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1、概述
人類為了滿足生活和生產活動的需求,建造了房屋、道路橋梁、隧道、堤壩、電站、港口、機場等建筑物和構筑物。建造各類建筑物和構筑物的科學技術統稱為土木工程。在土木工程漫長的發展過程中,力學知識一直有著廣泛的應用。通過經驗的積累,人類很早就會建房子、架橋梁,但只有擁有了現代力學知識,人們才能建造出摩天大樓、巨型水壩、大跨橋梁、海洋平臺、海底隧道等宏偉工程。
土木工程專業本科教學主要開設的力學必修課程包括理論力學、材料力學和結構力學三門專業基礎課,通常稱為土木工程的“三大力學”。 土木工程中常用的結構構件包括桿、梁、柱、板、殼、桁架、懸索等。在這些結構構件力學分析的基礎上,土木工程師可以建造出結構優化、安全可靠的現代大型結構物。
2、模型的建立
人們對事物的認識往往并不是直接考察其真實的全部,而是通過科學抽象與合理簡化、略去次要因素并抓住其本質特征而建立近似替代物來進行分析研究的。結構的力學分析就是按照上述的道理采用力學建模進行研究的,即利用力學、工程結構知識和實踐經驗,首先經過科學的抽象,并根據結構實際的受力、變形等主要因素,對結構進行合理的簡化;經簡化后可以用作分析計算的模型,稱為結構的計算簡圖或力學模型。
2.1 對外力的假設及簡化
對外力的假設及簡化反映了外力對建筑結構的作用情況。根據不同的情況將外力簡化成不同的荷載。比如,當外力作用面積相對于結構來說較小,可將其簡化為集中荷載,否則簡化為均布荷載。若外力相對于結構位置和大小變化均較小,可將其簡化為靜荷載,否則簡化為動荷載。
2.2 對約束及連接的假設及簡化
對約束及連接的假設及簡化外部約束反映了約束體對結構和約束體連接處位移的限制情況,約束的類別很多,根據不同的標準可以將其簡化成具體理想的約束。比如,當約束體的剛度很大或者結構和約束體連接處位移受到限制小到可以忽略時,就可以將其簡化為剛性約束,如光滑接觸面、固定支座、活動支座等。當約束體存在變形且結構和約束體連接處位移產生的影響不可以忽略時,可將其簡化為理性柔性約束,如彈性支座、柔索;將桿件結構體系的構件與構件之間連接簡化為鉸結點、剛結點等。
目前建筑結構設計采用PKPM軟件進行計算,使用過程中最關鍵的就是建模,也就是將一個復雜的工程問題簡化為一個簡單的力學計算簡圖,這就離不開力學知識。力學模型選取的正確與否直接關系到最終計算結果的正誤。
3、內力的計算
計算機不是萬能的,如果在程序的操作過程中,因為某個參數輸入錯誤,導致整個內力計算結果錯誤,而計算機不具備這種糾偏能力,就需要利用力學知識進行判斷、檢驗,以避免錯誤的出現。有些構件采用PKPM進行計算相當麻煩,比如小框架結構的樓梯,往往采用手算代替機算,這就需要力學知識首先算出其內力。
4、結語
要想做一個合格的土木工程師必須要有較好的力學基礎。若缺乏對三大力學的基本概念、物理意義和求解方法的深入理解,想真正掌握好相關專業課程,做好有關工程設計、 施工、監理乃至進一步的科研工作,是不可想象的。
參考文獻:
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[3]郭劍, 張福明.如何激發學生學習建筑力學的興趣[J].山西建,2007,33(2)
[4]黃立新,吳宇華.土木工程專業的計算力學教育[J].廣西大學學報(自然科學版),2007,32(z2)
[5]郝哲.土木工程專業中的若干力學問題剖析[J].沈陽大學學,2005,17(2)
中圖分類號:TD353.5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)36-0343-01
我國工程管理建設有著悠久的歷史發展過程,隨著我國大規模工程建設經驗的不斷積累,我國土木工程、工程項目管理、工程經濟學、建筑施工組織與技術土木學與地基基礎、城市規劃的管理、房地產開發與經營等得到了飛速的發展。我國逐漸形成了一個科學、創新、有效的工程理論體系。工程建設在朝氣蓬勃的發展,其創造的經濟價值令人嘆為觀止。雖然我國的工程理論體系已經有較大發展,但仍然不夠成熟完善,因此加強理論解析與體系構建是非常重要的。
1 淺析工程管理類的理論內涵
1.1 淺析工程管理項目及工程經濟學的內涵
工程管理項目是指以工程本身為基礎,對工程施工過程中的各個環節進行組織、計劃、決策、控制和協調,結合其他工程管理科學實現工程目標。工程管理項目具有系統性、復雜性、綜合性特點,與其他管理方式不同,工程管理項目不僅具有管理學特性,還兼備工程學特征,工程管理者要針對工程環境,運用現代的工程學和管理學手段進行工程管理,實現工程效益的最大化,推進社會經濟的發展。工程管理與經濟息息相關,從工程經濟學的角度將,工程管理項目能夠提高工程效益,促進工程完成進度,有利于社會經濟的進一步發展。
1.2 淺析工程管理類的界定與分類
工程管理及基本原理與其他管理學有所不同,其兼備管理學科和工程學科的特點,具有基礎性、抽象性,在獨特的工程技術背景下,運用管理學的策略與方法,實現工程管理對工程的預期目標。工程管理類的界定與工程自身特點息息相關,包含技術集成性和產業相關性,是工程管理者在特定的產業環境基礎上,運用特殊形式對技術集成體的綜合管理。隨著當前工程管理的發展和高新技術產業的興起,工程管理不僅是在建筑工程領域被廣泛應用,在其他行業,例如石油、化工、礦業、通信等也被廣泛應用,因此,當前的工程管理的界定與分類更加廣泛。目前,針對工程管理的分類主要按照工程性質有以下幾種:第一,建筑類工程管理。主要是對道路、鐵路、房屋建筑、水利工程等建筑工程的管理。第二,制造類工程管理,包括機械、化工、電氣等技術性行業工程的管理。第三,采掘類工程管理,主要是石油、天然氣、煤礦等開采工程的管理。第四,探索類工程管理,主要是航天、生物醫學等科學探索工程的管理。[1]
1.3 淺析工程管理體系與其他相關學科的關系
工程管理體系涉及內容復雜,與其他學科具有密切的聯系。工程管理與工程學,其具有工程技術背景的特征,運用工程理論和技術要求,促進工程學的發展;工程管理與管理學,其運用管理學基本理論和科學方法,合理配置工程組織、人力、財力和物力,提高工程建設水平;工程管理與經濟學,工程師將運用經濟學特點,從宏觀、微觀等視角分析工程決策、投資,對工程項目進行科學評估和管理;工程管理和系統論,系統論是以研究系統模型、結構、規律為基礎的,運用邏輯學和數學等學科對系統進行管理。工程管理結合系統論的理論和思想,構建更加科學的工程管理體系;工程管理與信息科學,信息科學深入工程管理的組織,調節管理理論和思想、方法間的互動,最終改變整個過程管理系統及其理論與實踐。
2 簡述工程項目管理體系的特點
2.1 簡述工程項目管理體系的特點
工程項目管理體系與一般管理體系的特點不同,具體表現為以下幾方面:首先,工程項目管理體系的管理對象以工程技術為主,根據工程技術管理規定,具有一定的行業特征。其次,具有理論和應用的互動特征,工程項目管理體系不僅是管理學、經濟學等基本理論的應用,更是工程技術與建設實踐的結合,是理論研究與應用實踐的互動過程。最后,涉及領域廣泛。工程管理涉及多個領域,包含工程整體,從工程規劃、設計到施工、運行,從開發管理到制造生產,包括技術創新和改革等,工程管理范圍非常的廣泛。此外,工程管理體系與其他項目管理系統既有區別,又有聯系。兩者管理對象不同,環境形式存在區別,但是,管理目標相似,項目管理的思想、方法在工程管理中也同樣適用。
2.2 簡述工程管理理論對社會發展的影響
工程管理在社會經濟發展中具有甚遠的影響,不僅能夠促進經濟的增長,提高投資效益,為工程建設提供創新的平臺,推動科技的進步,實現社會的和諧與發展。首先,促進社會和經濟發展。工程管理理論將工程進行規范化、標準化的管理,有利于保證工程質量,保障民生安全。通過對工程技術進行創新和改革,合理的控制工程工期,控制工程成本,提高工程投資收益,對工程作出科學決策,提高資源利用效率。其次,推動工程技術進步。工程管理為工程建設鋪設良好的平臺,不僅能夠促進行業的科技進步,還能夠引導科技成果的快速轉換,提高整個工程領域的科技創新。最后,促進社會和諧發展。工程管理以科學發展觀作為理論指導,把可持續發展戰略作為工程理念,促進人與社會、自然間和和諧相處,尋求環境與經濟的平衡發展,促進社會公平。
3 淺析工程體系的構建
3.1 淺析土木工程理論體系構建的核心
土木工程理論體系的構建是以人為服務對象的,所以其構建核心就是以人為本,天人合一,協同創新,構建和諧。以哲學的角度思考問題,工程理論體系的建立的目的就是促進人與社會、自然間的關系,運用工程管理對工程進行正確的決策、計劃、組織、控制,使工程更好的為人類服務。土木工程理論體系的構建將工程系統管理更加完善,在面對復雜的情況時,在工程活動的各個環節中解決問題,實現工程順利進行。
3.2 淺析建筑施工工程理論體系構建的方法
建筑施工工程理論體系相對系統、復雜,工程理論體系也是一個猶記得、邏輯化的體系,通過嚴謹、科學的構建方法實現建筑施工工程理論體系的完善。首先,邏輯方法。邏輯方法是以邏輯思維出發,從基本概念和沒有經過證明的假設為出發點,對整個理論體系進行推演。邏輯方法能夠結合大量工程實踐和經驗,通過推演總結提煉出規律、定理和定律,將知識提升至理論,在將理論系統化處理,最終形成一個體系。其次,歷史方法。歷史方法是根據研究對象在發展過程中所經歷的不同階段、形態和過程來研究理論體系,運用歷史經驗和實踐經驗反應對象的本質和發展規律,實現對施工工程理論體系的構建。
4 結語
工程管理體系建立的核心是以人為本,在工程管理過程中,其主要目的是根據工程實際情況,促進人與人、人與社會、人與自然間的和諧和互動,運用科學的手段加強對工程的決策、計劃、組織和協調、控制,實現工程的順利發展,促進工程技術的進步和經濟效益的發展。
參考文獻
目前,我國高等工程教育R悼緯躺柚媚J腳嘌的工程師在工程設計和操作實踐能力方面還有較大的提高空間。類似問題也在歐美高校存在。20世紀90年代,歐美高校發現工程類課程在分門別類學習完成后缺乏一個根據其相互關系整合運用的過程,課程知識對綜合實踐的支撐力度不強,以至于“很多學生抱怨在高年級階段的課程只是新增幾門課程而己”。美國高等工程教育界為此制定了《重建本科生教育一一美國研究型大學發展藍圖》,呼吁開設綜合設計課程(capstone course)。綜合設計課程可以把零散的專業課捏在一起,引導學生自主、系統地運用已經學過的專業知識去解決世界問題,并留給學生更多的思考空間,比如社會、環境、人文;在技能上,除了計算和動手實踐之外,更多地知道怎么去通過和別人系統配合完成工作。這在卓越工程師培養方面具有重要的作用和意義,同時受到高等教育界和工程界的重視,并得到了持續改進和建設。現在,世界發達國家和地區知名工科教育管理機構都要求學生參加綜合設計課程,如美國工程技術鑒定委員會(ABET)、加拿大工程師認證委員會(CEAB)、韓國工程教育認證委員會(ABEEK)等,都對綜合設計課程的設置和考核要求做出了規定。目前,全世界五大工程教育認證協定,即華盛頓協定(WashingtonAccord)、首爾協定(Seoul Accord)、悉尼協定(Sydney Accord)、堪培拉協定(CanberraAccord)、都柏林協定(Dublin Accord)也都對綜合設計課程有所提及,五大協定對于專業實作課程的最低畢業學分比例要求均在1/4以上。因此,從我國工程技術發展的實際需求出發,參考國際工程教育的認證標準,加快綜合設計課程建設,是助力我國工程教育質量爭取國際認可的一個重要途徑。為了更好地促進我國高校綜合設計課程建設與發展,分析其課程的目標導向、結構體系、評價方法,以及與其他相關課程的關系,為我國高等工程教育綜合設計課程研究提供參考和相關建議,本文課題組在國家留學基金委及四川省教改項目資助下,通過對普渡大學綜合設計課程教學的現場觀摩及實地考察,系統分析了其優勢及教學操作要素。本文將以案例研究的形式為主,介紹綜合設計課程的內容及作用,并分析其意義。
一、綜合設計課程定義與設置意義
1.綜合設計課程
羅伯特?杜雷邇給出了綜合設計課程的定義:“本科最后階段開設的課程,具有頂點性及體驗性特點,其目標是把大學階段學到的細碎的知識整合為統一的整體。為學生提供成功的體驗并憧憬的未來。”因此,綜合設計課程是為高年級工程類學科學生開設的整合性課程,是讓學生整合、拓展、思辨和應用所學專業知識和專業技能,具有培養學生綜合素質和幫助學生從學校順利向專業工作崗位過渡的功能,為塑造學生可持續的職業發展能力打下堅實基礎。
過去的課程設置在一定程度上未能充分強調課程之間的聯系,也未能突出通識教育與專業教育間的固有關系,更缺乏從實際工程需求出發,引導學生跨學科整合多門課的知識(不限于專業知識)進行綜合實踐的導向。而學生只有通過把多門課程共同聯系起來做一個完整的實踐性活動,才可能認識到課程間的實際聯系,掌握不同分工配合,理解團隊協作的技巧,最終建立起對未來職業成就感的憧憬,并鍛煉其作為工程負責人的領導能力。
2.普渡大學土木工程專業設置綜合設計課程的意義
綜合設計課程設置的意義需要從兩個方面來理解:第一,支持學生深層次學習;第二,幫助學生從學校向專業工作崗位順利過渡。
(1)支持學生深層次學習。綜合設計課程為學生提供整合己獲得的知識、技能和態度等的機會。深層次學習是一種基于理解、深入鉆研、學用結合和自我反思的高等級學習,區別于淺層次學習中單純的“教師傳遞知識一學生接受知識”的模式。綜合設計課程在充分考慮學生個人興趣與選擇的情況下,努力激發學生內在的學習動機,要求學生把已有知識、經驗及能力應用于真實的生活場景,找到解決問題的突破口,并學會多維度評價已有的方案并加以改善。通過具體問題導向的學習行為,學生在總結反思已有知識、提升專業技能、理解職業精神的過程中,可以實現對自身知識體系的“重構”,從而拓展綜合視野并促進個人綜合能力的提升。
波特蘭州立大學自1994開始就要求高年級學生從230門綜合設計課程中至少選擇1門作為最低學分畢業條件。在該課程中,學生以小組團隊的形式,通過完成一個綜合項目,把以往專業課程內容與社會中的實際問題結合起來,最終達到課程要求的四個能力目標:交際能力,批判思維能力,道德的或社會的責任感,以及對人類經驗多樣性的欣賞能力。經過統計,目前最受歡迎的綜合設計課程項目為申請撥款、移民和難民定居、小型商業項目咨詢、工程設計和公共關系,都是需要較強的協作關系尚能完成的項目。
(2)幫助學生從學校向職場順利過渡。2014年西南交通大學土木工程學院完成的企業用人單位調查問卷數據顯示,社會對于學生的專業實踐水平、溝通能力及團隊合作意識等方面尚有更高的期待。綜合設計課程正是為了積極滿足用人單位的實際需求,注重課程與具體項目的結合性,通過多樣化的教學方法和多元化的教學評價,挖掘學生各方面的能力與素質,幫助學生成長,為學生介入實際工程工作做好準備。
綜合設計課程要求學生完成一些應用性的實踐項目,如服務性實習、實習等,通過參加這些項目,學生把先前所學知識和技能應用于解決實際問題,有助于更加全面系統地培養起更具適應性的專業素質,具體表現為:在專業知識和技能方面,通過整合已有知識、提升專業技能,學生初步完成對自身知識和技能體系的構建。在職業精神和素養方面,提升團隊合作能力、獨立決策能力、溝通交流能力等。在專業意識和品質方面,提升安全、質量、責任意識,可持續發展意識,以及倫理道德等。在實踐方面,提升動手能力,發現、分析、解決問題的能力,以及自我評價和評價他人的能力等。通過這些素質的培養和能力的提升,學生的職場競爭力和適應性大大增強,為進入職業領域做好了準備。
3.綜合設計課程中的知識重構
基于五項基本的學習活動(團隊合作、解決問題、決策制定,批判性思維以及信息溝通),在綜合設計課程中整合相關的零碎的學科知識,從被動接受知識到關聯碎片知識,在實踐中獲得經驗,提煉、重構知識體系并應用于實踐。圖1展現了基于五項基本學習活動的綜合設計課程知識重構體系。
二、普渡大學土木工程綜合設計課程教學要求
普渡大學土木工程綜合設計課程按照“規劃、設計、土木工程分析”流程展_,是一個涉及盡可能多土木工程專業主要層面的、滿足綜合性和現實性的集體項目。該課程每學期招生30~120名學生,3個學分。課程按照團隊授課,每周召開兩次團隊會議,每次持續2個小時,會后有一個50分鐘的簡介會。這個課程的所有學生都被要求參加簡會。
課程負責人由專業實踐教學人員中的資深專家擔任,負責總體安排教學內容并作為每個簡介會的發言人。課程教學團隊成員負責若干個簡介會,同時在辦公室會議中扮演咨詢顧問的角色。在課程開始前,要制定針對具體項目的綜合設計課程設計指南(RFP,Requests forProposal)。指南由課程負責人、指導教師、教學助理和項目負責人共同起草完成。
三、土木工程綜合設計課程的特點
1.組建課程團隊
(1)團隊標識。在綜合設計課程中,每一個團隊要設置代表自己團隊特征和精神的LOGOS、信頭、圖紙標題欄格式、表格格式來標識自己。
(2)團隊成員個性標識。綜合設計課程設計團隊組成后,第一個活動就是讓成員互相認識,了解個性差異。普渡大學職業咨詢辦公室會對學生做個性類型介紹(比如:外向/內向、敏感/直覺、思考/感受和判斷/感知),幫助團隊成員學習和理解隊伍中各種各樣的個性類型,然后形成麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標分析報告,該報告可以反映出學生怎樣看待事物,如何做決策,確定自己的優點,從中理解不同個性團隊成員之間如何協同合作并為團隊完成既定任務做出貢獻。
(3)團隊組成。基于對學生所有學年平均成績、核心課程成績、工作經驗、計算機軟件技能和麥爾斯一布瑞格斯性格類型指標的分析,考慮團隊平衡性因素,不同個性及成績的學生被分配到各個團隊中。每個土木工程設計項目團隊的規模在5~8名學生,取決于課程總體的注冊人數。5個團隊共用一個辦公室,并配備一名工程經理。根據教學人員和安排調度,一般不超過15個團隊。工程經理一般都是土木工程專業畢業的教學助理,有時會由來自社會團體的志愿的專家人才來擔任。除了辦公室,團隊還擁有一個設計實驗室,配備小型模型試驗、工程計算、制圖等專業設備、軟件及相關參考資料。
(4)團隊專業道德。綜合設計課程還強調行業道德及工程倫理教育,除了要求每個團隊在公開會議中陳述其對與項目相關的專業道德的理解外,還將專業道德和工程倫理作為基礎課程考試的要求。
2.開展項目設計教學
在每個學期,所有團隊圍繞同一個項目展開工作。這些項目均處于早期規劃階段,是真實的當地項目。歷年來,這些項目的總體設計費用為200~1000萬美元。比如,2010年綜合設計課程就是基于項目“Varsity softballcomplex”設計的,項目金額近400萬美元。項目開展流程如下:
①聽取項目規劃和管理介紹講座。
②每個團隊研究RFP(Request forProposals),并在規定時間內按要求完成書面項目計劃書。
③在當前學期的第二個月完成課程設計第一階段計劃書,并做口頭匯報展示。
④接下來,團隊評估和修正他們的計劃書,作為課程設計第二階段提交成果的一部分內容要求。
⑤個人和團隊要分別詳細記錄每周的工作進度和內容。進度表和項目費用在最終成果評估中起到作用。
RFP幾乎和的真實項目一樣,關鍵的部分包括(見圖2):如果需要,附加信息和信息需求回應通過使用RTF的附錄提供。這為每個團隊及時提供了同樣的信息。
3.社會參與教學
與項目有關的人員都被結合到綜合設計課程設計過程中。此外,近期退休的當地工程師一般作為志愿者參與到課程中。對于普渡大學校園的項目,由普渡建筑師辦公室工作人員提出總體規劃,并給出該學期的綜合設計課程設計項目適應規劃建議。普渡大學設計與施工團隊都會參與到課程設計中。在每周兩次的晨會上,來自當地公司的工程師會簡述當地土木工程實施情況,包括公共事業設備、LEED案例學習、路面和交通條例、結構設計、坡度折減和排水、工程預算、聯系和籌措資金的渠道以及項目交付方法,工程師會參與并協助提案評估,這也是課程成果的一部分。
在這些設施的設計與建設中,需要考慮的往往不僅僅是技術問題,還有社會影響。有鑒于此,簡報和提案展示會議會經常包括西拉斐特的市長、一個或多個西拉斐特市議會成員、市政工程的職員、教師,以及那些即將使用這些設施的使用人。
引入上述多方人士對工程方案加以建議及評估的原因在于,設計和建設中經常需要解決甲方需求、社會影響、可持續發展、城市形象、文化傳承等非技術問題。綜合設計課程帶給學生的確實不囿于專業技能和知識,而是建立起了工程技術和社會需求之間的橋梁,這些需求不僅僅是物質的,還可能是非物質的;不僅僅是短期,還可能是長期的,而這恰恰是培養高層次工程人才所需要突出的教育內涵。
四、綜合設計課程案例
目前,大部分土建類綜合設計課程設計大致分為兩個階段:
第一,概念設計方案階段,主要包括設施及其位置的概念設計、項目使用的規范、交通規劃等方面的內容,該階段還包括備選方案在內的輔內容。
第二,方案建造實施階段,這個階段主要考慮方案實施過程中的組織協調、造價優化、環保節能及財務管理等方面的內容。
下面以普渡大學西拉法葉分校的總體規劃設計為課程案例,系統介紹圍繞該項目的課程設計要素及結構體系。
1.概念設計方案及其備選方案分析
(1)概念設計。綜合設計課程中的概念設計重點突出了參數化概念設計,參數化概念設計可以成為推進綠色建筑實踐的一種方法。它借助于邏輯推演和關系運算,通過調整參數,優化和建立參數概念模型以便于分析。
每個團隊關于項目(包括備選的方案)的概念設計(考慮西拉法葉校區和普渡大學的總體規劃)包括:①列出該種類型項目使用的規范;②場地平面圖,包括建筑物分布、行車道和人行道規劃、停車場、公共設施,包含電力、水、天然氣、污水、電信光纖電纜的管道分布;③關鍵控制工程立面圖,設計考慮最大洪峰的影響;④交通計劃,包括來往的多種交通運輸工具及在建過程中的交通流量;⑤環境因素,包絡污染物處理、現有濕地處理,及按需要提供的環境評估書;⑥侵蝕、沖刷防護;⑦USGBCLEED信用評級:實現綠色建筑施工的評級;⑧其他所需說明或規劃的概念元素的設計。
(2)備選方案分析。備選方案分析的根據是:①普渡大學和西拉法葉校區的總體規劃;②地下環境及替代基礎方法;③場地污染處理方法;④分級排水;⑤施工可行性分析包括施工材料和施工方法(包括大型施工設備)的評估;⑥公共設施(電力、水、污水、天然氣等)⑦其他因素,如印第安自然資源和環境管理部門的影響。
2.建造設計方案階段
一個學期的綜合設計課程交付的設計建議書應包括以下內容(圖3):
提交的所有計算都必須獨立完成,由團隊的另一個成員檢查和簽字。必須在規定的最后期限前提交,晚提交的文件不被接受。要求提交的信息包括圖紙、計算、日程表、電子表格等。除了項目介紹以PPT格式提交外,其他信息必須是電子文檔,通常使用PDF格式。團隊也需要提交該項目設計的多份紙質版材料,包括一套圖紙(以比例11:17,280x432mm紙繪制),一份備選方案設計書,包括成本和調度組織計算書。
五、團隊成果評級和反
該課程對學生成果的評估通常一學期舉行兩次。一次在第一階段結束,一次在課程結束時,以網絡匿名問卷的形式進行。對成果的評級規則由教學團隊所有成員共同制定。成績由兩部分組成:教學團隊評估的成績和同學互評的成績。
(1)教學團隊評價。教學團隊至少需要3名成員共同評審。教學團隊討論每個團隊的設計水準,并達成共識,給每個團隊的設計予以一個適當的評級。一個團隊的所有成員都是相同的等級。這是因為,雖然成員各自都忙于解決項目的不同組成部分,但其設計都處于同一背景和環境,因此,交付的成果被認為是群體努力的結果。
(2)同學間互評。同學之間互評進行兩次。第一次是在設計第一階段之后,對提交材料和自我展示進行評價;第二次是在第二階段課程結束時。同學互評為匿名評估。
等級評定之后,不同團隊之間進行互相評估,并依據兩個階段的互評結果,對最終結果做相應的調整。
六、結論
一項工程的建設,特別是重大工程的建設,由于時間的跨距比較長,在建設過場中,來自方方面面因素的影響,都很有可能對工程建設的目的產生偏離.設計方案不完善、施工組織方案不充分、管理機制不健全,極容易造成較大的經濟損失;即使工程完成其效果也存在不盡人意而遺憾;在一些關鍵的問題上處理不當,甚至帶來重大的經濟損失,直至工程建設的失敗也時有發生的事。
一、工程建設項目風險分類
1.意念決策風險
項目的意念決策,項目初期意念決策是整個項目建設中最為重要的一個環節,是第一風險。必須非常慎重,集思廣益、反復比較。項目業主應該根據自身的使用需求、經濟實力、融資條件和還貸能力等幾個因素確定工程建設的地點、規模、檔次標準和建設工期。同時,還需結合考慮地區經濟發展的形勢走向,甚至要考慮地區的政治形勢的穩定和發展前景等。
2.規模決策風險
項目建設的規模是根據業主自身的經濟實力來確定;明智的業主應該是適可而止,而不是無目的的任意擴大。工程的規模與項目投資并非為直線正比擴大的。
3.金融風險
業主應當盡量在建設項目中使用自身的資金完成項目建設。但工程建設往往需用的資金較大量,融資貸款搞建設已成為社會常見事;但大量的融資,利息和可能出現的匯率的變化往往不是一筆小數目,精明的業主應精打細算;萬一建設資金鏈出現斷層,中途停工是工程建設中最不想見到的可怕事件,因此會帶來投資的迅速增加。
4.建設程序風險
項目建設的決策者們往往是由于種種原因“求建心切”或急功近利,或認為自身理由充分,不履行各種建設程序而匆忙開工;26多年來的改革開放實踐證明,在工程建設管理程序上得到了大大改善,特別是近年來,各級政府在規劃、調控、監督、服務社會尤其是職能部門在管理程序上得到大大改善,配合電腦記錄和信息化的管理,尤其責任追究制度,使建設工程管理進入了程序化、法律化、專業化和經濟處罰手段等。
5.出現重大事故的風險
工程建設過程中出現重大事故,一是人身安全事故,二是工程質量事故;事故的出現大都是設計方、施工方、監理方和甲方(業主)管理的責任,作者主要探討業主方面的風險,業主的風險會殃及池魚被牽涉到難以避免的可能被影響成品美觀、結構受損、降低使用效果和拖延投產的問題等。而且延期投產的貸款利息和投產收入的損失往往很難算到設計方、施工方和監理方來承擔。
二.投資者為規避以上這些風險,作者認為應果斷采取以下對策
1.充分的市場調查研究
充分的市場調查研究是謀事之基、成事之道,通過調研出思路、謀對策、結成果。充分的市場調研是做好項目決策的必要和最基本的手段。
2.規避風險
風險的規避是常人都想的利得事項。但對于并不長期從事工程項目建設的業主來說,一般只是個籠統的概念,并非設想得那么充分、具體;對于缺乏建設經驗的業主尤為突出,他們往往是用加個百分比來代替所有的潛在的風險,這是靠不住的;必須充分考慮到每個可能出現的風險事項而擬訂應對的可靠規避措施。應考慮的規避措施如下:
(1)方案論證
盡管經過多方面比較得出的優化后的建設可行性報告;仍須集思廣益,經多方面、多層次的反復論證,最好是請有豐富經驗、實力的工程咨詢公司協助制訂和專門的專家論證,在聽取專家的論證意見之后再敲定方案。
(2)方案設計
找有較強實力的設計單位進行初步設計,并通過方案招標慎重比較后選擇設計方案,對控制施工圖的質量和控制建設造價能起到穩妥的保證作用,避免出現重大修改而通常只有增加造價,在重大的設計修改中,大量減少造價的機遇極其少見。
(3)嚴格程序
合理設置程序是確保建設工程依法依規依章和投資立項與完善設計方案的基礎,也是施工組織方案是否充分、內部運作是否規范的關健。干好一件事,一個人不行,辦糟一件事,一個人足夠;無數的“爛尾樓”與“腐敗工程”事實證明“亡羊補牢”晚也!依照建設工程申辦程序向屬地政府和有關職能部門申報、審批是十分必要的。如建設規劃、設計方案、立項報建、施工組織方案、開工報告、淤泥排放、噪音影響等等;諸多部門的審批手續,哪怕省去那一道報批程序,將受到昂貴的處罰或停工、誤工的可能而迅速、大量增加工程造價。
(4)聘請監理
通過招標選擇信譽好、有較強技術力量和工程項目管理經驗的工程建設監理公司(工程咨詢公司);在我國目前建設監理酬金較低的體制下,是協助業主管理好工程項目的質量、工期、造價、安全的可靠有效規避風險的保證措施;同時可以對工程建設的全過程跟蹤整理相關的技術資料和文件擋案,免去業主投入大量的人才力量。
(5)施工單位選擇
通過招標選擇信譽好、有較強技術、經濟力量和施工設備能力的建筑工程公司承擔施工建設,對保證工程的質量和工期具有可靠的保障作用。特別是在重大工程中采用許多新技術、新工藝的適應能力上,或萬一出現重大基礎地質異常情況時的應對能力上更顯其經濟、技術、設備實力等應急所能發揮特有的作用。
(6)材料、設備價格控制
工程建設項目投資大、工期長,使用的材料、所需動力設備及設施量大,技術革新層出不窮,涉及的人力、物力、投入量大,稍有不慎容易造成重大的經濟損失。配備強有力的籌建班子,聘請專業顧問,招標精選參建單位,是有效規避建設投資風險的有效途徑。
參考文獻:
[1]尚紅.工程項目管理方法改革研究[D].大連理工大學,2002.
【Abstract】 Illustrate our point of view through two examples: 1.The key to construction engineering professional talent training is improve the professional quality, strengthening the application of mechanical basis . Method of moment distribution should not be eliminated in teaching. 2. The computer is a powerful tool for numerical analysis of engineering and technical personnel, in the field of engineering design, the rational use of computer and calculation speed should be strengthened, and strengthen the leading role of the designer, present engineering design field blindly rely on computer inverted status should be corrected.
【Key words】Moment distribution method;Moment -shear force distribution method;Foundation of applied mechanics
1. 對于一種經典的結構計算方法,其力學原理的詮釋對夯實專業基礎是重要的。
1.1 我們在總結力矩分配法和剪力分配法原理基礎上提出的力矩-剪力分配法[1][2]可較好地說明掌握計算方法力學原理的重要性。眾所周知,力矩分配法只適用于只有轉角為未知量的剛架、連續梁或以剪力靜定桿為抗側構件的剛架(無剪力分配法),其分配過程的力學原理[1][3]可簡述為:首先用剛臂約束結點各分配結點的轉角,這時各桿端有固端彎矩作用,同時約束剛臂上作用有不平衡力矩。分配過程是逐一地輪回釋放每個分配結點剛臂約束,即在分配結點反向施加不平衡力矩,這一過程使圍繞分配結點的桿近端平衡,同時使圍繞該結點的桿端轉角更接近實際變形。
1.2 剪力分配法則適用于只有側移為未知量的剛架,其力學原理[1]可簡述為:首先用支桿約束各樓層側移,計算出支桿上作用的不平衡樓層剪力,拆去支桿的分配過程即在各樓層反向施以該樓層剪力,樓層剪力的側移彎矩由同層柱端承擔。
1.3 以上述兩種方法基本原理為基礎的力矩――剪力分配法原理適用于一般剛架的漸近計算,方法的創新完全取決于對力矩分配和剪力分配法的力學原理認識。計算過程的力學原理簡述為以下四步:
(2)在結點轉動約束保持的狀態逐一釋放各樓層支桿,即應用剪力分配法一輪,
(3)在樓層側移約束保持的狀態逐一釋放各分配結點的轉動約束,即應用力矩分配法一輪
(4)經多輪以上兩步計算后,最終的桿端彎矩為以上兩種分配法所得的分、傳的彎矩及
固端彎矩之和。
為簡明計,現以圖1a所示一般剛架為例說明計算的漸近過程。
1.4 約束自由結點B、D的線位移及角位移,計算固端彎矩如圖18b。由于水平力較大,其產生的效應會較大,第一輪分配從剪力分配開始。
1.5 第一輪分配、傳遞:
(1)對加約束后的圖一b的剛架,僅釋放D處支桿,剪力分配法分配100KN水平力(圖二a),這時B、D結點不平衡力矩均為-100KN?m,剪力分配彎矩在計算簡圖(圖三)上用圓括號數表示。
(2)對圖二b 的剛架,僅釋放B處剛臂,力矩分配法分配該結點上的不平衡力矩 ,分配后B處力矩平衡、D結點不平衡力矩 (圖二c),力矩分配法分配彎矩在計算簡圖(圖三)上用下劃線表示,傳遞彎矩用非下劃線數表示。
(3)對圖二c的剛架,僅釋放D處剛臂,力矩分配法分配-58.4KN?m,完成第一輪分配、傳遞。這時D結點力矩平衡,同時支桿內水反力。
1.6 第二輪分配、傳遞:
(1)圖二d:對圖2c的剛架,僅釋放D處支桿,剪力分配法分配27.8KN水平力,這時B、D結點不平衡力矩均為-27.8 KN?m。
(2)圖二e:對圖二d的剛架,僅釋放B處剛臂,力矩分配法分配27.8 KN?m力矩,這時B處力矩平衡,D結點不平衡力矩 10.6-27.8=-17.2。
(3)圖二f:對圖2e的剛架,僅釋放D處剛臂,力矩分配法分配17.2KN?m,這時D結點力矩平衡,同時支桿內水反力。
(4)計算過程的首輪分配可以力矩分配法開始,也可以剪力分配法開始。當有水平荷載作用時,宜以剪力分配開始。當結構上只有豎向荷載時,應從力矩分配法開始首輪計算。在計算簡圖中,計算得的分配彎矩用下劃線表示,傳遞彎矩用非下劃線表示。剪力分配的柱端彎矩用園括號內的數表示。
(5)上例表明,把力矩分配法的應用范圍延拓到一般剛架的這一新穎漸近算法,完全得意于對計算過程力學原理的認知。“彎矩分配法實質上是 (增量形式的) 塞德爾迭法”――我們認為這一數學詮釋從建筑工程人材培養的角度去審視并不重要,而更應重視方法本身的力學意義對提高學生分析工程實際問題能力,培養其后繼發展潛力的作用。實際上,許多數學理論的發展均源于力學,歷史上大量數學家,如牛頓(Newton1643-1721)、胡克(Hooke.R,1635-1703),泊松(Poission.S.D 1781-1840)、帕斯卡(Pascal.B,1623-1662),歐拉(Euler.L,1707-1783),傅立葉(Fourier.J,1768-1830),斯托克斯(Stokes.G,1809-1903)
柯西(Cauchy.A,1789~1857)等人,更是著名的力學家,在這一意義上,我們認為屏棄力矩分配法是片面的。土木工程所屬二級學科各專業培養的主要工作是打牢專業理論基礎,如果認為機算僅幾分鐘就能完成的計算方法應淘汰,那么以經典數力理論為基礎發展起來的大量學科和知識,包括結構力學中的力法,位移法也無以立足之理了。
2. 對結構力學向程序化或概念化發展的淺見
2.1 《結構力學》向程序化還是向概念化發展的爭論,近十年來一直未停止過,偏重機算的傾向已造成眾多結構設計人員喪失結構分析能力而成盲從于計算機。我們認為強調機算的速度并沒有抓住矛盾的本質,計算機永遠只能作為人類的工具而非本末倒置。誠然,在計算機普及,計算技術迅猛發展、結構計算商品軟件層出不窮的今天,計算機作為數值計算的有力工具,在工程設計中發揮了顯著作用,但靈活應用專業基礎理論以提高工程技術人員分析問題、解決問題的能力則是提高工程技術人員專業素質的更重要因素。以有限單元法為例,機算機將單剛元素對號入座送入總剛剛度集成法則并不能使設計人員對力學原理認知,執行矩陣位移法的機算過程冗繁且規律性強,這正適應了計算機運算速度快的特點。但這一思維模式較之應用力學原理的理性思維模式,是不能親此疏比的。后者對廣大工程技術人員的專業能力提高、創新思維的建立是必要的,現以純理論經分析得到結構總剛元素的算例說明之。
例二,,圖5(a)所示由梁式桿和軸力桿組成的組合結構,試分析計算總剛的全部元素。
3. 結論
強化專業素質能力培養應始終慣穿于《結構力學》教學的全過程,這對于結構工程專業人員打牢專業理論的力學基礎,培養后繼發展潛力和創新能力均是十分必要的,從這一意義上講,彎矩分配法不宜在教學內容中淘汰,而以機算為主的有限元法也應的教學中實出力學原理的詮釋。我們的立論依據至少包括以下方面:
(1)強化基礎力學概念有益于培養專業技術人員的創新思維能力,范例一較好說明這一點。大量經典學科有別于新興學科的本質是,前者的創新勢必要以豐富的傳統理論知識積淀為基礎,以經典理論為基礎的學科,其專業素質的提高是循序漸近的。
(2)突出概念化的分析結構力學有助于提高廣大工程技術人員分析、解決實際問題的能力。范例二在一定程度上可說明這一點,我們在結構力學教學中結合不同計算方法突出力學原理以強化學生分析問題能力的內容在《分析結構力學》[1][4][5]很多,可供參考。
(3)與不同計算方法相關聯的數值計算方法,如解線性方程組的漸近疊代法,高斯消元法、約當消元法等方法的數學推理僅僅是工科數學基礎范疇的工作,對于培養建筑工程學生專業素質的作用另當別論。
(4)結構力學中大量計算方法均是立足于手算的方法,不能因機算方法的速快而疏此親彼。計算機只是人類的應用工具而非本末倒置,工程設計領域盲從于計算機的現象值得糾正。
參考文獻
[1] 丁圣果.分析結構力學[M].貴陽.貴州科技出版社 ISBN978-7-80662-875-1/。o.013 2012.12 250-256.
[2] 丁圣果 修正力矩分配法――計算一般有側移剛架的一種有效漸近方法[J] 貴州工業大學學報..1998.2vol 27 no 2 85-87.
[3] 龍馭球 包世華等 結構力學(上)[M] 第二版 高等教育出版社1979.8 ISBN 7-04-004357-9/TU.34.
[4] 丁圣果 李綺文 李舒 全框架加層的結構形式分析 建筑結構[J]. 1995.5 44-51.
[5] 丁婷 李綺文 丁圣果Some Concept design typical characteristics of Building structure[C]2011年土木工程、建筑與建材國際學術會議論文集2011.6.18-20(中國海口).
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.248
0 引言
結構力學課程是木工程專業重要的一門專業基礎課,既傳承了古典力學的源遠流長,又經歷了結構工程與電腦技術的日新月異, 利用高數的計算手段,續成理論力學的理論基礎,沿襲了材料力學的部分計算方法,又為鋼筋混凝土、鋼結構、高層建筑結構等課程做了理論鋪墊,同時為走上工作崗位的學生進行施工建造、檢測加固提供重要的指導意義。其教學質量的好壞自接影響到土木工程專業本科生專業學習與工作,是土木專業本科生培養質量的一塊試金石。因此,針對課程內容和特點以及學生的自身特點,探討能夠理論聯系實踐,有利學生掌握的教學方法和手段成為必然。
1 結構力學課程教學特點
高層次學校在結構力學教學內容上,由傳統結構力學逐漸分化為傳統力學、計算結構力學、定性結構力學三大部分,其核心知識點也注定拓展了計算機的大范圍應用。而針對教學型高校,結構力學在教學上應與結構力學學科核心知識點的應用密切相關。基于此,在教學改革中提出了四部分分類教學理念。
1.1 鞏固“雙基”
雙基教學就是基本知識和基本技能的掌握。結構力學“雙基”教學內容主要包括結構的幾何構造分析、靜定結構和超靜定結構的內力、位移計算以及動力計算等基礎問題。基本知識就是要理解這部分內容的基本概念、基本理論。基本技能就是要掌握計算靜定結構和超靜定結構的內力和位移等的計算方法。例如我們在講授力法計算超靜定結構內力的時候,首先要求學生理解什么是超靜定結構、什么是超靜定次數以及力法的基本未知量、基本體系和基本結構的區別,在此基礎上建立力法基本方程的原理就是基本體系沿著多余未知力的方向上的位移與原結構相同,這是基本理論方面的學習。理解了這些基本理論,利用先期學過的知識求解力法方程的過程就是所要掌握的基本技能[1]。這種相對較為固定的課堂教學模式,能讓學生很容易的明白理解這些理論知識的最終目的是自己掌握了求解某種結構內力的技能。在課堂講授的每個環節都有一定的目的和基本要求。此部分必修內容賦予更多的學時來加強和鞏固,嚴格按照我院制定的教學大綱上課。而影響線、漸進法求解超靜定結構、矩陣位移法則在配合實際應用中得到較好的理解,為鋼混、高層、抗震等專業課的學習夯實了基礎。
1.2 強化應用
在土木工程專業的畢業設計中多方面利用結構力學的理論知識和方法,部分同學在結構設計部分運用到力矩分配法計算豎向荷載作用下的結構內力,結構力學的漸進法及其他算法簡述一章,在課堂講授過程中結合實際案例強化漸進法的實際應用。例如學生上課的教學樓可以簡化為六層的剛架結構,怎么確定剛架各桿的轉動剛度、桿端分配系數和傳遞系數、怎么進行鎖住、放松結點來最終計算出各桿的桿端內力,強化知識的實際應用,有利于學生的主動掌握。在土木工程專業本科生教學過程中,在嚴格按照教學大綱要求的基礎上,在課堂教學中拓展了知識內容,針對不同的知識點適量的增加了各類高校的歷年考研真題的講解,既滿足了部分學生考研的需求,又擴大了學生對結構力學寬向的理解[2]。
1.3 增加實踐
建工學院人才培養方案中結構力學教學為96學時,分別在第四、五兩個學期講授,以前全部為理論教學,而新修訂的大綱中理論教學88學時,新增實踐教學8學時。以往的結構力學課程授課過程著重強調了理論知識點的掌握這一基礎,而將知識點應用到工程實際沒有得到很好的重視。借于學校結構力學課程改革建設的契機,提高學生實際動手能力,學院購進三十多萬元的結構力學實驗設備,用以開設結構方面課程的實驗。介于此,近幾年來在結構力學授課過程中增設了四個實驗,每個實驗2個學時,主要集中在用基礎理論知識計算靜定、超靜定結構的內力、位移,用力學模型、結構變化和實驗數據直觀的指導學生梳理所學的傳統力學的經典理論。另一方面,20世紀中葉能量原理和方法得到突破性進展,使結構計算同計算機緊密結合,以有限元為雛形的矩陣位移法為基礎的大型工程計算軟件PKPM、ANSYS等,在土木建筑工程界得以廣泛應用[3]。因此,涉及到結構力學中的矩陣位移法在教學中更偏重于實踐應用。矩陣位移法是電子計算機和傳統力學原理相結合的產物它是以傳統力學為理論基礎、以矩陣作為數學表達形式、以電子計算機作為計算手段的三位一體方法。在結構力學的實踐教學環節,安排了2個學時讓學生利用計算機通過矩陣位移法的學習編程運行,加深了矩陣位移法的理解,同時也提高了學生的實踐能力,電算提高了結構力學解決問題的能力。此外,集中培訓所用教材提供的結構力學求解器軟件的應用,通過求解器軟件的學習,學生能夠求解大型、復雜的結構力學問題,能夠在畢業設計中熟練運用求解器求解所設計結構的內力,用以和手算相對比分析,提高設計質量,為以后走向工作崗位邁出堅實的一步。
1.4 以賽促學
近幾年,圍繞以結構為中心的各類大賽開展的如火如荼,上到國家級競賽平臺,下到省、市、學校級的競賽,不但激發了學生學習結構力學的濃厚興趣,而且增強了學生開發創造能力,極大地提高了學生理論聯系實踐解決實際問題的動手能力,有效提高人才培養質量。教師的教學改革嘗試依托結構設計競賽加強理論教學與實踐教學相結合。學校每年舉辦一次結構設計大賽,從選題、選型到設計成作品,每個環節都會運用結構力學所學的知識,老師認真指導,學生仔細求知,通過競賽來促進理論教學的提高。
2 結論
教學型學校的結構力學講授更偏重于學生能夠把所學到的知識運用到實踐中,弱化研究創新,更注重提高其實際運用能力,教學方法的不斷改進其重要目的就是能夠適應時代的需求,因校因生的不同而不斷發展完善,使學生能夠正確理解所學知識,構建明晰的結構計算方法,在反復運用中融會貫通,力求達到正確、熟練、靈活運用的水平。
參考文獻:
[1]龍馭球,包世華.結構力學[M].北京:高等教育出版社,2012.
二、多媒體教育技術
計算機圖形圖像技術因計算機技術的發展而興起,工業化發展進程則是推進這一技術深入發展的關鍵力量,使得該技術展現出強大的生命力和活力。
一、簡述計算機圖形圖像處理技術的基本概念和功能
所謂計算機圖形圖像處理技術,其本質內涵即為借助數據或幾何模型來表現、修改、優化和定稿存儲一些概念、描述性形象,應用范疇十分寬泛,包括:對圖像做幾何方式的顯示形式轉換,具體形式為平移、旋轉、縮放、投影等;圖像存儲的數字化以及圖像復原、增強、編碼、分析與分割等操作;圖形曲面與曲線進行擬合操作;圖像隱面和隱線的消除;計算機圖像進行造型和建模設計;做相關的明暗和紋理貼圖處理以及色彩設計等等。
計算機圖形圖像處理技術具有五大基本功能,分別為:(1)計算,即在設計圖形圖像時利用計算機圖形圖像處理技術來進行必要的計算分析和數據交換;(2)存儲,即對計算機上已有的圖形圖像數據進行監控、維護和檢索;(3)輸入,則是借助計算機圖形系統實現數據輸入;(4)輸出,則是借助計算機圖形系統實現數據輸出。(5)對話,就是在計算機顯示器和交互通訊設備之間構建起一架橋梁,以此實現人機之間的數據交流。
二、探析計算機圖形圖像技術的若干應用
1.幫扶工業設計與制造
現如今,計算機圖形圖像處理技術在工業領域的應用最為廣泛和嫻熟,其中最為活躍的設計軟件即為CAU和CAD,也是計算機圖形圖像技術成熟應用的具體表現。據筆者了解,圖形圖像技術多用于工業生產中的產品設計和產品制造,在電子線路、網絡分析和集成電路等多個電子工業領域皆有涉獵,甚至在土木工程中也有廣泛而深入的應用。在運用計算機圖形圖像技術進行工業設計與制造時,較人工設計顯現出精度更高、速度更快的優勢,而且在一些規格標準更高的工業設計中,人工設計遠遠無法達到設計的既定要求,計算機圖形圖像技術反而可以在短時間內做好精準度高的設計。除此之外,從工業產品批量生產的角度出發,以計算機圖形圖像技術為核心的工業制造軟件更能夠滿足工業產品大批量生產的要求,還能在質檢環節有效降低質檢投入,這對于工業設計和制造來說大有裨益。
2.可視化數據科學計算
隨著科學技術和信息網絡技術的發展,社會各領域、各行業以迅雷不及掩耳之勢產生大量與本行業相關的數據庫信息,這無形中給數據分析和處理帶來了很大的難度,造成一部分數據操作人員在實際的工作中常常無法快速精準地在數據庫中找到所需信息,更無法歸納出數據信息所具有的特征和共性,拖慢了數據分析處理整個工作的進程。基于此種情況,計算機圖形圖像技術和計算機信息技術的結合為其帶來曙光,不僅實現了對海量和復雜結構數據信息做出有效的歸納分類,還可以和數據處理工作人員同時檢索和區別數據信息的本質特征和共性特點,在很大程度上提高了數據處理的效率。美國科學基金會于19世紀提出了科學計算的可視化,現下科學計算的可視化已經得到廣泛應用,尤其是在醫學領域獲取較大的發展空間,這也是計算機圖形圖像技術應用成功的一種隱性表現。
3.藝術設計軟件的開發
計算機圖形學和相關的計算機硬件設備伴隨著計算機技術的發展而發展,再加上社會廣大民眾對圖形圖像的高質量需求,間接推動了圖形圖像從靜態圖像現狀向動態圖像的轉變,處于此種環境下,計算機動畫應運而生。現階段,一大部分的商用美術設計工作者進行藝術創作時比較依賴計算機圖形圖像處理技術或圖形圖像處理軟件,他們之所以做出這樣的選擇,一是計算機圖形圖像處理技術自身獨具的優勢能夠滿足動畫藝術的需求,二是此技術能夠有效促進藝術設計軟件的開發和發展,譬如現代二維平面設計中應用的畫壁程序和三維設計中應用的3DS MAX軟件就是很好的例子。
4.用戶接口的全面融入
用戶接口是人們應用計算機的第一感官印象,其現在之所以和計算機圖形圖像處理技術進行完美結合,主要在于利用圖形圖像技術的優勢實現軟件的易用性、簡便性,最直接的表現方法就是利用圖形圖像建立友好的圖形用戶界面。在這一方面,美國的蘋果公司致力于構建的圖形化操作系統就是很好的體現,而微軟公司向全世界推廣和普及的Windows系統也很好地體現了圖形圖像處理技術在用戶接口的全面融入。
總的來說,計算機圖形圖像技術使得計算機技術得以延伸和推廣,為計算機技術的深入發展提供了動力支持,給計算機圖形圖像技術日后的發展指出一條明路。但需要注意的是,計算機圖形圖像技術還要不斷更新和完善自身,最大限度地發揮和張揚自身獨具的優越性,爭取創造出巨大的社會生產力。
參考文獻:
[1]程思源.計算機圖形圖像處理相關技術研究[J].計算機光盤軟件與應用,2012(17).
Abstract: the construction claims management of project is an important part of project management. Maintain enterprise's survival and development needs, establish development of market order and promote good engineering contracting market internationalization are to our country the construction claims management put forward higher request.
Key words: the construction claims, treat, processing, engineering project
中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A文章編號:
我國工程索賠是從20世紀80年代在云南魯布革引水發電工程采用國際工程管理模式中出現而開始的,索賠概念也自此進入中國。經歷了近20年的風雨,工程索賠工作已取得了進一步的發展,并獲得了較為顯著的成效。但工程索賠及其管理還是我國工程建設中一個相對薄弱的環節,一方面,工程承包企業在索賠管理方面還普遍地缺乏經驗;另一方面,作為從事咨詢服務的中介機構咨詢監理公司,由于開展業務時間較短,也缺乏索賠管理方面的經驗。
一、正確認識索賠
正確認識索賠應從以下三個方面進行掌握:
1要分清索賠是非承包商原因還是承包商自身原因造成的,如不可抗力引起的索賠、業主延付工程款引起的索賠等,屬于典型的非承包商原因造成的;而施工機械設備損壞、維修,人力、物力投人不足致使工程進度遲緩等引起的工期延誤和費用增加,屬于典型的承包商自身原因造成的。
2要分清哪些索賠事件能引起費用索賠,哪些索賠事件能引起工期索賠,哪些索賠事件既有費用索賠,又有工期索賠。如價格調整引起的索賠為典型的費用索賠,特殊反常的天氣會引起工期索賠,而大部分索賠事件如工程量增加應有費用和工期兩個方面的索賠。
3要分清承包商索賠的目的是順延工期還是得到費用。對于索賠目的只是要求延長施工時間,使原來規定的完工日期順延的,在不影響工程整體效益發揮和后續工程施工的情況下,只要索賠理由充分,工期計算合理,可以批準順延工期。否則,寧愿增加費用索賠,也應指示承包人采取趕工措施,以確保工程按期完工。
二、正確處理索賠
正確處理索賠是正確認識和正確對待索賠的目的。工程實踐中常見的索賠事件及其處理方法簡述如下。
1合同文件引起的索賠
合同文件中合同條款不嚴謹甚至前后矛盾,或存在遺漏和錯誤,技術規程和圖紙中存在缺陷,容易引起雙方爭執并導致索賠。監理工程師有權對此作出解釋,但如果承包商執行監理工程師的解釋后引起成本增加或工期延誤,則有權提出索賠。
2意外風險和不可預見因素引起的索賠
意外風險包括不可抗自然災害和特殊風險兩項。不可預見因素是指即使是一個有經驗的承包商也不能預見到的因素在工程項目實施過程中發生。
遇到不可抗拒的自然災害如咫風、超標準洪水等引起的損失應由業主承擔,但承包商應采取措施,盡量減少損失,對于由于承包商未盡努力而使損失擴大的部分,業主不承擔賠償的責任。
3設計圖紙或工程量表中的錯誤引起的索賠
交給承包商的標書中圖紙或工程量清單,有時難免會出現錯誤。對于明顯的錯誤,承包商應在投標時向業主提出,取得業主的解釋。如果由于施工中改正這些錯誤而使施工費用增加和工期延長,承包商有權提出索賠。
4業主違約引起的索賠
項目實施過程中,有時會出現業主違約或推定某些事件的發生業主也應承擔部分責任時,會招致承包商提出索賠的要求。如拖延提供施工場地及通道、拖延支付工程款、指定分包商違約等,承包商均有權提出費用和工期索賠。
5監理工程師工作差錯引起的索賠
由于監理工程師工作差錯,如延誤發給圖紙或拖延審批圖紙、因協調不力造成承包商之間的干擾、各種額外的檢驗和試驗、對施工進行不合理干預、提供的數據或基準有差錯等給承包商造成損失,應由業主進行補償。
6價格調整引起的索賠
對于有調價條款的合同,在物資勞務價格上漲時,業主應對承包商利益所受到的損失給予補償。它的計算不僅涉及到價格變動的依據,還存在著對不同時期已購買材料的數量和漲價后所購材料數量的核算,以及未及早訂購材料的責任等問題的處理。在簽訂這類調價合同條款時,應由雙方商定一個簡便可行的計算方法,以減少這類索賠處理的難度。
7法規變化引起的索賠
如果在遞交投標書截止日之前的28天之后,本工程所在國家和地方的法律、法規或規章發生了變化,由此引起了承包商施工費用的額外增加,如車輛養路費提高、國家稅率提高等,承包商有權提出索賠,監理工程師應與業主協商后,將所增加的費用加到合同價格中去,或在月支付時給預補償,并通知承包商和業主。
三、我國施工索賠管理主要存在的問題
1對索賠概念普遍存在認識模糊,理解偏差,甚至錯誤的現象
索賠是當事人保護自己避免損失、增加利潤、提高效益的重要手段。而我國的很多承包商一直對索賠存在懼怕的心理,對索賠諱莫如深,擔心索賠會損害己方與業主的關系,害怕引起爭端甚至打官司,影響其長遠發展。事實上,西方承包商認為,沒有一項工程合同可以不發生索賠而結束。索賠完全是一種正當的權利要求,是在合同實施工程中的一項正常的業務。
2索賠經驗與索賠實例資料貧乏
索賠管理雖在我國經歷了二十幾年的發展,取得了一定的成就,也解決了不少的事件,但其經驗還處于探索期間。由于我國學者或承包商有專門從事索賠即索賠管理的理論研究,致使索賠理論遠遠落后于實際工作的需要,施工索賠的方法、手段不夠嚴謹,不夠科學,易被業主抓住漏洞,從而使索賠不能成功。
3對索賠風險認識不足
在實際項目建設過程中,有許多技術因素、人為因素、社會因素以及自然因素等在不同程度影響著項目實施的實際效果,這些因素會隨著項目的進行而不斷發展變化,如果不加以研究控制的話,就有可能形成項目的重大損失,導致工程項目索賠的出現。要降低投資風險,提高投資效益,確保工程目標任務的順利完成,就需要認真分析和研究影響項目實際效果的各種因素,及時發現并處理各種潛在的風險因素,將項目實施的風險控制在合理的范圍內。
【參考文獻】
對小波分析法的簡述
小波變換的概念是由法國從事石油信號處理的工程師J.Morlet在1974年首先提出的,通過物理的直觀和信號處理的實際需要經驗的建立了反演公式,當時未能得到數學家的認可。1986年著名數學家Y.Meyer偶然構造出一個真正的小波基,并與S.Mallat合作建立了構造小波基的同意方法棗多尺度分析之后,小波分析才開始蓬勃發展起來,其中比利時女數學家I.Daubechies撰寫的《小波十講》對小波的普及起了重要的推動作用,通過伸縮和平移等運算功能對函數或信號進行多尺度細化分析,解決了Fourier變換不能解決的許多困難問題。從而小波變化被譽為“數學顯微鏡”,它是調和分析發展史上里程碑式的進展。
“小波”就是小的波形。“小”是指它具有衰減性;而稱之為“波”則是指它的波動性,其振幅正負相間的震蕩形式。與Fourier變換相比,小波變換是時間(空間)頻率的局部化分析,它通過伸縮平移運算對信號(函數)逐步進行多尺度細化,最終達到高頻的時間細分,低頻處頻率細分,能自動適應時頻信號分析的要求,從而可聚焦到信號的任意細節,解決了Fourier變換的困難問題,成為繼Fourier變換以來在科學方法上的重大突破。有人把小波變換稱為“數學顯微鏡”。小波分析的應用是與小波分析的理論研究緊密地結合在一起地。現在,它已經在科技資訊產業領域取得了令人矚目的成就。 電子資訊技術是六大高新技術中重要的一個領域,它的重要方面是影像和信號處理。現今,信號處理已經成為當代科學技術工作的重要部分,信號處理的目的就是:準確的分析、診斷、編碼壓縮和量化、快速傳遞或存儲、精確地重構(或恢復)。從數學地角度來看,信號與影像處理可以統一看作是信號處理(影像可以看作是二維信號),在小波分析地許多分析的許多應用中,都可以歸結為信號處理問題。現在,對于其性質隨實踐是穩定不變的信號,處理的理想工具仍然是傅立葉分析。但是在實際應用中的絕大多數信號是非穩定的,而特別適用于非穩定信號的工具就是小波分析。
小波分析法的應用領域
長期以來,傅立葉分析一直被認為是最完美的數學理論和最實用的方法之一。1946年Gabor提出的加窗傅立葉變換就是其中的一種,但是傅立葉變換還沒有從根本上解決傅立葉分析的固有問題。用傅立葉分析只能獲得信號的整個頻譜,而難以獲得信號的局部特性,特別是對于突變信號和非平穩信號難以獲得希望的結果。為了克服經典傅立葉分析本身的弱點,人們發展了信號的時頻分析法,但是傅立葉變換還沒有從根本上解決傅立葉分析的固有問題。小波變換的誕生,正是為了克服經典傅立葉分析本身的不足,現在小波分析法的應用是十分廣泛的,它包括:數學領域的許多學科;信號分析、影像處理;量子力學、理論物理;軍事電子對抗與武器的智能化;電腦分類與識別;音樂與語言的人工合成;醫學成像與診斷;地震勘探數據處理;大型機械的故障診斷等方面;例如,在數學方面,它已用于數值分析、構造快速數值方法、曲線曲面構造、微分方程求解、控制論等。在信號分析方面的濾波、去噪聲、壓縮、傳遞等。在影像處理方面的影像壓縮、分類、識別與診斷,去污等。在醫學成像方面的減少B超、CT、核磁共振成像的時間,提高解析度等。(1)小波分析用于信號與影像壓縮是小波分析應用的一個重要方面。它的特點是壓縮比高,壓縮速度快,壓縮后能保持信號與影像的特征不變,且在傳遞中可以抗干擾。基于小波分析的壓縮方法很多,比較成功的有小波包的方法,小波網域紋理模型方法,小波變換零樹壓縮,小波變換向量壓縮等。(2)小波在信號分析中的應用也十分廣泛。它可以用于邊界的處理與濾波、時頻分析、信噪分離與提取弱信號、求分形指數、信號的識別與診斷以及多尺度邊緣偵測等。(3)在工程技術等方面的應用。包括電腦視覺、電腦圖形學、曲線設計、湍流、遠端宇宙的研究與生物醫學方面。
(三)小波分析法在土木工程中的應用
隨著大型土木工程的興建,采用先進的儀器和科學的方法來進行在線監測和診斷對結構健康狀況的評估起著越來越重要的作用.但無論是基于固有頻率變化,還是振型變化,以及基于柔度或剛度變化的測量方法,都存在著一個共同的局限性,就是對微小損傷和疲勞損傷的識別,由于其探測靈敏度不夠,顯得力不從心,因此需要尋找一種更有效的損傷檢測手段.小波變換作為一種新的信號處理方法,綜合了時域分析方法和頻域分析方法的優點,屬于多分辨率的時頻分析方法,具有伸縮、平移和放大功能,可以用不同的尺度或分辨率來觀察信號,實現既在時域又在頻域的高分辨局部定位,對于非平穩信號的處理是非常適合和必要的,正是結構損傷檢測的基本要求.給出了結構整體進行損傷判別的方法,將各層能量在各頻段進行分解,通過能量變化情況給出了結構損傷程度的判定方法,并且在三層鋼筋混凝土框架結構的損傷判別試驗中得到應用,試驗結果與理論分析吻合較好,從而證明了提出的損傷判別方法的可行性與準確性.在施工過程中結構發生損傷后,某些線性連接點變為非線性,造成其固有頻率和剛度的改變,進而使得結構的動力響應發生變化。線性和非線性系統動力特性的主要差別之一是非線性系統具有高次諧波和亞諧波。利用小波變換分析結構損傷前后的時域和頻域響應,可以確定諸如高次諧波、亞諧波以及混沌現象等系統響應的動力學特性,進而檢測結構的非線性 。通過小波分析局部擴大和局部壓縮的特性,可以對微弱信號進行檢測,這在結構損傷初期的檢測中是非常重要的。(1)直接利用小波分析檢測損傷,利用小波分析進行損傷檢測較多的集中在復合材料損傷研究上 。復合材料由于其重量輕、剛性好,已廣泛應用于航空航天結構和許多民用工程結構,其損傷可導致結構性能的嚴重下降,因此發展連續健康監測和自動報警技術尤為重要。一般采用在復合材料結構模型(如懸臂梁)上粘貼壓電材料,分別作為作動器(產生激勵)和傳感器(感受振動信號)。利用有限元數值仿真,假定在仿真過程中某些單元發生損傷,將被測點動力響應,如位移、速度或加速度,進行小波分解。通過小波分解后各階信號波形上的突變點能夠準確的判斷損傷的發生。由于小波分解后的信號比原始信號的分辨率高的多,利用小波分解信號的奇變性,可以識別原始信號中無法直接識別的突變。利用小波變換對結構在地震作用下帶有噪聲的位移響應信號進行低周疲勞信號提取。低周疲勞模型采用結構在隨機時刻點上某些構件由于承受沖擊荷載而導致的剛度下降來模擬,得到了以下研究成果:A)用序號N較大的正交小波可以很好的估計有噪聲條件下疲勞破壞的發生時刻,B)用小波分析可以精確的識別諸如下降剛度等系統參數。利用時程分析程序計算結構動力響應,并在其過程中允許結構中某些構件發生損傷如支撐剛度突然全部消失或部分消失。這些損傷造成了加速度的不連續,而這種不連續在加速度曲線中是難以觀察的。將得到的加速度響應信號進行離散小波變換,通過分解后高頻波形上的突起來判斷損傷的發生和發生的時刻。分析過程將對多個結點加速度進行小波分解并通過分解后帶有突起的結點在整個結構中所處的空間位置來判斷損傷的位置。
(四)小波分析與其他方法聯合運用
此方法多是把小波分析作為前置處理手段,可先利用小波變換的消噪性能對原始信號進行除噪,再對信號進行奇異性檢測等其他處理 。小波分析可以單獨定位損傷,但都不夠精確。此方法是先利用損傷后構件各階振型的殘余量,求出曲率模態,再通過小波分析得到曲率模態的小波分解灰度圖 ,進而推斷出損傷位
置。這種聯合方法提高了損傷識別的靈敏性和精確度,但只運用到一維梁構件上,對于更復雜的情況需要進一步研究。小波分析可以聚焦到信號的任意細節進行時頻域處理,因此適用于非平穩信號振動波形特征提取。故可以先利用小波分析對原始信號進行分解,提取各水平的小波細節的能量特征參數等與損傷相關聯的特征量或小波重構系數的統計特性,如:波形指標,峰值指標,能量指標等,輸入BP神經網絡或小波神經網絡,作為網絡的輸入參數,利用神經網絡的識別功能判斷損傷情況 。采用小波分析和神經網絡算法,通過將測得的原始結構和損傷后結構的振動數據比較,估計損傷發生的位置及程度。首先利用小波分析的時頻定位特性提取突變發生位置,而模態形狀變化的大小反應損傷程度,故它可以預測結構的完整性。神經網絡則通過映像小波分析中提取出的振動特征的函數來量化健康狀態參數。
3.小波變換在結構振動方面的應用。結構抗震分析中的應用 地震動屬于非平穩信號,而小波變換在處理非平穩信號上具有不可比擬的優勢。國外有一些研究者已經將小波分析應用于結構震動方面,國內也有一些研究者應用小波分析法地震作用下結構的動力響應 。主要利用小波變換對地震作用下結構的動力反應進行了分析和計算,并利用能量分配關系分析了各頻段范圍內地震輸入分量對結構反應的作用程度。通過算例知道,小波變換可以對提取的任意頻率范圍內的輸入進行動力分析,且較傅里葉變換有明顯的優點。
3,小波分析法在工程圖像壓縮中的應用。小波分析法的膨脹和平移運算可以對信號進行多尺度的細致的動態分析,從而能夠解決Fourier變換不能解決的許多困難問題。利用小波變換可以一次變換整幅圖像,不僅可以達到很高的壓縮比,而且不會出現JPEG重建圖像中的"方塊"效應,但編碼器復雜,有潛像問題。 由于小波及小波包技術可以將信號或圖像分層次按小波基展開,所以可以根據圖像信號的性質以及事先給定的圖像處理要求確定到底要展開到哪一級為止,從而不僅能有效地控制計算量,滿足實時處理的需要,而且可以方便地實現通常由子頻帶、層次
編碼技術實現的累進傳輸編碼(即采取逐步浮現的方式傳送多媒體圖像)。這樣一種工作方式在多媒體數據瀏覽、醫學圖片遠程診斷時是非常必要的。另外,利用小波變換具有放 大、縮小和平移的數學顯微鏡的功能,可以方便地產生各種分辨率的圖像,從而適應于不同分辨率的圖像I/O設備和不同傳輸速率的通信系統。相比之,利用KL變換進行壓縮編碼,只能對整幅圖像進行;而利用小波變換則能夠比較精確地進行圖像拼接,因此對較大的圖像可以進行分塊處理,然后再進行拼接。顯然,這種處理方式為圖像的并行處理提供了理論依據。由于小波變換繼承了Fourier分析的優點,同時又克服它的許多缺點,所以它在靜態和動態圖像壓縮領域得到廣泛的應用,并且已經成為某些圖像壓縮國際標準的重要環節。由于小波分析克服了Fourier分析的許多弱點,因此它不僅可以用于圖像壓縮,還可以用于許多其他領域,如信號分析、靜態圖像識別、計算機視覺、聲音壓縮與合成、視頻圖像分析、CT成像、地震勘探和分形力學等領域。所以許多工程在施工過程中會運用此類方法。
參考文獻:
[1] 彭玉華.小波變換與工程應用[M]. 北京:科學出版社,1999.
[2] 胡昌華,張軍波等.基于 MATLAB 的系統分析與設計――小波分析[M]. 西安:西安電子科技大學出