧,还要考虑Si、Mn等合金元素的影响及加热目的,从而进行综合确定。最后,进行考核与评价。通过聘请赛迪工业炉和重钢集团的专家进行现场数据对比分析,确定设计与现场生产的差距,从而确定合理的评价体系,促进课程设计的不断完善。
(四)构建多元化、开放式的教学评价体系
仍以加热炉课程设计为例,从入炉到出炉采用流程化作业,根据工艺的各个环节,将每一段的温度、速度和炉压确定有机结合起来,制订适合生产现场的工艺制度。在考核方面进行多元化考核,在结束设计后,学生采用答辩的方式将自己的设计思路、理念和工艺规程进行有效整合,老师结合学生的答辩提出问题,最后送行业专家评阅,从而实现过程性考核和结果性考核的有机结合。
三、基于“工作过程”法的实践效果
2012年下半年开始用基于“工作过程”法对材料成型及控制工程专业的课程设计类实践课进行改革,将现场数据采集和课堂工艺设计有机结合起来,经过两年的教学实践,采用平时观察、访谈等方式分析了该方法的实施效果。
(一)提高了学生的学习兴趣
采用基于“工作过程”法,将现场的工艺设计搬到课程设计里面,利用课程设计完成现场工艺参数的选择和确定,利用课程设计解决现场的实际问题,显著提高了学生的学习兴趣。
(二)提高了课程设计的学习效果
基于“工作过程”法将理论课程和实践课程有效结合起来,将知识体系进行重新构建,扩展了学习的时间和空间,为学生的深入思考和广泛交流提供了便利,加深了学生对理论知识的理解,能够从生产实际出发,主动提出问题、分析问题和解决问题,使学生从以前的不问所以然的埋头计算变成了分析工艺参数和处理现场问题的参与者,从而促进了对知识的理解与应用。
为行驶中车辆的驾驶人所能清楚见到其前方的直线距离。视距长短影响公路的行车安全至巨,安全性高的公路须有足够的视距,使驾驶人能够从容控制其车速,完成其所需的安全措施。
(2)纵坡度设计所包含的内容
为公路纵向的坡度,亦即沿公路中心线路面的倾斜度,以两点间高程差与两点间水平距离的比值表示的,如2.4%,或-3.6%,正值表上坡道,负值表下坡道。
(3)竖曲线设计所包含的内容
为纵坡度变化时,两坡度间将形成一转角,车辆通过该转角处应有相对应的考虑,以促进行车安全、舒适以及视觉美观,故应于纵坡度变化处设置一段曲线,使纵坡度逐渐变化,使路线平滑通顺,此曲线称的为竖曲线。
(4)是否采桥梁或隧道减少纵坡度所包含的内容
为若遇无法克服的地形障碍,为减少施工对当地自然环境的改变量,考虑土方开40挖等安全问题,建议可采用桥梁或隧道型式,于后续行车阶段也可减少用路车辆爬坡所造成的二氧化碳排放。
2平面线形设计
(1)缓和曲线所包含的内容
为当车辆由直线路段进入某曲线半径值以下的曲线路段,或由此曲线路段进入直线路时,为了行驶轨迹发生变化所插入的曲线称为缓和曲线。
(2)复曲线与反向曲线所包含的内容
为复曲线为同方向两个或两个以上不同大小曲线半径的圆曲线连接,中间未设缓和曲线者。反向曲线为两组同向曲线的反向组合。同向曲线为单曲线或同向曲线间设有缓和曲线者。
(3)平曲线最小半径限制所包含的内容
为公路的平曲线半径愈小,则曲率愈大,亦即表示公路转弯程度愈大,除产生较大离心力外,并因车辆转弯时所占公路面积较大,故有效路宽将相对减小,致降低视距,对行车安全及舒适性影响甚大,故曲线半径的最小值应加以限制。
(4)平曲线最短长度限制所包含的内容
为车辆沿曲线行驶时,若曲线长度太短,驾驶人即需将刚转弯不久的方向盘立刻转回,除离心力变化太大,乘客感觉不舒服外,驾驶人操作方向盘的困难度亦较高,41故平曲线的长度,亦有其最小限制的必要。
3公路交叉设计
公路交叉设计是为了有效率地发挥公路设施的交通功能。公路与其他公路或轨道系统相交者称为公路交叉。而公路交叉的型式可分为平面交叉与立体交叉。以下分别就公路交叉设计面向下的次因素及其内容作说明。
(1)是否采槽化设计所包含的内
为交叉路口槽化设计时,可利用标线或路面标记绘成槽化岛图型,用以区隔直通与转向的车道。槽化线线型分为单实线、Y型线与斜纹线三种,其颜色应与其连接的行车分向线、分向限制线或车道线相同。交叉路口使用实体阻拦物做成不同的槽化岛,将更能有效管制及保护车辆与行人。此指驶入或驶出交流道时的槽化设计。
(2)是否设置转向弯道所包含的内容
为转向弯道系于公路交叉处因实际需要设置槽化路口供转向且与主线分离的车道,可提高路口车流的纾解效率。此指驶入或驶出交流道时的转向弯道设计。
(3)是否采感应式号志所包含的内容
为交通感应式号志,用于交通量变化显著且无规律,或交通量悬殊的地点,由设于公路上的传感器侦测车辆到达状况,以号志控制器默认的程序,实时变换灯号。此指设置于进入交流道时的号志。