時間:2023-03-15 15:06:48
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在經濟全球化的大背景下,對人才提出了更高、更新的要求。據統計,2016年高校畢業生總數將達到765萬人,就業形勢非常嚴峻。為加快建設創新型國家的進程,緩解大學生日益嚴峻的就業壓力,響應國家“大眾創業、萬眾創新”的號召,高等院校必須全面開展創新創業教育,探索創新創業人才培養模式改革與創新,為我國經濟社會發展和地方區域經濟建設培養創新創業人才,實現高等院校所承擔的人才培養與社會服務的功能。
我校材料成型及控制工程專業學生的培養以服務中原經濟區建設和河南區域經濟發展為基本定位,培養能夠系統地掌握相關專業基礎知識,且知識、能力與素質三方面協調發展的高級應用型復合人才。在當前形勢下對我校材控專業創新創業人才培養模式進行探索與實踐,也是學生就業創業和經濟社會發展的現實需求。
目前在材料成型及控制工程專業類課程教學中大部分教師都是采用以多媒體為輔助的課堂講授教學模式。授課教師使用的教學資料一般由教師個人制作收集,對相關知識的講解會有所偏頗,且缺乏知識的發展更新;而學生則早已適應了被動地接受知識,缺乏主動性,學習興趣也不高。材料成型及控制工程專業相關課程介紹的主要內容不僅包括傳統的材料及制備工藝、原理,還包括大量的新型材料,而材料的發展日新月異,要讓學生了解到先進的新型材料的發展概況,充分調動學生的興趣和積極性,培養學生的創新能力和創業實踐能力,這就需要改變現有的人才培養模式。本文從以下幾個方面對創新創業人才培養模式進行了探索與實踐。
一、及時調整培養方案,優化課程體系設計
隨著經濟社會的發展,國家和社會所需要的人才類型發生了改變,不僅要求畢業生系統地掌握相關專業知識,還需具備一定的創新意識和創新能力。材料成型及控制工程專業積極探索校企產學研合作協同培養模式,校企共同制定人才培養目標,根據社會未來發展對人才的需求及時調整課程體系設計。從專業人才培養方案和課程體系的各個環節入手,堅持理論與實踐相結合,堅持創新創業教育與專業知識教育相結合,將創新創業教育融入到專業知識教育的人才培養體系中。
同時在人才培養方案中增加跨院系、跨專業的選修課,打破專業、院系之間的壁壘,使學生選課不受年級、院系的限制,最大限度地滿足學生自主學習的需要,尊重學生的興趣,發展學生的個性,而興趣和個性正是創新創業的前提。
二、創新教學方式,注重訓練學生的開放性思維能力
(一)堅持教學方法改革與教學內容更新的統一
當今世界科學技術發展日新月異,作為高校人才培養的主要教學資料-授課教材,其內容應及時反映當前科技發展的最新成果和學科前沿知識。專業教師應及時更新和修訂教材體系,使授課內容更科學合理、更貼近實際,促進學生更好地掌握本專業相關知識。
推進教學方法的改革,實現從傳統的知識“灌輸式”的教育方法向以啟發式、探究式、討論式等方法轉變。加強師生互動,鼓勵學生大膽質疑,師生之間互相啟發,彼此促進。同時鼓勵教師在對學生進行專業知識的傳授過程中,自然地將創新創業教育滲透進去。
(二)課堂學術報告教學
為了使學生適應將來的工作和社會的發展,大學將訓練學生的重點放在培養學生的開放性思維能力上。在教學內容組織安排上,將授課與學術報告,理論與實際結合起來,開辟第二課堂。為充分發揮學生的主體性,調動學生的學習積極性,定期開展課堂學術報告[1]。將班級學生分成若干個學習小組,教師提前布置相關的主題,小組內進行任務分工與協作,課前進行文獻資料搜集、分析,并動手做多媒體課件,課堂上的講解與表述,同時開展課堂討論。這樣,不僅可以大大提高課堂授課效果,而且激發學生的學習主動性和積極性,培養學生的分析解決問題能力、表達能力及團隊合作意識。同時鼓勵學生積極參加與教學內容密切相關的學術報告會,既擴大學生的知識面,又使教學內容更加新穎。
(三)科研項目式教學
科研與教學是辯證的統一體,以科研促進教學是提高理工科院校創新創業教學質量的關鍵,科研式教學是提高理工科院校學生創新創業能力的有效途徑[2]。它是以真實的科研項目為載體,讓大學生在本科階段就開始參與到科研活動中,在教學過程中穿插工程實例、科研項目研究成果,吸引學生,提高學生學習的興趣,同時在實驗室里展示有關典型材料的樣品和組織照片等,供學生課余參觀,加深對理論內容的理解,也能夠激起學生的學習興趣。學生在教師的指導下,完成真實科研項目的研究工作任務,使學生成為知識的主動探索者。通過對科研項目深入的研究,激發學生學習積極性,培養學生的探索能力和創新能力。在科研項目教學中,教師和學生可以互相獲得靈感與啟發,相互學習,共同提高。
三、注重科研訓練和創新創業實踐,培養實踐能力
(一)建立“導師制”,開放科研實驗室,實施科研驅動
中原工學院材料與化工學院建有“金剛石高效精密鋸切工具技術國家地方聯合工程實驗室”等一系列科研平臺,能為各類項目的開展提供優良條件。
通過教師學生互選的形式建立導師制鼓勵學生通過獨立或團隊合作的方式完成科研項目[3]。這樣,參加導師制的學生從大二開始就可以逐步參與到導師的科研課題研究中去,導師每周會安排半天到一天的時間來解答學生學習上遇到的疑難問題,與學生進行面對面的交流,師生間平等爭論,培養學生的開放性思維和質疑精神。學生們在發現和解決科研項目中存在問題的過程中,全面鍛煉了他們的思維方法、動手能力和研究能力,其創新意識、創新精神和創新能力也得到了培養和提高。
(二)以創新創業項目及學科競賽及為載體,以賽促能
結合材料成型及控制工程專業特點,組織學生積極參加大學生創新創業訓練計劃項目、大學生挑戰杯競賽、金相技能大賽、鑄造工藝大賽等創新實踐活動。學校和院系從資金和設備方面給予支持和保障,并邀請相關領域經驗豐富的教師和科技人員擔任創新創業指導教師。學生利用業余時間,通過團隊小組自主選題,圍繞參賽要求,多學科、多領域的團隊合作,分工明確。這樣,學生能在實踐中更多地找到自己所學知識的用武之地和不足之處,培養其獨立運用所學知識發現問題、分析問題和解決問題的創造性能力以及他們的團隊合作能力、交際能力,為今后走上社會更高質量地創業就業打下堅實的基礎。
(三)實施雙導師制,培養學生的學習與實踐能力
通過實施校內老師加企業工程師的雙導師制模式,在聯合指導本科生畢業設計、學生參與產學研項目等方面進行廣泛的合作,同時聘請國內外知名專家學者和企業工程技術人員開展專題講座與技術培訓,全方位拓展學生的知識面,增強學生的工程實踐素養和社會認知能力。
本專業在多年的項目合作過程中與多家企業單位建立了良好的合作關系,并建立了學生實踐基地,為學生提供更加豐富多彩的實習實訓。專業為每三到四名學生從合作企業單位聘請配備一名校外指導老師。在校內導師的日常管理和輔導之外,這些校外導師可充分利用本單位的優勢和資源共同對學生的科研、實踐和論文工作進行指導,給學生帶來更多的社會生產實踐的機會,鍛煉與提高自身的能力。這種雙導師制培養模式是建立在校企雙方互惠互利基礎上的,緊密合作,協同育人,既可以有效地解決學生的理論學習與實踐脫節的現象,企業也可根據學生的日常表現優先選拔留用學生,更好地引進合適人才。
四、探索校企產學研合作教育模式
校企共建科研基地的協同創新模式可有效地避免目前高等教育理論教學脫離生產實際、與市場結合不緊密等問題。校企協同創新把教學科研、人才培養和社會服務有機地統一起來,促進了學校和企業的共同發展[4]。學校在制定人才培養方案時,應充分考慮地域經濟發展和企業需求,及時調整和開設新課程,使學生的知識結構更加完整,更加符合社會對人才的要求,提高學生的創業就業競爭力。
教師通過與企業工程技術人員開展合作研發工作,既能夠提高教師的實踐能力和研究能力,這些教師也能將企業的研究成果和最新技術加以總結并帶到課堂的教學中去,既拓寬了學生的知識面,又使高校培養的人才更符合企業的需求[4]。實現了學校專業設置與產業發展對接,人才培養方案與崗位職業要求對接,教學內容更新與企業技術進步對接。這些產學研合作企業成為了我校專業教師進行教學科研的依托,同時也是學生實踐和鍛煉的場所。
關鍵詞:本科專業 畢業設計 工程實踐 計算機技術
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)04(c)-0246-01
材料成型及控制專業主要是培養具有從事模具的設計與制造、模具的安裝與調試、模具制造工藝的編制和實施、模具制造工藝裝備的設計、現代模具成型設備的操作與維護保養、生產管理與設備維護等方面工作的專門人才。但很長時間里,該專業重理論、輕實踐,畢業生存在眼高手低,動手能力差的情況。畢業設計是實現該專業的培養目標的重要手段,對學生今后發展具有十分重要的意義。
1 強化畢業設計與工程實踐的聯系
傳統的畢業設計偏重理論計算和設計常常與實際脫節,在畢業設計過程中帶學生到工廠進行畢業實習,了解實際的生產情況,這就保證了課題的設計過程與實際生產的緊密結合。為確保實地調查的有效進行,我們通過多種渠道密切學校與企業的關系,強調為企業培養技能型人才的觀念和做法,得到了企業的配合與支持[1]。
(1)周密細致的畢業設計準備工作,教師在畢業設計前,應做大量的準備工作,以保證畢業設計的順利進行并達到預期的效果。在指導思想上,教師應深入企業,進行調查研究,與用人單位相關負責人進行及時溝通,征求用人單位意見,了解就業市場情況、摸清市場對畢業生能力的要求,明確目標,使畢業設計工作更具有針對性,做到有的放矢,避免盲目性。
在組織管理上,應制定具體的實施方案,認真編制并不斷完善畢業設計任務書、指導書,認真篩選設計資料、整理相關圖紙,保證設計順利進行,不出疏漏。在人員配備上,學校應選用專業知識豐富、實踐能力較強的雙師型或綜合型的教師承擔畢業設計的指導工作,這樣,不僅能夠幫助學生解決畢業設計中的問題,還能夠確保畢業設計改革方案的貫徹實施[2]。
(2)根據市場需要改革畢業設計培養方案,調整設計內容,根據對東風公司、建設摩托、人才市場及其他用人單位的調查和對前幾屆畢業生的跟蹤隨訪結果的分析,針對新的需求形勢,我們將過去在畢業設計中注重培養學生理論計算和圖紙繪制能力改變為強調培養學生自主創新、靈活多樣的畢業設計新模式。
(3)將畢業設計與就業分配相結合,有許多畢業生在畢業設計前就已經找到了工作單位,這一情況,對學生的畢業設計非常有利,學生可以在企業中進行畢業設計,將畢業設計和實習單位的情況相結合,企業工程技術人員與學校老師共同指導畢業設計,以企業技術人員為主,學校教師只作宏觀要求和過程督促。這種形式將學生的崗位培訓與畢業設計工作同時進行,讓學生在畢業前就適應企業的工作,一方面企業通過學生的畢業設計也解決了急需解決的工程問題,另一方面學校也減輕了指導畢業設計的壓力,緩解了經費問題,學生在這一過程中,提高了自己的實踐能力,三方都受益。
2 改進設計手段,將計算機技術廣泛應用于畢業設計
在計算機普遍使用的條件下,改革后的畢業設計中增加了計算機輔助設計方面的內容,學生使用計算機大大節約了設計時間,縮短繪圖時間一倍以上,同時繪圖質量也顯著提高,將模具設計內容同計算機CAD/CAM/CAE技術結合在一起,學生通過先進的軟件仿真,可以隨時發現自己在每一步設計中的不合理處,會找出各種解決方案讓設計趨于合理,同時掌握了最先進的設計分析技術,提高了學生的學習興趣和創新能力。
2.1 逆向工程
學生自己根據塑件的外形及內部結構,利用一般測量工具或逆向工程獲得塑件的幾何數據,采用三維造型軟件UG設計出塑件的內外結構,用AutoCAD繪出二維圖,對結構進行不斷修正,直到符合用戶的需要為止,對于結構不可修改之處要向客戶溝通和說明。在設計過程中學生需要運用機械設計、工業產品設計、材料力學、理論力學、塑料制件結構設計、三維造型等方面的知識也是對以前所學課程綜合應用的過程。
2.2 三維設計及模擬軟件
模具的結構設計要根據塑料制品的形狀、產品精度、大小、工藝要求、生產批量。注射過程數值分析,應用Moldflow軟件模擬塑料熔體在模腔中的流動與保壓,結果對改進模具澆注系統和注塑工藝參數指導意義,還可檢驗模具的剛度和強度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過程??梢愿倪M模具的澆注系統、調整注射工藝參數,使模具各組件的設計達到最佳。
3 畢業設計改革成效
我校從2003年以來,積極引進先進的硬軟件,特別是三維設計軟件UG,材料成形模擬軟件Dynaform、Deform、MoldFlow等軟件,引進一批具有豐富工程實踐的教師,在校內外建設實習基地等措施直接促進了畢業設計改革的深入進行,產生的效果顯著。在和用人單位接觸中我們了解到,相關企業對我校材料成型及控制專業的畢業設計改革給予了充分肯定,我們的畢業生能夠較快地適應環境、進入角色,用人單位認為我們的改革方向正確,措施有效,而且教育更貼近了模具制造企業和生產。新的畢業設計方式和學生即將從事的工作緊密相連,在有豐富經驗的教師指導下,學生感到前所未有的畢業設計的真實感與掌握實際工作能力的迫切感,畢業設計后學生普遍反映學到了有用的東西,掌握了以前課程教學中沒接觸和沒有學會的新知識。
4 結語
經過畢業設計方式和內容的改革,我校學生既對四年課程的學習進行了總結,又掌握了專業領域的軟件的操作使用,接觸了企業的實際生產,并主動進入實際工作狀態。本專業畢業設計改革不僅完成了該課程教學大綱規定的理論教學和實踐教學的任務,大大提高了學生的主動性和創造性。這種教學改革適應了市場經濟發展的需要,有利于應用性人才的培養。這種教學改革是一種有益嘗試,是一條注重綜合素質及實際能力培養的新模式,也是行之有效的手段,受到學生的歡迎和支持。
參考文獻
關鍵詞:地方綜合性高校;材料成型及控制工程;畢業設計;創新和實踐;校企合作
作者簡介:孫宜華(1970-),男,湖北宜昌人,三峽大學機械與材料學院,副教授;李力(1964-),女,湖南汨羅人,三峽大學機械與材料學院,教授。(湖北?宜昌?443002)
中圖分類號:G642.477?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)20-0101-02
畢業設計是高校培養創新人才的一個重要的實踐性教學環節,也是高校教學工作中的一項常規性科目。當今,畢業設計的指導思想必須大力倡導培養大學生的創新精神和實踐能力,克服傳統工科教育“理論脫離實際”的弊端。[1]而地方綜合性大學更應該結合自身所處的區域位置,積極探索一條畢業設計的創新與實踐之路。
一、畢業設計創新與實踐的背景
為加速培養造就大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的工程技術人才,促進我國從工程教育大國向工程教育強國轉變,教育部于2010年6月23日在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會,聯合有關部門和行業協(學)會共同實施“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)。卓越計劃采用高校和企業聯合培養模式,注重培養學生的工程實踐能力和創新能力,要求本科階段四年學習中在企業學習工作時間必須累計達1年。[2]卓越計劃的啟動無疑為地方綜合性高校的畢業設計創新與實踐指明了方向,即:大學生畢業設計可以嘗試走一條校企合作的創新實踐之路。
畢業設計環節的校企合作充分利用和整合學校、企業的教育資源,使學生在完成畢業設計的過程中既能得到學校導師的專業理論指導,又能結合自身就業方向開展理論與實際相結合的生產實踐。畢業設計的校企聯合充分響應了國家教育部卓越計劃倡議精神,同時也順應學校、學生和企業三方的愿望。為社會培養人才,提高教學質量,培育更加符合社會需求的人才是學校發展目標之一;學生則希望能夠在畢業設計中得到充分的鍛煉,參加到實際生產勞動中去,實現理論知識向社會財富的轉移;而企業則歡迎動手能力強、進入角色快、職業素質高的技能型人才。[3]校企合作既能保證畢業設計質量,又能較好地使理論與實際相結合,培養出高素質、強能力的優秀人才。
三峽大學堅持以人才培養為根本任務,確立了“高素質、強能力、應用型”的人才培養目標,全校上下深入貫徹落實全國教育工作會議精神和教育規劃綱要,推進高等教育內涵建設與發展,著力提高科技創新能力和人才培養質量。在大學生畢業設計環節的校企合作上也進行了積極探索和實踐。通過認真學習并吸取國家教育部卓越計劃精神內涵,筆者探索在安排學生畢業設計時積極采取校企合作方式,并針對材料成型及控制工程專業畢業設計環節中的校企合作開展了實踐和調研分析。
二、材料成型及控制工程專業畢業設計環節創新與實踐
本次調研分析的主要內容有:如何在畢業設計環節中實施校企合作,怎樣保證校企合作中學校和企業對學生進行完善的指導,校企合作對大學生畢業設計有什么作用,校企合作中可能出現的問題以及應對措施。調研對象為三峽大學材料成型及控制工程專業的一名大四學生。本文將結合畢業設計課題選定、研究方法確定、企業實踐和畢業設計成果輸出等四個方面對上述問題進行闡述。
1.畢業設計課題選定
在畢業設計環節中實施校企合作的一個重要目的就是要提高大學畢業生綜合運用所學基礎理論、專業知識和基本技能,發現、分析、解決與本專業相關的實際問題的能力,為今后從事科學研究工作、擔負專門技術工作或參與工程設計工作打下一定的基礎,[1]使高校畢業生能夠迅速適應今后工作崗位的需要。因而,在擬訂畢業設計課題時應充分考慮學生的就業方向,盡量貼近學生畢業后的工作實際。這樣,能夠使學生在完成畢業設計的同時也對畢業后從事的工作內容有了一定的了解和把握。
本次調研中,該學生畢業設計最初擬訂課題為《焊接結構超聲波探傷及影響因素研究》,而該學生的就業單位是一家專門從事電力系統智能化記錄分析和時間同步相關產品的研發、制造、銷售和服務的高新技術企業,該生就業后的主要工作內容為產品的結構設計。顯然,原定畢業設計課題與其畢業后的工作內容關聯不大,對提高學生的應用型能力作用也不顯著。況且,就業單位也希望學生畢業設計環節結合企業實際,使學生能夠獲得更多的專業技能,畢業工作后能夠更快地適應工作崗位的需要?;谏鲜鲈?,在與就業單位進行多次協調商議之后最終確定該生畢業設計采取校企合作方案,并擬訂畢業設計課題為《ZH-XX型電力故障錄波器典型鈑金箱體構件的結構設計》。于是,該生畢業設計在達到學校畢業設計選題要求的同時也能深入到其就業后的具體業務工作中去,使得該畢業設計更加具有實際意義和現實價值。
2.畢業設計研究方案的確定
在畢業設計的校企合作中還有一個必須得到妥善解決的問題,那便是如何充分利用和整合學校與企業的教育資源,保證學生在畢業設計環節能得到完善的指導和充分實踐。只有解決好這個問題,校企合作才能在大學生畢業設計中起到應有的創新和實踐作用。在校企合作畢業設計中,既需要學校老師的理論指導和進程監督,又需要合作單位的實踐指導和實時督促,二者缺一不可。然而,學生在企業實習就不可避免地遠離學校,這對理論指導和監督造成不便;而企業畢竟不是教育單位,不可能像學校那樣專注于學生的培養和教育。針對上述問題,要求在學生離開學校之前,由三方共同確定合理的畢業設計研究方案,并借助互聯網等通訊工具隨時進行信息反饋和指導。
針對該生的畢業設計,我們擬訂的方案流程如圖1所示。其中,需要學校教師指導的主要有:相關文獻資料查詢、要求制訂、結構設計、三維建模等。需要合作單位進行實踐指導有:要求的制訂、高溫測試、EMC測試等。
3.企業實踐環節
學生在企業進行生產實踐是指學生充分利用企業現有的環境設備,結合自身崗位的工作內容,在選定的畢業設計課題內進行實踐與探索,完成“理論指導實踐,實踐中加深對理論認識”的過程。通過企業實踐能夠使學生更好地將理論和實踐聯系起來,既加深了對所學專業理論知識的理解和掌握,又能提高學生的動手能力和職業技能。
在該生畢業設計企業實踐中,先是通過對各種電氣用鈑金箱體結構設計行業標準的學習,加深對鈑金箱體結構設計的了解。同時,通過對SolidWorks等結構設計軟件的學習,掌握基本的結構設計方法和軟件。然后,參與到實際產品的結構設計中,進一步了解和掌握電器用箱體結構設計的要求、技能。最后,經企業測試人員培訓,掌握高溫測試、靜電脈沖測試、雷擊浪涌測試、震蕩衰減波測試等測試方法,明確這些測試對產品結構設計的必要性。在完成上述生產實踐的基礎上,該生對電器用鈑金箱體的結構設計有了更加深入的了解與掌握。在此基礎上,該學生所設計的ZH-XX型電力故障錄波器典型鈑金箱體構件基本能夠滿足產品所需的安裝尺寸要求、工藝性要求、使用強度要求和EMC電磁兼容性要求,使得畢業設計質量得到了較大程度的提高。
4.畢業設計成果輸出
當學生在企業進行生產實踐達到預定要求之后,學生便需及時返回學校完成畢業設計的成果輸出。畢業設計成果輸出主要包括:相關圖紙繪制、畢業設計論文撰寫、畢業設計論文打印裝訂以及畢業答辯的準備工作。畢業設計成果是檢驗畢業設計完成質量好壞的直接指標。在完成畢業設計成果輸出時,學校老師需要按照學校相關的畢業設計要求對學生進行指導和監督,保證學生按時保量提交畢業設計成果。
在該生的畢業設計中,該生于5月初返回學校并及時向老師匯報實習情況和畢業設計完成情況,由老師對前期成果給予評價,并對后續工作提出安排和建議。在老師的指導下,該生于5月中旬完成畢業設計論文初稿的撰寫,提交老師審核。老師在審閱學生畢業設計論文初稿后提出存在的問題并給出修改意見。最后,學生修改論文,5月底提交打印并裝訂好畢業設計論文,6月上旬完成畢業答辯。其間,該生對畢業設計成果進行總結凝練,撰寫出期刊論文稿,論文《基于SolidWorks的鈑金箱體結構逆向設計實現》在年內公開發表。[4]
三、結束語
畢業設計是高校培養創新人才的一個重要的實踐性教學環節,在畢業設計環節中引進校企合作機制有助于培養出具有創新和實踐精神的優秀高校畢業生。通過對材料成型及控制工程專業畢業設計環節創新與實踐典型案例的調研分析后可以看出,在畢業設計環節中引入校企合作機制,合理安排好畢業設計中的環節和流程,結合學生就業方向和就業崗位的實際開展課題研究,既能夠較好地保證畢業設計的完成質量,同時,也為畢業生參與到具體工作中打下一定的基礎,使高校畢業生能夠迅速適應今后工作崗位的需求。
參考文獻:
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[關鍵字]新型節能建筑材料;應用及質量控制
中圖分類號:TU712.3文獻標識碼:A文章編號:2306-1499-(2014)11-0042-01
隨著我國建筑技術的不斷優化,建筑行業的不斷發展,行業內部對建筑材料的要求也在不斷提高。如何合理應用建筑節能材料,并進行建筑工程質量控制,要想達到建筑物的質量控制的目的就需要節能材料達到相應標準質量。在達到建筑物材料的質量要求前提下進行能源的節約利用,使用節能材料,并變廢為寶,做到資源的合理利用。在建筑業領域推廣新型建筑節能材料,遵循我國資源利用的原則,提高資源利用率、節能減排、走上資源可持續利用的道路。
1.新型節能材料在工程中的應用
1.1墻體節能材料
墻體受其功能的制約,在建筑過程中往往對其質量要求是最為苛刻的,既要保證建筑物的穩固性,又要具有防水防火的質量要求。目前,在墻面的節能材料中,多選用混凝土多鉆孔磚,這種材料使得建筑物的內墻為混凝土空心磚砌塊而成。這種材料的選擇一方面能嚴格的控制熱量的傳導,有效的緩解房間漏音現象,并能有效減少溫度的流失,其材料帶來的建筑物效果遠遠優于傳統磚塊。
1.2玻璃門窗、幕墻節能材料
玻璃門窗、幕墻的使用時符合目前流行元素的建筑物材料,其不僅能起到環境美化的作用,更能給生活帶來舒適感。目前,我國建筑行業內使用的節能玻璃材料主要有:真空玻璃、中空玻璃、節能鍍膜玻璃等。由于玻璃屬于易碎物品,用于建筑領域也自然會要求其極高的穩固性。2008年北京奧運會的建筑幕墻一度成為世界關注的亮點,這種玻璃幕墻在制作上體現了其制作公司的技術水平,從此,把這些新型的節能玻璃推上了建筑行業的使用領域。
1.3功能性節能材料
在建筑行業內,某些材料的使用是由于其具有獨特的功能,比如保溫管材、板材等都屬于功能性的建筑材料。目前,對功能性建筑材料的需求隨著人們對美的追求和對環保意識的深化,要求也在不斷提高,要求其具備裝飾性、功能性和節能型的特點?,F在用于建筑行業的節能型功能材料主要有:建筑節能涂料、節能木地板等。這些材料的使用不僅大幅度的提高了我國建筑物的節能指標更增加了建筑物的內涵使其滿足人們的全方位需要。
2.工程項目上新型節能材料的質量控制要求
在建筑行業中,對節能材料的質量控制是非常重要的,它關乎人們生活中的安全問題。所以,它應當具備穩固性的條件,在建筑物中,一個小小的材料出現問題,都可能帶來致命的嚴重后果,因此穩固性是新型建筑物材料最基本的質量要求。目前,伴隨著我國節能減排工作的不斷開展,新型建筑物材料的實施要求確保建筑節能的效率和質量,已然成為我國建筑業實現節能目標的重要環節。目前,我國對建筑材料是否達標的檢測方法主要有以下兩種:
(1)在熱源或冷源部位直接檢測其采暖耗煤量或耗電量,然后再由這些指標轉換算出建筑物的耗熱量或耗冷量指標,通常成這種方法為熱(冷)源法。
(2)在建筑物的典型部位隨意抽取作為檢測對象,直接進行耗熱量指標或耗冷量指標的檢測,然后通過這些指標再折算出相應的采暖耗煤量指標和耗電量指標,通常稱這種方法為建筑熱工法。
對建筑物的質量控制不僅要考慮其材料的質量問題,更要合理的控制建筑物本身的質量,新型節能材料的節能性不是肆意進行的,它要求滿足其所應具備的質量,達到其使用價值,只有質量合格的節能產品才能算是具有真正的節能性。比如說在某建筑工程項目中,墻體的建筑就使用了新型節能材料,從而在滿足人們居住需求的基礎上,達到節能、環保、安全、耐用的目的。該工程的墻體結構組成如下圖所示:
圖一:建筑工程墻體結構
在圖一中,工程的墻體分為了基層墻體、保溫層、抗裂防護層以及飾面層四層結構,新型節能材料主要使用區域為保溫層、抗裂防護層以及飾面層,可以最大程度地保證墻體的施工質量。
3.結束語
建筑行業領域內,建筑師的理念是影響著整個建筑行業發展方向的重要因素,無論是建筑的設計方案、建筑內容和建筑材料的使用,都與建筑師的主觀意志息息相關,因此在行業發展內部,為加強新型建筑節能材料在工程上的應用和質量控制,對建筑師的觀念進行合理的轉變也是非常有必要的。在滿足相關質量標準的前提下,優先選擇新型建筑節能材料,加強新型僵住節能材料在建筑領域的使用,從而到資源合理利用的目的。
參考文獻
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Abstract: On the basis of previous research on seismic performance of large earthquakes, the researchers have constantly studied and been concerned about the seismic performance of building structures, and have obtained many effective results in the use of new materials. After repeated experiments and trial, housing demonstration room with bamboo engineering materials, has the ecological, energy-saving, seismic, economic and other advantages. In this paper, the research results of new type of bamboo structure housing demonstration room of the are displayed and demonstrated, and the selection of bamboo engineering materials and the outline of the idea of earthquake resistance are discussed, which has important reference value for the structure selection, material design, and other major seismic design, engineering ideas, fire prevention measures and so on.
關鍵詞: 竹質材料;工程結構;安居示范房
Key words: bamboo materials;engineering structure;housing demonstration room
中圖分類號:TU352.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)33-0108-02
0 引言
竹材具有結構性能優于其他建筑材料的性能。在新型抗震安居房的建設和使用過程中,對這一新型材料的使用,為抗震安居示范房的材料選取上提供了非常好的方案。尤其是在遭受到地震破壞的區域,使用這一抗震房屋設計方案,推動了地震多發地帶的村鎮住宅建設。經過實驗和使用,新型竹質工程材料的基本構建,如材柱、層積、材梁等具有很好的強度和彈性。值得在震區村鎮建設中推廣使用。
1 竹材的優勢
竹子在我國分布區域非常廣泛。竹材的使用古已有之,竹結構的建筑至今仍然在南部地區廣泛存在。作為質優價廉的建筑材料。竹制房屋一直是南方農村地區普遍使用的主要房屋建設模式。經過現代復合、重組等技術的優化組合,如今的竹材料已經不僅僅限于農村普通住宅的材料使用,成為建筑結構中重要的承重構件,在裝修材料、建筑板材、建筑梁柱、墻體門窗、天花板等各個位置被設計者所采用著?,F代的竹質材質經過萃取和優化,不僅具有輕質、耐久的特點,而且在韌性、強度等方面更加強化。竹結構建筑已經成為我國建筑領域占有更高地位的現代化建筑模式之一,具有其他結構類型無法比擬的獨特優勢。
①在生態性上,竹材料生長速度塊,可再生。
造林后可持續利用性強。于木材相比,竹材生長周期短、種植養護容易。對周邊環境的破壞和污染小,沒有廢棄材料需要處理。建造過程相對簡單,建造周期短。比起混凝土鋼筋水泥建筑,更加符合現代建筑綠色環保理念,在節能減排抗污染方面都具有其他建筑材料不可取代的優勢。而且竹結構建筑建成后可以再次拆除充足,有利于竹材生長和再利用,對于提高環境質量,保持生態平衡,對環境保護和經濟的可持續發展具有重要意義。竹結構的施工由于重量輕、工藝相對簡單、構件標準化、可預先加工等優勢,因此施工速度快,工業化程度高。一般性的二層住宅大約需要五到六個人,四十天左右即可竣工[1]。
②竹材人造板材的保溫節能性能,要高于混凝土和粘土磚,這也是南方地區溫暖潮濕環境下建筑建筑中多使用竹材的原因。竹材的熱導系數為0.13-0.19之間。對于建筑節能效益很有幫助。同時在生產和使用過程中能耗也較低。
2 竹質工程材料性能
竹質工程材料采用的是原竹作為加工材料,其基本性能和形狀為中空、圓柱、尖削度大。但是也存在容易裂開、霉變的缺點。在作為現代建筑結構的原料之前,需要進行復合、重組技術,改變原竹的部分性能,使之能夠適應現代建筑的技術要求。具有防潮、防腐、防霉、阻燃等性能。這種竹質工程材料一般是以原竹為材料,使用環保型膠黏劑,經過現代加工技術進行合成之后的材料。包含的材質主要為膠合板、層積材、重組材等。在使用過程中里利用率高,規格多樣??梢允褂酶黝惞こ绦枰M行工廠化生產[2],如表1。
3 新型竹結構抗震安居示范房的設計案例
本文所選案例為震災后的農村安居工程建設用房。建筑模式為獨立式住宅建筑。每棟建筑面積一百八十平方米。建筑功能為滿足使用者基本生活需要。主要建筑結構包括門廊、柱廊、家庭活動空間、臥式、廚房、餐廳、儲藏間。根據建筑需要,室內空間一層高度為三米,二層高度為4米。如圖1。
①考慮了抗震安居房的建筑原則以及國家有關災后重建結構抗震能力的要求,結構平面注重了抗震力、立面規則、側面剛度均勻的要素,還要考慮建筑整體的抗震性能以及構件之間的聯系?,F代木結構中的梁柱結構體系采用了傳統建筑形式,梁柱為主要的建筑形式,形成受力體系承載負荷。輕型木結構由眾多斷面較小的規格材料和面板均勻組成,這種空間箱形體的結構可以承受各種荷載。案例中選用的竹質材料發揮了輕質、高強度的特點,將兩種構件的優勢充分發揮出來。結構體系總體采用的是梁柱、墻骨等的受力體系,除了框架柱以外,門窗、主梁均采用了平行框架,這種結構可以抵抗地震作用下的水平側向力,并可以通過墻體的抗震剛度和側向承載力設置斜向支撐和水平橫撐,形成多重抗測力體系。在保證墻體剛度和抗震能力的同時,滿足骨架構件的變形要求,骨架和面板之間鏈接牢固,墻體的整體呈穩定可靠的狀態。
②為了加強結構的整體性,煤層高度均設置了貫通的竹制連系梁,樓面采用了貫通的竹制圈梁形成受力體系,在骨架和面板之間設置連系梁,連接其骨架與面板滯后,用螺釘固定樓面板,考慮抗震設防要求,地震區屋架采用四支點的竹質屋子架,斜向處理。屋架頂部與竹錨固在一起。用水平撐桿支撐在框架柱上。盡可能采用瀝青瓦、石棉瓦等減輕結構自重。
③節點設計是木結構的比較關鍵的問題。連接構件設計中,要保證強度、荷載的傳遞,防止構件開裂、收縮、膨脹。在本案例中所采用的鏈接方式包括齒鏈接、赤板鏈接、普通釘接等方式。中西方統一采取的木構件的鏈接方式,有著受力不均加工復雜的缺點,還會削弱構件截面,不利于受力。因此這種鏈接不太適用于構件截面結構。在接長和接厚方面抗壓能力較低,這種節點在實際操作上比較難以應用。普通釘接承載能力與受力鏈接上不能固定和鏈接。螺栓鏈接比較適用于木結構。因此在現代木結構中被廣泛使用。本案例也采用了這種節點連接。如圖2。
借鑒輕型木結構對本案例中竹結構房屋主要構件節點的構件螺栓進行詳細設計。內容主要包括:
①使用厚矩形缸筒,采用對拉的方式向兩個方向固定竹柱和缸筒。在矩形缸筒焊接處鏈接1厘米的后鋼棒,使用M20錨栓錨固在基礎上。地震作用導致上下部和基礎結構間出現錯動。
②在墻骨柱之間鏈接兩篇對稱角鋼,使之與基礎的額鏈接節點繼續寧固定。竹墻骨柱于L形角鋼之間通過釘接固定。通過M12錨栓固定。
③使用螺栓固定竹竹之間和四周的鏈接鋼板。將鋼板外側焊接成U形托,使U形托在竹梁和梁端經過螺栓的位置實現對梁的支撐。
④將主、次梁的鏈接節點通過相互垂直焊接的U形板鏈接,主、次梁的對拉螺栓使用螺栓固定。其他鏈接節點需要滿足復雜節點以保證傳力路徑明確。同時預加工的金屬鏈接件要保證安裝質量和速度。這樣才能保證住宅的標準化和工業化,實現建筑再結構良好的前提下達到抗震標準。螺栓鏈接使得構件結構可以具有一定的變形能力[3]。
4 結語
竹結構建筑的優勢在于它的生態性、節能環保、抗震以及經濟耐用。本文對震區安居工程建筑用料采用的新型竹材料的優勢以及實際案例中的技術要點進行闡述,重點論述了新型主結構抗震安居示范房的主要構件的關鍵技術。該示范房的設計與建設表面,充分利用竹質材料,合理利用其結構形式和節點進行施工,可以使抗震安居房經受住一定震級的強力沖擊。而且在防潮防蛀等有關舒適度的問題上得到強化。不僅滿足短期內受災人口的安置問題,在長期使用上也得到了保障。只要將關鍵技術執行好,就能確保工程的順利開展。事實證明,選用新型竹結構抗震安居示范房建設對于震后村鎮住宅重建確實是正確的選擇。
參考文獻:
[1]王正,韓冬青.竹質復合材料的空間營造與形式表達――南京周里村便民服務中心[J].新建筑,2013(4):88-91.
工程概況
上海徐匯(國家級)軟件基地馬鞍山軟件園位于城市東部新城區,占地范圍長250m,寬133m,本工程共包括a辦公樓,b辦公樓,a、b辦公樓之間的一層地下停車場,d員工公寓,c員工公寓,e1~e9科研樓。本工程按6烈度抗震設防,抗震設防類別為丙類建筑,結構設計使用年限為50年,建筑結構安全等級為二級。主體為框架剪力墻結構,填充墻(新型蒸壓加氣混凝土砌塊)與框架柱(混凝土墻)交界處沿柱(混凝土墻)高@500配置2φ6拉結筋,伸入墻體內1/5墻長且不小于1000mm或至門窗洞邊。
施工特點與難點
2.1位置準確,施工方便。
拉結筋要埋在磚縫中,而預埋的方式是將鋼筋澆注在混凝土柱子表面,然后剔鑿出來,由于振搗等原因,很難保證拉結筋正好在磚縫中的位置。砌筑時拉結筋偏位,只好將鋼筋彎折。這樣一方面不利于鋼筋發揮其力學性能,另一方面也不利于砌筑的觀感質量。植筋的方法就很好地解決了這個問題,用皮數桿在柱子上畫好磚位和灰縫,直接在灰縫上植筋,位置十分準確,施工方便靈活。
2.2錨固效果好。
一方面鋼筋位置準確,錨固觀感效果好;另一方面通過拉拔試驗,其錨固抗拉強度不低于預埋。
2.3承載快。
當材料溫度在200c時,凝膠時間18min,固化時間45min,固化后便具有相應的承載力,即可進入下一步工序。具體的凝膠固化時間見表1。
表1溫度對固化時間的影響
清孔難度大。
對混凝土結構進行鉆孔容易產生粉塵,污染嚴重且極難清理干凈。
適用范圍
植筋技術適用于鋼筋混凝土結構構件且混凝土強度等級在c25及其以上的加層改造、改擴建、彌補結構不足、工程結構加固等方面。例如,在建筑物外面增設觀光電梯;夾層方案中的鋼筋重新生根;改擴建工程中后擴部分的鏈接;分段施工的后澆混凝土中預留鋼筋搭接長度不足的處理;因設計上傳力不合理,通過植筋加梁或柱的方法改變原來的傳力方案等,采用植筋技術均能圓滿地解決這些問題。
材料要求
基材
植筋主要錨固基材是鋼筋混凝土、預應力混凝土結構、磚墻加固時常用錨筋作拉結筋使用?;炷恋燃壱嗽赾15~c60之間?;炷粱膹姸葘χ步铄^固力有明顯的影響,混凝土強度越低,植筋的錨固力也越低;混凝土強度越高,植筋的錨固力也相應越高。但是,植筋錨固力與混凝土強度并非呈線性關系。
鋼筋
結構植筋應優先采用ⅱ級、ⅲ級鋼筋。墻體拉結植筋可采用ⅰ級鋼筋。
植筋膠
采用錨固植筋膠hg--2008。
鉆孔直徑與錨固筋直徑對應值得關系如表2所示。
表2鉆孔直徑與錨固筋直徑對應的關系
鉆孔用膠量計量。
經驗用量:填滿鉆孔的2∕3。計算用量:w=π∕4(d2-d2)hef·ν·k式中:ν為植筋膠的比重,取2;k為鉆孔用膠富余系數,取1.1;hef為有效錨固深度;w為植筋膠用量。
構造要求
5.1錨固的鋼筋混凝土基材,其強度不宜低于c15,基材厚度應大于或等于l+2d,也不宜小于100mm,其中l為錨筋的有效錨固深度;d為鉆孔直徑。
5.2群錨錨筋的間距、邊距應大于或等于4倍錨筋直徑,當邊距小于0.5倍錨筋深埋時,要求在邊距范圍內至少有一根φ6鋼筋,否則應加大邊距值。
5.3抗震錨固連接錨栓的最小有效錨固深度應滿足表3規定。
表3錨栓最小有效錨固深度hef/d
錨栓類型 設防烈度 基材裂否 錨栓受拉、邊緣受剪、拉剪符合受力之結構構件連接及非結構構件連接 非結構構件連接及受壓、中心受剪、壓剪符合受力之結構構件連接
備注:hef為有效錨固深度,d為鋼筋直徑。
施工工藝
6.1工藝流程
測量放線→鉆孔→清孔→鋼筋加工→注膠植筋→拉拔試驗→砌筑。
6.2操作要點。
6.2.1 根據原設計圖紙,在砌筑之前做好皮數桿統一在框架柱上(有墻的一面)畫出具體的砌體和灰縫的位置,并根據圖紙或規范的要求,標出每根鋼筋需要植入的位置。
6.2.2 鉆孔。根據圖集規范對拉結筋的要求,查明每根鋼筋的規格,并根據鋼筋直徑選擇不同直徑的鉆頭及鉆孔深度。鉆頭直徑的選擇除滿足設計對鉆孔直徑的要求外,還應考慮表2中的要求??锥瓷疃纫欢ㄒ獫M足設計及有關規定的要求,當無具體要求時,需符合表3的要求??锥撮g距不宜太小,應滿足混凝土工程的有關規范要求。在鉆孔過程中如遇到原混凝土構件主筋須避開,勿將原主筋切斷,如確實無法避開主筋,致使鉆頭不進去,不能達到要求深度時,可適當增加孔洞數量。鉆孔時鉆頭略微向下傾斜,使孔口略低,以便清孔。
6.2.3 清孔。當孔鉆好后,必須用圓刷清出孔內灰塵,并用吹風筒進行清孔,如一次請不干凈,需反復幾次,保證孔內無灰塵和積水。
6.2.4 注膠與植筋。傳統的方法是使用專用的植筋注射器打入膠體,操作比較復雜,操作工人需進行專業培訓,以下介紹一種便捷的施工方法:
1)、在植筋前需作植筋強度試驗,合格后開始正式植筋。
2)、在需植入的鋼筋做除銹、除污、除水處理,下好料后在鋼筋上標出植入深度的標記。
3)、用待植鋼筋蘸膠結材料深入孔洞,順時針旋轉三圈,然后逆時針旋轉三圈,拔出后再次蘸膠結材料并插入;按第一次的做法反復一次并拔出,第三次適量蘸膠結材料插入即可。要求鋼筋平直,膠體在孔口可見而流不出,拉結筋的端部彎鉤應水平放置。由于清孔工序受到周圍環境和人為因素的影響,很難保證孔內的灰塵徹底清除干凈,因此這樣操作可以使膠體將部分孔內殘余的灰塵帶出,使膠體將鋼筋與孔壁有效粘結,從而保證施工質量。
4)、養護固化。鋼筋植入定位后應加以保護,防止碰撞和位移,保持3天,待結膠固化后方可受力,保持最少24小時以上方可做拉拔試驗。
結語
在本工程的施工中,植筋技術的優勢得以凸現,不僅施工速度快,而且抗拉強度好。
為了克服真絲制品的不足,過去國內外都是通過對真絲制品進行鹽縮、樹脂整理、假捻變形加工等方法來改善真絲制品的固有缺陷,但由于此類技術更多地局限于真絲纖維表面作用,使真絲制品失去了原有的親膚性和服用衛生性,并且也易使手感變差。所以,突破傳統的研究思路,在保持真絲表面固有蛋白質結構的基礎上,有效解決真絲纖維及產品的傳統缺陷、實現真絲制品的抗皺功能,成為長期以來國內外研究者和產業界的研究熱點和重要課題。
高性能真絲新材料正是在這種背景下,由蘇州大學和江蘇華佳控股集團密切合作,經過數年技術攻關,研究開發并成功實現產業化的新型真絲材料,它包括高彈性全真絲纖維、高彈性膨體彈力真絲及其相關制品。該項目成果來源于江蘇省科技成果轉化項目《高性能真絲新材料及其制品》(項目編號:BA2006078)驗收成果,實現了真絲纖維的高彈性,解決了真絲面料的易皺難題,同時自主研制設計了具有溫控系統、時控系統的高性能真絲的生產設備,實現了抗皺真絲產品的產業化生產。
該項目采用了超分子技術這一材料改性新技術,結合“異能態和異收縮”原理,開發并產業化生產了具有高彈性、高回復性的高性能真絲新材料,開發并生產了具有高度抗皺性能的系列化全真絲面料。該過程不使用任何化學膠聯劑,只在構成蠶絲的原纖結構層面上進行超分子結構改造,在不破壞原有蠶絲蛋白質的條件下,實現真絲纖維的卷曲高彈性和卷曲回復性。其纖維呈現空間三維狀,具有很強的毛型感,絲身富有彈性與良好的復原性,具有優異的形狀記憶功能。與普通桑蠶絲相比,彈性和膨松性顯著增加,絲身更加柔軟。據項目首要負責人、蘇州大學教授陳宇岳介紹,該項目在真絲纖維材料加工領域,首次將超分子改性技術和物理加工方法相結合,從源頭(真絲纖維)開始解決了真絲制品的高性能化問題,制備了具有高彈性、高回復性的高性能真絲新材料,真絲纖維卷縮伸長率≥50%,卷縮彈性回復角≥70%,真絲面料折痕回復角≥330°,最大達到350°以上。