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首先,構(gòu)成藝術(shù)中的點指的是擁有一定大小和形狀、與畫面空間相比懸殊的點。點是力的中心,是人的視線和注意力的集中關(guān)注點。點具有擴張力,可以通過占據(jù)空間來充實空間畫面,連續(xù)的點可以形成虛線或者虛面,而且使之具有方向性。在空間中往往由多個景觀節(jié)點構(gòu)成場地的軸線,并引導(dǎo)使用者出入空間,感受環(huán)境帶給人們的心理情緒。其次,構(gòu)成藝術(shù)中的線指的是點移動后的軌跡,具有一定的形象和寬度。線條是構(gòu)成景觀要素的一個重要條件,是藝術(shù)造型的一種重要手段,線條被廣泛的應(yīng)用與建筑、繪畫、雕塑等方面。例如希臘式建筑多用直線,而羅馬式建筑多用弧線。最后,面是線移動的軌跡,具有亮度空間。構(gòu)成藝術(shù)中的面能夠給人以延伸感、力度感,面可以限定空間,在為何中有封閉和開放的感覺。在景觀設(shè)計中,點、線、面三種平面元素會通過構(gòu)成藝術(shù)法則組合成具體的形象,構(gòu)成設(shè)計中的平面要素,有些平面要素是簡單的形體,而有些景觀要素則是一些形狀復(fù)雜或者簡單的圖形。通過平面要素在平面中的構(gòu)成,可以為景觀平面設(shè)計提供清晰明確的構(gòu)成法則,這是景觀設(shè)計中的基本法則,景觀設(shè)計也通過這些平面元素來完成景觀空間平面序列的組合與排列??傮w來說,平面構(gòu)成藝術(shù)能夠為景觀平面設(shè)計提供景觀元素的基本形狀和組合的規(guī)律,從而對景觀要素進行合理合序的組織,使之形成一個整體的過程。
2色彩構(gòu)成藝術(shù)在景觀設(shè)計中的應(yīng)用
色彩構(gòu)成的含義是指色彩在視覺中的相互作用,是利用人類對色彩的知覺和心理效果,把復(fù)雜的色彩現(xiàn)象解析還原成色彩的基本要素,進而利用色彩在空間、量、與質(zhì)上的可變換型,按照一定的規(guī)律去組合構(gòu)成之間的相互關(guān)系,再創(chuàng)造出新的色彩效果的過程。在景觀設(shè)計的過程中,色彩構(gòu)成藝術(shù)能夠極大的豐富景觀內(nèi)的設(shè)計景象,憑借色彩在人類對景觀設(shè)計中的視覺優(yōu)勢,色彩構(gòu)成藝術(shù)在景觀設(shè)計中占了重要的位置。色彩不僅對人的視覺產(chǎn)生作用,還能影響到人的具體心理變化。例如色彩中的冷黃色、黃綠色、青綠色等色調(diào)偏冷的顏色,會給人帶來清新、含蓄、幽深的心理暗示。在景觀設(shè)計中運用色彩構(gòu)成藝術(shù),可以使景觀的構(gòu)成顯得更加的生動多彩、更加具有時代的鮮明氣息。色彩的應(yīng)用對整個景觀的空間感、舒適度、環(huán)境氣氛、使用效率以及對人的心理和生理均有很大的影響。色彩的美感能提供給人精神、心理方面的享受,人們都按照自己的偏好與習慣去選擇樂于接受的色彩,在景觀設(shè)計中也是如此??梢酝ㄟ^色彩來表現(xiàn)景觀設(shè)計中的氣氛,色彩的基調(diào)影響著環(huán)境的品質(zhì)。
3立體構(gòu)成在景觀設(shè)計中的應(yīng)用
在景觀設(shè)計中,可以通過立體構(gòu)成來描述環(huán)境與物體的關(guān)系,給人以全面綜合的感受。首先,立體構(gòu)成元素可以給景觀設(shè)計帶來其獨有的象征性。這一點在諸多城市都有所體現(xiàn),例如巴黎的埃菲爾鐵塔、倫敦的大本鐘,這些立體造型以其獨特的構(gòu)造成為了這些城市的知名風景,也是城市對外宣傳的名片之一,其原因就是這些景觀作為一個構(gòu)成元素同周圍建筑造型在立體構(gòu)成上的鮮明對比,突出了這些景觀元素獨有的象征意義;其次,立體構(gòu)成能夠幫助設(shè)計師對景觀設(shè)計中的整體掌控能力。在平面構(gòu)成和色彩構(gòu)成中,種種構(gòu)成元素都有其角度的限制,而立體構(gòu)成則是全方面的展現(xiàn)景觀設(shè)計中的種種元素,立體構(gòu)成對于景觀設(shè)計中的整體化有很大的幫助,能夠突顯出景觀設(shè)計中整體的和諧統(tǒng)一美,也能顯示出單獨景觀元素的個性美;最后,立體構(gòu)成能夠使景觀元素具有一定的節(jié)奏感,例如將類似的立體構(gòu)成元素按照規(guī)律排列組合,可以形成景觀設(shè)計中的韻律美,例如城市中摩天大樓的設(shè)計,比肩接踵,重復(fù)而不雷同,能夠給景觀設(shè)計增加韻律美。
4結(jié)語
在空間設(shè)計中,實體和空間是創(chuàng)作形態(tài)的主線,是設(shè)計的基礎(chǔ),優(yōu)秀的空間設(shè)計作品具有貫穿始終、獨特新穎的設(shè)計主題以及完美豐富的層次變化??臻g與實體有機結(jié)合,設(shè)計才能夠更加扎實,因此在設(shè)計初期開拓思維,使創(chuàng)意更具有獨創(chuàng)性非常重要。
(一)通過形態(tài)分析,建立圖形關(guān)聯(lián)
形態(tài)意識是將圖形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)傳達至大腦,形成具有關(guān)聯(lián)性圖形識別的外在感應(yīng)系統(tǒng),從而形成典型性的圖形案例。形態(tài)意識是圖形學(xué)的初步思維過程,即圖形(內(nèi)在結(jié)構(gòu))——圖識(外在感應(yīng))——圖例(原理、哲理)是形態(tài)意識的思維過程。例如,中國傳統(tǒng)建筑當中的徽派建筑,其在總體布局上受地理位置影響,依山就勢,構(gòu)思精巧,自然得體;在空間結(jié)構(gòu)和利用上,造型豐富,講究韻律美,以馬頭墻、小青瓦最有特色;在建筑雕刻藝術(shù)的綜合運用上,融石雕、木雕、磚雕為一體,更顯富麗堂皇。我們通過欣賞徽派建筑結(jié)構(gòu)特征(圖形)產(chǎn)生印象,建立圖識;進一步進行規(guī)律性語言的總結(jié),形成圖例。在這一過程中,圖形、圖識、圖例之間的聯(lián)系是設(shè)計雛形到創(chuàng)意思維過程拓展的第一步,直接為設(shè)計提供可供參考的設(shè)計依據(jù)。因此充分運用形態(tài)意識,建立起圖形、圖識、圖例之間的聯(lián)系,是啟發(fā)創(chuàng)意思維的有效途徑。
(二)嘗試實體組合,創(chuàng)造空間立體
綜合的思維研究過程體系,第一步從形態(tài)思維中的圖形、圖識、圖例開始,初步確立整體思路后逐步進入到下一造型意識思維即實體意識。實體意識是形態(tài)意識的具象化表現(xiàn),具有立體多面性、虛實性等多種空間思維表現(xiàn)。實體造型的組合、切割與創(chuàng)造對空間設(shè)計來說,具有不可或缺的作用,無論從空間環(huán)境中實體的大小、疏密、相互之間的聯(lián)系還是具體的功能性,都是從實體開始的。因此,充分運用實體意識建立立體形態(tài)組合與構(gòu)造,是設(shè)計的中期階段,是創(chuàng)意思維過程的第二步,是將設(shè)計靈感運用到實際設(shè)計的主體實施階段。
(三)通過直覺意識,建立空間搭配與交互
綜合的思維研究體系的第三個階段是直覺意識,直覺意識是實體意識的進一步思維走向。直覺意識是以熟悉與當前情境有關(guān)的知識領(lǐng)域及其結(jié)構(gòu)為依據(jù),是對空間的場性、滲透性以及對功能與形態(tài)關(guān)系的整體把握能力,以及對材料構(gòu)造與形態(tài)關(guān)系敏銳的捕捉能力,這是經(jīng)驗與直覺的結(jié)晶,是個性與審美的傳達階段。
二、空間設(shè)計中形態(tài)構(gòu)成要素的作用與體現(xiàn)
形態(tài)是事物在一定條件下的特定表現(xiàn)形式。在空間設(shè)計中設(shè)計師一直在尋找一種指導(dǎo)空間形態(tài)設(shè)計的學(xué)習手段和方法,而這種手段和方法正是形態(tài)構(gòu)成的本質(zhì),即開發(fā)潛在的創(chuàng)造性思維造型能力及方法(形態(tài)分析法)。在空間設(shè)計中主要的形態(tài)構(gòu)成要素可以分為兩大類:有形要素、無形要素。
(一)有形要素的作用與體現(xiàn)
有形要素是形態(tài)構(gòu)成中的物質(zhì)性因素,主要是指在構(gòu)成學(xué)領(lǐng)域的主要造型要素,如平面構(gòu)成中用于空間限定的主要因素點、線、面、體,點以位置為主,線以方向、長度、形狀為主,面以面積、形狀為主,體以形狀、量感為主。再如色彩構(gòu)成中用于空間形態(tài)的主要因素,包括色彩、形狀、肌理等。形態(tài)構(gòu)成中有形要素在整體造型設(shè)計中起基礎(chǔ)作用,如同人體的骨骼與血肉,支撐整個空間。清晰認識有形要素的造型規(guī)律與空間形態(tài)的關(guān)系,運用空間形式造型法則來推敲設(shè)計,是設(shè)計師在設(shè)計時合理運用的關(guān)鍵。
(二)無形要素的作用與體現(xiàn)
無形要素是形態(tài)構(gòu)成中的關(guān)系性因素,主要指在構(gòu)成學(xué)領(lǐng)域中的主要情感要素。從空間設(shè)計的意義來看,空間的視覺形態(tài)主要包括造型(形象)與情感(寓意),也就是形象與神態(tài),即形態(tài)。形態(tài)構(gòu)成中的無形要素在整體設(shè)計中起指導(dǎo)性作用,使整個空間散發(fā)出獨特魅力與生機。無形要素的培養(yǎng)是一個漫長的過程,需要設(shè)計師的經(jīng)驗積累和對事物的敏銳洞察力。認真學(xué)習與研究無形要素的美學(xué)效果產(chǎn)生原因與人的情感要素,挖掘事物的深層寓意,是設(shè)計師在設(shè)計中提升設(shè)計層次的關(guān)鍵。
三、結(jié)語
一、平面構(gòu)成的概念
平面構(gòu)成元素為點、線、面,并且點、線、面具有不同特征以及表現(xiàn)形式。平面構(gòu)成元素指一切平面空間和平面形態(tài),在平面空間完成的造型藝術(shù)設(shè)計。在人們的日常生活中,到處都含有平面構(gòu)成元素。在平面構(gòu)成中,點是最基本的構(gòu)成元素,也是最小單位。在一個平面中,只要有足夠小的單位都可以看作是點。在平面構(gòu)成中,點可以通過畫面組合進行排列,給人不同的聯(lián)想和視覺感受。而線可以明確其具置和方向,具有一定的寬度和形態(tài)。在平面構(gòu)成中,面具有位置、面積和形狀,可以在二維空間里通過構(gòu)成的組織方式產(chǎn)生立體效果??傊?,點、線、面三者在平面設(shè)計中可以相互轉(zhuǎn)化的。
二、平面構(gòu)成元素在環(huán)藝設(shè)計中的表現(xiàn)
1、點在環(huán)藝設(shè)計中的表現(xiàn)
環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中都可以體現(xiàn)出“點”的形態(tài)。根據(jù)點的構(gòu)成原理可以運用不同大小、疏密的點進行排列,給人的視覺留下一種由點移動而產(chǎn)生線的感覺。比如:在上海地鐵吊頂設(shè)計中,在格柵形式的吊頂之間放行的發(fā)光正方體不規(guī)則的分布,可以將每個小格子看成“點”形態(tài)。在景觀設(shè)計中,將植物大小、數(shù)量進行組合的,構(gòu)成了“點”的形態(tài)。再如在室內(nèi)設(shè)計中,可以將沙發(fā)上的靠墊、茶幾上的茶杯都可以看作點的集合體。另外,還可以將大小一致的點以相對的方向,逐漸重合,產(chǎn)生微妙的動態(tài)視覺。充分將平面構(gòu)成的點構(gòu)成元素應(yīng)用到環(huán)境藝術(shù)設(shè)計當中。
2、線在環(huán)藝設(shè)計中的表現(xiàn)
線在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中最為廣泛,線可以起到引導(dǎo)視線的作用。一般常見的有實線,是實體形態(tài)形成的,比如家具、門窗、主梁等。虛線是實體中的空間縣,就是實體之間的縫隙,比如墻角線、窗戶線等。比如上海公園的地面鋪裝的設(shè)計采用了亂世鑲嵌的方式,構(gòu)成向心的環(huán)形線,具有一種韻律感。在室內(nèi)設(shè)計中,線的應(yīng)用就更加廣發(fā)了。有相對長度和方向的道路、長廊、圍墻、溪流等視為線。地板鋪設(shè)的線型都是采用線條來組合和表現(xiàn)的,與空間中的點、面形式作對比。而幾何曲線具有對稱和秩序的,規(guī)整的美,經(jīng)常會被使用在以娛樂的悠閑景觀之中。
3、面在環(huán)藝設(shè)計中的應(yīng)用
面在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中有兩個作用,一是作為體的表面表現(xiàn)體的形態(tài),二是作為片狀形態(tài)獨立出現(xiàn)。屋面、墻面、地面都是限定空間的主要因素,但是其依附在建筑體的表面存在。室內(nèi)環(huán)境中的湖面都是以片狀獨立存在的。面的形狀、大小、封閉方式直接影響到其限定空間的特性。在景觀園林設(shè)計、空間設(shè)計中都運用了平面,充分表達出其功能要求、材料使用、藝術(shù)風格以及裝飾造價等各種因素中的應(yīng)用。在進行空間平面布局的時候起著關(guān)鍵性指導(dǎo)作用,從平面構(gòu)成的角度分析空間的序列設(shè)計,因此發(fā)現(xiàn)其空間組織合理有序的內(nèi)在規(guī)律性,同時也可以從宏觀角度上將平面進行合理規(guī)劃,充分體現(xiàn)出優(yōu)美的空間與豐富的空間功能。
三、平面構(gòu)成元素的應(yīng)用
平面構(gòu)成元素的點線面法則在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計過程中起著關(guān)鍵性指導(dǎo)作用。對于初步涉及環(huán)境藝術(shù)設(shè)計展業(yè)的學(xué)生來說,應(yīng)該加強其對平面構(gòu)成元素的重視。平面構(gòu)成在平面設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛,其海報的設(shè)計、書籍裝幀、版式設(shè)計等等應(yīng)用的非常廣泛。在平面設(shè)計過程中,都是綜合引用平面構(gòu)成的幾大形式法則,巧妙的對版式進行設(shè)計,理性而又巧妙的控制平衡、節(jié)奏以及對比等方面的結(jié)合與應(yīng)用,從而形成更加完美、多樣化的作品。為了不斷適應(yīng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的變化與發(fā)展,充分發(fā)揮平面構(gòu)成元素的應(yīng)用,使平面構(gòu)成在環(huán)境藝術(shù)當中體現(xiàn)的淋漓盡致。點線面是設(shè)計中最基本的因素,每種因素都具有其特征。在實際的應(yīng)用過程中,其應(yīng)該穿插上使用各種構(gòu)成元素,相互結(jié)合,相輔相成。只有巧妙的排列與運用,才能譜寫出優(yōu)美的文章。在設(shè)計的過程中,設(shè)計師要遵守設(shè)計形式美的基本法則,將平面構(gòu)成的基本原理巧妙的運用在室內(nèi)的空間設(shè)計你中,使平面構(gòu)成元素的點線面在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中得到和諧、統(tǒng)一的效果,從而才能使各個經(jīng)過精心設(shè)計的平面能夠更好的融合在一個統(tǒng)一的室內(nèi)空間中,使人從每個角度看上去都是一種視覺上的享受。
四、結(jié)語
課程考核是教學(xué)評價的重要手段,在整個教學(xué)活動中起著非常重要的作用:檢測學(xué)生對基本知識掌握程度;督促學(xué)生學(xué)習,引導(dǎo)學(xué)生重視知識的積累;及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題,找出原因并及時進行教學(xué)理念和方式的改進,進一步提高課堂的教學(xué)質(zhì)量。從目前看,部分高職院校的機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計課程都會在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面進行改革,但仍沿用傳統(tǒng)的課程考核方式??己诵问絾我?,題目類型主要是客觀題(填空、選擇、判斷、計算題與簡答題),方式主要是筆試,實踐能力和創(chuàng)新能力考核涉及很少。成績評定一般平時成績占30%,期末成績占70%。平時以出勤和提問為主,期末考試僅憑一張試卷。這樣的考試有其局限性,主要表現(xiàn)為:第一,期末考試的時間和內(nèi)容十分有限,無法全面概括學(xué)到的所有知識,進而也就無法對學(xué)生的學(xué)習情況進行一次全面的檢測,存在片面性。第二,由于平時成績在總成績中所占的比重過小,導(dǎo)致學(xué)生對平時成績不重視,主要表現(xiàn)為逃課和不認真上課。第三,期末考試成績在總成績中所占的比重過大,導(dǎo)致學(xué)生上課不認真,考前做突擊,這樣不僅無法提高教學(xué)質(zhì)量,還容易助長學(xué)生僥幸和投機的心理,無法實現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)學(xué)生的目標,偏離了課程考試本來目的。因此,學(xué)校應(yīng)根據(jù)原有考試中存在的問題,結(jié)合實際情況進行改革,注重學(xué)生學(xué)習成效的考核,減少期末考試成績在總成績中所占的比重,并通過項目的完成增加學(xué)生實踐動手能力及職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成等方面的考核,使學(xué)生轉(zhuǎn)變對考試的認識,盡量做到從應(yīng)試教育到能力教育的轉(zhuǎn)變。
二、改革課程考核內(nèi)容
機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計課程以職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成為總體目標,在培養(yǎng)學(xué)生較強工程意識及創(chuàng)新能力的同時,強化先修課程,培養(yǎng)學(xué)生從無限的知識系統(tǒng)中汲取和提煉所需知識的能力。通過本課程學(xué)習,使學(xué)生可以從整體上了解機械的傳動原理,認識機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,能識別各個機械的零部件及其作用,并且會分析各種傳動機構(gòu)的特點以及其適用場合。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及設(shè)計一般復(fù)雜程度的機械傳動結(jié)構(gòu)的能力。通過小組協(xié)作完成項目任務(wù)等方式,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。基于機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計課程的教學(xué)目標,課程教學(xué)評價采用了終結(jié)性評價和過程性評價相結(jié)合的方式。終結(jié)性評價用于考查學(xué)生對基本知識的掌握情況,可以通過筆試、口試等方式進行考核。為著重考核學(xué)生綜合運用知識分析問題、解決問題的能力,進一步強化學(xué)生的語言表達能力,培養(yǎng)學(xué)生良好的心理素質(zhì),通過改革考試方式,逐步推動教學(xué)手段與方法的變革、教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新,不斷提高學(xué)校的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,除了筆試之外,增設(shè)了課程口試環(huán)節(jié)。過程性評價主要用于在項目實施的過程中,從學(xué)生參與項目教學(xué)的態(tài)度、在項目教學(xué)活動中所獲得的體驗、學(xué)習及工作方法與技能的掌握情況等方面來進行考查評價。考核權(quán)重設(shè)計為總評成績100分,平時成績占20%,項目成績占40%,期末考核成績占30%,口試成績占10%。改革后的考核方式突出課程教學(xué)過程性考核,由多種考核方式構(gòu)成,時間與空間按需設(shè)定的多次考核綜合評定成績的課程考試模式。
三、具體實施
機械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計課程開設(shè)的時間跨度為兩個學(xué)期。課程教學(xué)項目的設(shè)計以生產(chǎn)和生活中的典型機械的分析與設(shè)計為載體,內(nèi)容包括3個教學(xué)項目:機械中的常用機構(gòu)分析;機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析及拆裝;機械傳動裝置及零部件設(shè)計。考核從三方面進行:一是理論知識點的考核。理論教學(xué)的內(nèi)容采用課堂提問、階段性考核和綜合考核等多種方法,可以是閉卷、開卷、半開卷、面試、綜合型設(shè)計大作業(yè)等形式或多種形式相結(jié)合。二是實踐環(huán)節(jié)的考核。在每一次實驗中通過現(xiàn)場操作、分析報告、面試等形式來考查學(xué)生對實驗設(shè)備的應(yīng)用能力、實際動手能力以及實驗結(jié)果的分析綜合能力。三是綜合能力訓(xùn)練的考核。量化評分每一個設(shè)計階段學(xué)生的設(shè)計能力,全面跟蹤學(xué)生的學(xué)習態(tài)度,隨時掌握學(xué)生在每一個設(shè)計階段的實際表現(xiàn),逐步提高學(xué)生對課程綜合能力訓(xùn)練的重視度,保證課程綜合能力訓(xùn)練的質(zhì)量。
1決策設(shè)計因素。工程項目的形成離不開工程的決策設(shè)計,因此,決策設(shè)計十分重要,設(shè)計方案的準確性對該項目的造價有重要影響,針對其使用功能、后期的維持費用而言,設(shè)計方案的選擇也直接關(guān)系到項目的具體落實細節(jié),關(guān)系到項目投資效益的實現(xiàn)和造價的多少。
2施工因素。對于處在施工階段的工程來說,工期長短、質(zhì)量高低、技術(shù)是否先進等因素都是影響工程造價的重要問題,如果工程已經(jīng)可以滿足預(yù)先使用功能,就并不應(yīng)該以追求高規(guī)格高品質(zhì)為理由大幅度上升造價,也不應(yīng)該為了加快建設(shè)進度增加沒有預(yù)期的趕工費用。在施工過程中應(yīng)按照工程建設(shè)的基本規(guī)律,在滿足工程質(zhì)量良好及進度無誤差的情況下,應(yīng)積極尋求工程最低造價,實現(xiàn)工程的質(zhì)量、投資及進度的平衡局面。
3其他因素。導(dǎo)致工程造價的增加的其他無法避免的因素主要包括政府相關(guān)政策調(diào)整、物價上漲導(dǎo)致的材料價格上升還有各種不可預(yù)見的自然災(zāi)害或社會事件的發(fā)生。
二、工程造價的控制方法
1造價的動態(tài)控制方法。項目建設(shè)的建設(shè)時間越長,在工程的施工過程中就越容易發(fā)生各種不確定因素導(dǎo)致的風險,因此,經(jīng)常發(fā)生實際施工情況與目標狀態(tài)偏離的狀況,這就需要我們在工程的施工過程中不斷對施工過程進行同步跟蹤,及時地了解相關(guān)全面的施工信息,并隨時將工程的實際施工情況與預(yù)訂目標進行對比,如果離目標差距過大,就必須采取一定的措施,使項目能及時改正錯誤并朝預(yù)期的方向前進,使發(fā)生的誤差得到控制。但是任何的控制修改措施都不可能一直有效,即使解決了原有的問題,仍可能會出現(xiàn)不斷地新問題,這就需要對整個工程項目實時進行觀察。類似于這種對項目工程的不斷控制不斷觀察不斷改正是一個不斷循環(huán)的過程,它貫穿于整個建設(shè)項目的始終。對項目工程的控制不斷地循環(huán)、糾正,才能有效的控制實際工程造價。這種方法被稱為工程的動態(tài)控制法。采用動態(tài)控制法可以有效地控制工程造價,確保整個建筑工程的穩(wěn)定性。
2全壽命周期控制法。建設(shè)項目的項目一般由策劃階段、施工階段、設(shè)計階段、使用階段和維護階段構(gòu)成。理論上所說的造價控制是對施工階段的造價進行控制,而實際上設(shè)計結(jié)束前的階段影響項目造價最大。在技術(shù)設(shè)計階段為33%~74%,在規(guī)劃設(shè)計階段,影響項目造價的可能性為76%~97%,在施工階段,通過技術(shù)措施節(jié)約造價的可能性只有4%~11%。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段對工程造價影響最大。在對整體建設(shè)項目的造價控制中,除了注意決策、設(shè)計及施工階段的造價外,還要對工程完工后的維護費用進行預(yù)算和控制,也就是對項目全部周期費用的控制。由于決策不正確或者設(shè)計不合理,亦或者是施工質(zhì)量的不合格都可能造成嚴重后果,例如建筑完工后產(chǎn)生的運行費用和維護費用大量增加,而且這種費用是隨著建筑的使用而不斷發(fā)生的。因此,在建筑工程的過程中不能為了節(jié)省初步投資而降低建筑的質(zhì)量,縱使節(jié)省了初步投資,也會使項目竣工后經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的問題,從而導(dǎo)致項目維修費的大幅增加。也就是說,我們不能盲目減少對建筑項目的最初投資,應(yīng)該從整體壽命周期費用的理念出發(fā)來考慮建筑物的造價問題。
3系統(tǒng)控制法。工程造價、質(zhì)量、進度是建筑工程的三大要素,這三大因素在一定程度上是對立的關(guān)系。具體而言,如果需要較高質(zhì)量且功能齊全的建設(shè)項目,就必須按照良好的工程設(shè)備,使用優(yōu)良的建筑材料,同時在建設(shè)過程中要對各個項目嚴格進行管理,精耕細作,這就會導(dǎo)致工程造價的增加;從另一方面來看,如果一味地強調(diào)降低造價,就可能造成在工程中使用劣質(zhì)材料的現(xiàn)象,同時會對建筑項目偷工減料,就很容易導(dǎo)致工程質(zhì)量的下降。因此,要想良好地控制工程造價,絕對不能將造價、進度和質(zhì)量三大因素分割開來,而應(yīng)該對它們?nèi)嫦到y(tǒng)地進行控制。同時要注意協(xié)調(diào)進度控制和質(zhì)量控制的順序,做到對三大因素的控制的有利配合和相互平衡。例如,當對建筑工程項目采取一些投資措施時,如果該措施會對影響進度、且對項目質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響,就必須考慮是否還有別的更佳的措施,堅決不能為了減小投資就降低工程項目的質(zhì)量標準,更不能刪減工程項目的具體內(nèi)容??傊瑢こ淘靸r的控制是建筑建設(shè)項目控制的重要內(nèi)容,我們可以采取各種不同的有利措施,在確保建設(shè)項目造價得到有效控制的同時又不降低工程的總體質(zhì)量。
風載對高層建筑有著十分重要的影響,隨著建筑高度的增高,結(jié)構(gòu)對風載作用的敏感程度驟增.根據(jù)建筑物表面局部的體型系數(shù)和風壓峰值,可以求的建筑物頂端的最大加速度,在此基礎(chǔ)上,進一步計算風荷載對地基點的傾覆彎矩,從而評判風載對高層建筑的穩(wěn)定性影響,此外,還應(yīng)評判在風振作用下人的舒適度.風載作用下結(jié)構(gòu)的風振總響應(yīng)為:式中W0為調(diào)整后的基本風壓值;βz為Z高度處風振系數(shù);μs為風載體型系數(shù);μz為風壓高度變化系數(shù).
2工程概況
某大廈位于浙江省樂清市清遠路與雙雁路的交叉路口處.大廈總建筑面積16733m2.大廈平面呈L形,長邊45m,短邊20m,寬17m.大廈分主樓和附樓兩部分.地面以下主樓兩層,附樓一層.地面以上主樓18層,附樓5層,1-5層為移動電話公司用房,1-5層高4.5m,6-18層為住宅,層高均為3m,其中19層機房、20層屋頂水箱部分縮進,形成露臺.主樓設(shè)兩臺電梯和一座樓梯,樓梯可通至主樓屋頂.樓梯頂部設(shè)容積為50m3的水箱,電梯井筒頂部設(shè)機房.主樓高度58.5m.附樓1-5層為商場,主樓2-4層為辦公用房,附樓屋頂設(shè)屋頂花園和公共娛樂休閑場所.附樓設(shè)樓梯兩座,可通至附樓屋頂.地下1層設(shè)停車場,層高3.5m.地下2層設(shè)水池、發(fā)電機房、空調(diào)機房等,層高3.5m.總平面布置圖如圖3所示.
3結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1基本設(shè)計資料
建筑物抗震設(shè)防重要性類別為丙類,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=1.0.根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報告》,地面以下15m為淤泥,屬軟弱土,地面至堅硬土頂面的距離約35m,即場地覆蓋層厚度為35m,建筑場地類別為Ⅲ類,屬不利地段.該地區(qū)地震基本烈度為7度,因此建筑物抗震設(shè)防烈度為7度.大廈框架結(jié)構(gòu)抗震等級為三級,剪力墻抗震等級為二級.
3.2結(jié)構(gòu)選型與布置
考慮到場地土為軟弱土,為增加結(jié)構(gòu)剛度,減少延性,大廈主體采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻設(shè)在主樓中心,樓梯及電梯井四周,以提高大樓重要部位強度及安全性.主、附樓之間,考慮到地下水位高,留縫較難處理,基礎(chǔ)采用厚板樁筏,主、附樓之間不設(shè)縫,先留出后澆帶(寬1000mm,包括地下室底板及邊墻),待主樓施工完畢、沉降基本穩(wěn)定,兩者再連為整體.預(yù)留后澆帶時,鋼筋不斷,后澆帶的混凝土強度等級C35.后澆帶預(yù)留在主樓與附樓之間,靠附樓側(cè)2m處.大樓高寬比為3.69,小于5;大樓主體埋深7米,大于1/15H=4米;柱的截面尺寸,主要由軸壓比進行控制;梁的截面尺寸,主要由計算結(jié)果進行控制;地面以下淤泥較厚,承載能力低,因此采用樁筏基礎(chǔ),施作鋼筋砼預(yù)制方樁.
3.3荷載標準值
恒載分為樓面均布恒載一級梁上線性分布恒載.樓板結(jié)構(gòu)自重作為外部荷載手工輸入程序計算.梁、柱及砼墻體自重,可設(shè)定參數(shù)由程序計算.限于篇幅,恒載值未列出,可依據(jù)規(guī)范查詢.地震荷載本建筑抗震設(shè)防重要性類別為丙類,按7度抗震設(shè)防,Ⅲ類場地上的高層建筑,按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)[6]第3.3條規(guī)定,必須計算地震作用.考慮兩個方向的地震作用,且結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱,因而需計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響.風荷載根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計規(guī)范》(GB50009-2012)[7]的規(guī)定,基本風壓值W0=0.55kN/m2,基本風壓值得調(diào)整系數(shù)為1.1,調(diào)整后的基本風壓值W0=0.61kN/m2.建筑物所在地的地面粗糙度為B類,即中小城鎮(zhèn).風載體型系數(shù)μs取1.4,風壓高度變化系數(shù)及風振系數(shù)由程序自動計算.結(jié)構(gòu)整體座標與風力作用方向的夾角為49.97°,考慮兩個方向的風力作用.
3.4結(jié)構(gòu)設(shè)計計算
結(jié)構(gòu)計算,采用中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制的系列軟件.用PMCAD建立結(jié)構(gòu)模型,運用多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與設(shè)計軟件TAT進行上部結(jié)構(gòu)計算,運用基礎(chǔ)CAD軟件JCCAD進行基礎(chǔ)底板計算及樁基驗算,并運用該系列軟件繪制施工圖.考慮到地基土為軟弱土,對結(jié)構(gòu)的嵌固作用不大,因此,取地下一層地面為結(jié)構(gòu)嵌固端,其四周的混凝土墻,作為一種安全儲備,不參加結(jié)構(gòu)計算;屋頂?shù)臋C房、水箱層,計算求得的水平地震作用應(yīng)增大,但不下傳;地震作用采用振型分解反應(yīng)譜法計算,振型個數(shù)12個.程序自動模擬施工過程,恒載逐層加載,活載一次加載.用TAT計算時,活載滿布且一次計算的結(jié)果,常比活載可能不利布置的實際情況小很多.因此,按恒、活載分開計算,考慮活載不利布置.活載的折減對基礎(chǔ)設(shè)計有利.如果活載不折減,可能導(dǎo)致因樁數(shù)過多,而造成基礎(chǔ)施工十分困難.梁面活載折減系數(shù)按規(guī)范要求,由計算機程序自動執(zhí)行.柱、墻活載折減系數(shù)取法按荷載規(guī)范要求執(zhí)行,可進行人機交互控制,修改各層活載折減系數(shù).只對以柱、墻為支座的主梁調(diào)幅,調(diào)幅系數(shù)0.85,梁跨中正彎矩放大系數(shù)取1.2.高層建筑中,柱的截面尺寸往往較大,而梁的計算長度是從中到中的軸線距離,這樣在柱端的彎矩已算到了柱中心,而往往偏大.可以考慮適當折減梁端彎矩,修正后的梁端彎矩不小于原彎矩的2/3.由于連梁兩端剛度、剪力大,很可能會出現(xiàn)超筋情況.剪力墻的承載能力往往較高,連梁進入塑性狀態(tài)后,允許其卸載給剪力墻,連梁剛度折減系數(shù)取0.7,梁扭轉(zhuǎn)剛度折減系數(shù)取0.4.
4計算結(jié)果分析
4.1結(jié)構(gòu)自振周期分析
結(jié)構(gòu)前3個自振周期計算結(jié)果如表2所示,計算結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)的前3個自振周期(T1-T3)在正常范圍內(nèi),沒有異常.計算結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)x、y方向的前三個振型曲線連續(xù)、光滑,沒有出現(xiàn)突然的轉(zhuǎn)折點或不規(guī)則凹凸,表明結(jié)構(gòu)豎向剛度變化較為均勻,設(shè)計指標符合要求.
4.2位移計算結(jié)果
通過對結(jié)構(gòu)在水平載荷(地震荷載、風荷載)控制作用下的位移進行計算,得到各樓層x方向的節(jié)點最大水平位移結(jié)果如表3、表4所示,表中:Floor為層號;Node為x向累積位移最大節(jié)點號;DX為x向累積最大位移(mm);node為x向?qū)娱g位移最大節(jié)點號;dx為x向?qū)娱g最大位移(mm);dx/h為x向最大位移角;h為層間高(m).表3、表4的結(jié)構(gòu)位移計算結(jié)果表明,在地震作用或風荷載的作用下,樓層的位移基本上是連續(xù)變化的,無明顯的突變和折點,位移曲線為反S形曲線,表明結(jié)構(gòu)布置較為合理可行.此外,在風荷載作用下,樓層層間位移與層高之比d/h<1/900,結(jié)構(gòu)頂點位移與總高度之比D/H<1/950,均滿足規(guī)范要求.
5結(jié)論
關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法;教學(xué)手段
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震等知識的綜合應(yīng)用,作為培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計、施工、預(yù)算、招投標工作的高級工程技術(shù)人才的土木工程專業(yè),一般將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工技術(shù)管理、預(yù)算和招投標等崗位,這些工作崗位都與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有密切聯(lián)系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計崗位的主要工作內(nèi)容已由多層建筑設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔咏ㄖO(shè)計;從事土木工程施工管理工作,必須掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的識圖與讀圖等知識,清楚高層建筑中哪些是主要受力構(gòu)件,哪些是構(gòu)造構(gòu)件,在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應(yīng)如何處理,等等,這些都有賴于該課程的學(xué)習;土木工程預(yù)算和招投標管理工作中大量的分析計算都要靠計算機來完成,要求工作人員要在看懂圖紙(很多是高層建筑圖紙)的基礎(chǔ)上建立分析模型,做到不多算、不漏算,這也有賴于該課程的學(xué)習。工程專業(yè)開設(shè)該課程的意義由此可見。但是,由于種種因素的影響,目前該課程教學(xué)中還存在不少現(xiàn)實問題。鑒于此,本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)過程等方面探討高層建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革問題,希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。
一、課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,土建行業(yè)對人才的要求特別是對學(xué)生工程素質(zhì)的要求越來越高,企業(yè)歡迎的是具有完備知識結(jié)構(gòu)又具備較強工程能力的人才。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程涉及很多計算,教學(xué)內(nèi)容十分豐富,但該課程的學(xué)時往往十分有限,因此,合理選擇教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。該課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標,理論與實踐并重,并注意兼顧不同學(xué)習基礎(chǔ)的學(xué)生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學(xué)四年級第一學(xué)期,主要內(nèi)容包括緒論、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系與布置、高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算分析和設(shè)計要求、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑地下室和基礎(chǔ)設(shè)計等,與先修課程混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、工程結(jié)構(gòu)抗震等有緊密聯(lián)系,也存在一定的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。為了保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性,教師處理與已開設(shè)課程重復(fù)的內(nèi)容時,應(yīng)做到“重復(fù)的內(nèi)容講差別,相似的內(nèi)容講典型,突出重點”[1]。例如:荷載計算部分的一些內(nèi)容與混凝土結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容相似,按照相似的內(nèi)容講典型的原則,對該部分內(nèi)容,教師應(yīng)重點講解高層建筑結(jié)構(gòu)的風荷載計算(考慮風震系數(shù)),而活荷載計算可不考慮不利布置;框架結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的一些內(nèi)容,與混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)等課程的相關(guān)內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象,按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則,對該部分內(nèi)容,教師應(yīng)重點講解在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何調(diào)整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù);高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計部分的一些內(nèi)容,與基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)工程課程存在內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象,按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則,教師可重點講解高層建筑“筏板基礎(chǔ)”“樁基+筏板”設(shè)計中的常見錯誤及其原因。
二、課程教學(xué)模式
在開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程時,學(xué)生已具備一定的專業(yè)技能,但綜合能力還有待提高。采用多元化教學(xué)模式是近年來該課程教學(xué)的主要特點之一。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐性和操作性強的特點,教師應(yīng)以促進學(xué)生提高實踐技能、掌握關(guān)鍵知識為主線,整合課程各個單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和項目導(dǎo)向教學(xué),將“教、學(xué)、做”有機結(jié)合,著力體現(xiàn)應(yīng)用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式有機融入教學(xué)過程,有利于處理“懂”與“會”的關(guān)系,學(xué)生可以先懂后會,也可以先會后懂或邊懂邊會。此外,教師還可以把課堂搬進實驗室、建筑設(shè)計院、工程施工現(xiàn)場等場所,廣泛開展直觀教學(xué),實現(xiàn)課堂教學(xué)與實習實訓(xùn)的一體化,從而有效提升學(xué)生的綜合能力。
三、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂教學(xué)、PKPM軟件應(yīng)用、工程設(shè)計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學(xué)改革。
(一)課堂教學(xué)
課堂教學(xué)應(yīng)以講解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本設(shè)計理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等內(nèi)容為主;要有明確的教學(xué)目標、有效的教學(xué)策略和具體的學(xué)習評價指標;要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升,廣泛開展探究性學(xué)習和協(xié)作學(xué)習;要注意培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習的觀念,力促學(xué)生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)中,還應(yīng)做到課堂講授、自學(xué)、討論相結(jié)合,課內(nèi)學(xué)習與課外學(xué)習相結(jié)合,理論學(xué)習與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合[3]。第一,課堂講授與自學(xué)相結(jié)合。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重點講授基本概念、基本原理和難點,并向?qū)W生指定課外自學(xué)的內(nèi)容和思考題,以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,化解教學(xué)內(nèi)容多而課時有限的矛盾。第二,開展課堂討論,啟發(fā)學(xué)生開展積極的思維活動[4]。大學(xué)生思想獨立性強,思維靈活,喜歡獨立思考問題。因此,在全班或小組內(nèi)圍繞一個問題開展討論,讓學(xué)生各抒己見,相互啟發(fā),有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的積極性和主動性,充分提高教學(xué)效果。如在高層結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容的教學(xué)中,可讓學(xué)生以某“高層設(shè)計采用哪種結(jié)構(gòu)體系較合理”為題在班級范圍內(nèi)開展討論,讓學(xué)生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)知識。就課堂討論的方式來講,教師可先提出問題,讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上,選出代表到黑板前陳述意見,這樣既可活躍課堂氣氛,提高教學(xué)效果,也可提高學(xué)生的表達能力。第三,課內(nèi)學(xué)習與課外學(xué)習相結(jié)合。在每次課結(jié)束前,教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習內(nèi)容、預(yù)習內(nèi)容及思考題。對于較抽象的教學(xué)內(nèi)容,教師應(yīng)組織學(xué)生開展課堂討論或課外學(xué)習小組(宜以宿舍為單位)討論。教師還可結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容,組織開展以高層結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論知識和常規(guī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的小型競賽活動,如PKPM建模大賽等,以鍛煉提高學(xué)生的知識運用能力。第四,理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合。筆者的調(diào)查表明,很多學(xué)生在學(xué)習過程中都感覺到“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”難以理解,難以聯(lián)系具體工程實例;結(jié)構(gòu)設(shè)計只是停留在單個構(gòu)件上,不明確結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的思路。因此,教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容引入工程實例,通過對工程實例的詳細講解,使學(xué)生加深對理論知識的理解,提高應(yīng)用能力。比如,對高層建筑常用的三種結(jié)構(gòu),即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu),教師可借助實際工程項目,依次詳細講解抗側(cè)力構(gòu)件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制,通過實例講解使學(xué)生理清結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體思路,加深對規(guī)范條文的理解。需要說明的是,教師教學(xué)中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實踐,也可來自教師指導(dǎo)學(xué)生完成的工程設(shè)計實踐項目。教師指導(dǎo)學(xué)生進行工程設(shè)計實踐(包括結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)建模、施工圖繪制等),是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的有效手段。
(二)PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)
PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)的重點是理解和掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程,主要有以下三個教學(xué)步驟:(1)結(jié)構(gòu)布置的講解與練習。在此步驟中,要通過講解和練習,使學(xué)生掌握運用PKPM軟件建模的技巧,理解“抗規(guī)”關(guān)于結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的基本要求。結(jié)構(gòu)平面布置要求平面形狀簡單、規(guī)則、對稱、質(zhì)心和剛心重合[5]30−31;結(jié)構(gòu)豎向布置的要求主要是抗側(cè)力構(gòu)件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數(shù)輸入練習。在此步驟中,應(yīng)要求學(xué)生按照相關(guān)要求,結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的實際情況輸入PKPM相關(guān)參數(shù),并理解基本風壓、基本雪壓、設(shè)計地震分組、抗震設(shè)防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。(3)PKPM計算結(jié)果的分析判斷和參數(shù)調(diào)整。在此步驟中,應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過對計算結(jié)果的分析,判斷結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求,并對不滿足要求的參數(shù)進行調(diào)整。
(三)工程設(shè)計實踐教學(xué)
開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐教學(xué),有利于學(xué)生強化工程概念和感性認識,激發(fā)學(xué)習主動性,提高創(chuàng)新能力。在工程設(shè)計實踐教學(xué)中,教師可以組織學(xué)生分組參觀調(diào)查當?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ私馄錁?gòu)型、結(jié)構(gòu)體系、存在的施工問題等;可以讓學(xué)生以小組為單位完成高層建筑的建模,如15層以下教學(xué)樓、辦公樓、賓館等框架結(jié)構(gòu)的建模,20層以下住宅樓等剪力墻結(jié)構(gòu)的建模,20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結(jié)構(gòu)的建模。
(四)課程考核
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的常規(guī)考核方法是筆試成績與平時成績相結(jié)合,但筆試成績一般占總成績的80%,這容易導(dǎo)致學(xué)生只重視理論而忽視實踐,不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高。該課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生綜合運用知識的能力,可采用筆試、上機操作、實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的考核方式。其中,筆試成績占總成績的50%,試卷的制作可參考國家“注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)資格”考試;上機操作成績占總成績的20%,可以給定房屋建筑平面圖和立面圖,讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)運用PKPM軟件完成滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)建模;實踐環(huán)節(jié)成績占總成績的30%,內(nèi)容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學(xué)中的表現(xiàn)等。
四、教學(xué)過程的組織
如前所述,在每次課結(jié)束前,教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習內(nèi)容、預(yù)習內(nèi)容及思考題,其中預(yù)習的內(nèi)容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu),調(diào)查了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工中存在的問題等,并形成文字。導(dǎo)入新課時,教師可用5分鐘左右的時間了解學(xué)生的預(yù)習情況,并通過總結(jié)引出新課題。在講授新課的過程中,教師應(yīng)突出重點,把握難點,可按照理論講授―例題解析―學(xué)生練習―歸納總結(jié)的步驟組織教學(xué)。如在講解高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時,可先分述每種結(jié)構(gòu)體系的概念,再舉例分析典型的結(jié)構(gòu)體系布置,然后讓學(xué)生畫出附近教學(xué)樓等高層建筑的結(jié)構(gòu),最后歸納總結(jié)常見建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇。課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)一般可采取學(xué)生自由發(fā)言與教師總結(jié)相結(jié)合的方式,而在安排有小組前期調(diào)研的情況下,應(yīng)緊緊圍繞小組代表的匯報發(fā)言開展現(xiàn)場提問。另外,教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動到建筑設(shè)計院、工作室參觀實踐,以實現(xiàn)學(xué)以致用,不斷提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。例如,為了提高應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量,黃淮學(xué)院在其大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設(shè)置了建筑設(shè)計院校內(nèi)實踐基地,為土木工程、建筑工程等專業(yè)學(xué)生的工程實踐提供了良好的平臺,教師引導(dǎo)學(xué)生到這里結(jié)合教學(xué)內(nèi)容參觀實踐,無疑能夠有效地促進學(xué)生實現(xiàn)所學(xué)理論知識的內(nèi)化和實踐應(yīng)用能力的提升。
作者:邵蓮芬 單位:黃淮學(xué)院
參考文獻:
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[關(guān)鍵詞]工程結(jié)構(gòu);抗震設(shè)防;標準;問題 文章編號:2095-4085(2015)11-0039-02
我國先后經(jīng)歷過比較嚴重的唐山大地震、汶川地震,地震災(zāi)害所帶來的損失十分嚴重。要想解決和減少地震所帶來的傷害就需要對各種建筑設(shè)施進行防震設(shè)計和施工建設(shè),從而間接減少帶來的地震危害。
1抗震設(shè)防標準
1.1國外抗震設(shè)防標準
不同國家由于自身的經(jīng)濟條件、地震危害程度、社會因素、政治因素等方面存在差異,使得在設(shè)防標準上也存在很大的差異性。本文主要介紹美國、日本以及歐盟在抗震方面設(shè)立的抗震設(shè)計標準,希望為我國抗震設(shè)計提供一定的經(jīng)驗借鑒。
(1)美國抗震規(guī)范。美國抗震規(guī)范由于當時經(jīng)濟、政治體制的影響抗震規(guī)定也具有多種模板,主要包括抗震技術(shù)指南、地方規(guī)范、專業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)范以及國家規(guī)范等幾種類別。美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理局規(guī)定“保證結(jié)構(gòu)在合理超越概率和地震的作用下絕對安全并且不存在損傷”,并且規(guī)定了設(shè)防目標以及兩級抗震設(shè)防水準。
(2)日本建筑法則。日本建筑法則對抗震設(shè)防設(shè)立了兩個等級,第一個標準是在中等強度地震作用下,建筑結(jié)構(gòu)要保證不遭受任何程度的破壞,確保建筑、生命、財產(chǎn)的安全;第二個標準是指在強震作用下,建筑物不會發(fā)生倒塌或者出現(xiàn)危及人身安全的事故。
(3)歐盟規(guī)范。歐盟制定了兩級防震設(shè)防要求:不倒塌和限制破壞要求。地震作用期限為50年,保證建筑在50年的多次地震作用下,結(jié)構(gòu)不會存在局部破壞或倒塌。
1.2我國抗震設(shè)防標準
我國抗震設(shè)防標準沒有做出明確規(guī)定,只是指出在震級8級以下不用設(shè)防,9級及以上的話可以采取降低建筑高度和改善建筑平面來減少地震帶來的傷害。80年代以后提出了富有時代特色的“小震不壞;中震可修;大震不倒”的設(shè)防目標,但是設(shè)防標準仍舊存在很多的缺點和問題,主要包括:
(1)設(shè)防標準設(shè)置過于死板,僅僅通過地震危險性進行等級劃分,并沒有實際考察設(shè)防標準對震區(qū)建筑物震害、人員傷亡以及經(jīng)濟損失等方面的具體影響,不能夠保證未來發(fā)生地震建筑結(jié)構(gòu)的安全性。
(2)對于發(fā)生的大震還是小震,全國上下都借助統(tǒng)一標準進行區(qū)分,沒有考慮不同城市經(jīng)濟、社會、建筑水平、人口密集程度等方面的所存在的差異性,容易導(dǎo)致抗震救災(zāi)物質(zhì)的浪費,而對于一些人口密集的震區(qū)還有可能存在安全隱患。
(3)當前的設(shè)防標準考慮的問題都過于片面,只是考慮建筑結(jié)構(gòu)在地震時不要出現(xiàn)損壞或者是倒塌,并且確保人身安全,但是沒有考慮要保證整座城市能夠在震后繼續(xù)穩(wěn)定的運行。
1.3工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準
工程設(shè)防的傳統(tǒng)思想其實就是利用最低的造價建設(shè)滿足實用和安全性能的工程,通過不斷的探索,人們轉(zhuǎn)變了對工程建筑安全的定義,引入了針對建筑結(jié)構(gòu)安全性的概念。將建筑結(jié)構(gòu)強度R0外部荷載力的變化產(chǎn)生的效應(yīng)進行比值計算得出R值,如果結(jié)構(gòu)的比值大于1則表明結(jié)構(gòu)安全局,如果小于1則表示結(jié)構(gòu)存在安全隱患。我國的抗震設(shè)防標準原則可以用以下公式表示:
E=收益-可能存在-定的損失=最大
其中的收益指的是建筑結(jié)構(gòu)在建設(shè)完成之后所獲取的全部直接以及間接的精神成果;生產(chǎn)投資則可能是利用貨幣衡量,再加上建筑結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的各方面影響,通過人數(shù)傷亡數(shù)據(jù)以及對人們?nèi)粘I顒幼鞯挠绊?,很難由其公式得出。費用一般是一種概念性總稱,它主要包括有裝修費、施工費用以及材料費等,可以發(fā)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工時,工程造價和修復(fù)費用本身就是看似毫無關(guān)聯(lián)的,所以要想對在減少工程造價的同時又不會引起維修費用的提升,可以通過優(yōu)化初始造價和修復(fù)費用之間的配比,找出兩者之間的一個平衡點。
2工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準問題
區(qū)地震發(fā)生的特點對工程結(jié)構(gòu)進行防震設(shè)防處理十分必要。
(1)抗震設(shè)防的原則。設(shè)防原則有以下幾大類別:杜絕和減少人員的傷亡;盡量減少財產(chǎn)的損失;采取相關(guān)措施減少人員傷亡;容許工程結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時出現(xiàn)小程度的損壞;工程設(shè)施在地震發(fā)生時確保安全性,并且保證不會向外界排放有毒物質(zhì)和不會導(dǎo)致發(fā)生嚴重程度的次生災(zāi)害。
(2)抗震設(shè)防的目標。工程結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)防時具有非常明確的目標:小震不壞;中震可修;大震不倒。我國也在1989年的相關(guān)設(shè)防規(guī)范文件中采用了這種思想。不過在設(shè)防目標上仍舊存在幾個方面的問題。首先對大、小震的不倒還是不壞缺乏明確定義,其次只是單純考慮設(shè)防目標并沒有考慮工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標,最后沒有根據(jù)地區(qū)的不同,規(guī)定設(shè)防目標。
(3)抗震設(shè)防的環(huán)境。一般來講設(shè)防環(huán)境并不是一種主觀量,它是取決于人們對地震危險性的評估結(jié)果和地震的評估方法,更多的是來自于一種客觀評估。設(shè)防環(huán)境是確定設(shè)防標準以及設(shè)防目標的重要依據(jù),它的準確性評估對于工程結(jié)構(gòu)設(shè)防具有非常重要的意義。
(4)抗震設(shè)防的參數(shù)借鑒。在進行工程設(shè)防時,需要借助一定的物理參數(shù)進行,國內(nèi)外使用最多的參數(shù)有地震動參數(shù)以及烈度參數(shù)兩種。不過這幾年來越來越多的國家傾向于使用地震動參數(shù),因為隨著科技的不斷進步,烈度參數(shù)所暴露出的弊端也越來越多,不能夠滿足人們的設(shè)防需要。
(5)抗震設(shè)防的等級。同一類建筑在同一個地區(qū)由于受到當?shù)夭煌?、?jīng)濟、文化等方面的影響,再加上震后的影響程度,在考慮設(shè)防等級的時候就會存在很大差異。重要性的工程結(jié)構(gòu)一般需要較高的設(shè)防等級,相對來講一些普通的工程結(jié)構(gòu)就不需要設(shè)立很高的設(shè)防等級。
論文關(guān)鍵詞:遠程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;高可靠性;擴展性;三層體系結(jié)構(gòu)
一個成功的大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)在設(shè)計中必須考慮到以下幾項關(guān)鍵要求:高可靠性(HighAvailability),低延遲(LowLatency),擴展性(Scalability)和安全性(Security).本文基于上述要求,參考了目前多種先進的相關(guān)技術(shù),提出了一個遠程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)劃和設(shè)計方案.
1系統(tǒng)功能,設(shè)計宗旨和總體結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要提供遠程教學(xué)所需的學(xué)生在線注冊、記錄管理、遠程教學(xué)課件、課堂討論、作業(yè)提交、教師答疑以及在線測試等主要功能,所有這些功能都通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來完成.系統(tǒng)處理能力的設(shè)計目標是要能夠支持多達10000注冊學(xué)生和每天不少于百萬級的訪問量.
本系統(tǒng)的一個設(shè)計宗旨是不采用高端或?qū)S糜嬎銠C,而是使用通用計算機硬件系統(tǒng).這主要是依據(jù)所謂橫向拓展(Scale-out)的思想,而不是縱向拓展(Scale-up).也就是說系統(tǒng)在整體上要能夠使用分布式并行處理技術(shù),把系統(tǒng)負荷合理分配到多臺對等的服務(wù)器上.這樣更有利于系統(tǒng)的擴展性,甚至可以構(gòu)建出有成千上萬個服務(wù)器結(jié)點的集群(Clustering)來提供超強的數(shù)據(jù)處理能力.這也是所謂云計算技術(shù)(CloudComputing)的核心思想之一。
本系統(tǒng)的主要操作系統(tǒng)平臺選擇開放的Linux系統(tǒng).依據(jù)系統(tǒng)的性能目標和擴展性的要求,本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用了如圖1所示的三層結(jié)構(gòu)(Three-tierArchitecture)的設(shè)計.
這樣的分層結(jié)構(gòu)有效的劃分了系統(tǒng)功能,每個層次的功能都相對獨立,這樣既有利于對各個層實施有針對性的優(yōu)化策略,也簡化了整體維護的復(fù)雜度,是目前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用經(jīng)常采用的設(shè)計,二.本文的重點是要對這個遠程教學(xué)系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)層次進行分析和討論,而不涉及各層軟件系統(tǒng)的具體實現(xiàn).下面對各層所要解決的問題,設(shè)計的策略和技術(shù)展開進一步討論.
2網(wǎng)頁層的設(shè)計
網(wǎng)頁層的任務(wù)是受理師生從網(wǎng)頁瀏覽器所提交的請求,并最終發(fā)給用戶所需的內(nèi)容.網(wǎng)頁服務(wù)器(WebServer)是其核心,本系統(tǒng)選用了目前全世界使用最廣泛的Apache服務(wù)器,同時又采用了服務(wù)器(Proxy)和緩存(Caching)的技術(shù).
網(wǎng)頁層向用戶所提供的內(nèi)容大致可以分為靜態(tài)(Static)內(nèi)容,與動態(tài)(Dynamic)內(nèi)容,近幾年涌現(xiàn)的多個內(nèi)容分布網(wǎng)絡(luò)(ContentDistributionNetworks)主要就是針對靜態(tài)內(nèi)容的.本系統(tǒng)的靜態(tài)內(nèi)容相對總體內(nèi)容比例較大.針對這些特點,本設(shè)計在網(wǎng)頁服務(wù)器前加上經(jīng)過作者軟件強化后的反向服務(wù)器(ReverseProxy),它具備以下功能:
1)緩存(Caching)內(nèi)容.由于靜態(tài)內(nèi)容很少需要更新,所以使用緩存技術(shù)可以把它們存儲于中.用戶對靜態(tài)內(nèi)容的請求大都由直接處理后返回給用戶,這樣就大大減少了網(wǎng)頁服務(wù)器的負荷,有效地滿足了用戶低延遲的要求.這里決定緩存效率的是其替換算法(ReplacementAlgorithm),作者對LRU算法加以改進,考慮了文件大小和取用頻率的因素,更適合教學(xué)系統(tǒng)的特點.另外,使用支持ESI(EdgeSideIncludes)語言的反向,緩存也可以有效分擔部分動態(tài)內(nèi)容對網(wǎng)頁服務(wù)器帶來的負荷,明顯提高系統(tǒng)對動態(tài)內(nèi)容的處理速度.本設(shè)計還進一步參考了其它動態(tài)內(nèi)容的提速技術(shù),對動態(tài)網(wǎng)頁碎片(PageFragments)在網(wǎng)頁服務(wù)器內(nèi)也進行了緩存.
為了進一步證明本設(shè)計的效果,作者設(shè)計了一個針對靜態(tài)內(nèi)容的實驗,使用HPLoadRunner軟件來模擬500學(xué)生用戶同時連續(xù)訪問隨機的靜態(tài)網(wǎng)頁.實驗結(jié)果如圖2所示,其中點畫線為未使用反向,實線為使用反向.它顯示在使用改良過的反向后,網(wǎng)頁反應(yīng)時間由平均約36ms降到了只有約6ms,系統(tǒng)功能的提升是很顯著的.
2)負載平衡(LoadBalancing).反向根據(jù)每個網(wǎng)頁服務(wù)器當前的負載,把用戶請求分配到負載相對輕的服務(wù)器上.這不僅提高了系統(tǒng)的處理能力和縮短了反應(yīng)時間,而且還可以有效提高系統(tǒng)可靠性,避免單點失敗.另外,本系統(tǒng)平衡負載功能在處理用戶會話(Session)時,采用了粘連式的(Sticky)平衡負載策略,從而減少了系統(tǒng)復(fù)雜度和由此帶來的額外開銷.
3)安全保護.反向是系統(tǒng)第一個安全保護環(huán)節(jié),但不是唯一的.它加人了人侵攻擊(Intrusionattack)和協(xié)議攻擊(ProtocolAttack)的檢測和防護.除此以外,使用還可以有效的”隱藏”網(wǎng)頁服務(wù)器集群,增加了針對特定網(wǎng)頁服務(wù)器版本進行攻擊的難度.
對于現(xiàn)有的很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言,網(wǎng)頁層是其運行的瓶頸,而上述的反向加網(wǎng)頁服務(wù)器集群的設(shè)計則解決了這個問題.
3應(yīng)用層的設(shè)計
考慮到本教學(xué)系統(tǒng)的相對復(fù)雜度以及擴展新功能的需求,使用應(yīng)用層是很必要的.應(yīng)用層的主要任務(wù)是實現(xiàn)商務(wù)邏輯,它根據(jù)網(wǎng)頁層傳遞的用戶指令并在需要時從數(shù)據(jù)庫層查詢數(shù)據(jù),從而完成整個系統(tǒng)的核心控制功能.本系統(tǒng)的應(yīng)用層采用了無狀態(tài)(Stateless)的設(shè)計原則,這簡化了應(yīng)用服務(wù)器集群擴展的步驟.
為了更加高效地利用應(yīng)用服務(wù)集群,應(yīng)用層和網(wǎng)頁層的接口也加人了負載平衡的機制.本系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器集群采用的是基于企業(yè)服務(wù)總線(EnterpriseServiceBus)的結(jié)構(gòu),集群的成員共享服務(wù)總線上的指令隊列來達到負載平衡的效果.這樣的設(shè)計也避免了單點失敗.
應(yīng)用層的另外一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是和數(shù)據(jù)層的接口.由于網(wǎng)頁層和應(yīng)用服務(wù)集群都做了優(yōu)化,消除了瓶頸,而且無狀態(tài)的設(shè)計對數(shù)據(jù)庫的要求相對于有狀態(tài)的設(shè)計要高,數(shù)據(jù)庫層很可能因此而成為整個系統(tǒng)的瓶頸.為此,在應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層的接口中,要使用分布式的緩存(Distributedcache)來優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的存取.這個數(shù)據(jù)庫緩存具備數(shù)據(jù)復(fù)制功能,能夠保證所有的應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)同步.有了這樣數(shù)據(jù)庫緩存的應(yīng)用層就提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整體存取速度,有效的降低了數(shù)據(jù)庫層的負擔.
應(yīng)用層還要提供比網(wǎng)頁層更進一步的系統(tǒng)安全功能.它主要是針對那些非人侵性的攻擊,也就是那些單個請求都看似合法卻是數(shù)量龐大能耗盡系統(tǒng)資源的攻擊,一個典型的例子就是分布式拒絕服務(wù)(DistributedDenial—of—service)攻擊.本系統(tǒng)采用的策略是對用戶會話進行以統(tǒng)計分析為基礎(chǔ)的實時行為評估,對于那些可疑的用戶會話加以系統(tǒng)資源分配限制,可疑度越高分配給它的資源就越少,對于被確認的攻擊者則完全拒絕其訪問.這個策略可以有效地保護系統(tǒng),又可以避免錯誤地拒絕用戶的合法訪問.
4數(shù)據(jù)庫層設(shè)計
數(shù)據(jù)庫在本系統(tǒng)中是至關(guān)重要的.本設(shè)計主要采用數(shù)據(jù)冗余(DataRedundancy)的策略,也就是利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的集群技術(shù)和數(shù)據(jù)自動復(fù)制功能來實現(xiàn)高可靠性:集群中的數(shù)據(jù)庫節(jié)點相互復(fù)制數(shù)據(jù)以達到數(shù)據(jù)的同步,這樣由于每個數(shù)據(jù)都有多個備份,集群中任何單個數(shù)據(jù)庫的失敗都不會造成數(shù)據(jù)的丟失.其次,它應(yīng)有快速的處理功能和易擴展J勝,本系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)劃分(DataPartition)策略來實現(xiàn)這個要求.