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“土木工程材料”n程是土木工程等專業必修的技術基礎課,同時,也是為混凝土結構、鋼結構、材料力學等專業課的學習打下良好的堅實基礎。土木工程材料課程的學習內容是介紹土木工程材料的基本性質、應用范圍、檢測方法,了解材料的性質、結構以及改善的途徑,使學生在以后的學習工作中合理選擇并且使用土木工程材料,并為學生今后從事土木工程專業技術工作提供基礎理論和技能訓練。隨著建筑行業專業經營模式的變化,社會對創新型、綜合型人才的需求量日益增大,土木工程材料課在工程建設中的重要性就體現出來。為適應大土木培養的要求,傳統的以驗證性實驗為主的教學模式已經不能滿足人才培養的需要,我們需要對土木工程材料課進行改革和創新,并且及時調整教學內容。
一、土木工程材料教學現狀
土木工程材料課程的涉及內容種類繁多,材料之間的邏輯性不強,而學時相對偏少,記憶內容偏多,導致學生對材料課程理解不深。考試結束,學生就會忘得一干二凈,最終使得學生在材料的選擇使用方面知識欠缺,給以后工作帶來困難。
隨著當今世界科學技術的飛快發展,新材料、新工藝層出不窮。隨著社會分工的細化,建筑行業的分工也在細化,國內專門從事新材料開發與提供施工服務的企業已參與到設計與施工中。但是,水泥和混凝土依舊是當今社會中經常使用的材料,并且在將來的相當長的一段時間里占據著重要的地位。所以土木工程材料實驗教學結構相對穩定,對理論課程的依賴性比較強,致使實驗課程和時代脫節,降低了學生的求知欲。
傳統的實驗教學模式就是先由實驗教師講解實驗任務和實驗過程,然后學生按教師的要求分組進行驗證性實驗。實踐證明,這種“驗證式”的實驗教學模式難以激發學生自主學習的興趣,已經不適應當前以素質教育為核心,以培養學生創新能力為重點的高等教育體制。
現如今,隨著土木工程類高等院校課程的調整,材料實驗課程的課時相對較少,學生很難去做一些有意義、具有綜合性和設計性的創新型實驗,不但減少了學生的試驗次數,也很難激發起學生做實驗的興趣。
二、實踐教學改革措施
1.優化實踐教學大綱
實踐教學是實驗課中最為重要的環節,學生通過做實驗來驗證書本中的理論。為了增強學生的動手能力,并培養學生養成嚴謹的科學態度,鍛煉學生進行科研的能力。我們積極進行實驗教學的改革和實踐,及時調整更新實驗課程內容。針對上述現狀,我們進行了如下改革,并且取得了良好的效果。
將教學內容提前發放給學生自習,在實驗課時教師做重點以及難點的講解,通過預習和講解,減少贅述時間,從而使學生擁有更多的時間去做實驗。實驗前不再重復講述課程內容,節省了時間,更多的是提高學生們的動手實踐能力。
增加實驗內容。由于實驗課大幅減少了實驗內容的講授環節,實驗時間大為增加。在原來實驗內容的基礎上,增加鋼材實驗多方案設計、水泥性質多方案實驗、混凝土性質多方案設計等實驗,使實驗內容能夠覆蓋大多數的材料。
增加了設計性實驗。改變之前的驗證模式,將水泥、砂、石、混凝土和砂漿實驗合并起來,作為2個設計性實驗。通過設定混凝土和水泥砂漿的各類指標,讓學生對原材料進行性能檢驗、配合比設計等任務,并根據實驗的結果進行經驗總結。
為進一步提高學生的動手時間能力,根據我校提出的實驗課程要具有“演示性”“驗證性”“設計性”和“綜合性”的要求,提出了開放土木工程材料實驗室,設立綜合性實驗課程。初步設想開設綜合性實驗課程,配合各類專業課進行綜合性實驗。
隨著科技生產力的提高,各種新型材料也在不斷應用于工程實際當中。所以,在之前實驗的基礎上,可以增加一些有意義的實驗內容,提高學生們的興趣。可以組織一些實驗設計大賽,鼓勵學生們積極參加,內容形式不限,發揮學生的自主性和積極性。按照要求完成實驗比賽內容,并寫出實驗報告或論文的,可以得到課外活動學分1~3分。這樣,不但激發了學生學習的積極性,鍛煉了學生發現問題解決問題的能力,而且并且培養了學生的科學精神和創業精神,也促進了老師與學生的相互提高。
2.開設研究型畢業論文設計選題
學生參加研究型項目需要和學生自身的能力一致,所布置的任務或者實驗不要超出學生的能力范圍,找不到切入點,這樣也不能達到預期的目的。將橫向課題或者縱向課題加入到土木工程材料實驗課中去,授課老師在課外花更多時間和精力去指導學生們進行科研項目,并給學生提供實驗所需的材料及其設備,使學生能夠從中得到能力的鍛煉和提升。根據其縱向或橫向課題確定畢業論文選題。通過參與科研項目的研究,學生可以協助老師解決與科研項目相關的科學難點,并且為自己以后的畢業設計選題確立方向,為以后的畢業設計做良好的鋪墊。
三、結語
通過對土木工程材料實踐教學進行改革,優化實踐教學大綱,學生課前自主預習,減少贅述時間,增加做實驗時間和實驗內容,增加設計性實驗,鼓勵學生參加,并給出相應的獎勵。在土木工程材料教學實踐過程中,將科研項目和實驗教學有機結合,指導學生參與授課老師的科研項目活動,讓學生不但能夠很快的理解并吸收知識,而且鍛煉了學生們的動手能力,使學生們真正學到相關的專業知識,從而圓滿完成教學任務。
參考文獻:
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主管單位:重慶大學
主辦單位:重慶大學
出版周期:雙月刊
出版地址:重慶市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1006-7329
國內刊號:50-1052/TU
郵發代號:78-48
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1957
期刊收錄:
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
基金項目:黑龍江省教育科學規劃課題項目 課題名稱 普通高校土木工程專業創新型人才培養模式研究。編號:GBC1211059
作者簡介:宋高嵩,男,1964年出生于山東省平度市,工學碩士,教授,從事工程:土木工程教學,研究方向:道路工程規劃設計。林莉,哈爾濱理工大學 ,副教授。王曉東,哈爾濱理工大學 ,講師。
1、土木工程專業實踐教學體系的內容及存在的問題
按照土木工程(建筑、道橋)專業人才培養方案,制定了包括必修課、限選課、任選課三個層次的教學計劃。該計劃的特點是:文理滲透的公共基礎,系統寬厚的技術理論,靈活多樣的專業方向,多維立體的實踐體系。在教學內容上[1] ,精選課程內容,做到厚基礎,寬口徑,減少必修課門數,增加選修課門數,提高新技術、新工藝、新材料等現代科學技術和現代管理技術的含量。方案設計[2]如下:
公共基礎課(人文社會+數理化+外語+計算機文化+體育等)一公共理科平臺
專業基礎課(力學+地質水文+測量+材料十結設十土木概論等)一大土木基礎平臺
(兩大平臺)+(道路+橋梁課程模塊)一道路與橋梁工程方向
(兩大平臺)+(結構工程課程模塊)一建筑工程方向
從以上人才培養方案來看,似乎沒有什么問題,但具體到每個細節和環節來看,如何提高學生素質,如何培養創新型人才方面,操作性不強,目標不明確,難道就是增加或者減少幾門課程就做到創新了嗎,人才的培養素質就提高了嗎?從事土木工程建設設計、施工和管理的人員必須具備吃苦耐勞的創業精神和精益求精的工程質量意識。以培養學生創新、創造和創業能力為重點,以造就適應現代知識經濟時代需要的高素質的應用型人才為目標,構建素質教育目標體系和工作體系。經過四年的學校生活,在濃郁的育人氛圍中,養成人才必備的優良素質。目前的三段式人才培養方案是沒有什么問題的,但在如何提高學生的工程實踐能力,培養創新型人才方面存在許多不足,尤其實踐環節,缺乏考核標準,尤其對學生的整體評價不合理。本文從土木工程專業的實踐教學環節從發,探索研究創新型人才培養的新思路。土木工程實踐教學環節包括實驗、實習、課程設計、畢業設計等。
1. 培養創新型本科人才,提高實驗教學效果的新思路
1.1計算機課程的上機訓練與考核的創新改革
傳統的上機訓練是學生上完理論課后,組織學生到計算機室練習,由于時代的發展,以及智能手機的廣泛運用,學生對計算機基本操作和練習非常不感興趣,尤其很多學生幾乎每人一臺筆記本,結果造成上機效果非常不好,打游戲,玩手機現象非常普遍。基于以上情況,結合學生的特點,把學生上機訓練的內容,設置成游戲通關的模式,學生每過一關,相當完成一個上機訓練項目,由易到難,由淺入深,循序漸進,根據學生的過關情況進行成績評定。這種既提高學生的學習興趣,又激發學生的創新能力,兩者結合,達到較好的教學效果。
1.2 土力學、建筑材料試驗課的創新改革
土力學、建筑材料試驗課與工程實踐結合緊密,但由于學生課前準備不充分,再加上目前學生普遍動手能力較差,另外,土力學、建材試驗課接觸的試驗原材料如沙土、水泥、石料等較臟,環境差,造成學生參與意識差,試驗無從下手,試驗數據不準確,效果不理想等狀況。這類試驗課改革的思路是教師上課前先把試驗項目告訴大家,讓學生分組上網收集資料編寫試驗項目所需的原材料、試驗儀器和操作步驟,當然,上試驗課程前教師可以先領著學生參觀試驗儀器,并檢查試驗準備情況。上實驗課時,教師主要負責檢查,糾正學生試驗過程中的錯誤,讓學生獨立完成試驗項目,并且鼓勵學生在實驗時提出自己對實驗方法、試驗儀器的改進、改良,這種方法可以提高學生的獨立思考和操作能力,由被動變為主動,由上實驗課時不知所措,到上實驗課時自己盡快完成,既節省了時間,又提高了學生的動手能力。一舉多得。當然,比較理想的的土力學、建筑材料試驗課程的上課方式是采用集中訓練的方法,土力學一周,建筑材料3~4周,讓每個學生在實驗室獨立系統地完成每一個試驗項目,采用抽簽比賽的方式進行考核,效果會更佳。另外,鼓勵學生積極參加全國試驗員資格考試,獲得試驗員資格證書的成績評定為優秀。
2. 培養創新型本科人才,提高課程設計教學效果的新思路
土木工程專業的課程設計包括混凝土樓蓋設計、預應力混凝土簡支梁設計、單層廠房設計、房屋建筑學、梁橋工程設計、結構工程基礎設計、橋梁基礎設計、鋼結構設計、路基路面工程設計、施工組織、道路勘測設計。這些課程設計概括起來,主要包括兩項內容:一是設計計算分析,另一種是計算分析和結構外形設計。
對屬于純粹計算分析的課程設計,例如,施工組織中的概預算計算分析,路面設計中的厚度計算、預應力混凝土簡支梁設計、橋梁基礎設計等、建議鼓勵學生使用計算分析軟件來代替繁瑣的手工計算,把學生從枯燥的計算中解放出來,學生盡可能地掌握軟件使用技巧,有可能的話,讓學生參與計算程序的修改和調試,提高學生的分析問題,解決問題的能力。鼓勵學生參加造價員從業資格等考試,對獲得造價員資格證書的學生,施工組織課程設計成績直接評定優秀。
對于屬于結構外形設計為主,計算分析為輔的課程設計,如房屋建筑學、橋梁工程設計、路基擋土墻設計、單層廠房設計、道路勘測線形設計等,建議教師在上理論課時就把課程設計題目提前布置下去,鼓勵學生采用紙質模型、繪圖渲染等手段表現設計效果,最后課程設計期間,鼓勵學生全身心投入設計中,采用競賽的方式進行成績評定,例如房屋模型大賽、橋梁模型結構大賽等形式,激發學生的創新激情,調動學生參與的積極性,充分發揮學生的主觀能動性,為培養創新人才奠定基礎。
3. 培養創新型本科人才,提高實習教學效果的新思路
土木工程專業的實習包括認識實習、測量實習、地質實習和生產實習
對于認識實習,傳統的做法是參觀城市的著名建筑、著名橋梁和預制廠等內容,寫實習報告的形式完成實習內容,為了增加認識實習的知識性、趣味性,在參觀的基礎上,聘請有關工程師、項目經理實地講解和講座的形式,實習成績考核采用知識競賽的形式進行評定。
對于測量實習,可采用與工程實踐相結合的方式,積極與學校附近的公園、小區聯系,為他們測繪地形圖,通過實踐提高學生的測繪水平,另外,開展測量競賽考核活動,例如,水準高程測量大賽、導線閉合測量大賽,既提高學生的測量技術水平,激發學生的學習興趣,培養學生的參與意識、創新意識,又可以公平合理地評定學生成績。同樣,鼓勵學生積極參加測量員資格考試,獲得資格證書的給予獎勵。
對于地質實習采取實地踏查與鑒別分析相結合,采用礦石鑒別大賽等手段,提高學生巖石鑒別能力,發揮學生的創新能力和鑒賞水平。
對于生產實習,多年來一直采取與生產相結合的辦法,學生直接參加工程建設第一線,頂崗掛職鍛煉,實習結束后寫一份實習報告和交一份實習鑒定進行評定成績,總體看來沒什么大問題,但在成績考核方面,應根據學生工地實際情況,在實習期間擬定論文題目,結合工程實際撰寫科研論文,實習結束進行論文答辯,對優秀論文推薦雜志發表,實習產學研一體化同步發展。使學生的創新水平得到真正實質性提高。
4. 培養創新型本科人才,提高畢業設計教學效果的新思路
學生的畢業設計是學生能力的綜合培養的重要階段,應該從選題開始,進行有針對性的引導和培養,根據學生大學近三年多來的學習體會、就業情況、考研情況以及將來的自身發展情況綜合考慮。
對于已經考上研究生的學生,著重從科研能力方面培養,在畢業設計階段跟著導師從事科研工作,撰寫切實可行的科研論文,對于能發表EI、SCI檢索的論文,畢業設計按優秀成績評定。
對于已經簽訂就業單位的學生,應根據就業單位的實際情況和將來的就業要求,實行雙導師制,由用人單位和學校各指派一名指導教師,共同研究和探討畢業設計題目,學生可以在用人單位提前實習就業,在此期間完成畢業設計或者論文,但必須和工程生產實踐相結合,解決工程中出現的疑難問題,或者有所創新,例如改良、改進試驗檢測方法、施工方法、施工設備等,只要有創新點,就可以完成畢業設計,有發明專利的成績直接評定優秀。
對于未簽訂就業單位的學生,重點從工程基本訓練方面選擇畢業設計題目,例如,道路線形設計、玻璃幕墻設計、超市設計等內容,在設計過程中,讓學生提出自己的創新思想,另外,鼓勵學生從基礎做好設計,把基本知識掌握牢固,一步一個腳印的做好每個設計。在設計中讓學生體會腳踏實地,不要好高騖遠,端正就業態度。最后取得設計、就業雙豐收。
5、結論
培養創新型土木工程本科人才,不是簡單的喊口號,應該從人才培養方案入手,貫穿教學的每個環節,處處體現培養創新型人才思想和方法、手段。我們從土木工程專業教學實踐的各個教學階段分析研究了培養創新型人才的創新模式和創新思想,在應用中取得了良好效果。開展實踐性教學是創新人才培養模式的重要方面,在教學計劃制定過程中,加大實踐性教學的比重,盡可能地將實踐性教學貫穿于高等本科教育的全過程,使教學方式從“以教為主”,逐步向“以學為主”轉變。學生只有通過實際演練才能提高學習的自主性和創造性,才有可能形成創新能力和實踐能力。在這方面,與企業的合作能夠起到有效的促進作用。本科教育要重視培養學生的創新能力、實踐能力和創業精神。當今社會對大學生的基本要求,不僅需要有全面的知識,而且需要有更好的適應性、開拓性,有更加靈活的創新意識和更加健全的創業心理。加強實踐教學為學生這些創新素質的培養和提高創造了基本條件。從這個意義上講, 創新型人才培養模式必須從細節入手,貫穿實踐教學的每個環節是實施素質教育、促進學生全面發展的重要載體。
參考文獻:
2009年11月16日,徐世正式出任浙江大學建筑工程學院院長,他面對的仍然是打了30年交道的實實在在的“混凝土。不同的是,他正在努力地將傳統的硬且脆的混凝土,通過科學的魔方,改良成為具有優異的柔韌性能的混凝土材料新品種。
“我將繼續發揮學術專長,帶領建工學院的學科集群走向國際一流。”56歲的徐世平靜地說。
“最年輕的元老”
1979年夏天,徐世考上大連工學院(現大連理工大學)趙國藩院士的碩士研究生,在確定研究方向的時候,他早早地做起了準備,并瞄準了當時國內還沒有開始研究,國際上才剛剛興起的混凝土斷裂力學研究領域。1980年,時任國家水利電力部總工程師的中國科學院學部委員潘家錚老先生、中國水利水電科學研究院結構材料研究所所長于驍中先生剛剛在《水利學報》上發表了關于混凝土斷裂力學方面的研究論文。徐世對該方向的研究興趣更大了,但是對其發展前景還不是十分明晰。
正巧,中國水利水電科學研究院的朱伯芳工程師正在大連工學院參加一個學術會議。“朱院士是研究大壩溫控的,那時他在國內已經很有名氣。我去拜訪他,想聽聽他對于我選擇混凝土斷裂力學作為研究方向的意見。”當時的徐世此前也未曾有與朱伯芳謀面的機會。但朱伯芳毫無保留地把自己的想法告訴了徐世。“他對我說,60年代就想從事混凝土斷裂力學研究,但是組織不同意,安排我去三門峽大壩研究大壩溫控。現在有機會了,就要好好做。這個領域,是一塊肥沃的土地,只要你辛勤耕耘,一定能收獲很多的果實。”
研究方向確定下來了,但隨后又碰到更為棘手的問題――缺乏試驗和測試設備。“我當時所有的研究經費總共不過500元,但要做斷裂力學試驗,必須測試裂縫口張開位移,所需要的夾式引伸儀一支就要800元。”為了得到準確的數據和結果,從沒做過實驗儀器的徐世決定自己動手做一支夾式引伸儀。
經過一番打聽,徐世找到大連工學院機械系衛國強副教授尋求幫助。衛老師告訴他,加工夾式引伸儀需要16硅2錳彈簧鋼,但這種彈簧鋼在市場上買不到。這讓徐世傻了眼。“市場上買不到,我就一家一家地到企業去打聽。”
功夫不負有心人,經過整整1周的尋找。徐世娘終于在一家軍工廠找到這種彈簧鋼。“但他們不賣給我。因為我想買1公斤,他們說要買就得買一捆,一捆是32公斤。”徐世一咬牙,就把這32公斤的彈簧鋼搬回了實驗室。隨后,徐世又找到學校基建處,希望買些實驗用的木材水泥、砂與石子。“我告訴他們我手上僅剩的一點經費,看能買多少?基建處的老師說,你這點錢買一樣材料都不夠。算了,我們送給你得了,也算為你的研究工作做些奉獻。”
“走進科研殿堂的第一步,我是在大家的無私幫助下完成的。”徐世感激地說,自己當時只有滿腔熱情和一股子韌勁,是老一輩科學家的熱誠幫助和周圍同事的鼎力支持給了他無窮的力量。“經歷的這些小挫折,也是一筆不小的財富。我會以平常心對待科研中碰到的困難,努力去尋找解決困難的途徑和方法。”
1981年的冬天,徐世終于完成了自己的研究課題。在當年舉行的第一屆全國巖石混凝土斷裂力學學術會議上,他的研究論文被《水利學報》和《冶金建筑》(現為《工業建筑》)兩個期刊選中。這是他進入混凝土斷裂力學這個領域以來發表的首篇學術論文。與他的論文同樣受關注的,還有他的實驗測試儀器。徐世娘回憶說:“國內很多同行買不到16硅2錳彈簧鋼。后來他們找到我,我就陸續郵寄給他們,解了他們研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土斷裂力學領域的研究以來,徐世就一直執著于國內研究混凝土斷裂力學的研究。1985年,在河海大學舉行的一個學術會議上,徐世就被與會的一些老教授稱為這一領域“最年輕的元老”。“搞基礎研究不僅難度大,周期長,而且要耐得住清貧。”徐世說,建筑行業本身來錢又快,一旦受到市場誘惑,很多人就直接下海了,能堅持到最后的很少。“到我2004年從德國回國后發現,原先僅有的幾個同行早已退休了,那時真的感到愈發寂寞。”
重視科學原創,服務國家建設
傳統混凝土易開裂,嚴重影響了工程質量,成為引發工程事故的主要原因之一。問題的根本在于混凝土的抗拉強度低、韌性差和開裂后裂縫寬度難以控制等缺陷。為克服混凝土這些不足,徐世帶領他的科研團隊,圍繞國家大項目潛心研究,努力攻關。
“建筑為什么會壽命短,是因為混凝土易開裂,開裂之后引起鋼筋銹蝕,導致膨脹,又進一步引發更大范圍的破壞和開裂,這樣就對這個建筑結構產生嚴重的危害,從而致使結構失效,喪失使用功能。”徐世說,從事混凝土斷裂力學研究的目的,就是要找到減少裂縫危害的理論支撐。甚至是研發新材料的理論基礎。
1983年,徐世撰寫基金申請書,并作為主要研究者完成了國家自然科學基金第一批獲準項目“混凝土斷裂和損傷的機理”。在這個項目中,他采用激光散斑干涉法,發現了混凝土裂縫失穩斷裂前存在著裂縫的穩定擴展階段和斷裂過程區,并提出了混凝土斷裂概率模型和尺寸效應公式;1984年,徐世又負責承擔了水利水電科學基金項目“混凝土斷裂韌度的尺寸效應”的研究工作。考慮到工程實際的需要,徐世和他的課題組成員大膽地進行了國際上最大尺寸和最大規模的混凝土I型斷裂韌度測定,在國際上最早將光彈性貼片法應用于測量混凝土斷裂過程區,發現了當試件高度大于2米時,混凝土斷裂韌性為常數,其斷裂過程區長度的影響可以忽略,線彈性斷裂力學理論可以直接應用于混凝土大壩的裂縫安全評定。課題的成果已應用于我國東風拱壩裂縫的防治分析中;1986年,徐世在“七五”國家重點科技攻關項目“混凝土裂縫的評定技術”的全國招標會上中標。徐世制定了詳細的研究計劃,帶領課題組成員開展了大規模的全級配混凝土斷裂實驗研究。該研究為我國高混凝土壩的裂縫防治技術作出了重大貢獻。
1992年,徐世遠赴德國繼續他的研究。當時,德國卡爾斯魯爾大學的赫爾斯道夫教授,對徐世完成的國際上最大混凝土斷裂試件的斷裂力學實驗研究成果很看重,幫他聯系到了當時正值盛年的斯圖加特大學奧托格拉夫研究所的萊茵哈特所長,建議他去德國之后在萊茵哈特教授那里開展合作研究。赫爾斯道夫教授還專門給德國洪堡基金會寫了推薦信,幫助徐世獲得了德國洪堡基金會研究獎勵基金。
在德國經濟和工業最發達的城市,徐世度過了他依然忙碌的國
外研究歲月。萊茵哈特教授為徐世提供了良好的工作條件、自由而寬松的研究環境,配備了強有力的實驗研究小組。“德國教授擅長把基礎研究與工程相結合,讓我受益匪淺”。在這里,徐世解決了國際上一直未能解決的純剪切斷裂試驗研究的理論基礎和實驗方法,首次實現了各向異性材料和混凝土材料的純II型斷裂韌性和斷裂能的測試。特別是利用這個難能可貴的可以靜下心來潛心研究的機遇,他系統地完成了混凝土雙K斷裂模型和基于裂縫粘聚力的裂縫擴展阻力新KR曲線的理論架構和基礎。
1998年開始,為發揮徐世的學術專長,大連理工大學支持他建立了國內課題組。徐世同時帶領這個課題組開始了對“混凝土裂縫擴展的斷裂理論與分析方法”的研究。這是基于國家杰出青年科學基金項目開展的課題。通過大量實驗研究,他們取得了一系列創新性成果:系統測試了混凝土的雙K斷裂模型的斷裂參數,測試了不同混凝土等級的基于裂縫粘聚力的裂縫擴展阻力新KR曲線,建立了以能量釋放率為參數的雙G斷裂模型及新的GR阻力曲線理論等。近年來,該研究成果已經在三峽大壩裂縫穩定性分析等國家建設中得到廣泛應用。2005年6月,該成果還被作為制定我國水工混凝土斷裂韌度測試規程的基本理論。
“從1998年開始,我的研究開始從‘混凝土的斷裂韌性’轉向‘韌性斷裂的混凝土’。”徐世說,轉變的目的是希望通過改變傳統的配制混凝土的方式,設計制造新型的混凝土材料,實現節能環保。“傳統的混凝土是脆性的,它的抗拉強度比較低,再怎么進行溫控,也很難避免出現裂縫,所以必須要提高材料的韌性、增強材料自身抵抗開裂的能力。”
2000年,徐世帶領其國內課題組率先開展了超高韌性水泥基復合材料(UHTCC)研究。2004初,徐世完全回國后,這一研究工作取得了加速進展,在國產膠凝材料基礎上研制出極限拉伸應變高達3~6%和撓跨比高達12%的應變硬化UHTCC新材料。這項研究工作改善了普通鋼筋混凝土本征缺陷,可解決普通鋼筋混凝土梁長期使用安全性下降和服役時間達不到設計壽命的問題。俄羅斯《大眾機械》雜志2007年撰文將該材料列為未來能夠使人類生活因此而更加完美無缺的十大新技術之一,與其并列的有相變隨即閃存,汽車智能一體化、可印制太陽能電源技術、防偽護照、人體局域網、等離子電弧汽化技術、網絡視頻技術、聰明藥丸等。
“現在橋梁橋面鋪裝用的混凝土為了防止開裂,鋪得都很厚。如果采用超高韌性水泥基復合材料,橋面鋪裝厚度可大為降低,橋梁自重得以減輕,相當于橋上的汽車載荷可以忽略不計;現在的隧道襯砌一般都用60~80公分厚的混凝土澆筑,如果使用新材料,降低它的厚度,隧道的開挖量減少了,用的混凝土也減少了。特別是,我們國家基礎設施的重大工程結構。比如大型橋梁、高混凝土壩、城市地鐵和城市建筑使用壽命如果能達到100年甚至300年以上,這樣就能真正實現國家財富的積累和真正意義的節能環保―我們不用生產那么多水泥、不用去挖那么多山和毀壞那么多植被了,就可以造福于我們的子孫后代了”徐世說。
以創新帶動學科發展
原大連工學院老院長錢令希先生來自浙江大學,他給徐世留下了很深的印象。“錢老先生身上體現出來的浙大人的‘求是’精神,真的讓我打心眼里佩服。”徐世說,“求是”才是科學態度,才是科學家應該堅持的。“正是錢老先生力邀,叫我從德國回來的。能有機會到浙大工作,更應秉承‘求是、創新’的校訓,并將這個理念貫穿到我的管理和科研中。”
在受聘擔任浙江大學建筑工程學院院長前,徐世像做基礎研究一樣,對國際頂尖大學士木工程學科的設置和研究方向等進行了比較研究。他發現,這些國際頂尖的大學越來越重視土木與環境工程的相互影響,特別注重學科交叉、新材料和新材料結構的研究。徐世說,材料的創新是土木工程結構領域最帶有革命性的根本創新,是學科發展的制高點。目前高性能混凝土材料在世界著名大學得到了廣泛研究,其研究趨勢已經從傳統的被動地研究材料和結構的性能,包括研究材料和結構的斷裂性能、耐久性能,可靠性等,轉向主動地根據工程需求研究出具有集多種高性能性質于一身的高性能材料和結構。“有趣的是,這些研究高性能材料和高性能結構的學者,大多是我在混凝土斷裂力學領域的研究同行。”徐世說,“我們站在同一個起跑線上。”
根據研判和實地了解,徐世描繪了浙大建工學院土木工程學科(已有80余年厚實發展歷史學科)的愿景――學科發展為國內一流、在國際上具有重要影響的學科集群:巖土工程、空間結構傳統優勢學科進一步增強,水利工程學科和建筑學實現跨越式快速發展,同時大力發展交通工程學科。經過幾年的努力,土木工程學科進入國內前3名,水利工程學科進入前5名、建筑學進入前8名,在大平臺建設上邁出一個新臺階,承擔具有較大影響的國家大項目,在土木水利工程學科幾個主要領域出現若干具有國際前沿水平和影響的學術成果。
畢業設計(論文)是一項綜合教學環節,它集學習、實踐、探索和創新于一身,是學生由學習階段向工作階段轉變的最好的實踐機會,是進入工程設計、施工、監理和科研等領域的開始,也是為將來獨立工作進行的職業訓練。它不但對學生的思想、工作態度和獨立工作能力具有深遠的影響,而且還是對高等學校教學質量評價的重要方面,更是審定學生的畢業資格及學位資格的依據。它不但是高等院校本科教學計劃中不可或缺的組成部分,也是教學實踐中一個必不可少的環節,是學生綜合運用所學的基礎理論和基本技能進行科學研究和科學探索的初步訓練,是培養和提高學生分析問題、解決問題能力的重要環節。對于加強和擴充學生的知識面,培養學生的創新意識、創新精神、創新能力起著極其重要的作用。畢業設計(論文)是檢驗畢業生是否具備從事科研工作或擔負專門技術工作初步能力最有效的方式。同時,畢業設計(論文)的質量也是檢驗一所高校、一個專業教學水平的重要內容。畢業設計(論文)是學生進行工作技能儲備的良好載體,使學生由學校向社會過渡做好充分的準備。做好畢業設計工作,對于提高本科教學質量,增強學生在就業方面的競爭力等諸多方面均具有重要意義。為保證本科畢業設計(論文)質量,學校強調了畢業設計(論文)要統一和規范化,并下達了專門的撰寫規范。該措施對于理論研究類、試驗研究類、計算機軟件類、經濟學、管理學及文法學類比較容易規范,但對于土木工程專業道路工程方向的畢業設計類來說就沒那么簡單了。
1畢業設計類的特點與現狀
從目前情況來看,土木工程專業道路工程畢業設計主要有如下不足:①題目單一。土木工程專業道路工程方向畢業設計課題通常由指導教師指定,最普遍的題目就是“××高速公路路基路面綜合設計”,教師提供詳細的畢業設計任務書和指導書,任務書把設計要求給出,指導書限定了設計方案和指標,學生畢業設計的思路已經被預先給定方案所限制。畢業設計中創新意識、創新精神欠缺,學生對畢業設計目的和作用等認識不夠。學生對教師陳舊的課題興趣不大;學生只是一味地效仿以往的畢業設計成果,不明白“為什么”,可謂一知半解。②專題與設計內容掛不上鉤。由于在任務書里規定了專題內容,多數指導安排學生進行一些綜述性的研究,如“高速公路橋頭跳車問題綜述”、“瀝青路面早期病害現象綜述”等等,但是由于學生本來對于橋頭跳車、瀝青路面早期病害現象等知之不多,缺乏了解,自然他們寫出的綜述就是對下載資料的羅列,更談不上專題為畢業設計內容服務了。③外文翻譯不能為設計或專題服務。目前,外文翻譯多數是由指導教師指定一本外文文獻,幾個學生每人翻譯一個章節,根本不能為自己的設計和專題服務,僅僅是一次翻譯練習或者為指導教師的課題服務。④裝訂成冊不容易統一。由于土木工程專業道路工程方向畢業設計往往是對一條高速公路的路線、路基工程和路面工程進行綜合設計,有計算說明部分和圖紙部分,有中圖分類號:G642文獻標識碼:ADOI:10.16871/ki.kjwha.2016.10.027路線設計、排水工程設計、防護工程設計、支擋工程設計、路面工程設計和橋梁涵洞工程設計,有專題研究和外文翻譯等等,牽扯面廣,加上各個老師的側重點又有不一樣,因此,很難形成統一的格式,在裝訂時就更難以統一了。
2原因分析
2.1設計牽扯面廣
由于土木工程專業道路工程方向是個綜合性和實踐性很強的專業。學生做畢業設計需要大量的設計資料及輔助工具,如各種規范、計算手冊、參考方案圖集等。而在校學生對這些根本沒有接觸或僅僅只有一些感性認識,所以在畢業設計的開始階段,要組織學生到與其設計題目相近的工程進行實地調研和參觀,了解和掌握與設計題目相關的資料和實際情況。例如,了解道路的使用功能、組成部分、平縱橫設計、路面結構方案和構造物的設置、現場施工操作流程、監理單位工作流程、檢測單位對路基路面質量檢測流程等,并收集需要的設計資料。但目前無論是學校、學院、指導老師,還是學生在這方面的準備都不足。
2.2就業和面試的影響
由于畢業設計安排在大學四年級的第二個學期,學生就業或研究生面試難免會對其造成影響。有些優秀生雖然對畢業設計很重視,但卻苦于精力有限,忙于找工作、研究生復試等。本來學習很好的同學,到畢業設計末端才開始準備畢業設計相關內容,這樣的結果便是設計思路不清晰,軟件操作不熟練,說明書內容不充實、邏輯混亂。在畢業設計期間,還有些學生為了參加求職面試,頻繁往返于學校、家庭和各用人單位之間,其畢業設計成果就難以達到量和質的要求,因此羅列數據、設計圖紙和計算書繪制不規范、說明書表達不夠準確、內容不充實以及成果無新意的現象就無法避免了。
3解決措施
3.1選題多樣化
土木工程專業道路工程方向是實踐性非常強的應用學科。道路工程方向的教材在新材料、新技術、新工藝和新設備應用的內容方面更新速度較慢,學生對新知識無法及時了解和掌握,因而進行常規型、工程實踐型、應用研究型等多種類型的畢業設計是解決這一問題的有效途徑。畢業設計選題應符合專業培養目標和社會需求,盡可能結合指導教師的科研項目和實體工程,體現學科的發展性、前沿性和應用性。同時也應注意選題的廣度、深度和難度、設計期限和學生實際工作能力之間的協調。因此,畢業設計選題應以實際工程項目為依托,符合道路工程方向培養方案的要求。選題應結合指導教師承擔過的或正在承擔的實際工程項目,選擇實際工程中大量存在和出現的道路工程形式,采用真題真做或真題假做的方式,使學生能真正了解工程設計和參與工程設計。近年來,我們學院從政策上鼓勵和支持學生參與指導教師的科研課題所涉及到的實際工程項目,讓學生從實際工程中學到更多、更新的專業知識,這對畢業設計選題多樣化起到了促進作用。
3.2指導經常化和多樣化
1)面對面指導和網上指導相結合。除指導教師與學生每周固定的時間見面指導外,若學生需要在其他時間咨詢指導教師關于設計方面的問題或者指導老師不在學校時,指導教師還可通過BBS、QQ群、E-mail,視頻方式在特定的時間接受學生的咨詢或接收學生傳過來的設計圖,及時回復并提出修改意見。這樣就可以從時間和空間上保證指導教師和學生的溝通。同時,通過這種方式指導教師可以核查每周的進程,掌握學生實際進度,根據學生的進度情況給出相應的評語和意見。學生也可以從老師那里及時得到反饋信息,根據反饋信息進行及時調整和修改。2)開展設計交流定期化。為了使學生在短時間內掌握畢業設計中的相關知識,每周進行一次講座和研討相結合畢業設計小組交流會,目的是相互交流,共同提高,糾正錯誤,達成共識。學校、學院、督導組不定期進行抽查,從中發現問題,分別對學生和指導教師提出相應的整改要求。3)考勤嚴格并經常化。目的在于督促學生保證設計時間,投入足夠精力,確保設計質量。明確制定針對每個學生的檢查計劃,其中包括資料的閱讀、方案設計、調試等,嚴格監督每一名學生。
3.3寫作規范化
規范畢業設計論文、說明書、計算書、研究報告等文本格式,是提高畢業設計質量重要舉措之一。通過規范這些文本,使學生具有一名技術工作人員應具備的基本素質。明確畢業設計說明書或論文的內容,提出統一、具體的規范要求,指導教師對每一名學生的文本初稿必須仔細閱讀、認真批改,這樣可以使學生具有端正的寫作態度和文風,并能提高學生科技寫作規范化的能力。
3.4專題翻譯有用化
其實,專題研究和外文翻譯完全能夠為畢業設計服務的。例如,2007屆畢業設計中我們安排了三個同學做的設計是“京珠高速公路安新段改擴建工程路基路面綜合設計”的一個段落,由于是高速公路改擴建工程,就有路基拼接、橋梁拼接、涵洞通道等構造物拼接、廢舊材料綜合利用等問題的出現,而這些問題正是工程的關鍵問題,目前研究的也比較少,因此,我們給學生安排的專題研究和外文翻譯都圍繞這些技術問題展開,就能做到專題和外文翻譯為設計服務了。
參考文獻
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中圖分類號:TU-0 文獻標識碼:A 文章編號:1006-0278(2013)05-147-01
一、常見的屋面滲漏的原因
常見的屋面滲漏的原因有:屋面防水設計仍有套用作廢的標準圖集或產品圖集的現象,對建筑與結構需要明確的部位、防水重點的設計深度不夠,節點做法不詳;采用新材料、新工藝時缺乏產品與技術認證認識,尤為突出的是抗老化、耐久性、技術質量等指標不是沒有就是含糊不清,使用不當直接影響屋面防水工程的效果和壽命;屋面工程不能很好地結合結構變形、溫度變形、地基沉降、土木工程施工應力集中等部位進行防水專項設計,尤為突出的是剛性防水屋面;屋面及天溝排水坡度、排水線路、排水管流量等設計不合理,屋面排水不暢,造成屋面嚴重積水,以致滲漏土木工程概論論文;大面積的柔性防水屋面未設排氣孔,當保溫層含水量大于最佳含水率時,熱蒸后造成防水層凸起,嚴重時造成大面積鼓泡現象;保溫層含水量嚴重超標時,嚴冬冰凍造成防水層開裂現象時有發生。
二、施工過程中的防水層處理
在對屋面進行防水層處理時,需要做一些技術準備工作,要對找平層進行檢查驗收,當出現局部凹凸不平、起砂起皮、裂縫以及預埋不穩等缺陷時,按表1所述方法進行修補處理:
各種防水卷材嚴禁在雨天、雪天施工,五級風及其以上時不得施工,環境氣溫低于5~C時不宜施工。若施工中途下雨、下雪,應做好已鋪卷材周邊的防護工作。夏季施工時,屋面如有潮濕露水,應待其干燥后方可鋪貼卷材,并避免在高溫烈日下施工。應采取措施保證瀝青膠結料的使用溫度和各種膠粘劑配料稱量的準確性。卷材防水層的找平層應符合質量要求,鋪設卷材前,找平層必須干凈、干燥。卷材鋪貼時應排除卷材與基層間的空氣,并輥壓粘貼牢固。卷材鋪貼應平整順直,搭接尺寸準確,不得扭曲、皺折。水落口、天溝、檐溝、檐口及立面卷材收頭等節點部位,必須仔細鋪平、貼緊、壓實、收頭牢靠,并加鋪附加增強層,應符合設計要求和屋面工程技術規范的有關規定。
三、當前新型防水材料
房屋建筑學作為土木工程專業一門承上啟下的專業課基礎課,其內容不僅涵蓋基本的建筑構造原理,同時涉及建筑構造設計前沿內容。在以往學者們的教學研究中,對房屋建筑學教學體系改革研究的較多,但對某一章節的教學研究較少,也有學者對樓梯等章節的教學方法及策略做了探討,但對房屋建筑學中建筑節能相關知識的研究鮮見報道,建筑節能知識與房屋建筑學教學息息相關,同時為建筑業發展的趨勢之一。如何提高教學效果,教學設計環節尤為重要。本論文選取房屋建筑學中建筑保溫隔熱構造部分(建筑節能相關內容),對這部分教學設計教學探討及實例說明,以期提高房屋建筑學課程的教學質量。
1建筑節能知識在土木工程專業課程設置及課程教學中的現狀及必要性
能源問題是己成為世界各國普遍關注的問題。在社會能耗的三大能耗中,不管是發達國家,還是發展中國家,建筑能耗己占社會總能耗的大戶(約占30%~40%)。為實現可持續發展的戰略,建筑節能己成為我國一項基本國策。高校土木工程專業作為培養未來建筑師與工程師的搖籃,如何培養土木工程專業學生的建筑節能理念與工程素養,是一個亟待解決的現實問題。
房屋建筑學是土木工程專業的一門非常重要的專業課,建筑節能知識與房屋建筑學教學息息相關。但在以往房屋建筑學的教學中,建筑節能知識主要體現在墻體與屋面的保溫隔熱構造這部分內容,有些教材中甚至把保溫隔熱這部分內容分別融入到墻體和和屋面,沒有獨立的知識體系,在課時分配是這部分知識占比重較少,強化不夠,所以在土木工程整個專業體系學習中,這部分內容給學生留下的印象并不深。
2教學設計原則
研究在傳統教學設計原則的基礎上,筆者認為還應針對建筑保溫隔熱這部分知識的特點,注意以下問題。
2.1培養學生節能意識,樹立節能理念
在教學中,明確保溫隔熱的目標:即在保證室內基本的熱環境質量,同時建筑節能。圍繞三要素的關系:即人、環境與建筑之間的關系;協調好三因素之間的關系,即協調好建筑、環境c人三者之間的協調關系,引導學生建立節能理念;講課以設問開始,然后探究原因,解析機理,重點難點突出。不同層次知識層層展開,最后得出解決問題對策
講解中首先讓學生認識當前建筑能耗現狀及存在的問題,比較分析分析節能潛力,導入建筑構造應與建筑節能相結合,潛移默化,引導學生建立建筑節能理念。比如,比較分析我國某地區與氣候環境相近的發達國家在建筑能耗方面差距,探究其原因――分析兩者在建筑材料應用和建筑構造設計上的差異,最后提出改進措施。
2.2體現先進性、地域性、靈活性原則
第一,體現先進性原則,保溫隔熱部分不僅要學習基本的保溫隔熱構造原理,同時,隨著時代的發展,新的節能設計理念,新的節能構造技術,新的節能構造原理不斷涌現,教師在教學中在講清基本原則的同時介紹建筑節能新理、念新技術及新材料,分析其發展趨勢,引導學生去思考,去探索。第二,體現地域性原則:自然環境影響很大程度上影響著建筑節能設計,在講解中應分析本地區氣候特征,當地傳統節能構造技術,在此基礎上引導提出適宜當地的建筑節能構造技術。在講課中不拘泥與課本內容,同時不拘泥課堂形式,體現教學的靈活性原則。
3教學設計
3.1教學目標
教學目標指導著教師的教學行為,在教學設計中起著舉足輕重的作用。教學目標主要包括:知識與技能、過程與方法、情感與態度三個層面。
在傳統的房屋建筑學教學中,教師多還停留在知識傳授與技能層面,對教學“過程與方法設計”不夠重視,更缺乏在教學過程中對學生情感及價值觀的培養,導致學生僅掌握理論知識,而忽略學生其他方面的發展。而在建筑節能這一章的教學中,筆者認為喚起學生的節能意識,樹立節能理念的情感和價值觀的培養尤為重要。
3.2教學策略
為達到教學目標,教師應采取一定的教學策略。本章節的教學策略主要采用理論講授,知識問答、課堂討論、引導探究等。
3.3教學設計示例
【教學目的】
(1)保溫隔熱的目標;(2)保溫隔熱的途徑;(3)常見的保溫材料。
【過程目的】
(1)通過學習,增強學生的節能意識,樹立建筑節能理念,掌握建筑節能構造技術;(2)通過激發學生的創新意識。
【教學思想】
介紹我國能源現狀,目前我國建筑節能現狀及建筑設計需求,國外建筑節能發展歷程及發展趨勢,引出現階段保溫隔熱目標。通過我國建筑熱工區劃,明確當地保溫隔熱設計要求。
通過熱量在建筑中傳遞的原理。得出減少熱量損失的途徑。再介紹水蒸氣對建筑保溫的危害,及解決的途徑。通過圖片認識現有的建筑保溫材料,啟發學生如何利用當地的資源,開發建筑保溫材料。
【教學內容】
(1)建筑保溫隔熱基本目標;(2)我國建筑熱工區劃;(3)降低建筑護結構熱損失的方法;(4)建筑隔熱保溫基本概念掌握;(5)水汽對建筑熱工性能的影響。
【重點難點分析】
(1)建筑保溫目標;(2)水蒸氣在建筑護結構中的傳遞及對保溫的危害。
【教學策略及方法】
課堂教學以教師為主導、但充分調動學生的主體作用,教學方式采用多媒體,教師首先講解基本原理,再結合實際提出問題,引發學生創新思考,師生共同討論,最后提出對策等策略,在教學過程中盡量營造寬松愉快的學習氛圍,引導學生進入情景,激發其思考的積極性,最后達到滿意的教學效果。
論文關鍵詞:土木工程應用型本科教育;崗位分析;能力分析與分解;創新培養模式;工程能力
21世紀,我國土木建筑業得到迅速發展,土木建筑業企業對土木建筑高級技術人才的需求表現得非常急切,并寄予了很高的期望。他們期望土木工程專業的畢業生除具備較高的職業素質和專業能力外,還能在較短的時間內勝任土木工程施工企業項目部的各種技術管理工作崗位,使企業能快速適應我國土木建筑業的發展需要。為此,山東科技大學土木工程應用型本科教育主動適應社會發展的現實,主動服務于土木建筑業發展的需要,自2004年起對土木工程應用型本科教育的人才培養模式進行了創新實踐,確立了面向土木建筑業企業施工和管理高素質應用型人才的培養目標,確定了“素質高、基礎扎實、實踐能力強、創新能力強、創業能力強、團隊意識強、具有國際視野的應用型人才”的規格定位,建立了注重崗位針對性、以崗位(群)的實際需要為導向、以專業或技術崗位群所需理論知識和技術技能為中心的課程體系,構建了專業教育與行業崗位、行業執業資格相結合、技能訓練與工程能力相結合的教學內容,以學生成長和發展為理念的創新人才培養模式,并取得了良好的實踐效果。
一、土木工程應用型本科畢業生的崗位分析
土木工程專業是一個通用類專業,其面向房屋建筑工程、橋梁工程、道路工程、地下工程與隧道工程、巖土工程等專業方向。我國各本科院校的土木工程專業由于其建立的背景各不相同,在大土木專業背景下設置的專業方向各有特點,但長期以來無論是應用型教育還是學術型教育,普遍采用的都是通用教育人才培養模式。調查發現:不同院校及不同層次的土木工程本科畢業生,除專業理論深度存在一定差別外,都存在著實踐能力不足、單項技術能力熟練程度不夠、代表土木建筑業新技術趨勢的技術掌握有限、對與國際土木建筑業接軌的知識不了解等諸多問題。
同時調查還發現,我國目前土木工程行業從業人員已達8000多萬人,受過高等教育的從業人員僅占5%左右,而專業技術人員僅占從業人員的3%左右,其中設計與施工方面的從業技術人員大部分為專科及其以下層次的院校畢業生。由于行業技術人員自身對土木建筑行業知識層面的認知程度、職業素質及業務能力缺乏,從而制約了土木工程行業的技術發展,行業急需大批層次較高的應用型專業技術人才。
因此,根據土木建筑業企業對土木工程專業人才能力和崗位設置的要求,山東科技大學土木工程應用型本科專業的培養確定主要面向的崗位(群)如下:
(1)土木工程設計人員:負責土木工程方面設計和設備選型工作。
(2)工程技術負責人員:負責土木工程項目內業管理,編制施工技術方案、現場技術交底、質量管理等工作。
(3)工程施工負責人員:負責土木工程現場生產、人員、材料及設備的調配與安排工作與施工測量工作。
(4)工程造價負責人員:負責土木工程項目的工程量計算、預決算工作。
(5)項目經理:負責土木工程項目的資金、人員、材料調配,負責對工程項目實施全面管理。
二、土木工程應用型本科人才培養的目標能力分析
土木建筑業企業對土木專業人才的需求表明:現代土木建筑業企業一方面需要大量的能夠將工程圖紙轉化為工程實體的技術實施型高級工程技術人員,另一方面還需要較多能適應不同崗位、土木建筑市場需要的且具有較高管理水平及新技術應用能力的工程管理型高級技術人才。
1.目標能力分析
為實現培養目標,達到現代土木建筑企業對土木工程專業畢業生的要求,土木工程應用型本科專業的畢業生應具有四個方面的基本能力。
(1)具有較高的個人能力素質。包括:較強的口頭、書面交流能力,組織與協調能力,準確的市場分析以及靈活處理人際關系的能力,熟悉財務、金融和法律方面的知識,具有較強的外語和計算機應用能力以及與國際接軌的合同、規范標準的理解能力。
(2)具有較強的管理能力。如熟悉現代企業管理方法、手段及能進行運用的能力,建筑工程施工組織與管理的能力,建筑工程施工質量與施工安全管理的能力等。
(3)具有較強的工程技術應用能力。如一般土木建筑工程的設計能力,工程量計算與預決算能力,建筑施工測量能力,施工一線生產、人員、材料的調配能力及設備造型、布置、使用能力等。
(4)具有依靠科技進步和應用新技術、新材料及新設備的能力。即應善于學習,了解建筑技術的最新發展動向,具有對新技術、新材料、新設備加以運用、推廣的能力。
2.目標能力分解
為培養學生達到上述四項基本能力,一方面設置相應課程,通過課堂教學來培養;另一方面設置實踐性教學,通過提高實踐技能和工程能力來實現。
(1)基本能力:主要包括職業道德、協調能力、合同及法規、法律知識及交流能力等。
(2)制圖識圖能力:能夠繪制、識讀各類土木建筑施工圖。
(3)計算機應用能力:能編制簡單程序,熟練進行計算機操作及軟件應用,并能用計算機進行繪圖。
(4)外文資料的借鑒能力:在能夠聽、寫、讀英語的基礎上,達到閱讀、翻譯英文資料的能力。
(5)管理能力:包括建筑工程預算能力、工程項目承包能力、施工現場管理能力。
(6)技術應用能力:能夠進行土木建筑工程設計、設備選擇與設計、材料選取的能力以及編寫技術文件、資料的能力。
(7)施工組織能力:在施工現場能夠組織調配各有關人員、設備、材料進行建筑產品施工的能力。
三、土木工程應用型本科教育人才培養模式的創新實踐
由于土木工程應用型本科教育人才培養目標及能力要求具有鮮明的職業定向,各專業能力的培養又由相應的課程來完成。因此,在其人才培養模式創新實踐時反映在教學內容和教學組織形式上不同于傳統的教育模式。
1.創新人才培養模式方案設計
(1)根據社會需求,突出土木工程的職業性、行業性特點,合理確定土木工程應用型本科專業畢業生的主要從業方向及業務范圍,確定專業培養目標。
土木工程應用型本科專業畢業生的主要從業方向為房屋建筑工程,主要面向施工項目部的崗位(群)以及附屬專業方向巖土與道路工程的設計與施工人員,在此基礎上確定培養目標。
(2)以工程技術應用能力和基本素質培養為主線,建立專業人才的知識、能力和素質結構。根據本專業畢業生從業方向和培養目標,在廣泛征求現場專家意見的基礎上合理確定畢業生知識、能力和素質結構。首先分析畢業生從事業務范圍內完成崗位工作所需要的各項能力、整理出畢業生能力結構表,再根據能力結構和再發展的需要合理確定畢業生的知識結構,繼而再依據企業對畢業生在思想素質、道德素質和身心素質等方面的具體要求綜合確定畢業生的知識、能力和素質結構。
(3)依據本專業畢業生的知識、能力、素質結構和社會對人才的需求構建理論課程體系、實踐教學體系和教學內容,建立與培養目標相適應的教學模式和教學體系。
根據培養目標,結合滿足社會需求和學生就業需要,建立體現應用型本科教育既有明確的就業方向和崗位針對性又有較廣泛的崗位適應性、既有畢業就能頂崗的主方向又有較寬的知識面、可滿足社會需求和就業需要的多個輔助方面的新的教學模式。
根據培養學生技術應用能力和綜合素質的要求,對理論教學體系和教學內容進行優化構建。在職業能力方面突出針對性、實用性和綜合性;在考慮理論課程體系時,建立以技術應用能力和綜合素質培養為主線,同時滿足社會需求和就業需要的模塊化課程體系。
根據培養學生技術應用能力和綜合素質的要求,對實踐教學體系和教學內容進行構建。在構建過程中強調實踐教學體系與理論教學體系具有同等重要的地位,兩者相對獨立自成體系,但又圍繞技術應用能力培養這一主線,緊密聯系、相互滲透,共同完成專業知識傳授與實際工作能力培養任務;強調按實驗技能訓練、操作技能訓練、崗位單項技能訓練和崗位綜合技能訓練各自的特點來組織實踐教學;強調技能訓練考核與社會職業資格考核、技術等級鑒定相結合;強調自主學習能力的培養和創新能力的培養。
(4)圍繞培養目標,采取各種改革措施,確保土木工程應用型本科專業的特色和教學質量。
1)采用先進科學教學的方法教學,采用現代化教學手段教學。
2)編寫與新教學體系配套的理論課教材、實踐課教材,制訂配套的多媒體課件,完善配套的教學資料。
3)建立和完善與新教學體系配套的校內、校外實習基地以及配套的教學、考核機制;實行外語等級證書、計算機等級證書、技能資格證書等多證制的培養模式,增強學生的實際操作能力和適應社會實踐的能力。
4)建設滿足教學、專業建設需要的理論和實踐教學師資隊伍。如努力改善教師的知識和能力結構,加強“雙師型”教師隊伍建設。建立專業教師定期培訓制度,支持教師到企業和其他用人單位進行工作實踐,重點提高教師的專業能力和實踐環節教育能力,并從企業引進生產和服務第一線的高級技術人才充實教師隊伍等。
5)校企聯合、政產學研用一體化辦學,通過崗位生產實踐和科技服務培養專業人才。
6)積極開展第二課堂活動、科技活動和社會實踐活動。
7)建立科學的考核體系、教學管理體系和與新教學體系相適應的運行機制,確保教育質量。
2.創新人才培養模式的實踐
為了確保人才培養模式的實施和培養目標的實現,創新人才培養模式,打破了原有的學科體系,在組織實施時將整個教學內容劃分四個模塊進行。一是培養個人能力綜合素質模塊,包括人文社會、法律知識、職業道德、身體素質等知識的基本能力方面模塊。二是專業技術基礎模塊,強調突出計算機應用能力、計算能力及相關領域活動能力、外語資料借鑒能力、制圖、識圖能力等。三是技術能力模塊,突出工程設計能力、施工能力等。四是管理技能模塊,突出管理、財會、金融、招投標決策、質量、安全管理等方面的能力。在教學組織和實施過程嚴格按人才培養設計方案進行實踐。
四、學生的綜合素質、工程能力及社會評價
山東科技大學土木工程應用型本科專業創新人才培養模式實施7年來,由于能夠與國際、現代土木的技術要求相適應,注重能力培養,突出專業特色,課程體系設置科學、合理、具有可操作性,取得了較好的實踐效果,主要表現為:模式有利于學生知識、能力素質的協調發展;模式對促進學生能夠創造性思維的培養、自學能力培養、人格品質的塑造、實踐能力的提高及個性發展五個方面有較好的效果;理論教學既注重基本概念與基本理論的講授,又努力提高學生綜合運用知識與理論的能力,學生實際能力得到較大提高;實踐性教學模式促進了學生工程技術應用能力的提高;畢業生獲得了全國大學英語等級考試合格證書、計算機應用知識和應用能力考試初級證書、工程測量高級職業資格證書、建筑CAD資格證書、項目管理師資格證書等;土木工程應用型本科專業已畢業四屆學生,已普遍得到社會、企業的認可和高度評價,學生就業率連續在95%以上。
五、建議與結論
通過幾年對土木工程應用型本科教育人才培養模式的建設與實踐,我們深深認識到:培養適應新技術與施工設備、滿足現代土木工程應用型高級技術人才,其培養方案及模式必須立足職業能力培養,提高學生的綜合素質,突出工程技術應用能力和創新能力,在創新實踐中主要做好五個方面的工作。
一是創新理論教學體系。在構建創新理論教學體系時,應依據土木工程專業知識、能力、素質結構要求,對課程體系和課程內容優化組合,建立與培養目標相適應的理論教學體系。
二是創新實踐性教學體系。在構建創新實踐性教學體系時,應根據土木工程專業知識、能力、素質結構要求,對實踐性教學體系和教學內容進行優化組合,建立與培養目標相適應的實踐性教學體系。包括土木工程材料、土力學等課程的實驗教學體系、各類實習及設計的教學體系等。
針對土木工程材料實驗教學的現狀,筆者根據多年教學實踐,提出了土木工程材料實驗教學改革的幾點具體措施。
土木工程材料課是一門實用性很強的專業課,只有通過相當強度的實驗才能使學生對土木工程材料有一個感性的認識,并對其相關規范、檢驗方法和評價標準有初步的了解和掌握。因而,為達到此教學目的,可從以下幾個方面入手對土木工程材料實驗教學過程進行優化,以提高教學效果。重視實驗預習為了使學生在上課之前了解并掌握實驗的全過程,避免在親自操作過程中出現手忙腳亂,不按操作規程去做等現象,可根據教學大綱要求的實驗項目,制定一套土木工程材料實驗指導書。在實驗前,讓學生在預習實驗指導書的基礎上,給同學們放錄像再進一步預習,實驗課上教師再做重點講解。這樣通過文字和影像相結合的方法使學生進一步掌握實驗方法和實驗步驟,為動手實驗打下基礎。同時,通過看錄像,直觀、形象的了解實驗的全過程。改平行實驗組為交叉實驗組受實驗儀器設備、教學時間等條件限制,土木工程材料實驗都是分組進行,即4~6名同學為一組,共同完成實驗項目。且為了保證實驗結果的精確度,實驗要求每個實驗需做2個平行組。根據這種分組實驗教學模式嚴重影響著實驗進度和實驗效果。一方面,由于小組人員多,動手能力差的學生不敢動手,擔心自己操作不正確;依賴性強的學生不愿動手,只是在旁觀看。每組真正動手做實驗的一直都是那么幾個人,很多同學失去動手鍛煉的機會。一方面,大家同時完成所有實驗項目所需的學時太長。針對此類問題,可將平行實驗組改為交叉實驗組,即依然保持4~6名同學為一大組,使用相同的實驗材料。每一大組再分為2小組,每一小組單獨進行實驗。由于每一小組只有2~3人,所以可以很好地解決學生獨立實驗的問題。而實驗完畢,兩個小組的實驗數據共享,也可以解決實驗精度的問題。加強實驗課后的鞏固按傳統的實驗教學模式,實驗課一結束,實驗教學任務也就完成。這樣教學模式的直接后果就是使學生過早遺忘所學知識。為了進一步鞏固學生所學知識,可盡量創造條件讓學生參與一些實驗室創新項目或教師工程實驗任務,使他們能夠熟悉工程實驗的全過程。學校還可以與當地工程單位實驗室聯系,實驗課結束后,讓學生與他們共建,既可以讓學生幫他們做一些力所能及的事情,又可以鍛煉學生的實驗技能。
考研的沖擊考研熱已是大學校園里的一種風氣.據調查,近年來有的大學應屆畢業生報考研究生比例達到60%-70%,有的甚至高達80%-90%,我院土木工程專業連續兩年的考研比例也達到60%.究其原因,一是部分學生真正喜歡科學研究工作,通過讀研在教學、科研上有所成就,這是考研學生中最值得肯定的;二是相當一部分學生嫌棄施工工作的辛苦,不愿到施工單位就業,想通過考研回避;三是一部分學生人云亦云,別人考我也考試試;還有則是順應家長對其“成龍成鳳”的期盼,不一而足.另外對于地方一般大學而言,學生就業缺乏競爭力,想通過考研來圓自己的重點大學夢,從而提高就業砝碼則是相當部分學生的考研主因.考研的學生忙于復習考研課程,忙于參加各種考研輔導班,而生產實習一般安排在第六、七學期進行,與考研時間鄰近而“沖突”,這使得要參與考研的大部分學生已經無心實習.實習教學力量薄弱由于高校的擴招,教師數量的增加遠遠沒有跟上學生數量的增加,導致生師比過大,這在一些新建土木工程專業尤甚.在實習教學的實施過程中,由于主要靠教師負責管理學生,而教師自身的理論課教學與科研任務一般較重,沒有充足的時間到施工現場去管理學生,加上一個教師負責多個實習點的管理,所以對學生的管理力度不夠.雖然學院聘請一些施工單位的工程技術人員做兼職實習指導教師,但由于工程緊張,任務繁忙,現場工程技術人員無法安排較多的時間認真指導學生.雙師型教師缺乏,指導的針對性不強.實習指導教師應具備一定的專業理論知識,更應具備豐富的工程實踐經驗,即“雙師型”教師.而現實情況卻是本科高校中雙師型教師十分缺乏.主要原因一是近年來高校人才引進唯高學歷,工程型人才往往因為學歷不達標無法引進;二是學校長期以來不同程度的重“學”輕“術”的導向,導致教師往往喜歡呆在辦公室內做學術、寫論文,而不愿到工程一線鍛煉.目前帶實習的任務一般由年青教師擔任,年青教師一般為近幾年畢業的碩士或博士,出校門,進校門,普遍缺少施工、設計方面的實踐鍛煉,工程經驗缺乏,指導實習時很難有的放矢,學生遇到的問題難以得到及時解決.
實習基地建設不能片面追求數量的增加,而是通過建設實習基地尋求互利雙贏并向縱深延伸的實質合作關系.協議一方面規定建筑公司有義務接納實習學生,為學生實習提供便利和指導;另一方面也規定學校有責任為合作企業提供相應的技術支持.例如,我院派出一名鋼結構博士做為科技特派員為山東中通鋼構建筑有限公司提供技術支持,幫助企業解決技術難題,同時每年推薦優秀畢業生到公司工作.目前,該公司已成為我校的定點實習基地,每次實習,公司都設專人為學生指導,公司還在學院設立了“中通鋼構”獎學金,每年拿出2萬元用來資助我院品學兼優的學生.注重教師工程實踐鍛煉,建立雙師型教學團隊為了提高實習指導教師的實踐能力,我們一方面鼓勵教師到企業兼職,深入生產第一線,了解、熟悉工程技術、工藝流程等,以鍛煉自身的實踐能力;另一方面有計劃地安排青年教師做為科技特派員或者以橫向課題合作方到企業鍛煉,使他們有更多機會與企業的技術人員、管理人員交流,或參與企業的工程設計、施工、項目管理等環節.這樣不僅可以從那里了解到新工藝、新技術、新材料等方面的信息,而且可以發現教學環節與實踐環節脫節的地方,還可以及時了解到工程施工過程中遇到的技術難題.這都有利于教師及時調整教學內容和從事相關的科研活動,有助于他們將所學的知識與生產實際相結合,提高自身的工程能力、科研能力和學術水平;第三,鼓勵教師參加各種執業資格考試與培訓,土木系已有近半數教師獲得國家一級注冊結構師、注冊建造師、注冊監理師、注冊造價師的職業資格.這些執業資格的獲得為他們聯系企業、融入企業,指導學生的實習具有良好的促進作用.創新實習教學模式,提高實踐意識李培根認為,工程教育應注重培養學生的實踐主體意識和實踐常態意識,應該在整個學習與教育過程中充滿實踐意識,讓實踐意識成為教師和學生在整個教育學習過程中的常態意識[2].為了充分調動學生的實習積極性,提高實習效果,我院積極探索改革實習模式,主要做法有:一是充分利用校內和學校周邊工程建設資源,將實習教學環節貫穿于大學四年的整個學習過程,組織動員學生利用課余時間經常到工地參觀.二是將實習與大學生社會實踐相結合,進行關于新工藝、新材料、施工新方法的社會調研,形成調研報告或論文,并擇優在學院自辦期刊《觀筑》上發表,或者經教師指導修改后推薦到科技期刊上公開發表,這種做法在很大程度上能調動學生的實踐積極性,養成勤于思考、善于觀察的良好習慣,培養學生從工程實踐中獲取信息的能力,也提高了工科學生的語言表達能力.第三,將實習和學生未來的職業取向相結合,在實習教學中讓學生充分認知土木工程行業中的職業形態,熟悉未來所從事職業的具體工作及要求,從而提高學生的職業意識和實踐意識.
做好實習宣傳發動,在思想上重視實習要從根本上提高學生的實習質量,首先要提高學生對實習重要性的認識[3].從大一新生入學專業教育開始就向學生宣傳實踐教學的重要性,宣傳理論聯系實際的必要性.在職業規劃教育中,教育學生大學畢業后不管從事施工、設計、監理還是從事項目管理等工作,或者考研后從事科研、教學工作,實習都是不可或缺的學習環節.首先,通過實習,大學生可以廣泛地接觸社會,形成更為理性的求職態度和職業規劃;其次,大學生可以在實習中發現職業興趣,及時調整學習重點和彌補不足;再次,通過與用人單位的雙向交流,大學生能更清晰地找準定位,避免盲目擇業;第四,實習過程往往是學生與實習單位之間相互考察、雙向選擇的過程,很多勤奮務實的學生通過實習被實習單位看中,找到了工作單位.教育學生實習中應努力做到:一是不挑剔工作,能從小事情做起;二是對待工作踏實認真,有責任心,主動性積極性高;善于發現工作中的問題,能夠及時與老師、技術人員溝通和交流;三是勤學多問,虛心學習;四是有團隊意識,和部門其他同事能很好配合;第五能吃苦耐勞,不能遇到困難就當逃兵.每次實習前,召開實習動員大會,學院領導、系領導和實習指導教師都要求參加,強調實習重要性,讓學生實習有目的、有任務、有要求,有紀律.同時播放一些重點工程施工流程的影像資料,提高學生對實習的重視程度與安全意識.
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2016)34-166-2
0 引言
土木工程結構設計是確保整個土木工程安全與質量的關鍵環節,在土木工程建設數量日益增加的今天,人們越來越重視其設計安全問題。所以深入分析土木工程結構設計安全問題,并制定相應的改進措施,對提升土木工程結構的安全性具有重要的現實意義。
1 現代土木工程的特點分析
社會與經濟的飛速發展,對土木工程的建設提出了更高、更多元化的要求,為了進一步滿足這些需求,大規模、大跨度、超高層、輕型、大型以及精密設備現代化的建筑物逐步成為時展的重點,這些建筑物具有高質量、高效益和快施工的基本特點,使得土木工程出現了新的特點,主要包括:
1.1 建筑材料方面
科學技術的發展推動了各項新技術、新材料的研發和應用,土木工程中使用了越來越多的新型高強輕質材料,例如比鋼輕的鎂合金、玻璃鋼(玻璃纖維增強塑料)等。在應用這些新材料時,我們還要注意其各項參數的研究,比如有些材料的彈性模量偏低,還有些材料價格高昂,限制了其應用范圍。同時,在提升現用鋼材和混凝土的強度和耐久性方面雖然已經取得了一些成果,但為了緊隨時代的發展需求,仍需加大研究力度[1]。
1.2 工程地質與地基方面
土木工程結構的設計與施工與施工現場的地質與地基構造以及自然的應力情況和力學性能有著直接的關系。同時這些因素還對工程設施的選擇、結構體系以及建筑材料的選取有很大的影響,尤其是地下工程,其影響巨大。現階段,應用在工程地質和地基勘察的技術主要是現場鉆探取樣,室內分析實驗,這種模式的勘察存在適用于小型建筑的局限性。現代化大型建筑的發展需求要求亟需研發滿足時展的新型勘察技術與方法。
1.3 工程規劃方面
在傳統的工程總體規劃時,工程經驗占據很大成分,但日益擴大的土木工程規模對工程規劃有了更嚴格的要求,所以必須運用系統工程的理論和方法,進一步提升工程規劃的科學水平。對于特大型土木工程,比如高大水壩,會對當地的生態平衡以及農業生產產生深遠影響,并且會對自然環境起到改變作用,此類工程的社會效益利弊兼存,其總體規劃必須全面考慮,趨利避害[2]。
1.4 工程設計
土木工程設計應堅持適用、安全、經濟、美觀的原則,根據實際情況開展合理的工程設計。目前,在分析確定工程荷載值以及材料強度值時常用的方法是概率統計,對自然因素作用在時間與空間上的分布與統計規律進行科學研究,如風力、地震波、海浪等因素,深入探索反映材料非彈性以及結構大變形、動態、與巖同作用,完善并深化結構可靠度極限狀態設計法和結構優化設計等理論[3]。另外,還要結合現代化的計算機系統,利用其高效能的計算和設計方法開展工程設計,保障工程設計的科學合理與可操作性。
2 土木工程結構設計存在的主要安全問題分析
2.1 結構設計的穩固性偏低
工程結構設計中的穩固性指的是當工程局部出現破損時,工程的整體安全不會受到巨大的沖擊。例如,土木工程受到地震、火災、爆炸或其他人為事故等災害時,只有結合工程的地質以及土質承載力,合理論證工程的結構設計,才能保障設計中的延性及冗余度達到最佳狀態,進行將建筑的損壞程度降至最低。由于結構的穩固性直接決定了整個工程的安全,所以進行土木工程結構設計的首要前提就是要確保結構的穩固性。但從目前我國的土木工程結構設計現狀來看,其穩固性偏低,不符合相關的規定標準,造成災害來臨時傷亡慘重。
2.2 結構設計的規范安全設置較低
目前,我國的土木工程結構設計安全規范還不完善,權威性與約束力較差,導致工程的質量令人堪憂,有的土木工程甚至使用年限僅為幾年,使用過程中常出現墻壁開裂、變形等問題。究其原因,就是結構設計的安全規范設置偏低。如與國外對比,我國規定的辦公樓樓板承受的活荷載值是200kg/m2,而美國是240kg/m2,英國是250kg/m2,以此為標準建造出來的工程質量顯然偏低。
2.3 無法明確區分構造柱和承重柱
土木工程結構設計中若無法準確區分構造柱和承重柱,則會直接影響工程的牢固性,降低工程的安全性。一般構造柱指的是與梁配合,避免墻壁出現裂縫,提高建筑物抗震能力的墻柱。若設計人員將構造柱當成承重墻使用,其強度遠不如承重墻,在遇到例如地震等劇烈震動時,就會由于抗震能力不足導致建筑物出現裂縫、沉降等現象,嚴重時會造成建筑物倒塌。此外,承重柱截面積設計偏小也是影響工程安全的重要問題。為了方便分析受力,在抗震要求不高的工程結構設計中,設計人員會設計偏小的承重柱截面積,這樣一來在有外力作用時,會造成柱、梁開裂等問題,極大地降低了建筑的使用壽命[4]。
3 改進土木工程結構設計安全性的有效策略
3.1 制定規范化的標準和體制
土木工程的結構設計必須有完善的、規范化的國家標準和要求,在嚴格遵守相關法律規定的前提下進行科學合理地設計。建議我國的土木工程結構設計結合我國的實際情況,吸取外國的先進經驗,推動規范化設計標準的發展,積極促進土木工程結構設計水平的有效提升[5]。同時,建立健全管理制度、人員規范要求等,嚴格監督其各項制度的執行效力,提高工程設計行業的規范化、制度化。另外,還要定期對土木工程結構設計進行安全性檢查,及時上報并整改不符合安全要求的設計項目。
3.2 強化設計人員專業能力和綜合素質的培養
設計人員的專業能力和綜合素質直接關系著土木工程結構設計的科學合理性,所以,強化設計人員專業能力和綜合素質的培養尤為重要。首先,加強對設計基本知識內容和技能的培訓。設計人員應全面、系統化地了解和掌握土木工程項目設計,在結合具體的工程勘察情況進行科學的設計。其次,著重培養設計人員的安全意識,確保工程結構設計的安全性。在進行工程設計時,設計人員要準確識別存在的安全問題,并進行反復的論證后再進行相應的設計。最后,時代的發展推動了各類新型的結構設計技術和方法的層出不窮,應積極組織設計人員進行培訓和學習,使其設計成果能夠跟上時代的發展需求。
3.3 定期檢測土木工程設計中的各項指標
土木工程是一項復雜的工程,涉及的學科眾多,這也就決定了結構設計需要很多的參數,各個參數對整個工程的安全有著重要的影響。例如,建筑材料的數量、價格、使用面積等,直接影響著建筑物的結構、安全性及質量。所以,必須嚴格控制設計中參數的安全積累,確保其符合國家相應的規范和標準,提高土木工程的安全性[6]。此外,土木工程安全對社會有著重要的影響,必須嚴格監督檢測其安全性,所以應建立完善的監督制度以及管理制度,加強制度執行力度,并定期檢測土木工程設計中的各項指標,保證土木工程的安全性。
4 結束語
總之,土木工程的結構設計事關我國社會與經濟的良好發展,在國內外經濟形勢不斷變化的今天,必須做好土木工程結構的安全設計工作,以優質的土木工程更好地服務我國經濟實力的有效提升,促進我國綜合國力的顯著提高。
參 考 文 獻
[1] 趙麗,朱惠琳.土木工程結構設計安全問題及策略探析[A].2015年7月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].建筑科技與管理組委會,2015.
[2] 聶旭東.土木工程結構設計安全問題及策略分析[J].四川水泥,2016(01):109.
[3] 李強.安全性前提下的土木工程結構設計策略初探[J].赤子(上中旬),2014(24):240.