時間:2023-03-21 17:08:56
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇鋼結構工程論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
1質量管理現狀
當前,鋼結構在我國建筑行業中的應用呈現出日益擴大的趨勢,鋼結構施工單位企業數量和規模也日趨增加,但是在整體上呈現出良莠不齊的特點。在鋼結構施工項目施工質量管理中“,以包代管”現象嚴重,由于部分鋼結構施工單位缺乏專業技術經驗,而且施工未按國家相關行業規范操作,極易造成鋼結構施工過程中存在的潛在質量隱患。鋼結構設計單位對鋼結構工程質量管理有著重要影響,其設計業務素質能力高低、設計產品質量優劣以及設計過程是否符合規范要求等對后期鋼結構施工質量管理效率密切相關。此外,當前建筑行業材料以混凝土材料為主,絕大多數施工單位對混凝土施工工藝技術較為熟悉,而缺乏對鋼結構工程施工技術的掌握。因此,培養具有鋼結構制作和安裝相關專業技術人才,提高鋼結構工程施工質量,促進鋼結構材料在建筑行業的廣泛應用具有重要的現實意義。
2質量管理問題分析
鋼結構工程施工過程中較混凝土施工及其他施工過程不同,造成其施工質量問題具有嚴重性、復雜性、頻發性以及可變性等特點。其中,鋼結構工程質量問題的嚴重性主要表現在輕則返修或返工,造成工程工期延長和工程施工成本增加,重則導致鋼結構建筑坍塌等事故發生,給社會和人們造成人身財產損失;鋼結構工程質量問題的復雜性主要表現在影響鋼結構施工質量的因素較多,諸如鋼結構設計質量、原材料質量、焊接技術、組裝技術等,同一種質量問題其造成因素不同,同時同一因素導致鋼結構質量問題各異;鋼結構工程質量問題的頻發性主要表現在由于缺乏具有鋼結構制作和組裝專業技術施工隊伍,在鋼結構工程實際施工過程中常使用原有混凝土施工隊伍,導致鋼結構質量問題時有發生,而且具有較高頻率;鋼結構工程質量問題的可變性主要表現在鋼結構材料受外界環境變化、使用壽命、用途以及其他方面影響,其質量缺陷逐步呈現出,不同環境或不同使用周期下,鋼結構質量問題不同,導致其質量問題具有一定可變性。造成鋼結構工程質量問題的影響因素諸多,主要有以下幾種形成原因:第一,在進行鋼結構工程施工過程中,未按建設施工程序施工,前期未做好相應的地質勘查、圖紙設計以及施工方案制定等情況下即開工,造成工程施工質量安全隱患較多;第二,鋼結構工程施工前開展地質勘查工作不到位,勘查報告存在較多漏洞或錯誤等,直接對鋼結構基礎施工設計造成誤導;第三,進行鋼結構工程施工圖紙設計過程中,對施工方案、原材料要求、施工質量控制標準計算不夠精確,造成工程施工質量出現問題;第四,原材材料質量控制不夠嚴格,缺乏科學合理的原材料檢驗標準體系,造成不符合設計要求的原材料進場使用,導致工程施工質量無法得到保障;第五,鋼結構工程施工單位施工工藝技術薄弱,施工質量管理水平低,易造成鋼結構工程施工質量問題;此外,受外界環境影響,諸如溫度、濕度等氣溫條件對鋼結構焊接影響明顯,這也是造成鋼結構工程施工質量的重要因素。
二鋼結構工程質量控制方法及應用
鋼結構工程質量控制主要指的是對鋼結構工程使用性能、安全性能、可靠性能、經濟性能、使用壽命、維護保養性能以及應用舒適性能的控制管理。對鋼結構工程質量控制主要以三階段質量控制理論為基礎,即事前質量控制、事中質量控制和事后質量控制。
1質量控制方法
1.1事前質量控制
一方面明確工程質量控制目標,采用預防為主的原則對制定相應的質量控制計劃;另一方面針對前期制定的質量控制計劃,在工程施工前做好有關質量問題的各項工作,諸如地質勘查、圖紙設計、原材料檢驗等。
1.2事中質量控制
一方面在加強工程施工工藝技術和質量控制管理措施,對工程施工過程根據工程施工設計要求進行質量控制;另一方面在施工單位內部或聘請外部具有相應專業資歷的施工監理人員對工程施工過程進行監督,確保工程質量達標。
1.3事后質量控制
首先通過施工單位對工程竣工項目進行自查,然后通過施工方、監理方、建設方以及其他相關部門對竣工項目質量進行驗工,并對施工質量給予客觀、真實的評價,最后對發現質量問題的工程部分進行整改,直至達到工程設計要求為止。
2質量控制方法在鋼結構工程中的具體應用
2.1事前質量控制
首先,施工單位組建項目部,其中包含工程管理、技術管理、質量管理以及其他相關部門,明確各部門在工程項目施工中的責任;其次,鋼結構工程施工前對施工人員進行施工工藝技術培訓,提高其施工水平,同時對施工機械設備進行維護保養以及相應校正工作;最后,制定相應的工程施工質量安全目標和建立健全工程施工質量控制計劃,即檢驗批質量控制計劃、分項工程質量控制計劃以及分部工程質量控制計劃。
2.2事中質量控制
鋼結構工程施工主要包括鋼結構焊接施工和鋼結構組裝兩個工序,因此鋼結構事中質量控制主要針對這兩個工序。其中,對于焊接施工質量控制方面,首先提高施工人員工作責任意識,其次充分的對焊接工藝技術指標進行技術交底,明確焊接質量標準,最后是加強焊接點質量檢查管理,對存在問題部門進行返工處理;對于安裝施工質量控制方面,關鍵在于控制螺栓連接施工質量,首先是對高強度螺栓在使用前進行除銹、等處理,確保螺栓質量,其次是確保底腳螺栓位置精確且安裝穩定,保證高強度螺栓在通入螺栓孔時能夠穿梭自由。此外,在鋼結構事中質量控制中,制定出一套切實可行的鋼結構工程質量缺陷管理辦法,以保障工程質量。摘要:隨著科技水平的不斷進步,現代建筑趨向于結構造型更加美觀、施工操作更加簡便、整體質量更加優異方向發展,這離不開具有高性能新材料產品的應用,其中具有代表性的就是鋼結構材料。鋼結構材料本身具有重量輕、強度高、抗震性和韌性優異等特點,同時其在建筑領域運用過程中組裝操作簡便、外觀造型優美以及綜合經濟效益較高,現已被廣泛的應用于橋梁、高層建筑、塔桿、廠房結構以及倉庫等建筑工程領域。但是,鋼結構施工過程中仍存在諸多問題,給工程質量造成了嚴重影響,甚至導致發生工程事故等危害。基于此,加強鋼結構工程質量控制勢在必行。文章在介紹鋼結構施工技術基礎上,對鋼結構工程質量問題
2.3事后質量控制
鋼結構事后質量控制主要是對鋼結構焊接質量、鋼結構安裝連接質量、鋼結構除銹防腐質量的檢測和管理。各工程檢測方法應根據國家制定的相應鋼結構檢測標準執行。
三結束語
【關鍵詞】鋼結構工程;施工質量管理
1 鋼結構工程施工前管理重點
在鋼結構工程施工之前,工作人員要弄明白鋼結構工程施工的主要流程,能夠全面掌握鋼結構工程最后的施工質量驗收的標準和規范,能夠按照相關標準和文件要求對工程進行全面的檢查驗收。總的來說,鋼結構工程施工前需要準備的主要有四項,一是對工程和工作流程進行熟悉和掌握,對相關標準和規范進行熟悉。二是管理人員要對施工方案和相關圖紙進行審閱,并編寫好施工方案及相關應急措施,報送相關上級部門。三是要組織相關人員對相關技術和施工要求進行熟悉,要做好把關工作。最后要對施工的相關材料、物品等檢查監督,防止不合格產品應用到工程中。
2 鋼結構施工中的質量管理
在施工放線階段,對建筑的標高、基礎軸線和定位軸線以及地腳的螺栓位置進行測量和檢查。同時,在對剛架進行定位的時候,不要讓螺栓和鋼架柱腳產生碰撞而給螺栓造成強度影響,完成以后還要再次的進行檢查。把螺栓預埋在基礎混凝土的過程中,要對螺栓的長度、標高、位置和大小進行核對,要用塑料膜和黃油對螺栓的絲口包住,這樣就避免了螺栓絲口在澆筑混凝土的時候有污染,在澆筑完混凝土后要對螺絲口上的混凝土進行及時的清理。
在施工過程中,鋼結構制作是一個關鍵環節,它直接決定了鋼結構最終結構性和實用性的直接決定因素,所以不論是材料檢查,還是鋼體涂料的使用都要認認真真的把好關。在對材料進行檢驗時,要對材料的型號、質量以及規格進行相應的檢查,在經過詳細的檢查確認沒有問題之后,就能夠遵照相應的規范進行放樣和下料了,在進行放樣劃線的時候要進行相應的傾斜標記、中心線、檢驗線以及標好螺孔標注、裝配標記等標記,可以做利用樣板。同樣,要根據相關的要求在劃線前就要相應的糾正材料的彎曲和變形。要清理趕緊切割面的鐵銹和污物,在完成切割以后,還要對熔渣和飛濺物進行相應的清理。在切割時要按照相應的規范和標準進行,消除規范之外的誤差、分層和裂紋。從實際的操作上來看,鋼結構焊接質量的高低是影響鋼結構安全性能的主要因素之一,因此必須在焊接施工的過程中,必須要按照科學的焊接工藝規程進行相應的操作。并以此作為今后焊接施工的規范性的文件。同時,要把這個規范下發到每一個基層單位,并讓每一名操作人員熟悉這個規范,使他們在焊接過程中嚴格的按照要求施工。在焊條的使用上,必須要按照相應的標準選用焊條,并且還要做好焊接工藝試驗工作,做好相應的記錄。裂紋、焊瘤作為焊接過程中容易出現的問題,是不允許出現的,嚴格的來說,要對焊縫進行嚴格的無損檢測,要求做到一二級焊縫不能有咬邊等問題,焊縫的表面還不能夠有裂紋,如果發現焊縫存在不符合規范的現象,是不能夠自己處理的,要經過對工藝進行規范以后才能夠對其進行相應的修正。如果發現經過修正后的焊縫還是有不合格的問題,那返修是不能超過兩次的。對首次應用的焊接材料,要進行焊接性的實驗在焊接工藝評定之前。當天氣不好時,在要進行相應的施工之前,要看下是不是要進行預熱,以及相應的預熱溫度、范圍及方法等內容。在上述步驟完成以后,就需要遵照《鋼結構施工及驗收規范》的具體的詳細的規定,嚴格的對孔距以及螺栓孔進行詳細的檢查,并進一步糾正型鋼。下面就是進行涂刷以及除銹。這個階段可以利用相應的除銹設備進行,這樣就能夠提高鋼材的使用時間和性能,保持鋼材表面的清潔。
第四步就是安裝,在進行相應的安裝步驟之前,應該詳細的編制好構件的安裝計劃,以及詳細的安裝供應計劃,下一步就是柱腳定位軸線進行復核了,實際上說的就是在進行土建基礎進行施工的時候,埋設好地腳螺栓。下面說一下具體的過程,第一步就是安裝軌道,第二步就是在橫梁的規定的位置上用電錘車打孔,打孔完畢以后把預留螺栓放到孔內,下面就是將,硫磺水泥砂漿加入,第三部就是在軌道上利用吊車把橫梁放置好,然后就撞上軌件,并且要把螺栓擰好。下面就是安裝鋼屋架了,有的鋼結構工程由于本身的跨服非常大,這樣就要把立柱先安裝好,然后再對組對鋼梁進行安裝。具體立柱的安裝過程就是墊鐵、柱底面、基礎面、接觸應三者必須要緊密平整的接觸,然后將螺絲擰緊,最后等焊接的牢固以后再對基礎進行第二次的澆注砼。有的情況是因為鋼梁長度較大,鋼梁容易出現變形的情況,為了防止這樣的問題的出現,那么就可以在吊裝的過程中使用兩臺吊車合作吊裝。在對鋼屋梁進行拼裝的過程中,應該利用平拼的方法進行,還要根據圖紙的大小對拼裝圖放大,在拼裝的外形符合要求以后,最后再擰緊螺栓。拼裝好后鋼屋架應用木桿綁扎牢固,翻身立起堆放,防止產生形變。吊裝采用4 根吊索綁扎,防止吊裝變形,用經緯儀進行找正,找正后用電焊固定。第一榀屋面梁吊裝到位后首先用1~2 根檁條和梁連接固定,然后吊裝第二榀時用1~2 根檁條與第一榀連接,并同時用吊車將其余檁條吊放于兩梁上,其他依此類推。將屋面梁全部吊裝完畢校正檢查固定好以后,再安排工人將檁條鋪開,在進行安裝時要以檁托處的鋼板來調整檁條面標高,必須要達到設計要求。主檁條之后要安裝次檁條安裝,定位跨調整后次檁連接件全部擰緊。次檁條間如配有拉桿系統,在安裝拉桿安裝前要檢查螺母質量,并及時進行修整,拉桿的距離通過松緊螺旋耐心調整,滿足設計標準。用垂直運輸機械把板調至屋面上,吊裝時,應將板按安裝方向放置屋面,避免鋼板在屋面調頭。搬運時不要在物體的表面上拖拉鋼板,也不要在鋼板互相之間拖拉,以免損傷面漆。在安裝屋面檁條的同時即可安裝墻面檁條。屋面檁條安裝時檁條與角鋼及梁焊接部位一定要焊接牢固,安裝墻面檁條時要注意各檁條的標高、位置。預留門窗口尺寸要比實際尺寸大5~7 mm,檁條的橫平豎直要用水準儀和磁力線墜測量。在檁條安裝完后即可開始屋面板的安裝。最后進行門窗洞口安裝,門口兩側應設置通長槽鋼龍骨,外包彩板連接扣件,門框與槽鋼龍骨連接,窗框四周預先安裝槽形彩板連接件,待窗口找正后用鉚釘將槽形連接件固定在彩板上。涂刷鋼結構的油漆,是在全部安裝結束后,過程是要對鋼結構的基層進行相應的除垢,就是將金屬表面的油污、浮土、砂子、毛刺等清理掉,隨后在鋼結構的表面涂刷上防銹漆,等油漆干了以后,再用膩子將構件表面刮平。
總之,在我國的工程建設領域中,鋼結構得到了越來越多的應用,因為鋼結構工程由于具有施工速度較快、利用空間大等諸多的特點,因此做好鋼結構工程的管理成為一項十分重要的工作。
參考文獻:
【關鍵詞】建筑鋼結構施工安全存在的問題安全管理
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A
一.引言
鋼結構工程是以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。 以鋼材制作為主的結構,是主要的建筑結構類型之一。鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業化程度高,可進行機械化程度高的專業化生產;加工精度高、效率高、密閉性好,故可用于建造氣罐、油罐和變壓器等。
二. 施工安全管理中存在的問題。
隨著建設規模的不斷擴大,科學技術含量高、施工難度大和施工危險性大的鋼結構工程相對增多,這無疑對施工過程中施工管理提出了新課題、新挑戰。針對這些情況,首先了解施工安全管理中存在的問題,至關重要。
(1). 施工管理人員和操作工人素質問題。一部分安全管理人員,對規范、標準不熟悉,安全操作規程掌握的少,對安全生產制度只是掛在嘴上、寫在紙上,而不落實在行動上。建筑工地從業人員大部分是農民工,安全意識、自我保護意識差,對施工中的基本常識特別是安全技術操作規程知之甚少,紀律松散,違章操作,冒險蠻干,無疑給建筑安全施工埋下重大事故隱患。
(2). 安全管理不規范。企業抓安全生產的自覺性、主動性和持久性,還沒有充分顯現和保持。安全生產制度無法落實,施工管理混亂,一些工地沒有安全管理組織機構,工地的現場主管既是施工員,又是技術員,還是安全員,一兼多職。事故隱患消除仍存在隨意性、不徹底性,甚至存在重大危險源和不安全狀態,安全生產沒有切實的保障。
三.鋼結構進廠檢驗與安裝工程。
1、鋼結構進行檢驗
鋼構件進入施工現場后,應檢查構件的規格、型號、數量,并對運輸過程中產生的變形進行檢查與校正,確保構件的質量,同時向監理單位報驗。鋼構件的加工實行工廠化生產,鋼構件進場前,需到加工廠進行主要制造環節的檢查,合格后方可進場。構件進場按貨單核查編號和數量,并按照圖紙進行外觀感官、幾何尺寸的檢查,同時還需進行以下資料的檢查:一是鋼材材質的復試單(原件);二是鋼材的材質證明(復印件須蓋生產單位公章,還需說明原件的存放地);三是無損檢測報告(原件)。鋼構件現場堆放時應墊平穩,避免變形。
(1). 鋼柱檢驗。鋼尺檢查柱子總長度;用鋼尺檢查柱底至牛腿面長度;檢查柱底與基礎錨栓,牛腿面與吊車梁、柱與屋架、柱與柱間支之間聯接孔位置、孔徑和孔距;用鋼角尺檢查柱底平面、柱頂平面、牛腿平面的平整度;拉麻線(或鋼絲)檢查柱子撓度。
(2). 剛梁檢驗。用鋼尺檢查剛梁跨度;用麻線(或鋼絲)檢查剛梁平面撓度;檢查剛梁與柱子的聯接點尺寸。
(3). 支撐檢驗。用鋼尺檢查各類支撐長度和高度;檢查各類支撐的孔徑和孔距;用麻線檢查各類支撐的撓曲值。
(4). 錨栓基礎檢驗。
用經緯儀測定跨度及間距軸線是否符合設計要求;用水平儀測檢基礎平面標高和傾斜度;檢查基礎錨栓:錨栓埋設位置,錨栓伸出長度及螺紋長度,錨栓垂直度,錨栓絲扣有無損壞。
2. 鋼結構的安裝工程。
(1). 嚴格審查承包單位的鋼結構施工組織設計,實現事前控制和主動控制。對于主要工藝流程、工藝措施、安裝方法、安全專項、工藝裝備等要逐一詳盡審查。施工組織設計是施工單位全面指導工程實施的技術性文件,施工組織設計的完善程度直接影響工程的質量、進度。因此,鋼結構安裝工程施工組織設計審查要有針對性和重點。
(2). 剛梁支座預埋錨栓及鋼板的埋設精度是鋼結構安裝準備工作質量控制的重點。單個螺栓及每組螺栓之間的間距、高低的偏差,直接影響鋼結構工程的安裝質量。在安裝前,應根據測量控制網對支座處安裝軸線、標高進行復核,用紅“”在安裝基礎面標注好安裝定位軸線,然后再進行安裝。
(3).安裝階段的質量控制。根據構件的設計、施工條件、施工期限選配合適的吊運機具及人員;在安裝前檢查基礎、地腳螺栓、柱子質量和尺寸、安裝位置;起吊時在鋼柱底部墊好木板,防止鋼柱在起吊時拖拉影響質量;吊裝時選擇合適吊點,鋼柱至少離地面2m,確定鋼柱各部分沒有問題后正式吊裝;鋼柱就位時回鉤子緩慢,準確穿引螺栓,牢牢固定鋼柱地腳螺栓。鋼柱安裝質量的矯正采用兩臺經緯儀從不同的方向進行測控,若兩條基線不在同一水平線上,說明柱子沒有與地面垂直,需要進行調整。柱頂之間的差距不能超過2mm,同一節高度的柱頂標高差距不能超過5mm。對鋼結構的除銹、涂裝施工的監管、驗收工作需嚴格進行,嚴格審查鋼結構除銹質量是否符合設計要求;嚴格檢查涂裝材料的出廠證明和消防部門的認可證明;監管涂裝施工的環境是否無塵、干燥,溫度和濕度是否合適;嚴格檢查涂刷的次數和涂層的厚度是否符合設計要求;嚴格檢查除銹和涂裝工作的遺漏和損壞,及時予以修補;嚴格測試涂層的附著力;對鋼結構涂裝的外形進行嚴格檢查。
四.施工中的安全管理。
1.腳手架的安全管理。搭設方面:搭設腳手架時需要結合施工方案制定的標準進行,當搭設方案設計好后必須要交給工單位分管負責人審批簽字,并提交給項目分管負責人檢查驗收,當確定方案合格之后才能投入具體操作。
2.鋼結構吊裝安全管理。吊裝鋼結構施工工藝異常復雜,高空作業頻繁且危險性系數高,必要時可專設立鋼結構吊裝施工專項管理小組,鋼結構的吊裝安全管理重大的危險源是高空作業,高空作業的安全帶是確保施工人員在高空作業安全的必要條件。所以所有參加高空作業的施工人員必需佩戴合格的安全帶,且嚴格按要求使用。安全帶只是物的一種安全形式還需要結合對人的安全行為以及安全管理并考慮環境的影響因素從而有效的進行鋼結構吊裝安全的管理。
加強吊裝現場安全管理,在鋼結構吊裝時,為防止人員、物料和工具墜落或飛出造成安全事故,需鋪設安全網。在接柱處要設操作平臺,平臺周邊應有操作人員的護身圈或護欄裝置。吊裝柱子前要先將登高鋼梯固定在鋼柱上,六級以上大風和雷雨、大霧天氣,應暫停露天起重和高空作業。
在工程施工中加強安全管理是不可缺少的工作,其每個環節都需要管理人員加以控制,這樣可以保證施工過程的順利進行,消除各種意外事故及不利影響,將事故發生的概率降低到合理水平,保證工程順利實施。
安全施工是鋼結構施工中的重要環節,高層鋼結構施工的特點是高空、懸空作業點多。為了杜絕安全事故的發生,施工現場成立了安全監督小組,各專業均設立了專職安全員,嚴格工序安全管理,制定了周密完善的安全生產文明施工管理條例和考核辦法,對職工進行定期的安全教育,樹立“安全第一”的思想,并采用經濟手段,切實加強施工人員的安全意識。
五.結束語
鋼結構的施工過程是一個錯綜復雜的系統工程,應該充分認識到施工的困難性、復雜性,在施工前必須制定周密、詳細的施工組織方案和施工計劃,通過周密的計劃、系統的安排、靈活的協調,并在施工過程中不斷調整和完善施工方案,使其更接近實際需求,以確保施工的順利、高效進行。
參考文獻:
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[2] 戴為志 賈寶華 張建平DAI Wei-zhiJIA Bao-huaZHANG Jian-ping建筑鋼結構高強鋼焊接對信息化技術的需求 [期刊論文] 《電焊機》 -2013年5期
[3] 牛洪濤 建筑鋼結構的施工管理技術 [期刊論文] 《科技信息》 -2011年27期
[4] 王建坤 趙憶寒 鋼結構建筑施工管理的技術漫談 [期刊論文] 《商品與質量•建筑與發展》 -2013年3期
[5] 周訓敏淺析鋼結構建筑施工管理的技術[期刊論文] 《中華民居》 -2012年4期
關鍵詞:鋼結構 實踐性課程 教學改革
我國《建筑鋼結構產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》早在10多年前就已頒布[1],《綱要》明確提出了大力培養鋼結構技術人才的要求,但鋼結構領域中專門技術人才缺乏的現象至今沒有太大的改變,人才問題仍然是我國鋼結構發展的一個“瓶頸”。為此,許多高校對土木工程類專業鋼結構方向理論性課程的教學進行了改革,有些高校在實踐教學方面也做了一些探索研究工作[2~5],文獻[6]對機械類鋼結構專業方向課程體系改革進行了研究,建立了鋼結構方向課程體系的足球隊模型,由于受篇幅限制,該文對實踐性教學環節方面的改革只作了簡單介紹,未展開討論。本文在文獻[6]研究工作的基礎上,對機械工程及自動化(簡稱為機自)專業鋼結構方向實踐性課程教學改革開展研究,探討改革的思路,對其它專業方向實踐性課程的教學改革提供參考。
1、實踐性課程教學的現狀分析
實踐性課程結構方面,我院鋼結構方向設立在機自專業整體平臺上,現行教學計劃中除大平臺課程外,鋼結構方向理論教學課程僅開設5門:結構力學、彈性力學與有限元法、起重機械、鋼結構原理、鋼結構設計,相應的集中實踐性教學環節只安排了三門課程:兩門課程設計(包括彈性力學與有限元法課程設計、鋼結構設計課程設計)和畢業設計[6]。在實踐性課程教學內容方面如下:(1)彈性力學與有限元法課程設計:使學生進一步鞏固、充實和提高理論知識,并較系統地掌握復雜結構的強度、剛度分析方法;(2)鋼結構設計課程設計:完成簡單鋼結構物(平面鋼閘門或普通鋼屋架)的設計計算,繪制相應圖紙;(3)畢業設計:進行金屬結構設計或相應水工、電力機械設計。實踐性課程教學方法和教學手段方面,目前仍然沿用傳統的指導方法和教學,即教師布置課題任務,學生分別查閱相關資料,開展設計工作,過程中教師指導為輔,學生在規定時間內上交設計內容。考核方法方面,主要根據設計結果給出成績。
從以上實踐性課程教學計劃的安排可以看出:目前我院鋼結構方向實踐性課程的教學存在諸多問題,主要反映在:實踐性環節薄弱,實踐課程教學內容欠缺,教學內容重理論輕應用,不利于提高學生的動手能力,難以達到培養學生工程觀念和創新能力的目標;教學方法和教學手段落后,考核方法不能準確反映學生的知識掌握程度。其結果是學生缺乏鋼結構工程觀念,創新能力不強,畢業后不能較快適應鋼結構行業要求。為了培養鋼結構領域高素質應用型專業技術人才,必須對鋼結構方向實踐性課程教學進行改革。
2、實踐性課程教學改革的幾個方面
2.1 改革的總體思路
實踐性課程是工科高等院校教學體系中的一個重要組成部分,是培養學生動手能力和創新精神的重要教學環節,從這種意義上來講,它甚至比理論課程更為重要。鋼結構工程技術包括設計計算技術、制造安裝技術和防護技術等,鋼結構方向實踐性課程的教學應符合人才知識結構的要求。實踐性課程教學改革的總體思路是:在鋼結構方向課程體系改革的基礎上,結合鋼結構工程相關技術,對課程結構和教學內容、教學方法和教學手段、考核方法等幾個方面進行全方位、立體化改革。第一:強化實踐課程,確保模塊化課程體系中實踐性教學課程不斷線;第二:調整實踐性教學內容,加強能力培養;第三:采用多樣化教學方法,利用先進的教學手段,提高教學質量;第四:完善考核方法,鼓勵創新思維。
2.2 課程結構和教學內容的改革
(1)課程結構方面:文獻[6]提出理論教學需增設三門課程:結構振動、焊接技術、鋼結構制造與安裝。按鋼結構領域專門技術人才知識結構的要求,實踐性課程也必須強化,建議增設“焊接操作”和“生產實習”兩門實踐課程,培養學生動手能力和工程觀念,同時為學習鋼結構設計、鋼結構制造與安裝這兩門專業課程打下基礎。以培養應用型人才為目標,集中實踐性教學進程調整如下:1)將彈性力學與有限元法課程設計更名為有限元技術應用(1學分,第五學期); 2)在專業方向課程體系中增設焊接技術課程的基礎上,增設焊接操作(1學分,第六學期);3)增設生產實習(1學分,第七學期);4)將鋼結構設計課程設計更名為鋼結構設計技術應用(1學分,第七學期);5)畢業設計(論文)(12學分,第八學期)。通過以上調整,從而保證鋼結構方向模塊化課程體系中各個學期都有實踐性課程,并形成鋼結構方向完整的模塊化實踐性課程體系。
(2)教學內容方面:改變傳統的重理論輕應用,調整實踐性教學內容,注重應用能力的培養。1)有限元技術應用:作為彈性力學與有限元法的課程設計內容,通過對有限元軟件的實際運用,對典型鋼結構進行強度、剛度、穩定性進行分析,從而掌握有限元技術的分析方法,培養學生進行工程結構數值分析的初步技能;2)焊接操作:作為焊接技術的實訓內容,結合鋼結構方向培養目標,通過實際焊接操作,制作簡單鋼結構模型(如剛架、網架等),培養學生應用焊接技術的基本能力;3)生產實習:主要參觀鋼結構生產制造單位、在建工程或已建工程現場,使學生了解鋼結構生產制造、施工安裝過程和防護技術的應用,培養學生的工程觀念;4)鋼結構設計技術應用:作為鋼結構設計的課程設計內容,通過應用鋼結構設計軟件,培養學生從事鋼結構設計的基本技能;5)畢業設計:通過獨立地分析、解決鋼結構工程實際問題,培養學生綜合運用鋼結構基礎理論、專業知識和基本技能的能力。
2.3 教學方法和教學手段的改革
實踐性課程也可以采用多樣化教學方法,利用先進的教學手段進行教學。
(1)示范教學法。如前所述,在傳統的實踐性課程教學過程中,教師的指導作用并不十分明顯。例如在兩門課程設計的教學中,學生在遇到問題和困難時才會與教師進行交流與溝通,但在課題任務下達后的一段時間內,往往由于不清楚整個設計過程,從而無從下手。焊接操作這門實踐性課程主要在現場進行教學,教學方式以指導老師做示范操作,學生觀察并學習模仿為主,這種教學方法可稱為“示范教學法”。實踐表明示范教學法受到廣大學生的普遍歡迎,同時提高了學生的學習興趣和教學質量,效果很好。在新的模塊化實踐性課程體系基礎上,受焊接操作課程教學的啟發,可將示范教學法引入到兩門課程設計(有限元技術應用、鋼結構設計技術應用)的教學中。例如:在有限元技術應用的教學過程中,第一個單元可以安排在機房進行,由指導教師介紹有限元商用軟件進行分析計算的整個過程。以ANSYS軟件為例,可針對幾種基本結構:桁架、剛架、四邊簡支板等,演示前處理、求解、后處理三個基本過程。重點介紹幾何模型的建立、單元類型(桿、梁、板和殼)的選用和單元相關參數的確定、網格劃分方法、如何加載(集中載荷和分布載荷)、求解過程中算法的選用、計算結果的獲取(應力或位移云圖顯示、具體結點或單元的數據結果等)。通過近幾年的實踐表明:這種方法有事半功倍的作用,實踐性課程的教學質量明顯得到了提高,取得了預期的教學效果。
(2)引導教學法。人們的思維都是從問題開始的。在鋼結構方向理論課程(如理論力學、材料力學、鋼結構原理等)的教學過程中,經常是從自然現象和工程實際先提出問題,引導學生進行思考,這種教學方法稱為“引導教學法”,是一種啟發式教學方法。問題的提出猶如在學生平靜的“腦海”中投入一粒石子,可以起到“一石激起千層浪”的作用,能提高學生的學習興趣,激起學生思維的浪花,使學生處于思維的最佳狀態,從而能更好地理解和掌握學習內容。將引導教學法運用于鋼結構方向各門實踐性課程的教學中。指導教師根據課程教學的需要從不同角度、不同層次提出相應問題,引導學生思考,可以使學生在掌握知識的同時發展思維能力,提高思維的積極性、靈活性和創造性。對于生產實習這一實踐性教學環節,引導教學法不僅能使學生鞏固所學知識,而且能為后繼理論和實踐課程打下良好基礎。在生產制造單位和在建、已建工程現場,首先讓學生仔細觀察鋼結構的結構形式,如城市中體育場館中屋頂的網架結構和屋面的網殼結構、各類橋梁結構的結構形式(桁架式、懸索式、斜拉式等)、水工鋼閘門的板梁結構、起重機械和工業廠房的剛架結構等,在此基礎上提出相關問題,例如:為什么采用這類結構形式,有何特點,引導學生思考與分析;其次針對具體鋼結構讓學生觀察構件截面的形狀,聯系結構力學和鋼結構原理知識提出相關問題,例如:構件主要承受哪種內力,引導學生思考所采用的截面和其放置方位是否符合力學基本原理,能否對其設計進行改進,如何改進等;然后讓學生觀察連接件和構件的連接方式,針對節點板、球鉸等具體連接件提出鋼結構連接的相關問題,例如:為什么采用焊接(或螺栓連接、鉚接),能否用其它連接方式,從而達到鞏固鋼結構原理知識的目的。教學實踐表明:生產實習中采用引導教學法極大地提高教學質量,有效地培養學生的工程觀念和創新意識。在有限元技術應用的實踐教學中,可以引導學生在建立模型時如何對實際工程鋼結構中構件、連接件、約束進行簡化,怎樣選擇單元類型(如工業廠房的梁、柱單元類型,各類閘門的面板、主梁、次梁、隔板的單元類型,載荷如何確定,數值計算結果的分析與處理等。從而使學生全面的掌握好有限元分析軟件的應用,達到培養學生進行工程結構數值分析的能力。引導教學法也適用于鋼結構設計技術應用和畢業設計這兩門實踐性課程,這里不再詳述。
(3)利用多媒體和網絡資源進行教學。對于生產實習,參觀鋼結構生產制造單位、在建工程或已建工程現場時,由于時間和條件所限,能見到的鋼結構類型畢竟有限,不可能面面俱到。可以在實習前后或實習期間安排適當的時間,利用多媒體教學課件進行教學。對于鋼結構形式、構件和連接件的掌握,可結合實際工程,用大題的動畫、工程圖片和視頻作介紹;對于鋼結構的制造與安裝,可以先在生產制造單位與建設單位拍攝錄像,然后用視頻對鋼結構的加工制作過程、焊接工藝、安裝施工流程等進行教學。這種形象化教學方式,不僅可增強學生的感性認識、提高學生學習的興趣,還能調動學生學習的主動性和積極性,從而提高教學效率和質量。多媒體教學也可以應用到焊接操作這一實踐性課程。焊接操作在現場進行教學,由于學生人數較多,指導教師有時窮于應付,因此可以在條件允許的情況下,在現場播放焊接操作的圖片或視頻,使學生掌握焊接方式、工藝和操作規程,在較短時間掌握焊接操作實用技術。網絡資源也可用于實踐性課程的教學環節中。在建立實踐性課程教學網的基礎上,學生可以利用教學網進行自學,指導教師可以在網上進行輔導與答疑;另外,指導教師可以在教學過程中,給學生適當布置一些與課程相關的任務,讓學生利用網絡收集資料并消化吸收。對于21世紀的大學生,這種方法不僅能提高他們的學習興趣,更能激發他們的激發學習熱情。
2.4 考核方法的改革
改革實踐性課程的考核方法,全面考核學生學習情況,鼓勵創新思維。課程設計傳統的考核方法主要是根據設計或計算結果進行評分,而畢業設計(論文)的考核方法由三部分組成,包括指導教師評分、評閱教師評分和答辯成績等。可將畢業設計(論文)的考核方法引入到各門實踐性課程的考核中來,在課程開始時指導教師即下發任務書,明確課程學習的目標和任務。課程結束時,由3至5位教師成立課程學習考核小組,對學生課程學習的各方面綜合進行考核,包括工作態度、基本知識和操作(或應用)能力的掌握情況、任務完成情況、創新思維的體現、報告或論文的質量等。指導教師根據學生在教學過程中的工作態度、操作或應用能力和最終任務的完成情況等進行評分;報告或論文評閱教師則根據任務完成的質量、學習報告或論文的規范性和創新情況進行評分;考核小組根據學生在答辯過程中表現出來的知識點掌握情況、表達能力等集體決定答辯成績;最后考核小組根據課程的類型和性質,將以上3個成績按一定比例加權平均得到課程學習的總成績。表1給出了有限元技術應用考核時內容和各項所占的建議比例。
鋼結構設計技術應用和畢業設計(論文)的考核可參照表1,焊接操作和生產實習這兩門課程的考核可由考核小組對各項比例進行適當調整。
3、保障機制
鋼結構實踐性課程教學改革是該專業方向教學體系改革的重要內容,在某種意義上它決定了教學改革的成功與否,而教學改革能否順利開展和進行取決于保障機制是否完善。
(1)領導大力支持。鋼結構方向的實踐性課程和理論課程共同組成了該方向的教學體系,兩個方面都進行教學改革才能滿足21世紀鋼結構人才培養目標的要求。學校各級領導應充分認識到實踐性課程教學改革的重要性,必須高度重視和大力支持,這是進行教學改革的根本保障,可以制定相關政策鼓勵和支持教師開展實踐性課程教學改革。如果得不到領導的支持,任何教學改革都必將以失敗而告終。
(2)教師積極投入。指導教師是實踐性課程教學改革的主要實施者,應充分認識到實踐性課程教學改革的重要性和必要性,積極投身到改革中來。實踐性課程全方位教學改革實施,需要指導教師花更多的時間和精力用于教學過程中,可能還會觸及到部分教師的一些利益,指導教師不能過于計較得失,為了改革的順利開展和人才培養的整體目標實現,其付出是完全值得的。
(3)經費確保到位。實踐性課程的教學改革需要一定的經費作保證,首先,實踐性課程的教學需要一定的設備,如有限元技術應用和鋼結構設計技術應用這兩門課程設計,由于計算量大,所用軟件需在高性能計算機上運行,因此需要一次性投入用來購置計算機。另外,生產實習或參觀實踐基地、材料及其加工、聘請專家講學等都需要一定的經費,指導教師必須做好預算,確保教學時經費到位。
(4)實踐基地建設。實踐基地是實踐性課程教學的最基本、最重要的基礎條件,必須將其放在戰略高度上予以重視。實踐基地需要長期建設,可結合鋼結構專業方向特點,充分利用產學研合作關系、校友資源等,與鋼結構生產制造單位、建設單位或工程管理單位等建立長期合作關系,共建實踐基地。學校或學院可聘請實踐基地有豐富工程實際經驗的鋼結構專家擔任兼職教授,在生產實習的教學過程中,可請他們給學生作專題報告,另外,在其它的實踐性教學環節中,也可以將他們請到學校來講學。這樣不僅能深化雙方的合作關系,又能提高實踐性課程的教學質量。
4、結語
鋼結構方向實踐性課程的教學改革是該方向課程體系改革的重要組成部分,本文探討了鋼結構方向實踐性系列課程的教學改革,對實踐性課程教學環節相關的幾個方面提出了具體的改革措施和建議。改革措施的實施將有利于提高教學質量,有利于培養學生的應用能力和創新意識,從而為實現培養應用型人才這一目標奠定堅實基礎。
參考文獻
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關鍵字:鋼結構 施工技術 關鍵點
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A
建筑自人類產生以來都是人們生活的重要組成部分,但在很長時間里運用的都是石材,木材等。隨著科技的發展新型材料的運用越來越廣泛,其中鋼材是其中普遍采用的一種。而以鋼結構為主體的建筑是現代空間結構發展的主流,近年來,鋼結構更加廣泛應用于公共建筑中,我國目前不僅能生產各種類型的建筑鋼材,同時鋼材生產的新技術、新工藝、新產品日益也增多,如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產,使建筑結構充滿現代化時代氣息,實際證明鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發展前景。
一、鋼結構建筑的特點
鋼結構是指用熱軋型鋼、鋼板、鋼管或冷加工的薄壁型鋼等鋼材通過焊接、螺栓連接成鉚接等方式制造的結構。設計鋼結構時,應從工程實際出發,合理的選用材料、結構方案和制造措施,滿足結構構件在運輸、安裝和使用過程中的強度、穩定性很熱剛性要求,并符合防火、防腐蝕的要求。宜優先采用通用和標準化的結構和構件,減少制作和安裝工作量。
組成鋼結構的鋼材,由于其內部組織均勻,各向同性,是較理想的勻質材料,因而與其他結構材料相比有一系列優點。
(1)鋼材的強度高,抗拉和抗壓性能都好,因此,采用鋼結構可以大大減輕自重。例如,與同樣跨度、同樣受力的鋼筋混凝土屋架相比,剛屋架的重量僅為鋼筋混凝土屋架的1/3——1/4。
(2)鋼結構加工制造簡便、構件精確度高,施工周期短。鋼材在冶煉和軋制過程中的質量易于控制,材質的波動范圍小。
(3)鋼材的塑性好、抗沖擊韌性強,適宜于承受動力荷載和對抗震能力要求高的結構。
與其他結構構件的受力相同,鋼結構構件按受力形式分為軸心受力、偏心受力和受彎構件,其設計計算方法是以概率論為基礎的極限狀態設計法,由于鋼結構構件強度高、截面小,因此,應對其長細比進行限制,對受彎構件尚應進行撓度驗算。
二、建筑結構的功能要求
建筑結構在相關部門規定的設計使用年限內,應合理滿足建筑本體安全性、結構生活的適用性以及建筑的耐久性等要求。
1.結構安全要性要求
建筑結構安全性主要體現在正常施工以及使用過程中,能夠承受可能出現的各種外力作用。如遇設計規定的偶然事件,不可抗力等情況時,仍能保持保證建筑本體及人員安全必需的整體穩定性。所謂建筑整體的穩定性,是指在偶然事件發生時和發生后,建筑結構僅僅產生局部的沒有涉及到重大人員傷亡的損壞而且不導致連續倒塌等嚴重事故。正確的結構計算時保證建筑物安全的前提,除對建筑結構、構件進行必要的計算外,對陽臺欄桿、樓梯扶手、構件接縫等,要采取必要的措施,保證其在使用過程中的安全和可靠。
2.結構耐久性要求
建筑結構在正常的保養維護下具有足夠的耐久性能,所謂足夠的耐久性能,是指結構在規定的環境中,在設計時限內,其材料性能不致導致結構出現不可接受的失效概率的狀況。從工程概念上來講,指在正常的維護與保養得條件下建筑結構能夠正常使用到規定的設計年限。
3.結構適用性要求
結構在正常使用時工作性能保持正常,如受彎構件等在外力作用下不出現過大的撓度等。由于建筑物所處的環境和使用性質不同,除滿足空間尺寸要求外,還要滿足某些建筑物的特殊要求,如保溫、通風、隔熱、吸聲等,在構造設計時要綜合相關專業的技術知識,優化設計,選擇經濟合理的構造措施,滿足建筑使用功能要求。
但是,目前我們面臨著這樣的問題:許多單位的鋼結構的設計者水平相對較低,所承接項目的設計人員多數是剛畢業缺乏實踐經驗的新手,因此導致設計過程中一味照搬程序,忽視了關鍵節點的設計和校核,所設計的構件布置圖往往僅為一些單一的線條圖,忽視了十分重要的“節點設計”,只簡單地采用一律全焊接節點,對于節點形式及構造是否合理、應力計算是否符合要求欠缺考慮,甚至掌握不清,造成安全隱患。由于缺乏專業知識,因而導致給加工廠的施工圖設計要求不夠明確,最終往往會導致較為嚴重的質量事故發生。
鋼結構施工中的幾個關鍵點
3.1上部鋼結構的施工
在上部鋼結構的施工過程中,要保證上部鋼結構預留出足夠的連接插筋,復查好插筋位置、長度和數量等一系列參數。對于每一部分進場的鋼筋都要做好嚴格的準入和取樣制度,杜絕使用不合格的鋼筋,鋼筋捆扎之后要及時檢查鋼筋的接頭位置、接焊點等一系列規格數量,按照圖紙進行校對,做好鋼筋的記錄,在進行混凝土澆筑前要仔細檢查墊塊和馬登,如有缺失的話應該做到及時地補充到位。
鋼結構構件的焊接是基本的連接方法,螺栓連接在安裝連接中應用較多,按焊縫的截面形狀分為對接焊縫金額角焊縫,前者的受力性能好,主要是用于工廠的接料和重要部位連接,后者便于加工,是最常見的焊接形式,焊接應進行強度計算并應滿足有關構造要求,螺栓連接應滿足構造要求并應按不同受力形式進行強度計算。
連接節點板的強度應進行計算,對常用的桁架節點板可進行有效寬度計算并選擇適當厚度。
3.2預埋螺栓
預埋螺栓是整個鋼結構工程的第一步,也是非常重要的一步。一般來講對鋼結構基礎工程的質量管理主要是指對鋼結構基礎預埋螺栓的質量控制。在施工時首先要了解圖紙,根據圖紙中的規格制作安裝模板。其次在安裝過程中,先用兩塊制作好的安裝模板及鋼筋將預埋螺栓定位在柱子的主筋和模板上,以確保預埋螺栓不因澆筑混凝土而發生位移,同時也可以保證螺栓間距、高低控制在允許的誤差范圍內。第三在澆筑混凝土時,保護好螺栓絲扣。鑒于地腳螺栓的預埋質量將直接影響上部結構的安裝質量和施工進度,最后在澆筑完成后,要用測量儀器對地腳螺栓的位置、垂直度、標高、軸線進行復查并做好記錄,以減少擴孔等質量問題。
3.3鋼結構的焊接
鋼結構焊接是安裝工作中最關鍵的環節,也是鋼結構施工質量控制的重點。常見的焊接質量問題有:夾渣、氣孔、咬邊、焊接縫尺寸偏大、不用引弧焊、焊接變形未矯正、飛濺物清理不徹底等。針對這些質量問題在實際施工中要做到:焊接工要持證上崗,指定焊接施工實施細則;施焊前檢查焊條的合格證,若采用手工實焊,可以選用手工低氫焊條鋪底,二氧化碳氣體保護半自動焊封閉的新工藝以確保。焊縫表面沒有裂紋、焊瘤。焊接時要控制一、二級焊縫不留有氣孔、夾渣、弧坑裂紋。除此之外,一級焊縫不得有咬邊、未滿焊等缺陷。焊接后,要對焊縫進行無損檢測,比如利用超聲波探傷法對焊縫的缺陷高度、裂縫、未熔合、片狀缺陷被檢工件最大厚度等進行檢測;利用射線探傷法對焊縫的缺陷性質、缺陷長度、被檢工件最小厚度等進行檢測。不得擅自處理不合格的焊縫,即便根據工藝要求進行修改,同一部位返修的次數也不應超過2次。
三、結束語
綜上所述,我們要重視對鋼結構設計中常見問題的分析,及時采取有針對性的應對措施,促進我國鋼結構行業的可持續發展。
參考文獻:
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[2]王恩華.建筑鋼結構工程施工技術與質量控制.機械工業出版社.2010.3.
關鍵詞:網絡資源;鋼結構;教學改革
作者簡介:曾聰(1981-),男,吉林省吉林市人,東北電力大學建筑工程學院,講師;賈玉琢(1964-),女,吉林省吉林市人,東北電力大學建筑工程學院,教授。(吉林 吉林 132012)
基金項目:本文系吉林省教育科學“十二五”重點資助規劃項目“112”研究生創新教育體系的研究與實踐”(項目編號:ZC11088)、東北電力大學教學改革研究立項“基于卓越工程師教育的鋼結構課程改革與實踐”(項目編號:2011JG016)、東北電力大學校級精品課程建設項目資助的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0127-02
根據“高等學校本科教學質量與教學改革工程”精神,教育部組織了國家精品課程建設工作并取得了豐碩的成果。在“質量工程”項目的帶動和促進下,吉林省制訂了《吉林省中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》,把省精品課程建設作為全面落實發展綱要的一項重要工作。東北電力大學也在2012年制訂了《東北電力大學精品課程評審指標體系》,在建設校級精品課的基礎上,著力培育省級和國家級精品課程。東北電力大學建筑工程學院的“鋼結構”課程相繼在2012年和2013年被評為校級和省級精品課程。優質資源共享是精品課建設目標的核心,[1]因此,課程網絡資源的建設就顯得尤為重要。為了建成具有可學性和可持續性的課程網絡資源平臺,并向著國家級精品課的建設目標邁進,課程組針對網絡資源建設進行了一系列卓有成效的改革和探索。
一、精品課程網絡資源建設存在的主要問題
1.網絡資源建設的目標和思路有誤
課程網站建設是各級精品課評價指標的一個重點,比如吉林省精品課的評價指標中關于網絡資源建設就做了如下規定:“建立了此門課程網站,課程網站至少提供該課程的教學大綱、授課教案、習題、實踐(實驗、實訓、實習)指導、參考文獻目錄等內容,提供至少3位主講教師每人不少于45分鐘的現場教學錄像(包括課程負責人在內),同時該網站已開展課程的輔導教學。”很多課程的網站建設都是以該規定作為網站的設計藍本,規定上需要什么,網站就設立相應模塊,共享相應內容。這就造成當前精品課網站的建設是以應付課程評估和實現課程資源共享為導向。這種思路成為了目前制約我國精品課網站建設進步的一個嚴重瓶頸。
2.網絡資源的可學性缺失
可學性主要包括三個屬性,即愉快的學習、有效的學習和快速的學習。針對精品課網絡資源在可學性方面的缺失,有很多學者都進行了系統的調查研究。王佑鎂[2,3]的研究表明,現有精品課網絡資源很難保證學生在學習的過程中具有一定的愉快和滿足感,學生學習時間短、積極性差、對網絡資源的應用水平低,以上都導致了網絡資源可學性的缺失。
3.網絡資源的可持續性建設和應用較差
很多課程的網站都是在申報精品課時臨時做出來應付評估的,申報結束后既沒有后續建設,也沒有學生去應用,很多網站出現鏈接失效甚至整個網站都無法打開的現象。這是目前精品課網絡資源“重申報、輕建設”的一個集中體現。
綜上所述,存在以上問題的根源在于網絡資源建設者對于精品課程網絡資源建設的認識不足。網絡資源的建設應該是課程教師對于優質教學成果的一次整合,是對課堂教學中的得與失的一次集中梳理和升華的過程。因此,對于網絡資源的建設思路不能模式化,課程的網絡資源不能僅僅是文本、課件、圖片和錄像的簡單羅列,每門課程的網絡資源都應該是有靈魂、有特色的,應該能夠體現教學者對于課程的理解和設計,比如對于教學重難點的突出、教學環節的設計、新的教學方法的體現、作業和討論主題的布置意圖以及教學經驗和體會等。按照以上思路建設的網絡資源,才是獨具特色的,是具備可學性的,是可以持續發展和廣泛應用的。只有明確了“提高學生學習效果”的網絡資源建設目標,精品課的網絡資源才是真的“精品”,精品課的“示范和輻射作用”才能真正體現和落實。
二、網絡資源建設的改革和實踐
1.將混合教學模式與網絡資源建設相結合
網絡資源具有生命力的前提是其必須要被廣泛應用到課程的實際教學中。“鋼結構”課程具有信息量大、課時緊張、課程內容與實際工程聯系多、部分課程內容抽象等特點,采用傳統學習方式難以滿足課程學習的需要。因此,課程組提出了一種混合教學模式。該模式是一種把傳統的課堂授課教學與基于網絡資源的學習整合起來的教學方法,[4]該教學模式仍是以課堂教學為主導,同時網絡資源在教學中也要扮演重要角色。其核心是做到網絡資源與課堂教學的同步,本課程組在課程網站中創新性加入了一個“混合教學”模塊,該模塊與每次課堂教學實行同步更新。
“混合教學”模塊主要包括六個子模塊,下面分別介紹:
(1)“溫舊”模塊。在該模塊中對本次課程涉及的已學過的知識進行復習,比如在講授“焊縫連接強度計算”時,用到了材料力學中求慣性矩的知識,有部分學生已經忘了,通過“溫舊”模塊即可以強化學生對已學知識的掌握,也可以節省上課復習的時間,提高授課效果。
(2)“知新”模塊。介紹一些工程背景,設置一些小問題,使學生意識到本次課學習的內容意義所在,讓學生帶著問題、帶著興趣來上課。比如在講授“軸心受壓構件”一課之前,給出一些工程圖片,讓學生自己判斷哪些構件是軸心受壓構件,然后問一下學生,在沒學本課程之前,認為軸心受壓構件應該如何設計?這樣很多學生會從材料力學的角度給出答案,而學生在教師講課的時候發現是穩定起控制作用時,其對所學知識的印象會更深刻。
(3)“復習”模塊。將本次課所講主要知識點進行總結復習。
(4)“作業”模塊。布置作業。
(5)“自學”模塊。一些在課上不講的章節,可以通過該模塊讓學生自學。
(6)“簽到”模塊。作為督促學生進行網絡學習的一種手段,其簽到情況可以作為平時成績的考量依據。
以上模塊中,(1)和(2)要求學生在上課之前登陸學習,(3)和(4)要求學生在課后登陸學習。
通過在網絡資源中設置“混合學習”模塊,實現了“鋼結構”課程的混合教學模式,該模式既發揮了教師引導、啟發和監督教學過程的主導作用,也激發了學生學習的積極性、主動性和創造性,既保證了網絡資源的廣泛應用,也顯著提高了課程網絡資源的可學性和可持續性。
2.將卓越工程師的培養目標與網絡資源建設相結合
2010年,教育部提出了“卓越工程師培養計劃”,致力于面向工業界、面向世界、面向未來,培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。[5]東北電力大學是實施“卓越工程師教育培養計劃”的試點高校之一,并開設了卓越工程師班,網絡資源作為“鋼結構”課程教學中的重要一環,對于實現卓越工程師的培養目標至關重要。課程組在本課程網站中專門設計了“卓越鋼結構工程師”模塊,將實際工程和注冊工程師等元素融入其中,設置了3個子模塊,分別是“工程賞析”、“注冊工程師”和“工程論壇”。
在“工程賞析”模塊中,搜集了一些國內國際的著名鋼結構工程的多媒體資料和一些實際鋼結構工程的施工圖紙,學生可以通過這些資源走近工程;在“注冊工程師”模塊中,將歷年國家一級和二級注冊結構工程師考試中與鋼結構相關的題目摘錄下來,供學生作答和討論;“工程論壇”模塊直接鏈接到了國內最大的鋼結構工程師討論平臺——中華鋼結構論壇(),讓學生接觸真正的工程師,與工程師交流。
3.將“深層次學習”與網絡資源建設相結合
王佑鎂[3]的調查表明,當前精品課網站的模塊類別還處于“淺表學習”層次,提供教學大綱、教學課件和教案等下載的“教學資源下載”類模塊在網站設計和使用中都占到了統治地位。其他一些深層次的具有交互性、自主學習性、科研性、工程性的模塊則沒有得到有效應用和設計。針對此問題,課程組在本課程網站中專門設計了“走近科研”模塊和基于google工具套件的“云服務”技術的“交流互動”模塊。
在“走近科研”模塊中,網絡資源建設者會不斷從國內和國際權威學術期刊中下載一些與鋼結構相關又較為通俗易懂的學術論文,在該模塊中分享給學生,讓學生分組討論并在課堂上做簡短的閱讀體會匯報,以此加強師生交流、開闊學生的眼界,讓學生了解學科前沿動態、走近科研,接觸一些書本中接觸不到的新知識、新想法,調動學生的學習興趣,培養學生的自學能力和創新能力。比如在講授鋼結構節點連接時,給學生分享了一些半剛性節點的科技論文,讓學生對于鋼結構節點的連接方式和特點有了更深入的認識。隨著智能手機的普及,基于云技術的“交流互動”模塊使學生可以更方便實現基于手機終端的交流互動。除了網站上的“交流互動”模塊外,課程組還建立了QQ群、微信群、博客等多種交流方式,做到與時俱進。通過以上兩個模塊的設置,可以顯著提高學生對于網絡資源使用的層次,真正做到“深層次學習”。
三、結語
目前,我國的精品課程建設正在經歷一個從重視資源共享到重視用戶學習的轉變,實現這一轉變的基本途徑就是網絡資源建設者必須要將課程教學和網絡資源建設有機整合在一起,把課程的網絡資源做出特色,做出靈魂。通過設計一些獨具匠心的功能模塊,切實提高精品課程網絡資源的可學性,通過課程組教師長期的不懈堅持和努力,實現課程網絡資源的可持續發展,使精品課程網絡資源越來越豐富、質量越來越高、學生越來越喜歡用,真正提高精品課的教學質量。
參考文獻:
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[3]王佑鎂.高校精品課程網絡資源教學有效性的缺失與對策[J].中國電化教育,2010,(8):80-84.
【關鍵詞】鋼結構;加固形式;施工工藝
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A
一、前言
鋼結構是建筑工程中的常用結構,主要是用于跨度較大的鋼結構的建筑工程項目中。保證鋼結構加固施工的質量是整個鋼結構工程項目的重要環節。下文將對鋼結構加固形式及施工工藝進行分析。
二、鋼結構加固技術概述
1、概述
當鋼結構存在嚴重缺陷,損傷或使用條件發生改變,經檢查,驗算結構的強度(包括連接)。剛度或穩定性等不滿足設計要求時,應對鋼結構進行加固。如出現以下情況之一時,需要進行加固:由于設計或施工中造成鋼結構缺陷,使得結構或其局部的承載能力達不到設計要求,如焊縫長度不足,桿件中切口過長,截面削弱過多等。結構經長期使用,存在不同程度銹蝕,磨損,結構或節點受到削弱,使得結構或其局部的承載能力達不到原來的設計要求。由于使用條件發生變化,結構上荷載增加,原有結構不能適應。使用的鋼材質量不符合要。意外自然災害對結構損傷嚴重。由于地基基礎下沉,引起結構變形和損傷。有時出現結構損傷事故,需要修復#如果損傷是由于荷載超過設計值或者材料質量低劣,或者是構造處理不恰當,那么修復工作也帶有加固的性質。
2、加固的原則
結構或構件加固是一項復雜的工作,考慮因素很多,加固方法應從施工方便、不影響生產、經濟合理、效果好等方面來選擇。一般原則如下:結構經可靠性鑒定不滿足要求時,必須進行加固處理。加固的范圍和內容應根據鑒定結論和加固后的使用要求,由設計單位與業主協商確定。加固設計的內容和范圍,可以是結構整體,亦可以是指定的區段,特定的構件或部位。加固后的鋼結構的安全等級應根據結構破壞后果的嚴重程度,結構的重要性和下一個使用期的具體要求,由委托方和設計者按實際情況商定。結構加固時盡可能做到不停產或少停產,因停產的損失往往是加固費用的幾倍或幾十倍。能否在負荷下不停產加固,取決于結構應力應變狀態,一般構件內應力小于鋼材設計強度的 80%,且構件損壞,變形等不太嚴重時,可采用負荷不停產加固方法。
在負荷狀態下進行焊接加固是非常危險的,承受靜力荷載和間接承受動力荷載的構件在實際荷載產生的原有桿件應力最好在鋼材設計強度的60%以下,極限不得超過80%,承受動力荷載的構件不得超過40%,否則采取相應措施才能施焊;加大角焊縫厚度時,原有焊縫在扣除焊接熱影響區長度后的承載能力,應不小于外荷載產生的內力。《鋼結構加固技術規范》(CECS77)對負荷狀態下進行加固做了如下明確規定:焊接鋼結構加固時,原有構件或連接的實際名義應力值應小于0.55f,且不得考慮加固構件的塑性變形發展;非焊接鋼結構加固時,其實際名義應力值應小于0.7f,對于直接承受動力荷載的一般結構最大名應力不得超過0.4f,鋼結構加固設計應與實際施工方法緊密結合,并應采取有效措施,保證新增截面,構件和部件與原結構連接可靠,使其形成整體共同工作#在加固施工時,應避免對未加固的部分或構件造成不利的影響,并充分考慮現場條件對施工方法,加固效果和施工工期的影響,應采取減少構件在加固過程中產生附加變形的加固措施和施工方法。對于高溫、腐蝕、冷脆、振動、地基不均勻沉降等原因造成的結構損壞,應提出其相應的處理對策后再進行加固。對于加固時可能出現傾斜,失穩或倒塌等不安全因素的鋼結構,在加固施工前,應采取相應的臨時安全措施,以防止事故的發生。鋼結構的加固原則
三、常見鋼結構需要加固補強的原因總結
鋼結構存在嚴重缺陷和損傷或改變使用條件,經檢查驗算結構的強度,剛度或穩定性不滿足使用要求時,應對鋼結構進行加固。常見的鋼結構需加固補強的主要原因有由于設計或施工中造成鋼結構缺陷,如焊縫長度不足,桿件切口過長,使截面削弱過多等等。結構經長期使用,出現不同程度的銹蝕。磨損以及操作不正常等。造成結構缺陷,使結構構件截面嚴重削弱。工藝生產條件變化,使結構上荷載增加,原有結構不能適應。使用的鋼材質量不符合要求。意外、自然災害對結構損傷嚴重。由于地基基礎下沉,引起結構的變形和損傷。
四、鋼結構加固方法
1、改變結構計算圖形
改變結構計算圖形的實質是改變結構的傳力體系。冶金、電力、石油化工、機械制造等行業的工業廠房具有復雜的工藝要求和設備布局。其鋼結構的改擴建大部分是在不停產的條件下進行的。結構體系調整受到許多因素制約,因此,采取改變結構計算圖形的加固改造項目具有各自不同的工程特點。改變結構計算圖形被廣泛應用于鋼結構改擴建工程中。是一種常見的加固方法。其具體的技術手段要結合施工難度,經濟效益、工藝要求、使用功能等方面綜合考慮。值得一提的是,在加固設計過程中,除應對被加固結構承載力和正常使用極限狀態進行計算外,還應注意其對相關結構構件承載能力和使用功能的影響,考慮在結構,構件,節點以及支座中的內力重分布。對結構及基礎進行必要的補充驗算。并采取切實可行的合理構造措施。
2、構件截面加固
構件截面加固的實質是通過增加構件截面面積加大構件剛度。實現鋼框架整體承載能力的提高。構件截面加固方法主要有將工字形截面改為箱形截面,翼緣外側貼焊鋼板,外粘鋼板,碳纖維布加固等。采用加大截面的方法加固鋼構件時,所選截面形式應有利于加固技術要求并考慮已有缺陷和損傷情況。以上方法并不是在任何鋼結構加固中都可以運用,因此了解不同加固方法的特點對加固設計方案的選取十分必要。
傳統的鋼結構加固方法主要有鋼板焊接、螺栓連接、鉚接或者粘接。這些方法雖在一定程度上改善了原結構缺陷部位受力狀況。但存在許多缺點,例如產生新的損傷和焊接殘余應力。纖維增強復合材料FRP。由于具有比強度和比剛度高、耐腐蝕及施工方便等優點。在混凝土結構中得到廣泛的應用。并作為一種新型高性能結構材料受到工程界的廣泛關注。國內外有關研究和工程單位開展了大量的研究和實踐應用。近年來的研究表明。FRP加固鋼結構也具有很好的效果。
從上述研究成果可以發現,當前構件截面加固研究主要集中在貼焊鋼板加固和碳纖維布加固兩個方面,貼焊鋼板的加固效果主要受殘余應力。初始缺陷、鋼板厚度、構件長細比、施工技術等因素制約,同時焊接會產生新的殘余應力,因此焊接加固適合于卸荷加固或者低應力結構,大量的試驗研究和數值模擬表明。碳纖維加固技術可以有效提高鋼結構承載力,其加固效果主要與碳纖維布的厚度和彈性模量有關,不同徑厚比、長細比鋼柱的加固效果也有所差異,該方法適合于腐蝕環境。施工困難的鋼結構,在選擇具體的加固技術時,應該綜合結構特點,工作環境、施工難度、經濟效益等因素進行評估。
3、連接節點加固
連接節點加固是鋼結構改擴建中最復雜的一個環節,技術措施主要有焊縫加固、粘鋼加固、碳纖維加固、套管加固、肋板加固等。鋼結構加固連接方法的選擇,應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀態及施工條件,并考慮結構原有的連接方法確定,在同一受力部位連接的加固中,不宜采用剛度相差較大的加固措施。鋼管結構相貫節點的加固方法主要有主管上加套管、加內隔板、主管加勁環加固及板加固等。
鋼結構相貫節點的研究表明,構件加厚或者設置加勁板可以有效防止節點的脆性破壞,能夠改善節點的延性,自從美國北嶺地震以來,蓋板加固逐漸被廣泛研究,蓋板加固能防止節點的脆性破壞,蓋板的不同布置方式及形狀是節點加固的主要設計因素。相比于前兩種焊接加固,碳纖維布加固不僅能提高構件的承載力,也避免了焊接殘余應力對既有結構的損傷。
綜上所述,鋼結構加固研究已經取得了較大的成果,但是還需要開展更深入的研究,貼焊鋼板加固構件截面能有效改善結構承載力,但是焊接殘余應力對結構產生的不利影響值得重視,盡管規范對荷載作用下焊接加固的名義應力做出了要求,焊接加固后構件的應力分布有待進一步研究。板件加厚和設置加勁板被證實能夠有效防止鋼管相貫節點的脆性破壞,但是對加固后節點的屈曲性能、屈曲破壞等研究尚不夠深入。蓋板加固鋼框架節點取得了預期的效果,但是對于蓋板加固后鋼框架節點的彎矩。轉角曲線的研究目前比較空缺。
五、鋼結構加固施工方法
當采用加大截面的方法進行加固時,應該保證結構的加固構件具有合理的力學傳遞途徑,以保證新增加固件與原有構件共同工作的相互連接方式;對于軸心受力和偏心受力構件,加固構件與原有構件的支座(或節點)應具有可靠的連接以保證原力學傳遞路徑的不變。加固構件的布置應適應原有構件的幾何形狀或已發生的變形情況,以利于施工但也應盡量避免利用引起固有截面形心偏移的形式,如果難以避免時,應該在加固施工過程中考慮到形心軸偏移產生的后果和影響。盡可能減少加固施工的工作量。
不論原有結構采用的是螺栓連接還是焊接連接,只要是鋼材具有良好的可焊性,應該盡可能采取焊接方式進行補強。當加固采用的是焊接方式補強時,應該盡量減少焊接的工作量并且應該注意合理的焊接施焊順序,以確保降低焊接產生的變形和焊接產生的有害應力。當結構在附加荷載作用下進行焊接作業時,應該盡量采用較小的焊接尺寸,并且應首先加固對原有構件影響比較小、構件截面形式比較薄弱或者能夠立即起到加固作用的部位。采取加大截面的加固構造措施不應該過多的削弱原有構件截面面積和原有結構的承載能力:當采用螺栓或高強度螺栓連接時,盡量選用較小直徑的螺栓以防止截面削弱過大。當采用螺栓(或鉚釘)連接加固加大截面時,將加固與被加固板件相互壓緊后,隨從加固件兩端向中間逐次做孔和安裝擰緊螺栓(或鉚釘),以便盡可能減少加固過程中截面的過大削弱。盡量采用高強度螺栓,并且要保證加固件能夠和原有構件共同工作。當采用焊接連接進行鋼結構加固時,焊縫的方向應該盡量的避免采用與原有構件應力方向垂直,以防止焊縫應力過大。
如做不到以上措施,為了確保結構施工過程的安全,應該在施工之前制定詳細的施工技術方案,在施工過程中采取專門的技術措施和施焊工藝;輕鋼結構中的小角鋼和圓鋼桿件由于截面比較薄弱不可以在負荷狀態下進行焊接,必要時應采取適當的防護措施。同時圓鋼拉桿嚴禁在負荷狀態下用焊接方法進行加固,以防止施工措施不當影響加固質量和加固效果。在負荷下進行結構加固時,采取的加固工藝應確保被加固件的截面不出現焊接加熱,當存在附加鉆、擴孔洞等會引起結構截面的削弱,加固產生的不利影響應該盡可能的小,為此必須制定詳細的加固施工方法,施工工藝過程和技術條件必須合理,并據此按照隱蔽工程施工驗收標準進行施工驗收。
在負荷狀態下進行結構構件加固時,當采用焊接加固件加大截面的方法加固鋼結構構件時,必須將可用結構加固件與被加固構件沿構件全長互相壓緊;與構件截面有對稱的成對焊縫時,應在施工過程中進行平行施焊;當有多條焊縫時,應按照交錯順序施焊;對于兩面都有加固件的截面,應該先施焊受拉側的加固件,然后施焊受壓側的加固件;對一端為嵌面的受壓桿件,應從嵌固端向另一端施焊。若其為受拉桿,則應該從另一端向嵌固端施焊。當采用加大截面的方法加固有兩個以上構件的靜不定結構(框架、連續梁等)時,應該首先全部加固與被加固構件壓緊并且進行點焊定位,然后從受力最大構件依次連續地進行加固連接。
六、結束語
總之,在整個鋼結構加固形式及施工工藝過程中,要重視鋼結構加固施工中的每一個環節,預防質量通病,保證施工的規范性,使整個工程的質量得到保證。
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