欢迎来到速发表网,咨询电话:400-838-9661

关于我们 登录/注册 购物车(0)

期刊 科普 SCI期刊 投稿技巧 学术 出书

首页 > 优秀范文 > 工程结构设计原理

工程结构设计原理样例十一篇

时间:2023-11-21 11:07:52

工程结构设计原理

工程结构设计原理例1

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)12-0089-04

以应用能力培养为核心目标的高职教育教学改革已取得了很多成果。其中,将知识传播与能力培养相结合,知识、能力、素养三位一体的教学目标已经形成共识。从培养综合能力,提高从事职业活动的认知能力、思维能力、判断能力、方法能力的角度,把课程知识作为载体,将文化教育渗透其中,形成反映课程知识与能力特征的课程文化,从而使课程教育立体化,可以让学生不再执著于课程知识的“迷宫”。

“工程结构设计原理”课程是铁道工程专业的一门专业基础知识课程,以道路桥面类桥涵设计通用规范、混凝土结构技术规程为基础,主要教授钢筋混凝土、预应力混凝土、圬工结构构件的设计原理,其主要内容包括如何合理选择构件截面尺寸及其联结方式,并根据作用的情况验算构件的承载力、稳定性、挠度和裂缝等问题,它为学习铁道工程、桥梁隧道构造物的设计计算与施工技术奠定理论基础。

当我们从传授知识的视角,将其视为一门重要的技术基础课时,我们意识到了这门课程对规范条文的概念、实质的理解与应用能力的重要性。

结构的静力平衡条件与事物的生存法则

静力平衡条件是钢筋混凝土受弯构件按承载能力极限状态设计,无论是单筋矩形截面,或双筋矩形截面或T形截面,基本计算式从两个方面得到,一是水平力平衡,二是弯矩平衡。以单筋矩形截面为例:

由水平力平衡,即∑H=0,可得

fcd・bx=fsd・As(1)

由弯矩平衡,即∑M=0,可得

M=fcd・bx(h0-■)(2)

根据按承载能力的极限状态设计的原则得出两个公式:

γ0Md≤fcd・bx(h0-■)(3)

γ0Md≤fcd・As(h0-■)(4)

公式的适用条件是

X≤ξ0h0(5)

ρ=■≥ρmin(6)

结构计算的目的要求得到As并确定梁体截面尺寸b和h0。从数学的角度,在给定已知参数的情况下,用公式(1)、与公式(3)或(4)两个方程就可以解出包括在内的两个未知数。

这种结构设计计算的关键不在于解方程的技巧,而在于对计算公式适用条件的选择。需要讨论x≤ξbh0的条件是否满足。一是要考虑平衡建立的基础条件:承载能力达到极限状态下梁在下部截面上发生了什么?二是要考虑梁的配筋条件设定得是否合理,钢筋过多还是过少。

从知识的角度,我们引导学生把问题简单化,即只要会解这个二元二次方程就行了;强调从思维能力的角度,需要学生考虑一个问题,那就是任何事物处于平衡状态都是有条件的。

事物的平衡条件包括两个方面――主观条件与客观条件。在这里客观条件就是要求梁的极限承载能力发生时既不能钢筋太少,也不能钢筋太多,即公式(5)、(6)给定的条件;主观条件则是由自己设定的,设计者一开始假设的参数as(公式中h0=(h-as))是否合理。通过反复的练习,学生主要不是在解题熟练程度上的长进,而是对适用条件的掌握,懂得了自己设定的条件会成为所得结果的重要影响因素。当跳出这种计算,我们会发现,世上事物的许多不平衡往往确实存在着客观条件限制,这是我们很难改变的,但更多情况下是由于我们自身设定的偏差。调整设定值,问题就能得到圆满的解决。

结构设计的多方案性与三分法思维

土建结构的设计与施工所面对的工程项目具有四大特性,即作业条件与环境的开放性;时间、地点、资源的制约性;项目本身与最终成果的唯一性;进度、成本、质量影响因素的不确定性等特征。因此具体到每一个设计结果,答案不是唯一的。在结构设计原理的设计案例中,有时未知数条件过多需要假设,有时需要多次修改反复验算,条件不同答案就不同。对于一个梁的承载能力计算,满足同样的荷载要求,梁的截面与配筋方案可以是多样的,关键看设计者在计算过程中将什么视为主要因素。我们在批阅学生完成的设计方案时,对其答案不应该简单地用“√”或“×”来进行判断。很多情况下,要从他考虑问题的角度考察其过程是否正确,考虑的因素是否齐全,鼓励学生从多角度考虑设计问题。

工程结构设计需要多方案比较,这是由工程设计的特性决定的。在结构设计原理学习中,特别鼓励学生对同一设计案例作出多种方案。在学习过程中逐步培养工程思维能力,即充分论证方案的可行性、可操作性和运筹性;正确处理方案的可靠性与可错性、容错性;积极调动设计者思维的流畅性、变通性和独特性。

面对一个命题,我们往往容易急于做出判断,得出结论:即对于一个问题仅得出“是”或“非”这种两分法答案。然而,社会是开放的,环境是开放的,这就要求我们的思维也必须开阔。“斟酌”是一种工作方法,古人说的“三思而后行”就是要求我们做多方案比较,权衡不同的因素在命题中的影响作用,对于每一个答案不能简单地用“是”或“非”、“好”或“不好”来做判断,这就是“三分法”。

三分法是一种思维模式,是一种对事物决策强调理性思考过程的方法,也是从事工程结构设计的智慧之一。三分法思维能够有效地避免人们在决策过程中种种偏执、武断、急躁、冲动情绪的影响。对于未来从事结构工程施工与维护的高级专门技术人才来说,善于权衡利弊,反复论证,培养三分法思维,并能有效地应用于工程专业的生产实践中,是一种可贵的职业素质。

受弯构件试验梁的设计与创新思维的实践性特征

图1是用于分析钢筋混凝土受弯构件受力全过程与破坏特征的试验梁。

从学习知识的角度,介绍这个梁具有纯受弯构件的特性,且属于弯矩为恒值就可以了。当我们进一步分析构件的弯矩图与剪力图特征时,发现学生对于“为什么是这种梁,而不是其他形式的梁”更有兴趣。通常,我们简单地表述一个受弯构件是下页图2中a的受力形式,即一个梁体在跨中受到一个集中力。这时的弯矩分布呈现为倒三角形,而剪力分布在整个梁体上,左侧为正,右侧为负。比较下页图2中a与b可以发现,当由一个集中力演变为两个集中力时,构件的受弯与受剪特性发生了质的变化。这个演变过程叫做“一生二”的过程。

作为试验梁,测试数据的基本要求是符合规律性,因此试验条件必须具备良好的重演性,试验影响因素必须具有确定性或唯一性。显然,下页图2中a构件梁体的每个截面弯矩值都不同,每个截面既受弯矩又受剪力,不能满足试验研究的基本条件。进而对梁体的特定截面分别进行剪力与弯矩计算发现,采用b的集中力分布使得在梁体的CD段出现纯受弯与弯矩为恒值的特征。由一个集中力到两个集中力,是集中力的数量变化,而引起的结果是受力性质的改变。经过对知识的深入挖掘,当我们再看试验梁构造时,学生会发出“这张图很完美”的感叹,因为这是一个创造的过程。而实际上,这个过程是完成任何工程技术试验研究的必由之路。

当我们对一张受力图感到亲切的时候,我们收获的不再是简单的知识,而是由知识上升为一种能力,一种摸索工程技术实验方法的能力,一种解决问题的智慧,一种对事物规律性探索的愿望。这是“一生二”的过程――由关注一张图,变成了弄清楚两张图。

年轻人对世界是充满好奇的,这种好奇是创造力的源泉。作为一门专业基础课程,把课程中蕴含的创造性思维调动出来、展示出来,给学生以启发和引导,比孤立地开一门课程去教育学生如何创新要真切得多。因此,我们在研究高职教育改革时,要讲透“是什么”,因为这是知识层面规定,也应该根据内容需要讲清楚“为什么”,这是涉及能力培养的需要,有时还需要讲讲“是怎么来的”和解决问题的思维过程,这是涉及素质层面的内容。把知识能力与素质培养结合在一门课程的教学中,强调课程的综合教学,而不是把各门课程孤立开来,仅仅“承包”规定的知识传授内容,这才是我们教育教学改革的出路,是我们倡导课程文化建立的立意所在。

结构三向受压特征与人的自我约束与保护

柱是钢筋混凝土结构中的受压构件,一般采用普通箍筋形成柱的骨架结构。当柱承受的轴向压力很大,而其截面尺寸又受到限制不能加大时,无论怎么提高混凝土的强度等级或增加纵向主钢筋用量都不足以承受这种轴向压力,此时可以采取螺旋箍筋柱形式以提高柱的承载力。

所谓螺旋箍筋柱,就是用间距比普通钢筋混凝土柱小得多的闭合钢筋将柱的核心混凝土围箍起来犹如形成一个套筒,通过这种作用可以有效地限制核心混凝土的横向变形,从而提高柱的承载能力。螺旋箍筋是一种构造,它形成的柱则是一种与普通混凝土结构不同性质的构件。在普通结构中,如果混凝土承受超过自身极限承载能力的作用时,结构就会被破坏;而在螺旋箍筋柱中,轴向压力增大会伴随混凝土的变形,但是由于有螺旋箍筋的围箍作用,使得混凝土不能发生自由横向变形,我们把这样一种受力状态叫做“三向受压”。即当构件承受z轴方向的压力时,如果对构件的两个侧向x、y轴方向施加压力,则可以提高对z轴方向压力的承载能力。形象地称为,如果“有人撑腰”则顶住压力的能力增强。

这是提高结构构件受压承载能力的原理。我们不是在课堂把它仅仅停留在技术层面来讨论这个问题,而是要进一步追问通过这个案例能够得到什么样的人生感悟。

所谓人的进步,指的是能力的提高,通常就要面对新的更大的压力。从力学的角度,应力与应变、受力与产生变形永远是相伴而生的。面对过大的工作、学习、生活的压力,人们产生身体与行为上的变形是自然的,问题在于,你对承受这种压力是否做好了准备,即面对各种变形提供相应的自我约束与保护。在压力不大时,这种约束或许并不发生效用,而一旦压力很大时,没有严格的自我约束是不可能承受的。有理想、有抱负的人往往是那些懂得自我约束的人,想不受约束而顺利承担重任的“混凝土人”是不存在的。螺旋箍筋的道理还可以启示我们去理解制度、法律及社会约束以及如何保障社会秩序的有效运行。

结构耐久性设计方法与解决矛盾的分类法

工程结构设计讨论的是结构在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的能力,耐久性与结构的安全性、适用性共同组成结构功能的三大指标。

耐久性是指结构对气候变化、化学侵蚀、物理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力。其中的影响因素分别来自对混凝土的损伤(裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等),对钢筋锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀以及对钢筋与混凝土之间黏结作用的削弱。结构耐久性取决于混凝土材料的自身特征和结构的使用环境。

在结构设计中,设计规范提出了按结构使用环境进行耐久性设计的概念,明确规定了不同使用环境下结构耐久性的基本要求,对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量等做出了限值规定。环境条件划分成四大类别,分别针对:Ⅰ类温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀性的水或土接触的环境;Ⅱ类严寒地区的大气环境、使用除冰盐环境、滨海环境;Ⅲ类海水环境;Ⅳ类为受侵蚀性物质影响的环境。同时依据这种对环境影响程度的等级分类,分别制定抗冻等级选用标准、混凝土保护层厚度标准等一系列要求。

学习这一条例规定给予我们的启示是什么?耐久性设计面对的主要是环境的影响,作为结构本身是无法改变环境的,于是要提高耐久性必须使结构适应不同的环境。怎么适应?

第一位的要求就是面对外部,对环境分门别类,将大气环境、水环境以及运营条件按影响严重程度不同进行等级分类;第二位的要求是面对内部,提出适应性要求,在设计措施、施工措施上做出规定,从而达到内部与外部的协调一致。

人们对于自身所处的环境有很多的无能为力,你能够做的就是善于识别不同的环境情况,有了明确的认识与界限划分,才能做到区别对待。这里教给我们的工作方法是,工作千头万绪、错综复杂,如果我们一头扎进去拼命地干,往往事倍功半。于是,首要的工作是进行分类,区别不同的对象进行排列、组合,形成轻重缓急、主次先后,尤其当这种无序是我们自身所无法控制的情况时,分类法是必要的、有效的。

我们能够控制与改变的是我们自身,不要指望用自身的固定条件能够适应各种环境,“以不变应万变”,必须善于调节自身条件以适应不同的环境。这里的关注点在于,你用最强势的条件去应对最一般的环境条件实际上是不合理的。比如说,采用最大的保护层厚度应对Ⅰ类环境是不恰当的。因为厚度本身也有其不利的影响,过厚的保护层容易开裂。人们发挥自身的能力一定要与所处的环境相适应,能力不足不能满足工作需要,能力表现得过高同样也不一定适应工作需要。

结论

第一,专业课程文化的开发与建设是高职教育走向职业化、素质化培养目标的必然体现。不同的课程具有不同的知识领域特性,与之相适应的则是理念、实践与方法论特征,倡导课程文化建设,就是要提倡在传授知识的同时,将知识中蕴含的逻辑、思维等方法传授给学生。

第二,知识、能力与素养是高职教育的三大目标,相互之间有着内在的联系。在教学过程中不宜简单地针对三个目标分别制定措施,而必须将三大目标协同起来。它们的关系在于,知识是花朵,能力是树干,而素养是根须。掌握知识是第一层次目标,掌握学习知识的方法,可以适应知识更新的发展是能力培养,这是第二层次目标;了解知识的产生过程,发现知识的规律,可以发掘、积累、创新知识是素养提升,是第三层次目标。教学的目的就是要让花朵繁茂,更要让树干强壮,根须发达,使知识之树常青。

第三,课程文化需要发现、发掘和总结。知识是表层,蕴藏于知识中的认识过程、思维方式、实践规律需要专业技术人员去细致探究,才能有所心得,有所发现。因此,课程文化建设是一个钻研的过程、探索的过程、积累的过程、归纳总结的过程。

第四,课程文化建设依赖于课程教学团队的通力合作。任何文化的力量都源于集体。整个课程教学团队对课程文化建设重要性的共识,对课程知识所蕴含思维、逻辑、规律的共同探究,是课程文化建设的基础,也是课程文化建设的保障。

课程文化建设成功的标志,是学生通过课程教学收获了知识,多年以后虽知识逐渐淡化,而支撑这些知识的思想与方法仍植根在学生的脑海,使学生能够真正成为“具有特定专门技术知识的智能型人才”。

参考文献:

[1]吴加澍.对物理教学的哲学思考[J].课程・教学・教法,2005(7).

[2]孙元桃.结构设计原理(第3版)[M].北京:人民交通出版社,2009.

工程结构设计原理例2

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)33-0131-02

《混凝土结构设计原理》是轨道工程本科专业的主要专业基础课,是学生以后从事轨道工程施工和设计应该必须学习和掌握的基础专业知识。所以,该专业学生的专业水平是由《混凝土结构设计原理》这一课程的教学质量决定的。同时,《混凝土结构设计原理》这一课程具有很强的理论性和实践性,因此在教学过程中,为满足现代社会发展的需要,以及应用型人才培养目标的实现,需要改革教学方法,合理安排教学环节和改善教学内容,对课程进行剖析和定位,努力提高和培养学生在工程实践方面的认知能力。

我国已经建设、正在建设、正在规划的轨道交通的城市已有30多个,规划城市轨道交通网总里程5000多公里,2014年末运营总里程已达到2933公里。我国高铁总里程达到10000多公里,约占世界高铁运营里程的46%。随着我国总理在出国访问时一直向世界各国推销我国制造的高铁,说明我国高铁逐渐走向世界。轨道交通学院毕业的学生有机会走出国门参与国外高铁、轨道交通的建设,从而要求学生具备很强的专业基础能力。因此,轨道工程方向的混凝土结构设计原理课程建设具有重要的意义。本文结合轨道工程专业方向的《混凝土结构设计原理》课程的建设实践,就课程建设的教学内容进行了探讨。

一、课程建设教学内容选择与安排

目前国内混凝土结构设计原理的教材多达几十种,表1列出最近几年各大出版社所出的有关混凝土结构设计原理的主要教材。

从表1所列的教材内容大部分偏向《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62―2004)和《混凝土结构设计规范》(GB50010―2010),而由于我校轨道工程专业的学生主要是从事铁路、轨道交通行业,因此在选取教材方面主要考虑铁路、轨道方向。因此大部分教材不适合轨道工程方向的学生。而中国铁道出版社出版的李乔主编的《混凝土结构设计原理》为普通高等教育“十五”规划教材,教材质量好,该类教材“强调理论、重视理论”,并且涉及到《建筑结构荷载规范》(GB50009―2001)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62―2004)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010―2010)、《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1―2005)和《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3―2005),非常适合轨道工程专业学生。像轨道、铁路交通等施工单位部门是我校这一层次学校轨道工程专业的学生毕业后大多分配到的地方,这类单位需要培养富有创造精神的应用型人才,要求学生掌握能运用基本理论解决实际工程问题的能力,因此选择该教材在某种程度上可以满足轨道工程专业学生的人才培养需要。

然而,此教材将第4章“轴心受力构件正截面承载力计算”放在第5章“受弯构件正截面承载力计算”前面,与第8章“偏心受力构件正截面承载力计算”脱节,同时第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”讲授的是受弯构件的变形验算和裂缝宽度计算,又与第5章“受弯构件正截面承载力计算”脱节。因此,根据我校最新修订的课程教学大纲以及轨道工程专业培养目标的要求,对教学内容进行优化重组应建立在课程组内多方探讨该课程的教学内容的基础上,并对课程的教学内容和教学目标形成基本一致的认识。如把教材的第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”放在钢筋混凝土受弯构件正截面计算、斜截面承载力计算后面,然后把轴心受力构件放在偏心受力构件承载力计算前面,这样系统的把钢筋混凝土受弯构件计算的相关内容串联起来。

《混凝土结构设计原理》课程具有较强的实践性和理论性,并且在教学内容上文字叙述太多,构造规定多、构件受力模式多,计算公式多,规范多。尤其是各种规范规定的符号、计算方法不同,因此学生总是觉得做题无从入手,在学习时常常觉得困难重重。所以需要经过精心选编,参考《结构设计原理计算示例》编写了课程教学的模拟试题集和习题集,内容不仅涵盖了全部教学内容,并包括可能遇到的所有题型以及一级结构师职业资格考试试题,而且给出标准的参考答案以及详细解题步骤,为巩固学生学习内容起到了非常好的作用。

二、课程建设教学方法

(一)课堂形式

为提高教学质量,我们提倡以板书为辅,以多媒体教学为主的教学手段。但是根据课上实践来看,学生对于公式推导、理论剖析的理解不深,导致采用多媒体课件的效果不理想。因此对于章节重点内容的介绍,可以插入视频录像的内容使学生记住知识点。如讲解钢筋混凝土受弯构件破坏模式时,可以放钢筋混凝土梁静力加载试验的录像,便于学生了解钢筋混凝土受弯构件适筋梁从开始加载至破坏经历了哪几个应力阶段,各个应力阶段的主要特征以及这几个应力阶段计算依据等。

(二)课堂内容

《混凝土结构设计原理》课程,作为一门实践性较强的学科,理论联系实际是一个非常突出的客观事实。因此,可以在课下带领学生到建筑工地实地参观,并利用现场讲解钢筋的结构和构造等施工知识,有机结合理论与实践。如:近几年来我校新校区施工项目较多,结合轨道工程实习基地、体育馆等相继开工的方便条件,带领学生现场参观梁的支模,钢筋的锚固、搭接、延伸、弯起,浇筑混凝土等施工过程,以及预应力张拉工艺及过程,了解预应力筋的种类、锚具等,可以极大的丰富了课堂内容,使理论知识在实际工程中得以化解、消化。

(三)理论教学与期末课程设计相结合

《混凝土结构设计原理》这门课程在学期末安排了两周的课程设计,内容是预应力混凝土简支T梁设计。在理论教学时就将课程设计题目布置给学生,重点讲解预应力混凝土构件设计基本步骤,使得学生带着任务学习,思考预应力筋的预应力损失等问题。而在期末课程设计时,对于同学们没有理解的理论问题,也会再次采用讲课的形式集中讲解。通过实践,让学生进一步巩固所学的内容,培养学生独立分析和解决问题的能力,为今后从事轨道工程设计打下牢固的基础。

三、结束语

《混凝土结构设计原理》是一门涉及到结构力学、建筑材料、施工等多方面的内容,并且是理论、课程设计和实践相结合,同时又起着承前启后的作用,是多门专业课程的前期课程。

针对轨道工程专业的特点,首先在课堂上采取视频录像、动画等教学手段吸引学生的兴趣。其次,在实践环节方面带领学生参观施工工地,使学生深刻理解抽象的书本理论知识。最后将理论教学和课程设计相结合,使学生巩固所学的知识,为后续课程(桥梁工程)的学习、毕业设计和将来工作及进一步研究打下基础。

参考文献:

[1]赵玉新,周清,包华.《混凝土结构设计原理》课程教学建设的几点体会[J].东南大学学报(哲学社会科学版),2012,14(s).

[2]孟宪强,王凯英,齐春玲,仲玉侠.高校立体化教学资源建设与实践――以结构设计原理课程为例[J].高等建筑教育,2010,19(6).

工程结构设计原理例3

多联机空调系统设计中最重要的一步便是系统划分,系统划分的合理与否将会影响到多联机空调系统的能耗水平、运行稳定性和管理方便性。

就本工程而言,可以有2种不同的系统划分方案:方案一将每层划分为一个系统;方案二将东向和西向的房间分别设置系统。2个方案的比较结果列于表2。表2中制冷剂管等效长度指最远端室内机至室外机间的气体配管长度与分歧管等效长度(Y型分歧管按0.5m计算)之和(忽略弯头的等效长度)。方案一的制冷剂管等效长度、内外机间高差、室内机间高差等参数明显优于方案二。

《规程》3.4.2条款指出,当室内机组运行工况一致,且负荷变化较为均匀时,多联机空调系统在40%~80%负荷率(部分负荷)范围内,具有较高的制冷性能系数。即多联机空调系统设计时应进行合理的分区,尽可能保证同一空调分区内各室内负荷变化的均匀一致性,以提高多联机系统的运行性能。尽管从表1可以看出东向房间与西向房间的负荷变化规律有一定差异,理论上方案二更有利于提高多联机系统的运行性能,但是从客房的使用角度考虑,各台室内机开关时间的随机性及参数设定的差异性导致室内机组运行工况并不一致,因此就客房的运行特点而言,方案二比方案一负荷变化均匀的优势并不太明显。综合考虑客房经营管理的方便性,本工程按方案一进行系统分区。

设备选型

多联机空调系统的设备选型需要经过试算与校核过程,其具体步骤如下:1)根据各房间室内计算负荷初步确定满足要求的室内机额定制冷量;2)根据同一系统内同时运行的室内机制冷量总和选择相应的室外机额定制冷量(室内机确定不同时使用时,系统内所有室内机与室外机的容量比不宜超过130%);3)按照设计工况对室外机的制冷能力进行温度、配管长度和高度差、融霜(制热工况时)等修正;4)利用室外机修正结果对室内机实际制冷能力采用公式(1)进行校核计算:5)如果由式(1)计算的结果小于房间的计算负荷,则重复上述2)~4)步重新选择室外机容量。

若冬季采用多联机热泵系统进行制热,还需要对其制热工况进行校核计算(步骤同上)。以某多联机品牌的设计选型手册为依据,将选型计算结果列于表3。屋顶冷负荷的存在使顶层的计算负荷加大,因此室内机310~316的选型规格也相应加大。查设计选型手册,系统1~系统3的温度修正系数为1.05(室外空调计算干球温度33.2℃,室内湿球温度20℃工况时),配管修正系数(考虑制冷剂管等效长度和室内外机间高度差综合因素)分别为0.92,0.915和0.90。从计算结果可以看出,虽然是同样规格的室外机,但是随着配管不利因素影响的加剧,修正后室外机制冷量及制冷性能系数也明显减小。实际工程中,设计人员往往忽视了这点,不考虑配管因素的影响而将多套系统的室外机简化选为同样规格的设备,导致系统运行时出现了制冷(热)不足的现象。

值得一提的是,上述步骤中第2)、4)和5)点与传统空调的设计存在较大的差异:传统设计是按整个建筑(空调系统服务区域)逐时负荷的最大值确定冷水主机容量,且不需要对风机盘管进行类似的校核。但是,这一点并没有引起相关人员的足够重视,笔者曾在送审过程中遇到审图人员要求按系统分区的逐时负荷的最大值选择室外机的经历,理由是按照《公共建筑节能设计标准》5.1.1条款:必须进行逐时冷负荷计算以避免由于总负荷偏大导致装机容量偏大的现象。

《中国建筑节能年度发展研究报告2008》也提出室外机容量应根据所服务区域逐时负荷的最大值进行选择。显然,这些观点都是受传统空调设计模式的影响而产生的。事实上,基于制冷剂在压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器四大部件内的耦合作用的前提下,多联机空调系统通过协同控制电子膨胀阀与压缩机使进入室内机的制冷剂流量不仅要适时地满足室内负荷的需求而且要与循环总流量相平衡。与传统中央空调相比,多联机空调系统的集中控制技术要困难得多,目前的技术水平还达不到在制冷循环稳态运行的情况下精准地按需分配制冷剂的程度,因此多联机空调系统的设备选型需遵循其自身的独特设计方法。

施工图深化设计

《规程》3.1.6条款指出:多联机空调系统的施工图设计可分2个阶段,且应符合《建筑工程设计文件编制深度规定》(以下简称《规定》)的要求。

工程结构设计原理例4

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)04011204

课程考核方法是实现人才培养目标的重要手段,是高校教学过程管理的一个重要环节。高等工程教育很多专业基础课程和专业课程,其知识体系由相互近似独立的工程任务组成,且设计、分析和计算的原理也不相同。这些专业知识的掌握、能力的培养是一个复杂的分段逐步实现的过程,成绩评定不是一个简单的标准考试的结果,应以人才培养目标为导向,结合不同的教育经验,形成以多模块、多形式、多手段的进程性的过程评价为主的考核评价体系,并在教学中不断指导学生,创造问题情景,激励学生自主学习、独立思考、判断和分析。通过课程评价督促教师纠正教学方法,调整学习的方向和方法, 进而更好地达到人才培养目标。文章基于课程与教学课程基本原理中的过程考核原则,以钢筋混凝土结构设计原理课程为例,研究了独立任务型课程模块化过程考核评价的方法。

一、课程考核评价研究概况和基本原理

(一)研究概况

关于中美大学在课程考核方式上的差异,南京财经大学高等教育研究所陈棣沭等对此进行了系统对比,他认为中国各大学课程评价方法多采用标准化考试,而美国

则更注重过程性考核,并将其成绩纳入课程考核评价体系中[1]。美国也曾认为标准化考试是课程评价的最佳方法,但标准化考试使用了20多年后其弊端逐渐暴露[2]。为此,20世纪30年代美国教育学家泰勒经过了8年的

教育研究,提出了课程与教学基本原理的4条原则[3],构建了当今美国及西方国家从小学到大学课程教学设计的基本准则。其中,泰勒的课程与教学基本原理中第4条给出了课程教学的过程评价方法。20世纪70年代,教育学家欧・桑迪在泰勒课程原理和教育心理学研究成果的基础上,进一步提出了现代课程评价的7条原则[2],其核心是通过引导和刺激,调动学生内在的学习动机,激励其自主学习,强调自我评价,同时,在考核评价手段上注重多样化,在教学进程中采用观察等方法,发现学生的创造力,考察其认识、感悟及应用能力

。目前美国各大学的学生考核方式无不受泰勒和欧・桑迪等教育学家课程考核评价原理的影响。对于中国应用型工程技术学院,德国教育经验值得学习。德国双元制职业教育久富盛名,德国职教界明确将培养学生的综合职业能力作为其主要目标,具体包括专业能力、方法能力和社会能力三大能力。考核标准围绕知识、技能、素质,构建课程考核标准, 体现能力本位的职业教育理念[4]。

(二)任务型课程过程考核评价方法

基于泰勒课程原理,课程考核即课程评价。其主要目的是通过考核检验学生对知识的掌握程度,是否达到了预期的教育效果,以及反馈教学过程中存在的教学问题[5-6]。目前中国各高校传统的课程考核方式是通过期末课程结业标准化考试来评价本学期的教学效果,存在反馈滞后的问题,对学生知识的掌握极为不利。同时,传统的课程考核方式,题型固定、答案统一,禁锢了学生主观能动性和创新思维能力的发挥[7]。

课程考核实质上就是课程教学效果的评价,对于土木工程专业的学生来说,钢筋混凝土结构设计原理课程教学主要目的是使学生具备钢筋混凝土梁、板、柱等构件承载的力学行为的分析能力,并基于分析进行工程结构设计。工程设计问题的分析和解决是结构设计逐步选优的过程,没有绝对统一的答案,因此需要培养学生运用不同方法和手段解决具体工程结构设计的能力。

钢筋混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的工程结构设计的基本原理课程,主要包含钢筋混凝土梁和柱构件的承载、构造和耐久性的设计基本原理,具有多个模块工程设计任务型的知识点群。各模块之间的知识体系前后继承性不强,相对独立。因此,该课程知识点具有模块化特点,配合模块化教学模式,其考核方式分模块、分阶段、分类别进行,其目的是使教学工作的重点真正落实到学生的工程设计能力培养之上,使学生在掌握结构设计基本原理的基础上,增强自主独立的工程设计和分析能力,真正实现土木工程专业人才培养目标。

二、课程考核模块划分

钢筋混凝土结构设计原理课程教学目的是让学生掌握结构设计基本原理,进而进行各类钢筋混凝土结构梁、板、柱等构件的承载设计,具体包括结构材料的选择、构件截面的尺寸设计、截面配筋设计。基于课程由不同工程设计任务组合而成的特点,按不同预定完成任务,将模块具体划分如下。

(1)结构材料性能和结构设计基本原理模块主要知识点主要包括:钢筋和混凝土的材料性能及选用原则荷载、材料强度的取值方法和结构设计的基本原理三个方面。

该部分知识点作为课程后续的梁、柱等设计的基础知识,将为这些构件设计提供材料力学性能和结构设计方法,因此考核重点是钢筋混凝土结构设计的基础理论,以及与其相关的土木工程材料力学性能的基础知识。

(2)钢筋混凝土梁构件截面抗弯、抗剪和抗扭设计原理模块的主要知识点包括: 钢筋混凝土梁在弯矩,或剪力,或扭矩作用下截面破坏过程;构件承载力截面设计的基本假定和设计原理;构件承载力设计和梁结构的构造要求三个方面。

该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能、结构设计的基本原理,掌握梁的构造设计方法,利用理论力学和材料力学等相关力学理论和混凝土梁试验研究成果,分析梁截面破坏过程,构建钢筋混凝土梁极限承载力理论计算模型,掌握梁构件的承载力计算方法,同时应用这些方法,进行钢筋混凝土梁构件截面的配筋设计和截面承载能力验算。该部分重点考核学生是否具备钢筋混凝土梁承载的力学行为的分析和工程设计能力,同时,考虑到专业知识的迁移和延伸,着重考核学生的专业知识综合应用能力,重点是将钢筋混凝土梁设计的基本原理拓展到实际的工程结构(框架结构,连续梁,简支梁、悬臂梁结构)应用中。

(3) 钢筋混凝土设计原理模块的主要知识点包括:钢筋混凝土柱构造设计要求(材料、截面、钢筋);

轴心受压构件正截面的破坏过程和特征及承载力计算方法;

偏心受压构件破坏过程和特征及正截面承载力计算方法;

偏心受拉构件正承面载力和斜截面承载力计算方法;

对称配筋条件下,柱的承载力设计五个部分。

该模块教学目的是使学生熟练掌握结构材料性能和结构设计的基本原理,进行柱的构造设计,利用理论力学、材料力学相关理论,以及混凝土柱试验研究成果,分析柱的截面破坏过程,构建钢筋混凝土柱极限承载力理论计算模型,掌握柱构件在轴心、偏心受压条件下,以及对称与非对称条件下的承载力计算方法,同时运用这些方法进行钢筋混凝土柱构件截面设计。重点考察学生是否具备钢筋混凝土柱承载设计的能力和对该类工程问题的分析能力。

(4)钢筋混凝土梁构件正常使用阶段挠度和耐久性的设计原理,以及预应力混凝土梁设计原理模块,主要考核构件截面在长期和短期荷载作用下截面刚度和变形控制设计;构件截面裂缝宽度的验算方法和环境侵蚀对构件承载能力的影响;预应力混凝土构件的预应力损失、预应力设计和构件承载力计算方法及构造要求。

该模块教学目的是使学生能够运用所学的结构材料性能和结构设计基本原理,理解和掌握构件正常使用的设计方法,利用理论力学和材料力学相关理论,学会构建钢筋混凝土梁正常使用阶段截面刚度理论计算模型,掌握混凝土结构耐久性设计要求,通过对预应力结构施工工艺、承载设计原理的理解,掌握预应力结构设计方法。是否具备预应力梁结构的设计能力是考察的重点。

三、考核方式和标准的设计

基于模块化教学改革的要求和独立任务型课程模块化过程考核评价的基本原理,该课程考核评价引入了分阶段、按模块、多手段的考核模式,最终目的是调动学生学习的积极性和主动性,强化学生“能力”培养,真正实现人才培养的目标。同时,解决教与学的偏差、教学信息反馈滞后问题,提高课程教学质量,最终实现进程性模块化课程过程考核评价的设计。该评价方式和标准的设计主要包括各模块考核评价的要点设计和课程考核成绩评定方案设计两部分。

(一)模块考核评价要点

教学模块1包括钢筋混凝土结构设计的基础理论和结构材料力学性能,主要为其它模块知识点的理解和掌握提供理论支撑。该部分知识贯穿整个教学过程,因此其考核要点是专业基础概念和基本原理。为了便于学生综合应用相关课程(土木工程材料,材料力学等)知识,理解和掌握结构设计基本原理,考试中增加混凝土材料组成和制备、钢筋混凝土材料力学性能的基本知识。该部分考核以书面闭卷形式为主,题型主要有名词概念、简答、钢筋混凝土工程材料问题分析。

教学模块2、3是该课程的重点教学内容,主要培养学生工程问题综合分析、工程设计和创新思维能力。由于该部分理论性和工程应用性强,而且每一个知识点具有明确的工程设计目的。因此该模块考核可根据工程设计的特点,采取以灵活多样的开卷(工程问题分析、研究、工程设计计算)考试为主,以试验研究、工程设计大作业、结构设计大赛、结构问题研究为辅进行考核,其目的是考查学生对工程(梁、柱)设计理论方法的理解和掌握情况,以及工程实践分析和创新解决工程问题的能力。其中工程设计作业、工程设计大赛和梁柱的试验等辅考核,由课题组教师指导,以小组为单位共同完成。通过设计作品展示、试验设计和钢筋混凝土结构设计大赛、研究报告等形式,较好地激发学生对结构分析和设计的兴趣,培养学生的创新能力、协作能力和团队合作精神。

由于教学模块4教学知识点体系内容多,通过单一试卷考试不能全面反映学生对该部分知识点的掌握程度,因此,该模块考核以具体工程项目中预应力梁设计为背景的大作业形式为主,全面考核学生进行新型结构研究和创新实践的能力。

(二)课程考核成绩评定方案的设计

基于该课程考核要点,并结合阶段模块化教学改革的要求,有针对性地进行题型设计。在考试题型设计中,工程问题分析,解决问题的方案、思路和工程设计计算作为重点题型,考核学生是否能够善学善用,运用所学工程设计原理,进行独立思考、解决和分析工程问题。在考核评价过程中,鼓励学生提出具有创新性的、探讨性的观点,并在分值上给予体现,同时,工程问题论述分析题的评分标准要基于工程设计原理,允许有不同见解的答案,评卷时应着力关注试卷的分析问题和计算推导,以及不同方案的比选过程。具体题型设计和考核评定标准如表1。

研究性试验、构件设计作业,竞赛、研究报告100小组考核100全过程

平时平时出勤(20%)、作业(40%)、课堂笔记(20%其检查4次)、互动问题回答(课堂活动和小组互动20%)100全过程

总成绩平时(10%)+考试(60%)+研究型(30%)100

四、结语

(1)课程教学过程考核和考核手段多样化是目前国内外高等教育课程考核评价的主要方法和趋势。

(2)课程考核评价模式的改革要结合课程特点,以实现人才培养目标为指导思想,因地制宜进行系统设计,实现课程教学和评价一体化的改革。

(3)对于独立任务型课程,采用分阶段、按模块、多手段的过程考核模式符合现代课程过程评价改革的理念。参考文献:

[1] 陈棣沭,韩婧.大学课程考核方法之比较分析[J].教育与现代化,2009,29(2):91-96.

[2] 韩锋.美国评价学生的七项标准[N].山东教育,2001,19:124.

[3] (美)劳拉夫.泰勒.课程与教学基本原理[M].施良方,译.北京:人民教育出版社,1994:23.

[4] 张海容.德国职业教育对我院高职教育课程考核模式的启示[J].北京劳动保障职业学院学报,2010,4(3):41-44.

工程结构设计原理例5

中图分类号:TU2 文献标识码: A

一、土建结构设计的原则

土地建设的原则主要包括以下几个方面,其工程结构设计要保证其适用性安全性以及方便性,相对重要的还有美观性以及经济性。在设计土地建设工程时,还必须要将工程设计得符合整体工程的施工。在施工阶段中,施工人员必须遵守前面的原则,这种要求另一方面也体现了土建施工的目标,在保证工程的安全性的前提之下,工程还应该实现美观性的原则与平衡原则,只有这样,土地建设才能够更好地实现施工目标,将预期的土地建设目标完美的实现。土地建设工程的结构设计主要应该从以下几个方面的原则进行平衡。

1、计算简图选择要合乎整体施工要求

在选择土地建设的计算简图时,工程设计者必须从整体性方面入手,对整个工程的施工运营进行把控,施工环节正常运行的重要条件就是设计简图能否符合施工建设的整体性要求。在选择施工设计简图时,要将整个工程作为一个整体,然后再进行分析与计算,应该充分地将简图的适用性进行对比,只有这样,在施工建设的环节中才能避免出现不必要的问题,保证计算简图与工程结构一致,保障施工效果的完全。

2、建设方案的选择要适合土建施工

建设方案的选择对于土地建设工程的施工是至关重要的,在基础工程的建设环节,必须要重视建设方案的选择,以保证整体施工建设的设计以及施工。选择基础方案主要应该遵循以下几个方面的原则:一是要对工程建设现场的基本情况例如地质状况等进行分析,二是要在分析地质状况的基础之上,分析现场的工程类型、土地荷载能力等情况,只有做好各方面的分析,才能够保证施工建设的各项要求。在设计环节中,应该尽可能地发挥地基的潜力,要严控地基在建设过程中可能出现的变形情况,细致地对设计方案实践,做出详细的勘察报告,使施工建设符合设计原则。

3、选择合理的结构方案

整体施工环节中的结构方案设计与选择是具有巨大影响的,在进行结构设计的过程中,必须对结构形式、结构体系进行选择,明确结构工程的受力状况,将传力设计简洁化。在面对单元结构相同的情况时,应该着重保证整体的一致性,对施工环境以及现场地质状况、基建施工材料、材料供应和工程设计进行综合性的考虑,尽可能地设计出一个全面的结构方案。

4、正确分析计算结果

结构设计是否精确对于整个设计方案的执行是有着巨大影响的,在工程计算时,必须得出一个精确地计算结果。现在的工程设计一般情况下使用计算机等高技术完成,但是,即使计算机有着无可比拟的计算方面的优越性,现场的实际状况是具有极大的复杂性的,所以,不能够过分依赖计算机技术,要将设计工作者自己的认识体现出来,保证计算结果的精密性。在输入相关数据时,人工输入的风险是很大的,在这个过程中很容易发生各类错误,这将会对工程建设造成致命的漏洞,必须杜绝这类人工失误。要保证土地建设设计方案的适用性,杜绝错误的结果,防范错误结果对施工以及经济效益的影响,严格控制工程测量与计算,保证结构设计人员工作的准确性,确保工程能够顺利进行。

二、土建结构设计中需要注意的问题

土地建设工程是一个复杂的过程,工程涉及的范围广、结构复杂,在这个过程中很容易出现各种问题,任何一个环节的失误都将对整个工程造成巨大的影响。要对土地建设工程的施工管理人员以及设计人员的工作进行严格地管理,要求他们对施工过程中可能出现的各类问题综合考虑,避免突发问题出现,全面把控设计者以及施工管理者工作的严谨性,要求他们严格遵守土建工程施工的各项原则,在提升建设质量的同时保证良好的施工效果。同时,在土地建设工程的施工环节也有很大的几率出现各种问题,设计方案必须经过施工设计者以及施工管理者的分析计算,防范施工管理的问题,提升土地建设工程施工管理水平,在具体的施工建设环节中出现的问题主要体现在以下几个方面:

1、土建工程地基和基础设计方面的问题

土地建设工程的施工要求是非常高的,在土建工程施工之前必须要研究地质勘查的相关情况,在勘查工程中,也要严格要求勘察人员,保证勘察报告的严谨性,提高土建工程结构设计的安全性。同时,只有做出严谨的地质勘查,才能更好地保证工程结构设计的安全性。因此,设计单位在进行土地建设结构设计的环节之中,必须详细明确勘察报告的问题,这对于施工进度以及结构设计是十分重要的。面对勘察报告中出现的问题,土建施工方在基础结构设计的同时应该将设计工作与勘察报告相结合,充分地分析施工现场的实际情况,最后再确立结构设计以及最终施工方案,尤其值得注意的是,地基工程上层建筑的研究分析是十分重要的,不充分的分析工作很可能为施工建设带来危险,为施工建设方带来巨大的经济损失。

2、土建工程楼板设计方面的问题

楼板设计是任何一种建筑工程中都非常重要的工程结构,楼板将楼面的承载压力传送到墙体上,是建筑最为重要的几个部分之一,在楼板设计时,必须保证楼板设计的精密,任何微小的误差都可能酿成大祸。在楼板的设计中,最常见的一种错误就是将双向板做单向板计算的方法,这些都是设计单位为了减少自己的工作量、没有将楼板受力情况调查清楚的情况下做出的错误计量,这种错误带来的隐患十分巨大,建筑结构的设计最重要的原则就是安全,这种结构设计的误差会直接影响到施工环节,在具体施工中,施工者会楼板受力情况判断错误,出现楼板配筋方向不合的情况,极易导致后续使用中的裂缝等安全隐患出现。

3、土建工程梁、板计算跨度方面的问题

一般情况下,对于土建工程中梁、板的计算跨度净值为1.1 倍,但土建工程中很多情况是比较特殊的,例如,扁梁结构情况下的梁高和板厚相差无几,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才是有问题的。因此,在土建工程结构设计中要坚持具体问题具体分析,研究工程建设中存在的问题,做好对策的分析和解决。

三、结束语

我国经济在快速发展过程中,土建工程施工不断增加,不仅仅能够更好地促进经济发展,同时也能更好地满足人们日益提高的住房需求,但是,土建工程在施工中也出现了各种各样的问题,给施工企业带来了很大的影响。因此,施工企业要对土建结构设计原则和设计中出现的问题进行重视,在施工中才能避免出现各种问题。

参考文献:

工程结构设计原理例6

中图分类号:G423.3;TU-4 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2016)05-0067-04

土木工程专业的人才培养模式很大程度决定了未来土木工程师的能力与素质。目前世界上大多数国家采取“通才”教育,即强调“土木工程专业宽口径”的培养目标,在培养方案和课程设置上注重大土木平台的构建[1-2]。在这样的背景下,专业平台课程的学习对学生知识体系的形成尤为重要。

结构设计原理课程作为土木工程专业的专业基础课[3],对帮助学生构建基本结构概念非常重要。近10年来,笔者所在的教学团队针对该课程进行了一系列的实践探索,先后承担并完成多项课程建设与改革项目,该课程已荣获“江苏省精品课程”,团队编著的《结构设计原理》教材[4]获江苏省精品教材和重点修订教材等立项。

笔者基于教学团队在课堂教学及教材修订过程中的实践,对《结构设计原理》精品教材建设进行探讨,旨在为土木工程专业基础课程教材建设提供参考。

一、现状分析

结构设计原理是土木工程专业的基础核心课程,主要培养学生掌握结构基本构件的设计计算能力,为结构整体设计奠定基础。结构设计原理主要讲授混凝土结构设计原理和钢结构设计原理两部分内容,课程具有基础性强、学时长、知识体系复杂、实践性强等特点。目前国内各高校均将该课程设置在第五学期,但开设方式各有不同,例如:清华大学将课程分为混凝土结构(1)和钢结构(1)两门课程,每门分别为3学分,合计96学时;同济大学分为混凝土结构基本

原理和钢结构基本原理,分别为4学分和2.5学分,合计111学时;东南大学将两部分合并为工程结构基本原理,合计5学分80学时;中国矿业大学将钢筋混凝土结构和钢结构合并为结构设计原理课程,共80学时。

教材的编写和选用与课程设置密切相关,教材的编写质量对课程教学效果的影响也非常明显[5-6]。目前对于《钢筋混凝土设计原理》和《钢结构设计原理》教材的建设,要么完全分离,要么简单组合,在教材内容编排方面对知识体系的完整性和共通性考虑不足。有些教材过于偏重理论分析,与实际工程联系不紧密;有些教材仅强调实例缺乏足够的理论分析。在“大土木”的背景下,如何将土木工程中基本构件的设计原理融合为一整体,实现真正意义上的平台课的搭建目标,并与后续专业课的学习有效搭接,成为精品教材建设需要思考和解决的问题。

二、教材编写探讨

基于上述现状分析和实践探索,笔者认为大土木专业结构设计原理精品课程教材的编写应重视原理共通与材料差异并存,做到基本原理与工程应用并重,实现课堂学习与课外拓展并举。

(一) 原理共通与材料差异并存

作为一门介绍专业基础的课程,其教材应体现结构构件基本设计原理的共通性,同时也不应忽略这些基本原理因材料的不同而引起的差异。以图1(a)所示纯弯曲构件为例,如果是钢筋混凝土梁图1(b),其设计公式来源于试验现象及理论推导的结合,讲解中通常需要强调钢筋与混凝土二者共同受力,给出如图2所示的截面应力的变化图,并有一系列基本假定作为前提才能获得这些基本公式,在授课过程中必须强调试验现象并有专门的试验环节针对该内容做深化;而钢梁图1(c)的设计公式则源于材料力学的理论推导,其截面应力的变化如图3所示。对比图2与图3,可见其差异明显。

这种差异在轴压柱、偏压柱以及构件的连接方面也有所体现。如果无视这种差异,强行将两部分内容简单揉合,必然给学习者特别是初学者带来很大的困惑,

造成概念混淆、理解混乱。为此,在教材的结构安排上,应将混凝土结构设计原理及钢结构设计原理分篇编写,既显示出两者之间在原理上的相通性,又体现了不同材料构件设计的区别。这样有既利于学生理解学习,又方便教师讲解。

(二)基本原理与工程应用并重

结构设计原理课程的特点应该是“始于理论,终于应用”,即立足于基础理论的同时还要强调基本原理的应用方法,以使学生在掌握基本概念的基础上,通过实例将原理应用于设计实践,加深学生理解。

首先应妥善把握理论推导的尺度。对基本理论的涉及深度不宜过深,因为纠缠于基本理论往往会适得其反,造成学生疲于推导、演算,而忽略理论背后的“原理”。另外,理论推导枯燥乏味,势必增加学生的学习负担,削弱其学习兴趣。教材中的理论应服务于基本原理。例如钢结构轴心受压构件的整体稳定设计中非常重要的整体稳定系数φ,它综合体现了初弯曲、初偏心和焊接残余应力对构件临界应力的影响,其中讲到初弯曲对轴心压杆承载力的影响时,用图4所示的压杆进行理论分析,推导出轴心压力接近临界压力时,其跨中挠度趋于无穷大的结论,表明构件失稳,就很好地体现了“原理”。

其次,应重点培养学生对基本原理的应用方法。教材中对每个知识点都应该有相应的例题可以参考,同时还应有综合例题将相关知识点串联,使学习者对知识点有系统整体把握。图5为某钢结构的主次梁体系,以此为工程背景,可以将其次梁、主梁、柱、支撑等基本构件的设计,以及主次梁、主梁与柱的连接设计分散于各个章节的例题中,既能各自独立,又能形成整体结构,帮助学生构建由点及面的知识体系,应用效果非常好。当然,作为教材,课后还应配合一些习题帮助学生完成课外拓展训练,使学生能及时将课程学习的内容进行具体应用。无论是例题还是习题,都要做到与实际工程紧密联系,只有多联系实际才能保证“原理”有个坚实的落脚点。

(三) 课堂学习与课外拓展并举

土木工程学科的一个重要特点就是实践性很强,任何一个理论都要经得住实践的检验,而很多设计理论也都是源于实践。因此,一方面应强调设计方法的实践来源,在教材内容编排上可按照试验研究―理论分析―设计方法―实例分析的顺序进行,并适当配合现场试验、动画演示以及试验录像以加深学习者的印象。另一方面应注意激发学生自主动手的能力,比如在教材中加入自主设计试验、模型制作等习题。这对培养学生的结构感觉非常重要,也可以丰富教学内容。图6a为钢结构连接部分的一道课后综合作业题,包含了角焊缝受拉受弯、螺栓拉剪、螺栓拉弯等连接的验算。学生对该图的理解有困难,为了解决此问题,首先指导学生绘制了该连接的三维模型(图6b),通过旋转角度动态观察辅助识图,然后组织学生动手制作缩比模型(图6c),通过亲手操作组装,学生对钢结构的传力路径、连接方式及构造细节等有了更为深入的理解。这种实践教学方法操作简单,很好地实现了课堂学习与课外拓展的有效对接,实施效果良好。

结构设计的流程相对比较程序化,每种构件的设计都遵循一定的流程和规律,即材料参数确定、截面初选、基本设计公式选用、适用条件校核、复核等。为此,可以在每一章节设计方法阐述之后,附上对应内容的程序化流程图(图7),以有利于学生对设计过程的总体把握。同时,该部分内容也为学有余力的学生提供了很好的编程锻炼机会,如图8即为指导学生参照教材流程编制的VB小程序,界面简单、功能齐全、效果良好。

由于篇幅有限,这些课外拓展内容无法在教材中充分展开,可以将其制作为电子资源库,采用多媒体教材的形式对纸质教材进行适当补充。此外,还可将电子资源整合于精品课程网站,供学生浏览学习。

三、结语

结构设计原理是大土木专业一门非常重要的专业核心课程,其内容多、公式多、公式适用条件多,具有一定的难度。教材建设作为该课程的重要环节,对教学效果的影响较大。基于多年的课堂教学和教材建设实践,笔者对大土木专业结构设计原理课程精品教材的编写进行一些探讨,以期为土木工程专业基础课程教材的建设提供参考。

参考文献:

[1] 陈以一.国际土木工程界对未来工程师教育的若干关注点[J].高等建筑教育,2006,15(2):119-121.

[2] 徐礼华,傅旭东,彭华,等.土木工程专业复合型创新人才培养体系的构建与实践[J].高等建筑教育,2016,25(1):55-60.

[3] 徐明,宗周红,张蓓,等.工程结构设计原理实验课程教学改革[J].高等建筑教育,2015,24(5):111-114.

工程结构设计原理例7

前言

市政工程基坑支护结构类型较多,因此,在实际的工作中,应结合市政工程的实际特点,科学的选择不同类型的基坑支护结构,并且对该结构进行科学的设计,以满足市政工程的建设要求,从而进一步提高市政工程建设的质量,实现最佳的经济效益和社会效益,促进社会的发展和进步。此外,在进行市政工程基坑支护结构设计的过程中,还应该坚持相应的原则,这样才能够保证市政工程基坑支护结构设计的科学性和合理性。

1 市政工程常用基坑支护结构类型分析

1.1 人工挖孔灌注桩

人工挖孔灌注桩是一种非常典型的市政工程基层支护结构,其应用较为广泛,且能够实现良好的支护效果。该支护结构的操作非常简单,且稳定性高,不易变形,能够承受较大的水平荷载和纵向荷载,能够实现良好的应用效果[1]。但是,在应用的过程中,设计人员应认识到,人工挖孔灌注桩不能应用于软土或易发生流沙的场地、地下水位以下的砂层、粉土夹砂层和粉土、富含承压水砂岩强风化带区。通过合理的注意上述问题,能够确保将人工挖孔灌注桩的支护能力发挥出来,从而提高市政工程建设的质量,实现最佳的建设效果。

1.2 地下连续墙

地下连续墙也是一种较为常用的市政工程基层支护结构,该结构具有较强的稳定性,能够承受较大的压力,因此,在进行市政工程基层支护结构设计的过程中,应结合工程的实际情况,科学的利用地下连续墙进行防护。地下连续墙一般适用于开挖深度超过10m、对防水、抗渗有较严格要求、邻近存在保护要求较高的建筑物,对基坑本身的变形和防水要求较高的深基坑工程[2]。在超深基坑中,采用其他围护体无法满足要求时,常采用地下连续墙作为围护结构。因此,在实际的设计工作中,可以结合市政工程基坑支护的实际要求科学的采用地下连续墙,从而实现最佳的设计效果,促进市政工程基坑支护结构设计工作的顺利开展和高质量的完成。

1.3 钢板桩

钢板桩支护结构被广泛的应用于市政工程基层支护建设的过程中,该结构具有较为显著的优势,其耐久性非常强,且具有较强的隔水性,从而能够减少水腐蚀,确保桩基的稳定性[3]。在利用钢板桩进行支护的过程中,设计人员应认识到钢板桩的具体应用范围,其一般应用于支护刚度较小的市政工程中,并且在开挖后,需要合理的控制钢板桩的变形问题,从而最大程度的确保钢板桩的应用效果。

2 市政工程常用基坑支护结构设计原则

在进行市政工程基坑支护结构设计的过程中,设计人员需要坚持一定的原则,这样才能够保证市政工程基坑支护结构设计的质量,促进市政工程基坑支护结构设计工作的顺利开展,具体的设计原则如下。

2.1 适用性原则

由于市政工程所在地区不同,各个地区的自然环境、地质结构存在着很大的差异,在实际的设计工作中,只有确保市政工程基坑支护结构与当地自然环境和地质结构相适应,才能够促进市政工程建设水平的提高[4]。这就要求设计人员做好实地调查工作,利用现代化的信息技术了解工程所在地区的实际情况,从而根据收集的数据进行设计,才能够确保市政工程常用基坑支护结构设计的质量。

2.2 创新性原则

伴随着我国社会经济的不断发展与社会的不断进步,对市政工程基坑支护结构的要求越来越高,因此,在进行市政工程基坑支护结构设计的过程中,应该坚持创新性原则[5]。设计人员应该结合自身的设计经验以及自身的专业水平在进行市政工程基坑支护结构设计的过程中,对其进行有效的创新,使设计出的基坑支护结构能够进一步满足市政工程的建设需求,从而也能够实现最佳的建设效果。

结论

本文主要针对于市政工程基坑支护结构类型及设计原则进行了分析,实际上,在设计市政工程基坑支护结构的过程中,设计人员只有坚持适用性原则、创新性原则,才能够确保市政工程基坑支护结构设计的质量,从而规避一些质量隐患和安全隐患,以实现最佳的设计效果,促进市政工程建设的高质量完成。

参考文献:

[1] 俞青.软土地区基坑支护结构工程实践[J]. 福建建筑. 2003(04).

[2] 廖全明.论述基坑支护结构的设计原则和分类类型[J]. 四川建材. 2006(02).

工程结构设计原理例8

路面大修工程,顾名思义主要进行路面工程维修,基本没有或少有路基工程,工程项目性质决定了路线平面线形与原有公路平面线形完全一致,因此大修工程路线平面设计,主要是测量原公路平面线形数据。外业测设中要收集原公路平面线形资料,现场进行线位拟合,实测路线中心线要与原路线中心线保持一致。外业测设中,除进行路线中心线测量外,还要注意下列问题:(1)精确测量原公路平曲线超高值、加宽值。(2)精确测量主线与沿线国省干线公路、县乡公路交叉的被交路高程。(3)现场调查原有交通标志、交通工程设施、排水设施及沿线筑路材料等。

1.2纵断面设计

(1)纵断面拉坡前,根据外业测量资料,核实路线沿线主要高程控制点如国省干线公路交叉点、沿线桥梁控制高程点及其他特殊要求的高程控制点。(2)一般路段纵断面设计高程按加铺结构层厚度控制。(3)设计中纵坡设置要严格拟合老路高程变化趋势,纵断面设计标准不能随意提高,避免新、旧纵断面高程填挖高度变化较大,大量增加底基层找平层数量。(4)大修工程路面纵断面设计中的平曲线超高要与原平曲线超高基本一致,这是因为当新、旧平曲线超高差别较大时,路线内外侧标高与老路内外侧标高高差不一致,造成路面底基层厚度不一致,找平层工程量大,不方便工程施工。(5)纵断面设计中,桥梁、国省干线交叉点等高程控制点与一般加铺路面结构抬高路段结合部位,注意路线平、纵指标的合理使用。路面设计高程不满足加铺路面结构厚度路段还要注意老路面结构的合理挖除,保证全线路面结构的整体一致性。

1.3横断面设计

大修工程横断面设计,主要是路面设计高程升高以后,路肩随之升高,增加新路肩与原路肩边坡结合部位工程数量即培路肩工程数量。设计中现场实测横断面数据,采用纬地软件“戴帽子”,合理扣除软件计入的路面结构层厚度,生成路基土石方数量表,就是培路肩工程数量。

1.4安全设施设计

(1)标志设计原则上尽量维修利用原有交通标志,要根据现有标志调查的完好程度及实际作用,确定是否更换或利用现有标志。(2)根据沿线交通发展状况,补充、增加的缺失标志,如当平曲线超高横坡度小于规范值时,需要增加限速标志;平曲线半径小于一般最小半径时,设置急转弯标志。(3)中央分隔带开口位置设置靠右行驶和注意行人双重标志。(4)平曲线半径小于一般最小半径时二级公路中心线设置黄色实线不允许跨线行驶。(5)桥梁路段设置桥梁标线,限制车辆跨线通行。(6)国省干线公路平面交叉设置交通渠化标线及转向车道标线,合理疏导交通流。(7)车道边缘线在交叉路口位置设置实虚线。(8)中央分隔带开口路段设置人行横道标线。

2路基路面设计

大修工程由于路线规模不变,路基工程设计一般比较简单,包括原有边坡维护、泄水槽、路缘石维修等。路面工程设计是路面大修工程的主体工程部分,占工程投资的80%以上,主要工作就是大修工程路面结构方案的确定。主要包括:原有路面病害调查分析及路面病害处理方案确定、路面大修结构方案研究确定。

2.1原有路面病害调查分析及路面病害处理方案确定

(1)原有路面病害调查根据原路面病害情况,分病害种类如裂缝、沉陷、车辙等进行全线病害调查。(2)路面病害原因分析路面病害出现的原因,应当根据公路交通荷载组成及增长变化情况、原有路面结构形式、原有路面结构使用性能进行细致分析,找出路面病害产生的原因,在大修工程路面病害维修方案中避免病害进一步发生发展,彻底解决病害问题。(3)路面病害处理方案确定根据路面病害情况,结合病害形成原因,借鉴省、市公路养护部门成功的病害处理方案,确定路面病害处理方案。如裂缝一般采用热沥青开槽灌缝法,沉陷一般挖除病害部分,采用基层材料填补;车辙一般铣刨路面车辙,采用路面面层材料维修等方案。

2.2路面大修结构方案研究确定

(1)老路面检测:包括主要有老路面弯沉值、平整度、强度、病害程度PCI等。(2)老路现状交通量调查及分析,确定交通荷载及交通量增长率。(3)路面结构计算,利用老路弯沉值,采用HPDS软件,进行路面强度计算,结合大修路面成功经验,确定路面结构形式。(4)基层、面层结构的确定:G105线位于黄河北岸,地下水位高,对路基稳定有一定的影响,因此底基层采用15cm级配碎石;上、下基层采用方便施工,方便控制进度质量,便于大规模工厂化生成的水泥稳定碎石结构;下面层采用中粒式普通沥青混凝土结构,上面层采用SBS改性沥青混凝土结构;为了保证面层、基层连接,下封层同步碎石封层,碎石采用沥青用量0.4%热拌加热除尘。

3桥涵设计

路面大修工程由于路线线形及规模不变,桥涵工程主要是桥梁维修方案确定。G105线通车多年来,交通量增加较大,桥梁损坏程度不一,我们根据山东省桥梁检测中心对沿线桥梁的最新检测报告,对沿线桥梁病害进行实地调查研究;对病害严重的桥梁,请山东省桥梁检测中心进行进一步病害鉴定。大修工程桥梁设计,一般不能拆除新建整座桥梁,设计中需要对桥梁病害进行细致认真的分析研究,对满足荷载要求的桥梁结构保留利用,对不能满足荷载要求的桥梁结构拆除新建。这样存在一座桥梁下部是老结构,上部是新结构,或者半幅是老结构,半幅是新结构的问题,存在老结构老标准,新结构新标准的问题,设计中对保留利用的老荷载标准桥梁结构进行局部维修加固,对新桥梁结构采用新荷载标准进行设计。

4路线交叉

(1)与国省干线公路交叉,采用加铺转交形式,一般设计高程不抬高,设置交通渠化标线和左转弯车道标线,加铺转角路面结构形式与主线相同。(2)与县乡公路交叉,采用加铺转交方式,设计高程服从路线设计高程,被交路每侧顺坡25m,加铺转角路面结构形式一般采用上面层+两层路面基层的形式。(3)与农用路交叉,采用直接交叉方式,设计高程服从路线设计高程,被交路每侧顺坡15m,路口两侧设置红白警示柱,路面结构采用上面层+一层路面基层的形式,基层下采用挖除旧路废料填筑。

5交通工程及沿线设施

(1)养护工区的房建部分设计(包括工程概、预算)应委托具有资质的建筑设计部门设计。(2)部分交通工程及沿线设施工程造价包含设备购置费及设备安装费,其中设备安装费计入第一部分建安费,设备购置费计入第二部分工、器具及其他设备购置费。

工程结构设计原理例9

服装行业的产业链较长,涉及的环节也较多,至少要有设计师、制版师、工艺师三种工作岗位。服装设计师通过流行趋势的把握以及市场趋势的分析等进行包括款式、色彩、面料等几个方面在内的服装款式造型设计,绘制服装效果图。服装制版师根据设计师的效果图,分解服装结构,通过服装结构设计实现服装的二次创作,形成平面衣片,制作工业样板,进行样板系列化,指导生产等。服装工艺师将样板师分解的衣片进行缝合,实现面料从平面到立体,最终实现设计作品。通过样衣的制作,确定生产工艺流程,确定工位,指导生产。服装制版师处于服装工业生产的中间环节,其二次设计的优劣直接影响到设计师设计意图的表达;同时,对于工艺师也起着直接的指导作用。因此服装结构设计师是服装生产过程中的核心技术岗位。

2.在教学中的地位

服装设计由款式造型设计、结构设计、工艺设计三部分组成。高校的服装设计专业课程基本上也是按照上述三大组团进行设计的。服装款式造型设计课程组团一般由设计基础、设计思维训练、设计表达、专题设计等课程组成;服装结构设计课程组团一般由立体裁剪、服装人体工程学、服装制图、结构设计原理、工业制版等课程组成;服装工艺课程组团由服装机械原理基础、服装工艺、服装生产管理等课程组成。服装结构设计课程组团在服装专业的教学中起着至关重要的作用,是实现学生设计表达,由感性认识到理性分析,培养学生服装设计综合能力的重要环节。

二、服装结构设计教学的现状

1.理论缺乏系统性

我国高校服装专业的建立时间比较短,服装结构设计在多数人眼中属于服装裁剪范畴,认为技术含量不高,甚至是不屑于研究。由于人们对于服装结构设计的认识不足,导致服装结构设计理论的研究不够深入和系统。目前,流派众多,以平面结构设计为例,服装行业中有原型法、比例法、D式裁剪法、梅式裁剪法、360度裁剪法等。高校教学常用的是原型法和比例法,而原型法中又有文化式原型、登丽美式原型、美式原型、英式原型等;比例法中又有六分法、十分法、短寸法等。各种方法各有特点,也或多或少地存在片面性和局限性。由此可见,服装结构设计理论的系统性还有待进一步提高。

2.实践环节薄弱

服装设计是一个实践性较强的专业,尤其是服装结构设计环节。一个制版师的能力如何,实践经验丰富与否,直接决定着成衣的效果。但是,目前高校的服装结构设计教学多数还停留在纸上谈兵的阶段,实践环节薄弱。多数教师所讲授的服装结构制图款式传统、陈旧,结构设计原理教学模式化,与市场脱节。由于实践内容缺少时效性,所以学生兴趣不高。实践过程多为制作1∶5的示意图,1∶1等大图制作不多,而且多是为了练习而练习,往往缺乏后期的成衣实践验证。要求学生实践练习的目的多是为了加深对理论的理解,对于实践技能的掌握和熟练要求不高,学生的实践动手能力无论是从质量上还是效率上都与生产实际需要差距较大。总体来说,高校服装结构设计课程的实践环节较为薄弱。

3.相关课程衔接不够紧密

首先,服装结构设计课程组团中的相关课程衔接不够紧密,如立体裁剪、服装人体工程学、服装制图、结构设计原理、工业制版等课程的教学往往是孤立的,缺乏横向融通。其次,服装款式造型设计组团的课程与服装结构设计组团的课程衔接更是欠缺。款式造型课程的教师只注重学生艺术感觉的训练,只注重设计的款式、色彩、面料等因素,对于服装结构的关注和指导很少。结构设计课程的教师往往比较注意与工艺课程的衔接,而对于款式造型设计的关注较少。各课程组团之间的纵向衔接不够紧密,学生孤立地学习各门课程,缺少全局观和系统性,不能够融会贯通、学以致用。

4.师资队伍有待提高

由于我国高校服装专业设置较晚,服装专业教师队伍还不尽成熟。服装结构设计课程教师大体由几部分组成:一部分是学院派,由高校课桌到高校讲台,理论功底较为扎实,实践经验较少;一部分是企业派,在企业一线从事生产多年,实践经验丰富,但理论功底略显不足;还有少部分教师是20世纪90年代从纺织、染织、工艺美术等专业经过进修学习后转到服装专业任教,系统理论学习不够,实践经验更是欠缺。理论功底扎实、实践经验丰富的“双师型”教师队伍对于服装结构设计课程尤为重要。

三、服装结构设计教学改革的几点思考

1.加强理论研究,提高系统性

服装结构设计是根据款式造型设计,解决衣片与衣片之间的逻辑关系,衣片缝合后所形成的成衣立体空间与人体空间的对应关系的科学。所以,理解服装衣片与人体之间的对应关系与规律,是研究服装结构的基础。首先,要研究人体每个部位之间的比例关系及其规律,掌握人体和人体空间结构,再利用目标人体和服装人体的规律和服装平面结构衣片数据相对应,最终形成相对应的平面衣片数学模型。数学模型是将服装各个平面组成衣片的排列关系用数学的方式加以规范化。通过服装结构数学模型的研究,总结核心本质规律,提高服装结构设计理论的系统性和实用性,便于学生理解、掌握和运用。服装结构设计首先是理性的分析,然后才是感性的升华。所以加强服装结构课程组团的系统研究,通过由立体到平面,再由平面到立体的转化过程,让学生形成理论构架,系统理解理论体系,这是学生学好服装结构课程的前提。

2.加强实践环节,提高针对性

对于服装结构课程,学生的实践环节应该由两部分组成:一是基本技能训练,二是专业能力实践。基本技能训练包括立体结构设计时对于剪刀、珠针等的熟练应用技能等,平面结构设计时对于相关制图工具的熟练运用及运用直尺画曲线的技能等,主要是运用工具的能力和心手协调能力。专业能力实践包括基本绘图能力、根据效果图进行结构设计制版的能力、工业样板制作能力等。将实践技能和能力有针对性地分解成若干个项目单元,在注重学生实践作业质量的同时,逐步提高学生的操作熟练程度,提高效率,以适应服装行业高效率、快节奏的生产模式。以平面结构设计时袖窿曲线的绘制为例,现在很多教师习惯教给学生使用曲线尺来绘制。但由于服装的款式和规格是不断变化的,袖窿曲线也应该随着款式、规格的变化而有所区别,而曲线尺的曲度却是固定不变的。学生绘制时,要么不论服装怎么变化,曲度都一样,失去了设计的意义;要么因没有合适的曲度,学生无从下手。所以训练学生用直尺画曲线的技能是十分必要的。用直尺画曲线是企业技术人员必备的基本功,也是服装设计师必备的技能之一,但是高校教学时却一直没有强调和重视它。其实只要教师给予正确的指导,训练学生的心手协调,一般的学生只需要几周的时间就可以做到基本熟练,而佼佼者只需几天就能达到十分熟练的程度。加强学生技能训练,提高实践项目和环节的针对性,精心规划、循序渐进,最终就能达到提高学生综合实践技能的目的。

3.注重相关课程衔接,加强实用性

服装结构设计相关课程的衔接包括两个方面:一是课程组团内课程之间的衔接,二是三个课程组团之间课程的衔接。目前高校的服装结构课程一般是每门课程单独授课,各自为政,横向融通较少。例如:立体裁剪开设1~2个学期(大一、大三),服装人体工程学开设1个学期(大二),服装制图开设4~5个学期(大一至大四),结构设计原理开设1个学期(大三或大四),工业制版开设1个学期(大四)。从开设的时间上看,基本符合知识逻辑体系,但是由于每门课是由不同的教师授课,缺乏有效的衔接。建议可以尝试打破各课程界限,以裙装类、裤装类、衬衫类、西装类、时装类等项目为切入点,以人体工程学为基础,运用立体裁剪(立体制版)、平面制版、变化原理,最终形成工业样板的思路来调整课程设置,让学生了解每一类典型服装款式从形成到最终完成工业样板的全过程,达到系统理解、熟练掌握、融会贯通的目的。服装结构设计是服装设计到生产的中间环节,在服装结构设计原理与实例讲授中要与服装款式造型设计课程相衔接,对设计作品加以分析、分解,将款式造型设计通过理性的二次创作,把效果图转化为可供生产的样板。在服装工业制版的讲解中要与服装工艺课程相衔接,对于样板的缝份、吃量、剪口等的设计合理,裁断版、工艺版的制作准确,对生产工艺起到真正的指导作用。同时,还要通过工艺制作,对所设计的样板准确性和合理性进行验证。一个不懂款式设计的制版师是没有灵魂的制版师,一个不懂工艺设计的样板师是没有根基的样板师。只有通过三个课程组团的有效衔接,才能提高学生的学习兴趣,加强服装结构设计课程的有效性和实用性。

4.加强师资队伍建设,构建“双师型”教师队伍

工程结构设计原理例10

一、建筑工程结构设计技术创新的必要性

1.1 新型社会竞争机制的需求促进建筑工程结构设计技术创新

在“弱肉强食”的外部竞争大环境下,建筑施工单位一定要提高警惕,其发展理念要根据外部环境的变化,同时结合自身发展的需要,制定出科学的竞争策略,从而避免盲目投资,降低建筑施工单位的施工风险。建筑行业到底发展走出什么样的路子,这不是一两个成功的施工单位就能够完全决定的,这需要依靠整个建筑行业的共同探索和讨论。在新的社会竞争模式下,建筑施工技术的创新应坚持“技术效率和可持续发展”的原则,将建设市场的施工技术创新和发展的需要紧密结合起来,逐步收集世界领先的建筑技术信息,创新和开发生产施工工具,引进创新人才,加强施工技术的研究和开发应用,逐步建立完善的建筑施工技术的创新途径、新机制。

1.2 经济时展的需求促进建筑工程结构设计技术创新

随着信息科技的飞速发展,计算机信息技术越来越广泛地应用于人们的日常生活和工作当中,这也为建筑施工技术提供了创新的基础。建筑公司要想将逐步发展壮大,就必须对现有的建筑技术系统进行相应的创新和改进,建立起成熟稳定的施工工艺的创新发展模式,以确保建造业的健康、稳定、和谐发展。

1.3 社会生产力发展的需求促进建筑工程结构设计技术创新

社会生产力水平的高低是综合衡量一个国家和社会进步程度以及文明化进程的基本尺度之一。社会生产力不仅体现劳动的社会生产力,同时也客观地显示某一个行业的发展前景和趋势。在中国建筑行业的发展过程中,迫切需要解决的问题仍有很多,应用程序和建筑技术的研究发展相对于国外成熟的技术模式差距较大。因此,在未来建筑施工技术创新过程中,建设单位应注重提高自主创新能力和施工技术创新水平,坚持将技术创新作为建筑施工发展的主体。由此可以看出,建筑施工技术的创新必须以适应社会生产力的发展为根本出发点的要求,并在自主创新和技术改造上下功夫,逐步形成施工工艺的优化模式,以满足生产的最高发展力。

二、在建筑结构设计中重视概念设计

概念是一种反映事物本质属性的思维形式,它反映客观事物的一般的、本质的特征,是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。概念设计就是以工程概念为依据,用符合工程客观规律和本质的方法,对所设计的对象作宏观的控制,具体地说就是制定方案,包括总体系和所有分体系的布局和处理原则。

所谓控制,就是在设计的各个阶段对设计的各部分,设计工程师首先根据一般的工程结构概念和该类型工程的结构概念,结合该工程的具体外部条件,考虑一个结构设计方案,包括结构体系、结构布置、构造处理原则、采用的计算方法

等,经过初步分析研究认为合理并可行后,以此作为原则进行具体的设计。由于这个原则来自有关概念,也就是说它是符合客观规律的,这样就保证了正确的设计方向,不犯原则上的错误。当然,在具体细节中还要作这样或那样的调整才能完成设计,但这些调整不会影响大局。

掌握好概念设计不仅可以保证正确的设计原则,还可以通过它来解决设计中出现的问题以至提高设计水平。当发现某个技术问题时,可以根据概念来分析其原因,这往往比直接检查数据更快更有效,而且可以找到问题的症结所在。这个方法最适合用于判断电算结果,电算过程有上亿个数据,要跟踪数据是不可能的,只有用概念来判断其合理性或找原因,又用概念去解决问题才是出路。概念设计运用得好,能使结构尽量满足外部条件并以最合理的受力状态去工作,从而带来结构更安全可靠和良好的经济效益。可以说,某些创新也是来自概念的,当你掌握某些体系、构件或构造的概念而又发现可以用更简单更合理的另外一些体系、构件或构造来代替它时,其结果就是创新。概念设计是设计工程师的思维活动,必然贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平,这就保证了工程师在设计中的主导作用。概念设计的水平越高,设计成果的水平就越高。概念设计的水平来自深厚的基础理论、对结构原理和力学性质的深刻理解及丰富的工程经验(包括积累的和吸收的)等方面,要提高概念设计水平从而提高设计水平就要在这些方面下

功夫。

三、在建筑结构设计时要推新创新

提高结构设计水平,从另一角度看,意味着要使设计成品比现阶段的具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。这就得用推新和创新来解决,结构技术的不断发展就是靠推陈出新,作为结构设计工程师,有责任承担起这个任务。要是安于现状,不求进取,甘于出“行货”,那么水平是提不高的。推新看来似乎比较容易,问题是往往得不到足够的重视。建设部陆续公布推广的新材料、新技术、新结构等是通过试验研究、鉴定,再经实践且证实有效和合乎经济效益的,得到推广将会提高建筑结构的水平。

作为设计工程师应该在适合的条件下予以大力推广应用。当然,在推广应用的过程中会遇到这样或那样的困难或阻力,设计工程师不应因难而退,而应耐心做工作,努力克服困难和阻力,当推新的积极支持者。不要把创新看得很神秘,也不要对它要求过高。大的改革往往是由小的改进开始或积累而成的,而小的改进也未尝不是提高。创新最好结合实际工作进行,在设计过程中,只要本着勇于创新的精神,在各个环节上多动脑筋,注意是否还有可改进的地方;是否还有可以用更好的结构形式的地方;在理论或者计算方法上是否还有可深化或简化以致更新的地方,这样往往就会发现改进或改革的对象,在此基础上开展工作并深入下去,就有可能得出成果。这种做法来自生产,有了可行的结果又直接用于生产,就容易见效。此外,创新工作宜联合有关部门如设计、科研、施工、以至业主等合作进行,以便能在研究过程中同时解决各方面的技术问题,使成果更全面和易于推广应用。创新工作必须有科学的态度,不应主观认定,更不能盲目实施。有了新的设想和方案,就要开展科学研究,从理论上探讨它的可行性和先进性,通过试验来证实它的正确性。对于较重大的改革还要通过实践的考验。

四、结语

以上是我对关于建筑结构设计技术创新认识和理解,希望这些体会分析能对我以后的工作以及相关同行有所启发和提高,对今后的建筑结构设计有所帮助,以提高建筑工程结构设计的质量与水平。

参考文献:

工程结构设计原理例11

一 引言

服装设计是一门系统工程,从整体上可以分为服装设计、服装结构设计、服装工艺制作三大部分。在其中承担着承上启下作用的就是结构设计部分,一方面,它将设计效果图由三维空间的立体形态转化为二维空间的平面结构,并进行内部设计的结构定位;另一方面,结构图纸为工艺设计提供规格齐全的工业样板,制定工业标准及工艺流程图。因此,结构设计是一项重要的技术工作,它是服装设计的核心部分,它涵盖的知识面也极为广泛。前期理论包括人体工程学、人体测量学、服装立体裁剪基础;后续课程包括服装工艺制作、服装造型设计等。在这个极为关键的环节中,样板的准确度直接影响着服装的造型是否符合图纸要求,因此,我们必须要明白,结构设计并不是简简单单的打板,要掌握好结构设计这门课程必须要了解人体结构,掌握打板基本知识,并能延续到了解流行动态及造型设计能力,这样全面的学习才能让培养的学生适应现在环境下的服装企业。因此,如何在高校结构设计这门课程的教学中既让学生学到应有的理论知识,又能把知识运用到实际工作中去,真正做到学以致用,是本文将要探讨的重点。

二 服装结构设计教学现状

服装结构设计作为服装设计专业的核心课程,对于学生专业技能的培养具有决定性的作用,这些年来尽管已经在多方面做了一些探索和尝试,但还是不完善,仍然会有一些比较突出的问题:

1学生缺乏前导课程的知识量

学习结构设计涉及的知识面是很广的,不仅需要相关的美术基础和设计能力,更需要具备一定的逻辑思考能力和想象思维能力,所以学生在学习结构设计课程之前要学习很多的前导课程,最重要的就是要透彻地了解人体工程知识,要想把结构把握准确,就必须对人体的凹凸关系和骨骼关系了解清楚。但是现在很多学校却没有强调这个重要的知识点,只是把人体工程这门课程简单学习一下,这样就会让学生在学习结构设计时不理解结构线的变化关系,给学习带来困难。

2教学内容没有跟上社会需求

现在很多高校在结构设计教学中仍然使用较早的比例结构胸度法和第六代日本文化式原型,因为市面上仍然大量流通这类的教材,但是实际上第七代文化式原型早就已经很成熟了,用起来直观明了,比起第六代好用很多,而且在数据设计方面也更贴近现在东方人的身体数据,很明显这是教学内容没有更新的结果。另一方面在工业样板中设计中很重要的号型标准还有很多高校仍使用Y、A、B、C四种体型作为参考依据,但是日本早就已经用七种体型作为放码的标准,而数据是结构设计的灵魂,因此在这方面也应该跟上现在的要求。

3教学方法的灵活性不够

一面黑板,一支粉笔,一根直尺,就是一门课程,现在仍有很多高校把这种教学作为主要教学形式,但实际上现在有很多种方法可以让这门课程变得很生动,譬如说运用多媒体教学或者采用实物进行教学,但是不能在课堂中程式化的讲制图,要能够运用各种现代化的设备加强这门课程的灵活性。

4学生对不同结构方法的理解贯通能力差

服装结构方法的流派很多,即使在同一所学校,不同的老师也可能教不同的结构方法,这样就会让学生在学习过程中产生很多疑问。例如欧式平面结构会更注重立体程度,因为欧洲人的体型要比亚洲人立体,日本原型在结构处理上会平面一些,但是会很注重省道的变化,在原型图上会有8个省道的位置,这是其它结构图上所没有的,各种结构方法的不同会让学生感到无所适从,因为他们缺乏对不同结构设计方法的理解贯通能力。

三、服装结构设计课程教学方式探索与改革

高校学生在毕业后,很多都到了服装企业比较集中的东莞、珠海、佛山、深圳等地工作,这些学生在工作后都会有在学校学习过程中制图方法单一,制图教学无法与企业实际操作统一之感,导致自己在学习后仍理解不清晰,应用时只能照搬,对于繁琐的公式和数据理解不了。针对这些问题,高校服装结构设计教学方式应该有一些改革,要通过一系列的教学方式改革使教学和企业达到统一,让学生真正能学以致用。

1服装结构设计教学强化结构原理,做到以设计为主导思想进行教学

服装结构设计能力培养的核心在于学生对结构造型变化的理解及平面形态和立体形态之间转换的掌控能力。这些能力必须建立在理解的基础上,因而结构设计教学应该注重原理教学,只有让学生真正理解线条变化与人体的关系,这样才能做到是在做结构设计而不是简单的结构制图。

在服装结构设计教学时,应强化重点,可以实施5+1的教学方法,5即是五种结构原理,1就是一种主导思想,服装结构看起来复杂,但是结构原理的部位就是省道结构、领结构、袖结构、腰结构、裆结构五个结构,其原理、变化、应用以及在男装、女装、童装、特体服装和上装、下装、裙子、裤子等结构都是围绕这五个结构原理展开变化的,在把握好以设计为主导思想的思路上,分析好各部位结构原理、参考数据,这样才是真正做到灵活运用,而不是简单的老师讲一个款式,学生学一个款式,不懂原理,不会变化,只能生搬硬套,遇到变化就完全不会的情况。

2转变教学观念,发挥学生主导作用

现在服装企业要求的是复合型人才,也就需要理论修养和专业技能都具备的人才,面对这种现状,在教学中就应该注意不要老师一讲到底,要改变单一的教学模式,建立完善健全的教学模式,在教学中多与学生互动,尽可能地发挥学生主导作用,让学生学会主动学习、而不是被动学习,老师在教学中多运用生动的语言,注意化繁于简的方法,调动学生的学习兴趣,较系统的掌握专业知识。

(1)针对教学对象,挖掘学生自身能力

服装设计与工程专业又可以分为服装设计方向和服装工程方向,招的学生有文科类、理科类,虽然都在服装设计这个大范畴类,但因为学生的不同其教学方式也要有所改变。文科类学生款式造型变化把握较好,设计思路广阔,但是数学功底会差一点,因此在结构设计教学中应该把重点放在数据的理解上,要让这类学生多理解人体测量学、人体工程学这类理科学科,要让他们充分理解人体与服装的立体关系,不要出现唯美的设计图纸只能看不能做,但又要避免枯燥的教学让学生失去兴趣,因此要尽可能抓住这类学生思路活跃的特点,运用多种教学方法,发挥学生自己的主导作用,鼓励学生自己动手做,在成品中找到不足,再予以改正,这样才能让学生有着探索和学习的兴趣。理科类学生,正好与之相反,他们对于公式、数据能够较好理解,但是灵活变动性要差一点,他们对于款式的变化会显得迟钝一些。因此在教学时多注重设计教学,多针对不同的款式进行分析,引导理科类学生多理解款式变化与结构的关系,只要他们能掌握款式造型的结构点,数据方面也就不成问题了。

(2)注重与学生交流,培养创新能力

在教学中教师和学生的交流是必不可少的,如果老师在课堂中完全自主地教学,不与学生进行互动,那必是失败的。现在的大学生思维非常活跃,他们在学习中会有很多求异思维,他们会有很多的质疑,这时教师应本着和学生沟通的想法,多倾听学生的心声,然后逐个解决问题,不能一票否认学生与自己的不同想法,多引导,多做比较,因为结构设计最终都是要出成品的,学生提出的异议也许又是一种创新,这时可用他提出的不同板型做出成品,如果确实漂亮合体,老师应该予以肯定和鼓励,如果还存在合体程度与美观程度的不够,这样学生也会对老师的表达力,亲和力以及专业实力表示钦佩,在实践中加强对学生的锻炼,既不会让学生这门枯燥的课程失去兴趣,又能让他们学会多种变化,将来适应企业的需求。

3加强结构设计与平行课程之间的交融

(1)人体工程知识与结构设计教学的交融

服装是直接覆盖在人体上的,是否合体是检验服装结构合不合理的最直观方法,随着生产技术和设备的进步,人们也越来越多地意识到进行结构设计时应该以人体作为参考依据,做出的设计不仅要满足合体的要求,还要满足消费者审美要求和对材质的要求,还必须考虑静态和动态的基本活动量,因此,数据设计是最重要的,而数据就来源于人体,因此,在结构设计中融人体工程知识就显得非常重要了。在学习结构设计这门课程前,要好好地把人体工程学掌握透彻,这样才会在学习结构设计过程中显得易懂而且轻松。

在女上装结构设计中,胸部设计量是很重要的一个环节,因为胸凸较大,结构上就要很细腻的处理这一环节,如图(一)就是东方女性上半身水平断面重合图很多中国传统的结构只是简单的把胸围等分四份做平面结构,但是仔细看,人体胸围实际是六面体,要想很好地把结构关系处理好,就要把胸部做六份设计,这就是我们所说的六分胸围法,这样就会比四分胸围更合体。如(图二)是第七代日本文化式原型,在结构上就用了最符合人体特征的六分胸围法,很好地把后胸大于前胸,前胸大于侧胸的比例关系把握准确,最人性化的设计应该在于前片的胸部设计量,这是比例结构法中不可能做到的一次成型,因为有了胸部设计量,在女装结构变化中就可以自由运用,非常直观而且不用担心不合体。而这些是板型师们是在对人体做了最深入的了解后,再经过多次修板后得到的结果,如果脱离了对亚洲女性的深入了解,那么也就做不出如此合理的结构设计来。

(2)立体裁剪与结构设计教学的交融

结构设计需要有很强的动手能力,不仅需要了解人体工程知识,而且要能运用到实际运用中来。很多院校喜欢把立体裁剪和平面结构设计分成两门独立的课程,没有联系起来,这样学生在学维的平面结构时很难作三维想象,所以在结构设计教学中应该把这两门课程结合起来,以原型省道转移为例,如果老师在教学时不做立体示范,没有在三维人体上做出裁片来让学生了解造型结构特征,而是直接在二维空间内进行教学,那么学生是很难理解这其中变化的原理的, 即使学生能对所示范的图例理解,但也做不到变化运用,这样就事倍功半了,因此这两门课程应该结合进行教学,把人台放在教室里,在讲结构原理或造型之前,先直观地在三维人台上示范出来,在学生理解了结构线的变化后,再用二维平面结构做数据设计,这样就能够让学生很容易理解了。

如(图三),是第七代文化式原型省道转移的图例,在讲结构变化之前,尝试先用立体裁剪导入,直观再现省道转移的效果,通过立体裁剪让学生掌握规律,掌握数据,理解结构图与人体的关系。

(3)工艺课程与结构设计教学的交融

服装工艺课程一般是作为结构设计的后续课程,在学习完结构设计课后,在工艺制作中去把服装做出来,对于在结构中的错误就只能够在工艺课时才能检查出来,这样就会让结构设计课程没有修板的这个环节,学生在课程教学中不能及时检查出板型的瑕疵,这样结构设计课程就不够完整。因而在教学中可以适当的用一部分课时来做假缝,当板型做出来后,用简单的工艺方法把结构线缝合起来用于检查板型是否合理。当然,这里所说的假缝是简单的用平缝代替复杂的工艺,主要用于检查板型,这样就不会让结构设计课程中重要的修板环节脱节到工艺课时才做,而工艺课就可以专门学习工艺制作方法,不要再去做板型的修正了。

(4)CAD课程与结构设计教学的交融

在现在很多企业已经用到了CAD制图,很少有企业还用原始的手绘,因此用服装CAD制作图纸已是学生必须掌握的课程了,但是CAD只是电脑操作步骤,所有的结构知识还是要通过结构设计课程学习。如果条件允许的话,可以在学习完结构设计原理及造型变化后,及时用CAD做板出图。这样,图纸的准确度会比手绘的高一些,在假缝完后做修正也会更准确一些,尤其是工艺样板放码和排料,更需要借助CAD来完成,因此可以把CAD与结构设计教学交融进行。

四、小结

我国高校服装专业成立还只有几十年的历史,现在正处于迅速发展和改革之中,高校教师应该在教学中不断地摸索经验,结合服装结构设计这门课程的特点,有目的地求得最好的教学方式,这样既有利于老师不断提高教学水平,又能更好地加强教学的互动,让学生成为课程的主导,激发学生的学习积极性,培养出适合社会需要的学生,让学生真正做到学以致用。

参考文献

[1]郭冬梅.《服装结构设计课程教学研究》.教育与职业.2008.7