前言:我们精心挑选了数篇优质土木建设论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
我国土木工程也同样存在信息化建设问题。随着经济持续稳定增长,城市化进程加快,以青藏铁路、南水北调、西气东输、西电东送等为代表的一大批西部大开发和国家能源交通原材料基础设施项目,以北京奥运工程为代表的各大中城市的基础设施项目,还有量大面广的城乡住宅建设项目正处在建设之中,再加上我国已加入WT0,进入宽领域、多层次、全方位对外开放的新格局,实施迎接经济全球化挑战的大战略,土木工程作为国民经济的支柱产业,在这重要的发展机遇中肩负重任,必须把握住大课题,即土木工程的信息化建设,实现更高层次的技术创新和素质提升。
土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升,促进土木工程技术及施工手段不断完善,使其更加科学、合理,有效地提高效率,降低成本;实现土木工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命,必然推动企业团队的重组及施工流程的优化,促使企业管理理念和手段的革新;土木工程的信息化是土木工程市场发展的高级阶段,必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业,从而实现土木工程的高效益、高效率。
土木工程的信息化建设须致力建设三大系统。
一、建立土木工程设计、施工的技术和控制信息系统
信息技术是计算机、通信、控制及信息处理等技术的集成。应用信息技术系统及设备,现代建筑师可以充分直观地展示新时代的设计理念和建筑美学,可以尽情地表达大胆的创意和神奇的构思,超越时间和空间,塑造并优化创作成果,使其创作成果达到传统创作方式无法比拟的新境界。例如以模型为对象的三维协同设计模型,采用了模块化的模型设计技术,使得设计方法从平面设计走向模型设计,由于模型设计采用数据库技术和网络技术,从而实现了共享的集成化工作模式,设计人员(多专业)在同一个模型上工作,减少了不必要的条件传递和确认,信息资源得到了充分共享。这些信息资源将贯穿于工程项目管理的全过程(设计、采购和施工),图形由计算机系统自动产生,使得设计人员可以将主要精力投入到优化设计方案上,设计过程更为直观形象。而以可视化技术为基础的智能化设计环境,在三维模型设计技术的基础上,充分利用可视化技术以及面向对象的软件开发技术,以专家库、知识库为支撑,研究新的设计管理和设计模式,构造一个更易于操作、具备智能化的设计环境。目前许多工业项目的模型设计过程已初步应用了可视化技术,比如,实体建模,使设计过程更为直观有效,并易于修改;可视化的设计校审,使校审更为形象,并可与设计深度交叉;可视化的进度审核,将设计的三维模型与项目进度资源数据库相连,从项目进度资源数据库抽取信息来可视化地展现和分析项目管理的各种状态。
在施工中推广应用自动化控制技术,可有效地完成用传统控制方式难以实现的高难度施工项目。例如高层建筑的垂直度的控制;大体积混凝土的施工质量控制;预拌混凝土的上料自动控制;采用同步提升技术进行大型构件和设备的整体吊装和安装控制、整体模具的爬升和大型脚手架的提升控制;大型桥梁悬索受力的控制;幕墙的生产和加工控制;高温高压的焊接质量控制;建筑物的爆破、整体搬迁、以及沉降观测和数据采集,大型工业设施的三维空间管线布局的计算机模拟等等。信息化技术将全面革新设计技术和施工技术,其应用领域将越来越广,应用程度将越来越深,建筑工业化水平将越来越高。
二、建立土木工程标准、行业管理、工程管理、企业管理的信息系统
信息技术是一项各行业普遍适用的高新技术,必须与行业技术有机结合方能发挥作用。为使信息技术在土木工程施工中规范、有序、健康、高效地向前推进,须准确高效地制定土木工程技术应用标准和标准化管理信息系统,及时修编标准,便于检索查询和管理有关标准,随时随地选用标准和对标准的执行进行检查验收,从而有效地推进标准化管理。
土木工程行业涉及的门类很多,例如土木工程、房屋工程、设备管线安装业、装饰装修业,以及相关的房地产业、勘察设计业、设备半成品、钢结构加工业等,包含的企业众多,构成了一个庞大而复杂的行业信息集合,其信息量非常大。没有一个规范有效的行业管理体系和高效的运作机制,将难以保证这个行业的各项工作健康、有序、高效地发展。传统的管理方式及信息处理手段难以实现这一目标。应用现代信息技术建立高效的行业管理、工程项目管理、企业管理方面的信息管理系统,可以方便有效地对行业的有关情况
进行统计分析,制定合理的产业发展政策、产业技术政策、产业发展规划和发展战略提供了全新的条件与可能。目前,信息技术的应用已使得全球产业信息的获得非常便利,可非常方便地在国内国外两个市场同时研讨,掌握人类最新管理成果,使得作为人类生存和发展密切关联的土木工程业的管理提供了前瞻性、战略性和更为科学的依据,使建筑行业管理上一个新的水平。
信息技术给实体的数字化、时间的缩短、空间的缩小,对实体本质的把握更为科学,工程项目的单件性、时代性、环境性、多要素性决定了项目信息的大规模性、变动性、多门类性,信息技术使工程成为数字工程。而数字工程的建立,使工程管理进入新阶段,包括项目融资拓宽渠道、项目策划优选优化、项目设计电脑化,项目施工管理中运筹学在工期控制上的应用,多因素分析在质量控制上的应用,动态进行投资分析等。信息化使工程管理档案化、数字化、动态化,为工程的策划和融资、设计、施工、运行和维修等全过程的管理提供便利的条件、全新方法和手段。
信息技术实现更宽范围的人力资源管理,更准确的会计管理、成本管理、融资管理、投资管理,更优化的决策管理、计划管理,更高效的项目施工管理。信息技术也使建筑师、结构工程师、监理工程师以及项目经理的信息更为丰富,为新产生的团队合作关系甚至跨国的伙伴关系提供了前提。高技术的办公环境,促进新技术的采用和人力管理理念的创新,对更有效地提高生产率提供了可能,也促进了企业文化的升级。关于工程项目管理,正如山西太原化学工业设计院于万里同志的文章《从国外工程项目管理软件看国外工程项目管理》所言:工程项目的管理是一个多目标、既分别独立又相互联系的,多工序、多复杂又庞大的系统工程。一个大型复杂的工程项目的管理实际上就是利用能够控制的资源(人力、机具、材料、资金、工期)在一定的条件下对一个既定目标(进度、质量、费用)进行科学的计划和以更多的定量数据做深入动态分析,对于工程实施有效地调整控制,以尽可能小的投入,获得最大的效益。工程项目的管理必须依靠整套先进的管理理念,这种管理在国外的工程项目管理软件中体现得淋漓尽致。这些软件的基本功能主要有:
1.项目计划的编制。
在工程项目的招投标阶段以及中标授标之后的合同条件都要求承包商编制切实可行的“细化的施工进度计划”,对工程进行详细的剖析。软件对一个工程项目的所有任务做出精确的时间安排,同时还对完成任务所需要的原材料、劳动力、设计和投资进行分析和比较,在千头万绪的任务中找出关键要紧的任务(关键线路)以及对任务做出合理的工期、人力与物力、机具等资源的安排。
2.项目跟踪过程。
软件对于工程进度能够进行动态管理和控制,它要求项目各级管理人员根据所制定的计划和目标,要在项目实施的过程中对影响项目进展的内外部因素随时在施工过程中进行及时、连续、系统的纪录和报告并输入计算机,也就是真实、实时地反映工程进度,分析工程进度数据,及时反映工程项目的变化。
3.项目的分析、控制与优化。
由于管理软件实现了广义的网络技术,项目管理者根据跟踪提供的信息,对比原计划(或既定目标),找出偏差,分析原因,研究纠偏对策,实施纠偏措施。软件不但考虑时间问题还根据资源和费用进行分析求得一个时间短、资源耗费少、费用低的计划方案,并通过软件进行网络计划的优化,也就是利用时差不断改善网络计划的最初方案使之获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效利用。软件有对工程数据与作业活动的强大过滤功能,将现行计划执行情况与目标计划进行数据库比较,然后再将滞后于目标计划的所有工作活动过滤出来,进行单独的追赶或特别跟踪。对于发现工期滞后的工作项目及时地采取补救措施,制定相应的追赶计划。对于现行超前于目标计划的工作可有意识地放慢部分超前工程项目的施工速度来降低工程成本或使总体计划更趋于合理。
三、建立土木工程基于互联网的方案优选、施工招投标、材料设备采购、人才招聘的企业商务贸易信息系统
互联网正在逐步深入土木工程,既在提供信息服务方面发挥越来越大、越来越广泛的作用,同时又为设计方案、施工组织方案、技术措施方案、种种合作方案有效进行比较,高效进行优化,将大大提高企业的决策能力和水平。
通过电子邮件、互联网传递,使建筑项目和承建商、材料供应商的信息沟通有效克服招投标过程中的信息不对称状态,同时增强透明度,推进公开化,网上招投标相当规模业务的开展将会更加规范市场行为,提高工作效率,降低工作成本,使招投标的竞争在更广范围更高的层次上进行。
电子商务对建筑材料、机械设备、机具的采购显得更为宽范围、广领域,甚至会进入货物及其流通的细微部分,使需求方对货物的质量、价格、生产方式、供货方式、市场信誉有更深入的了解和透彻的把握。网上交易为提高效率、降低交易成果、监督交易全过程提供了可能,同时还为买卖双方的合作经营伙伴关系起主导作用。对不正当竞争行为、诚信失缺行为进行有力遏制,促进市场健康发展。
人才上网,网上各专业专家组在网上会诊技术难关和质量难题,对土木工程人力资源开发提供巨大的力量。也可以说,现代建筑企业更加依赖网上技术研发,依赖网上人才库,只有这样,才有可能使企业做大做强。
利用项目管理信息平台、电子邮件、视频会议系统三种体系,为项目提供了一种先进的现代化信息传递和交换手段,使项目信息共享更及时、更灵活、更广泛,并具备了实施异地交互讨论的环境,参与项目的人员在世界范围内的任何地方都可以方便的查看项目管理信息,总部管理人员也可以同时访问其他地方项目管理信息,随时了解项目总体情况,通过这个数据库把公司本部、公司分部、施工现场、分包商等紧密地联系在一起,创造了一个异地协同工作的环境,并可实施异地指挥和控制。
1.传统的实验教学内容陈旧,实验仪器落后
传统的土木工程实验教学属于理论教学的一部分,并按其分类,每个实验项目相互独立,缺乏目标性、整体性、层次性、系统性、创新性及综合性,导致实验教学内容更新滞后。实验的基础理论知识决定了实验仪器种类和型号,由于实验内容更新滞后,导致实验仪器也未能得到及时更新。
2.重视理论教学,轻视实验教学
受多种因素的制约,目前国内很多高校重视土木工程的理论教学,轻视实验教学环节。有的将实验课程的成绩计入到理论教学的成绩当中,有的甚至不统计实验课程的成绩。多数学生认为实验课程不重要,只是走一个程序而已,只要“照猫画虎”完成操作步骤即可,并没有真正将实验与工程实际相结合,所学知识也难以致用。
3.传统教学方式单一,使学生丧失实验操作的主动性
土木工程在实际教学过程中,通常是先进行理论教学,然后再安排具体的实验操作,学生在课堂上学到的知识不能及时体现在实验课程的教学中。教师在实验教学开展之前,就设计好试验加载方案,编写出非常详细、具体的实验指导书,调试好试验仪器,规定好实验步骤、测试方法,并设计出实验数据记录表格等。而学生只需要按教师规定好的步骤进行加载并读取数据,就可以得出早已预知的结论。这种实验教学方法使学生丧失了主观能动性。
4.传统考核方式单一,不能体现学生对实验知识的掌握程度
大多数实验课程的成绩仅凭一份实验报告来决定。同组成员所得到的实验结果是相同的,所以,实验报告也是大致相同,组内成员的成绩也都差不多。实验报告不能客观考察每一个学生对实验内容掌握的程度。
二、“模拟地震环境下结构模型加载
实验”项目介绍实验项目开设的初衷是为了加强素质教育,培养学生的实际动手能力和创新能力,要求学生在学习理论力学、结构力学、材料力学、结构抗震课程之后,自行设计一个结构受力体系,并进行加载,以提高学生学习的积极性,发挥学生的创造力和想象力,加深对结构抗震课程的理解,加强对动手能力的培养,达到学以致用的目的。在整个课程的实施过程中,还要求学生们集思广益,发扬集体智慧和团结协作精神。2008年汶川地震后,社会对抗震知识的需求大为增强,对相关人才的需求更甚。因此,土木工程系依据教学大纲自创了模拟地震环境下结构模型加载实验项目。2009年,依托该实验项目,学校成功举办了“山东省第三届结构设计竞赛”,学校的参赛队获得一等奖1项,二等奖2项。2010年,该项目被确定为学校实验教学改革的一般项目。2012年10月,该实验教改项目顺利通过验收。2011年,依托该实验项目选拔的参赛队伍在“山东省第四届结构设计竞赛”中获得二等奖和三等奖各1项,验证了模拟地震环境下结构模型加载实验台应对不同结构模型的适应性。
三、实验项目总体设计方案
1.实验仪器设备、材料
实验采用土木工程系自主研发的“结构抗震模型加载实验台”。该试验台主要由控制系统、动力系统、实验台面以及防护架等组成。
2.实验教学方法
采用了研究式、讨论式和互动式的教学方式。研究式教学:学生通过查阅教材、期刊文献,收集与实验内容相关的文献,进行结构模型设计。有利于启发学生的科学思维和自主创新意识。讨论式教学:采取以学生为中心,研讨结构模型设计方案,锻炼学生自主设计、自主搭建和自主完成实验的能力,深受学生欢迎。互动式教学:课程开始首先由任课教师给学生们讲解,发放实验任务书、材料和工具。在讲解中,着重讲清实验的目的、意义、任务和要求,制作过程中要注意的问题和加载方法。之后,各小组讨论方案,进行结构模型的设计和制作。在这个阶段,每天都安排教师答疑。由于实验活动是分组、分散进行的,而且每组又基本上是以寝室为单位,学生们的制作活动基本是在寝室内进行,因此,教师有时到寝室走访,帮助学生解决制作中的问题。
3.实验组织形式
以小组为单位,每小组4人~5人。每个小组的成员要求动手能力强、组织能力强、创新能力强的学生各1名,这样可以达到能力互补、相互学习的目的。
4.实验成绩评定
建立了一套科学、规范的实验考核方法,兼顾实验过程和实验结果,合理运用了多种考核评价方式。结构最大承载力与所耗材料重量之比(比强)以大为佳,占50%;实验结果与理论计算结果的相似程度,占10%;结构造型美观,占20%;实验报告完成情况,占20%。
5.实验激励机制
实验项目采用“金字塔”模式的激励机制。首先面向全校学生开放本实验项目,同时为校级结构设计竞赛选拔人才。每年约有50个小组参加校级结构设计竞赛。校级竞赛中选出2个~3个小组参加省级结构设计竞赛。省级结构设计竞赛获得一等奖的小组参加国家级结构设计竞赛。该激励机制已经显现出良好的实践教学效果:中国石油大学(华东)通过该实验项目选拔培养的学生在历届山东省大学生结构设计竞赛中获得一等奖1项、二等奖3项、三等奖3项,并有一支参赛队伍于2010年代表中国石油大学(华东)参加第四届全国大学生结构设计竞赛。
四、锻炼实践能力,培养创新意识,启发探究性思维
实践能力的锻炼包括两个方面:一是亲自动手制作模型,这是大学生进入大学后首次制作的模型,需要相互配合,集体完成一件作品。二是理论知识与实践相结合,是一个知识活化的过程。在实验过程中,教师鼓励学生创新,重视创新意识的培养。制作开始时,学生们知道结构形式大致有三角形、梯形、拱形等几种,但对于杆件如何搭建成结构并没有概念。通过方案讨论才形成了结构的形象,再把结构制作出来,这个过程本身就是一种创新行为。其次,鼓励学生进行结构形式的创新,不要受之前几种结构形式的禁锢。第三方面是计算工作的创新,这是较高层面上的创新活动。虽然计算理论和方法是学过的,但是在计算模型的建立,以及已知条件的选取,近似和简化方面,仍然需要创新思维。《实验项目指导书》提供了探究性内容的引导和要求。
五、调动学生积极性,增强实验效果
国外一些发达国家非常重视工程教育,在工程师培养方面大致分为两大模式:一是在校期间着重培养学生的工科基础能力,毕业后由企业完成工程师职业方面的教育。二是在校期间对学生进行工程师的基本技能训练,毕业时获得具有职业资格的工程师学位。以上两种模式,都需要企业的参与和支持,企业与学校结合,接受大学生实习,参与工程师人才的培养。民族院校应用创新型人才培养要体现为民族地区和区域经济服务的特征。本文主要以笔者所在学校大连民族学院土木工程专业的专业教育理念、实验实践基地建设、专业培养方案、“应用创新”人才培养理念的实践等工作为例,探索民族院校基于“应用创新”理念的土木工程专业建设规律。
二、“应用创新”理念下的土木工程专业建设
近年来,大连民族学院土木工程专业结合国家“卓越计划”,立足于“应用创新”理念,以辽宁省专业评估为契机,发挥已有专业的优势,大力开展土木工程专业建设。在2009培养方案和2013培养方案的修订过程中,逐步形成了“理论适度,重在应用”的教学指导方针,在培养方案中体现应用和创新的教学理念。学校土木工程专业2000年开始招生,经过14年的办学历程,发展迅速。2010年被评为“国家级特色专业”;2011年被评为“大连市三育人先进集体”;2012年被评为“辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业”;2013年参加辽宁省普通高等学校本科专业综合评估,位列全省第三。为实现“应用创新”理念下的土木工程专业建设,学校进一步加强实验室和实践基地建设、创新教育建设、师资队伍建设、培养方案的修订等工作。在此基础上,立足沿海,服务民族,努力建设具有民族特色的土木工程专业。
(一)加强实验室和实践基地建设
1.强化校内实验设施建设,发挥实践教学在人才培养中的作用
2011年学校土木建筑工程综合实验中心被评为“辽宁省示范性实验中心”。2013年土木建筑工程学院借搬迁新校区之际,在新教学实验楼的建设中,对实验条件进行了大规模的改善,增大了实验室的使用空间,购置了大量用于本科教学的实验设备,以满足土木工程专业“应用创新”理念的教学要求,为学生实践应用能力的提高创造有利条件。此外,积极鼓励教师结合生产实际开展科学研究,将教学和科研相结合,形成科研促教学的良好局面。在实验教学中,为培养和训练学生综合分析问题和解决问题的能力,适当增加了设计性和综合性实验内容。并结合各种学科大赛,鼓励并组织学生参与准备性试验。近年来,该专业学生参加各种级别的学科竞赛均取得优异的成绩。同时,以专业导师工作室制的方式,让学生参与导师工作室的课题研究,增加科研实验比例,强化学生的创新意识和工程能力。
2.校企合作,加强实践基地建设
参照“卓越工程师培养计划”,建立校企合作联合办学的培养模式。校企双方协议建立校企联合办学的组织机构,制定相关管理条例、培养方案和培养标准等。近年来,该专业与大连市8家设计单位和施工企业及大型监理公司建立了校企合作办学的实践基地,除顶岗实习外,企业还接收30余名学生参加“3+1”试点班的企业学习。此外,学校还聘请了有经验的工程师作为校外指导教师,结合工程实际项目对学生的毕业设计和生产实习进行指导。多年的实践教学证明,学生在企业实习,不仅培养了学生的实践应用能力,也培养了学生吃苦耐劳的工作作风和团队合作精神,强化了创新创业意识。
(二)加强创新教育建设
学校土木工程专业重视对学生创新实践能力的培养。近年来,为鼓励学生参加各种学科竞赛以及参与教师的科研课题,建立了“创新工作室制”的创新能力培养机制;以指导学生参加大学生结构设计大赛为目的,建立了“土木工程结构设计创新工作室”;以指导学生参加大学生混凝土配合比大赛为目的,建立了“混凝土材料性能创新工作室”;以指导学生参加大学生测绘大赛为目的,建立了“土木工程测绘技术创新工作室”等。近期,又开设了“力学应用创新工作室”、“土工实验创新工作室”等。各创新工作室有固定的活动场所,并配有相应的设备,由专业指导教师进行指导。通过创新工作室的训练,学生获得了工程实践和应用创新能力的锻炼。近年,土木建筑工程学院还多次主办市级大学生学科竞赛,并组织学生参与全国混凝土配合比大赛,省、市级结构大赛和测绘大赛、力学大赛,各种级别的“挑战杯”大赛等,均取得了优异成绩。开展大学生创新能力的培养,对提高学生的专业兴趣和创新积极性起到了非常重要的作用。
(三)改革培养方案
大连民族学院是国家民族事务委员会的直属院校,学生来自全国56个民族。木工工程专业2000年开始招生,为满足民族地区及周边地区对土木工程专业人才的需要,土木工程专业下设两个专业方向:建筑工程方向和交通土建方向。学校60%以上的学生来自少数民族地区,学生在语言和接受知识的能力方面存在较大的差异。因此,教学中主要采取因材施教的方法分层教学,即对将来继续从事土木工程科学研究准备考研的学生,着力加强其理论知识的深度和广度;对毕业后直接就业的学生,则加强其实践应用能力的培养。培养方案还设置了基本能够满足各类学生自主选择需要的选修课。在人才培养过程中,坚持“应用创新”的办学理念,坚持“理论适度,重在应用”的原则,在课程设置上增加能够提高学生应用能力和创新能力的课程。2009培养方案对原来的培养方案进行了改革,将培养方案分为三大平台,即通识教育平台、专业类教育平台、专业教育平台。尤其在专业教育平台的设置中,开设了一些新的能够培养学生应用和创新能力的课程,如土木工程实践能力训练、土木工程技术工作室课程、道路测试技术工作室课程等,并设置相应学分,使应用创新教育真正落到实处。近年来,在培养方案中增加了“3+1”的培养计划,使校企联合办学的培养模式更加规范化。在编写培养方案的过程中,深入企业进行调查,结合企业的工程实际,调整部分课程的教学内容和教学大纲。改革“集中性实践教学环节”的教学内容和课程结构,增加课程设计、实验、实习等实践课的内容和学时数。如在毕业设计之前,增加毕业实习的环节;在混凝土课程设计中,增加混凝土双向板的设计内容,以满足工程实际需要;在高层建筑结构课程中,增设了高层建筑结构课程设计;在交通土建方向的限选课中,增设地下结构课程设计;在专业选修课中,增设3D扫描技术在民族建筑保护中的应用和结构无损检测等实践课。总之,力求实践环节的教学内容与时俱进,并具有时代专业特色。
三、结语