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土木工程土建论文范文

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土木工程土建论文

第1篇

早在上世纪七十年代,姚治平先生首次明确的提出了土建工程中的结构控制概念,并在论文土木工程结构减震概念”以及以后的论文中都相应的指出了:应用结构的控制系统是一个解决土木工程这种安全性问题的可替代的方法,这为结构理论在土木工程中防震问题中提出了全新的方向。在近三十年的发展历程中,国内外的相关学者在土木工程的结构控制的方式、实验以及工程的应用方面都取得良好的研究成果,工程结构控制概念可以解释为:通过对工程结构施加相应的控制体系,通过控制体系和结构来共同承担受震的作用,以此来调节和降低工程结构中的振动效应。

二、隔震控制技术

(一)隔震控制技术原理

在土木工程的建设当中,隔震控制技术就是对由地震所产生的振动对建筑的整体结构的隔离作用。工程中的防震体系基本都设置在工程结构的最底部和基础工程顶面之间,使得上部的结构和基础相分离。通过隔震体系来隔离地震波所产生的向上冲击力,延长工程结构的基本周期,从而降低建筑物的地震反应,是的工程整体的加速度变下,通过隔震系统来分担地震所产生的能量,以此来达到减震的作用。通过地震的反应图谱可以看出,随着周期的变大,加速度的反应谱慢慢的减小,通常在底层建筑的刚度很大,所以说周期变短,在发声振动的时候,输入其中的加速度很大,要是采用相应的措施来增加和延长工程结构的基本自震周期,让其还礼场地中的卓越周期,让工程结构的基频处在地震产生高能量的频段以外,通过这种方式可以有效的降低建筑物输入的加速度。通过地震的反应谱可以看出,当周期变大的时候,反应的位移将会增加。

(二)对橡胶支座的运用

当前用在建筑防震中的橡胶支座是由橡胶片与薄片增强钢板,通过粘合和硫化加工而成的,通过现代化橡胶的化工技术的加工制造。它在水平方向上的刚度比较低,而在垂直方向上的刚度很高。这种规格的橡胶支座最早是在桥梁施工中被应用。建筑和桥梁施工所应用的橡胶支座在结构上基本是相同的,都有相同的结构动力学的标准和要求,也同样的具有耐久性、稳定性以及包含防火在内的耐受性等,在地震产生的能量冲击下,橡胶支座会隔离建筑体在水平方向的运动分量,而在垂直方向上基本保持不动。通过这种方法不但可以隔离因为地铁或者是公交所产生的高频率的振动,同时还可以防止工程结构不会受到地震或者是其他原因产生振动的影响。

(三)铅芯橡胶支座运用

土木工程中铅芯橡胶支座主要应用在叠层上,橡胶支座中间的圆形孔当中加入铅之后制成的,这是对橡胶支座技术中的一大改进。因为铅具有较低的屈服点以及很高的可塑性能力,可以使铅芯橡胶支座中的阻尼比达到25%~35%之间。铅芯它具有提升支座吸收能量的能力,保证支座具备湿度的阻尼,同时还具有增加支座的原有刚度。控制风反应能力以及抵抗微震的作用。

三、耗能减震技术

(一)耗能减震技术原理

土木工程中的结构耗能减震技术主要是在结构中的某部位安装耗能设施,经过耗能设施产生的摩擦,产生弯曲的弹性滞回的形变耗能或者是吸收地震中输入结构的能量,以此来降低主体结构当中的地震反应,有效的预防了结构产生的损坏或者是倒塌,以此来达到减震和控震的目的。而在装有耗能装置的底部结构我们称之为耗能减震结构。工程中的耗能减震结构都具备明确的减震机理、减震的效果较为明显。安全性能较高、经济较为合理、技术较为先进以及试用的范围较为广泛等特点。

(二)常用的摩擦设施

摩擦耗能器是依据摩擦做工所产生的能量的原理而制成的,当前应有很多种的不同的构种类的摩擦耗能器,例如Pall型的摩擦耗能器、限位摩擦耗能器以及摩擦筒制震器,摩擦滑动对应的摩擦节点在剪切铰耗能器等多种耗能器,摩擦阻尼的种类非常多,但是都具有较强的滞回的特性,滞回环为矩形,耗能的能力较强,工作的性质相对稳定。

(三)钢弹可塑性耗能器

运用软钢具备优良的屈服性能,运用其进入弹性的可塑范围之内的优良滞回特性,当前我国已经研发出来很多种的耗能装置,比如加劲阻尼设施、锥形的钢耗制震器、圆形或者是方框形的钢耗制震器、双环耗能节能器,加劲圆环状耗能器以及低屈服点的钢耗制震器等等,这种耗能器具备优良的滞回性能以及稳定性能,耗能的能力较大,长期稳定可靠而且不会受到环境和温度的影响。

(四)粘弹性阻尼器

所谓的粘弹性阻尼器就是通过粘弹性以及约束性钢板相互交替结合而成的,它是一种主要和速度相关联的减震装置。比较常见的粘弹性阻尼器主要是由两个T型的约束钢板,通过一块矩形的钢板夹在其中而成,T型的约束性钢板和中间的钢板产生了相对性的运动,使得弹性的材料产生一种往返型剪切滞回形变来提升结构中的阻尼,消耗输入其中的振动能量,以此来减小结构当中的振动反应。当前。消能减震技术有着非常广泛的应用,它不但适用在新建的结构中,同时又可以用已经存在的建筑抗震的加固和维修当中。到目前为止,已经逐渐开始采取消能减震的技术,其中涉及到的国家有二十多个,比较早的在土木工程中运用消能减震技术的国家有新西兰、美国等发达国家。在最近几十年以来,各个国家对土木工程中的结构减震的控制和实验研究一直在不断的进行,并且在隔震支座的功能和改进方面有着较好的效果,并研制出了较多的隔震系统中的新型材料和部件,并通过大量的实验证明了结构减震控制是可以有效的起到隔震的作用。

四、结语

第2篇

常规的工科实践教学环节由实验、实习和设计三大部分组成。其中实验由易到难,有演示性、验证性、操作性实验、综合性、设计性、创新性实验;实习形式由简单到复杂,有认识实习、操作实习、见习型实习;设计方式由专项到综合,有课程设计、毕业设计。按本科与硕士研究生实践教学需要来设置,专业工程实践教学分为校内和校外实践教学环节。校内有与各专业工程课程相对应的实验、实操(工程制图、测量、各学习阶段的课程设计)、毕业设计、学位论文。以毕业设计为例,其常见类型就有工程项目设计、工程施工(加工)技术和管理、专题研究、工程应用软件开发等4种。由于毕业设计属于本科生学习期间较高级的实践教学,所以这4种类型的毕业设计可以根据培养目标、方式与教学条件的许可,不论在校内、校外进行都可以作为学习者完成毕业设计(论文)实践学习方式。校外实践教学环节就实践而言,可以依托校外协同创新单位的土木工程技术开发研究中心或具有新技术、新工艺、新材料背景的工程项目进行综合性、设计性、创新性实验;实习教学环节主要是结合专业工程的场地(所)性、先进性、特殊性和丰富多样性要求,进行校外各类工程的参观认识实习、专业课程实习,施工(加工)技术与管理生产实习,毕业实习等。

二、土木工程实践教学资源协同开发的原则与方法

现在的信息技术手段、网络服务及移动终端设备已经完全具备对庞大的数据进行整合和处理应用的能力,故借助于云计算技术来收集、整合、处理、挖掘超量、繁复的工程实践教学资源,不但能有效解决工程专业实践教学中的众多困扰,而且能为工程人才个性化培养及创建终身教育奠定坚实基础。

1.开发原则

各种专业工程实践教学资源的内容丰富、博大,所以在协同开发和挖掘相关资源时,应坚持“有所为,有所不为”的原则。应分专业类别广泛收集各种实践教学资源,并在收集和整合资源过程中,要注意以资源的全体和完整为主,不要片段、抽样;要注重资源获取的效率,不要以工程项目内容的绝对精确作取舍;要考量工程项目资源内容相关性,不必在因果逻辑上做深究[3]。要按照培养目标,从学习者实践知识建构需要来识别资源的意义,在丰富、灵活、多样、宽泛的基础上,进行资源采集、处理和加工,让运用者按需配置其专业工程实践教学资源,能方便、高效地实现其教学价值。依据专业工程学科创新知识与能力培养所设定的目标,以协同创新的核心单位为主体,科学创设基于学生专业工程实践学习需要的活动情境。即将有关资源分层次构造出各学习阶段专业工程实践的问题情境,以引导学生循序渐进式地经历实践的过程,使学生能自觉调动多种感官,如视觉、听觉、触觉以及语言表达等,寻找多种操作、动手、研讨途径,积累起丰富的土木工程实践感性认识和动手操作经验,激发学生对工程项目的类型、设计与施工条件、理论与技术方法、施工技术与组织管理、工程量、产品形态、建(制)造和场地环境、时空边界条件等现象与相互关系产生浓厚的兴趣和探究的欲望。

2.主要途径

由于培养人才的责任主体是大学,校方的图书与电子资源丰富,多建有信息网络技术中心,软硬件设施和技术人才相对充足,且信息技术在所涉土木工程专业教学需求与科研应用量巨大。建立学校与协同核心单位间工程实践教育资源共享平台是协同创新发展的一种必然趋势,因此,校方应成为实践教学资源共享建设的投资主体与推行者。协同开发与共享专业工程实践教学资源的主要途径,可从以下四方面进行:(1)建立一套运行机制。专业工程实践教学资源建设是一项有序的、动态的、可持续发展的系统工程,必须建立良好的运行机制,以促进建设过程中各个环节的正规有序,实现统合,搞好顶层设计。(2)规范一套建设标准。用科学的标准来促进专业工程实践教学资源系统的建构[4,5]。应建立面向协同中心所涉各类工程专业的不同实践教学主题、覆盖其各个层次、不断动态更新的工程实践教学资源建设标准,为实现各级各类资源系统的网络互连、信息互通、资源共享奠定基础。(3)搭建一个基于云服务的共享平台。各类工程实践教学资源只有不断被其工程专业教学所应用、学习者所掌握,使其流动、开放和充分共享,才可持续。在各专用工程实践教学资源库和实践教学课件建设的基础上,通过云服务端资源集成,实现各门专业的各级各类实践教学活动资源交换和资源共享。(4)培养和建立一支“双师”实践教学专业队伍。专业工程实践教学资源库及课件开发、建设的每个环节都需要依靠高素质专业人员完成,因此,必须根据协同机制,整合学校与协同核心单位的人才资源,培养和造就一支懂教学、懂工程技术、懂教育教学管理的资源库建设专业队伍。

3.技术方法

构建一个基于云计算的数字化实践教学资源处理平台。实践教学资源经数据处理,区分成关系化、结构化和非结构化数据,其中关系化数据是指二维关系约束的数据表,结构化数据包括了数字、符号等数据,非结构化数据包括了文本、图像、声音、视频等数据,从而进行有效存储、组织来自校内外协同创新单位的教学资源。利用处理平台能够对几百甚至是几千个分布式数据库,或者分布式存储集群中的内容进行分析。该处理平台还能根据具体教学环节、层次需求建立相应服务,解决传统的学习平台资源无序、缺乏统一管理调配的问题。教师可以通过云服务平台在技术项目上实现跨学校、跨地域合作,分享工程实践与研究成果,为教学、学术研究提供便利;学生可以突破时空限制,使用现代化通讯工具随时随地全方位获取优质的实践教学资源。数据化工程实践教学资源的开发流程与实现方式,可以概括为四步:分别是采集、导入和预处理、统计和分析,最后是资源实践教学价值的发现与挖掘[6]。(1)以协同机制作保障,通过数据迁移、数据转换、共享等有效手段[4]对数字化实践教学资源进行收集、采集,把协同创新主体单位既有实践教学资源重新整合起来,并加载到数据仓库或数据集市中——存储在远程云服务端,成为联机分析处理、数据挖掘的基础。这样才可以彻底消除学校或土建行业信息化建设中各相关单位存在的信息孤岛以及信息碎片化现象,提高实践教学资源的可使用率。还可通过MapReduce编程模型对实践教学资源进行管理,以提高对海量教学资源分析的速度和效率[7]。(2)在完成资源收集之后,如果要对这些海量数据进行有效分析,还需将这些来自前端的数据导入到一个集中的大型分布式数据库,或者分布式存储集群,通过并行计算框架[7],优化并行分析算法,如Mahout、R语言等,对这些分散乃至碎片数据进行过滤,在导入基础上作一些简单的清洗和预处理工作,以排除混杂、错乱的工程信息,重复的资源数据,提高资源的质量。(3)从分布式数据库,或者分布式计算集群的海量实践教学资源中,提炼出连续的、低信息粒度的实践教学素材,并择优质实践教学素材交于上层实践教学统计、分析系统,进行普通的专业工程实践需求分析和分类汇总等。(4)对实践教学资源分析之后的资源内容进行实践教学模拟和价值挖掘,是指利用数据挖掘算法,包括分类算法、回归算法、聚合算法和降维算法等,对存储在云服务端(分布式数据库或者分布式计算集群)大量的、不完全的、模糊的数字化工程教学资源挖掘,以挖掘出隐藏在资源背后有价值的信息,为教师作出实践教学组织安排奠定基础。应用数据分析、挖掘等技术对存储在云服务端的各种分散的关系化、结构化和非结构化实践教学资源进行分析和挖掘,掌握学习者查询其专业工程实践资源的行为、知识点内容、知识应用能力等,以预测学习者对实践知识与资源服务的需求,使教师能根据预测进行决策,更好地引导学习者学习;同时,也可应用数据分析技术对开设的课程进行效果评估,尽早地捕捉学生的学习不适应症状,进行学习预警和干预[8],以便及时调整培养方案,为学习者推荐学习轨迹,开展自适应学习,自我导向学习[9,10]。例如:自适应学习既不是简单的符号或文字,也不是言语或文字陈述的概念或原理,而是教师列展的一些具体的实例或问题。学习者的任务是通过考察实例、分析和解决问题来发现有关的知识,并积累解决问题的技能[11]。教师是用最适合的学习方法,让学习者主动参与到学习过程中,接受各种各样的挑战。整个学习过程因为有学习效果的追踪,记录了学习者在每个任务上花费的时间,实时反馈给教师,如果学生遇到不能解决的问题时,教师会立即知道,并对其进行针对性的辅导。应用数据分析技术也可对协同科研创新合作过程及交互型工程技术服务过程进行分析和预测,从而应对过程中的资金、政策、机制、技术、成果、共享等环节潜在的矛盾与风险。

三、专业工程实践教学资源共享应用

专业工程实践教学资源和信息化技术是共享方案设计中不可或缺的两大方面。构筑较快见效的共享建设方案可以“三层法”:基础设施层、平台服务层和共享应用服务层[12]。实践教学资源共享应用是将云计算作为其技术支持,通过对实践教学资源挖掘与实践学习分析则会带来工程实践教学理念、方式和技术方面的巨大变革和创新。

1.教学资源的流动需求与信息技术相结合

工程实践教学资源应用的关键也是其必要条件,就在于“信息技术”与“专业工程实践教学”的融合。丰富多样的专业工程实践教学资源通过信息技术应用到大学教育中,对学习者未来事业会有更加直接的帮助;快捷的反馈信息是衡量实践教学资源开发、应用过程对实践教学各个方面和层次产生影响、效果的依据。将开发的数字课程应用到教学上。比如:创建自适应各专业的工程实践学习课程,利用人工智能为每个学生创建自适应的学习体验。还可创建各专业工程实践定制化学习或终身学习课程,将工程实践教学从同一模式的“批量化生产”变为“科学管理下的定制化学习过程,帮助学生培养更好的学习技能”,“让学生了解如何利用时间、应对挑战、成为终身学习的人”[9]。

2.当代网络交流条件引发实践教学组织方式变革

随着具有语义网特征的数据基础设施和数据资源发展起来,实践教学组织的变革就越来越显得不可避免。丰富多样的工程实践教学将召唤网络结构产生无组织的教学组织力量。最先反映这种教学结构特点的,是各种各样去中心化的WEB2.0应用,如RSS、维基、微信、博客、云储存与计算等。各种专业的工程实践教学资源中只有少量是结构化数据,如项目可研报告、立项审批、设计文件、计算书仍至工程图纸、项目报建(批)、质量与安全监督、施工(生产)许可、施工组织设计(生产计划)、竣工(产品)验收等,其余大量的由半结构化数据和非结构化数据组成,如施工(生产)过程中具体的施工(生产)作业方式、方法,技术会议等以邮件、视频、微博等的形式表现。海量的专业工程实践教学资源之所以成为实践教学的变革力量,在于它通过追随实践意义而获得工程智慧。

3.以云计算为基础的数据应用技术集成,可实现协同创新主体单位间专业工程教育资源共享

第3篇

以工程实践和学生发展为价值导向,教学贯穿全面的工程训练,为学生提供知识、能力的完整框架。针对以往施工课程教学中存在的问题,土木工程施工课程教学建设从理论教学环节入手,以实践环节需求导向理论教学环节建设,理论教学内容以施工项目为主线,以工程训练为路径使得学生掌握知识,从理论教学环节即注重培养工程思维和工程意识,从而给予实践环节教学以有力支撑。施工课程理论教学内容依托联合培养企业工程实践展开课程内容建设。课程教学以企业真实的工程施工项目为载体,根据教学大纲、教学计划和学生认知特点与对施工案例进行加工完善形成教学案例。选用的案例要求与实践环节将要接触的施工项目类似甚至相同,注重两个环节整体性、系统性,避免各环节的脱节,真正做到两个环节相互验证,互为支撑。土木工程施工课程知识结构跨度大、章节之间逻辑性弱的特点为将施工项目划分为多个案例提供了有利条件。限于理论教学课时,施工技术教学内容中场地平整、基坑工程、工程降水、混凝土工程、预应力工程、结构安装工程等施工内容由于技术性突出,危险性大,对施工目标控制起到决定性作用,应作为施工案例建设的重点,非重点章节适当鼓励学生自学,以培养学生自学能力。

2课程理论教学方法改革与教学环节

创新探究教学做到了“回归实践”、“回归问题”、“回归学生主体”的三重回归,很好地契合了现代工程教学需求。探究性教学的思维是过程是认识现实问题方法研究解决问题,这一过程符合人们思维规律。本科层次的学生在学习土木工程施工时没有工程经验,所以了解施工项目、认识工程施工问题是学生首要解决的问题。了解施工项目、认识施工问题的过程是接近工程、与工程互动的过程,在这一过程中学生将对工程的好奇与兴趣转化为持续学习的兴趣与动力,逐渐建立起丰满的施工项目的概念和工程责任感,进而激发探讨、研究解决问题的主体意识,激励工程思维和工程能力的培养。同时,通过探究式教学实现“回归实践”、“回归问题”、“回归学生主体”,可较好地解决课程理论教学以教材为中心、以课堂为中心、以讲授为中心而疏离学习主体和工程实践的问题。基于以上认识,探究式教学的施工课程理论教学环节设计。课程理论教学的第一个环节是绪论或“章节导论”,将其作为“课程导论”或作为章节教学“回归实践、回归问题”环节,使得学生接触、了解工程,认识工程问题,因此其重要性突出。绪论是课程教学的开端,首先起到课程“导论”的作用。通过这一环节介绍课程“地图”、课程规划甚至与课程相关的职业展望,让学生对将要学习的课程充满好奇,认为课程学习有价值,目标值得期待。各章节以“章节导论”作为第一个教学环节,作用有二。其一,通过这一环节引入真实、典型施工案例,以案例作为学习章节内容的工程背景和载体,将学生带入工程情景,明确工程师责任,并以此提出本章节涉及到的施工问题。其二,通过该环节介绍本章节内容在完整施工项目中可能的“入口”和“出口”,不同的作用和应用,使学生建立“整体和局部”认识。在第一环节基础上,第二个环节讲授施工案例的施工方法、施工工艺(组织)过程及工艺标准。通过该环首先使学生掌握分部分项工程一般的施工工艺(组织)过程及工艺标准。与此同时,在学习过程中引导学生充分了解、挖掘案例中预先设置的施工问题及章节子问题(知识点K),使学生知道施工问题和知识点(K)在哪里、产生于何处、应用于何处。在第三环节中讲授第二环节中所设置的知识点(K)原理。第三环节继承“接受性”教学方法,作为探究性教学的有机组成部分。接下来的第四个环节是学生在以上三个课堂教学环节结束后以自主学习方式为主的综合学习环节。在这一环节中,以课后大作业为手段,即以一般的分部分项工程施工问题作为章节设计性作业,引导、驱动学生复习、收集相关资料、同学之间讨论、反思等,进而找到解决方案,完成探究过程。这一环节以提交作业为成果,但过程和能力评价多于结果评价,以合理的方式促进学习者工程能力的培养。探究式教学的施工课程理论教学的四个环节围绕现实施工项目展开,符合人们认知规律,贯穿全面的工程训练,教学生动。以土方工程章节“场地平整”的教学为例,在第一个教学环节中引入某公园场地平整工程作为施工案例,包括图片、施工技术资料、技术、管理岗位设置等。通过该场地施工前后图片对比,形象生动地提出了“如何将天然场地通过施工改造成公园场地?场地施工过程中有哪些关键问题要解决?”等施工问题,将学生带入施工情境、带入岗位,而后第二环节介绍场地平整主要施工工艺过程:场地测量土方挖、填、运输及运输机械场地验收。在施工工艺介绍过程中引导学生挖掘设置的知识点(K):场地设计标高与初始场地标高、方格网法土方量计算、挖填土方调配运输方案、土方施工机械性能等。在掌握场地平整施工工艺和知识点“出处、用处”基础上在第三环节中讲授知识点(K)原理。在第四环节中布置类似场地的“场地平整施工技术方案设计”的作业,要求学生根据具体工程情况设计场地平整的施工工艺,绘制“挖填土方调配图”,完成自主学习过程。

3课程考核过程化考核方式具有导向作用

课程考核方式是否科学、有效,影响到学生学习积极性和学习效果及对课程的评价。针对以往理论课程考核只重视课程结束后一次性考试成绩的问题,本课程考核注重过程考核,提高章节设计性作业合计分数在课程成绩中所占比重,由30%提高至50%,引导学生重视学习过程,重视自主学习。期末考试试题综合性题目分数占试卷分数比重由以往20%提高至40%,通过综合性题目进一步考察、评价学生能力情况。

4结语