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關鍵字:模塊化分解;房屋結構;房屋建筑模塊化
隨著科學技術的發展,尤其是大型工程項目技術的發展使項目逐漸向模塊化方向看齊。模塊化來源于電子硬件工程項目,通過對電子電路板進行模塊化分隔設計,然后進行組裝,可以完全控制整數以萬計的電子元器件單元。由于模塊化可以進行臨時的進行組合、產品化以及通用等特點,其被引用到了房屋建筑結構中來。建筑模塊化過程是指對建筑物的空間功能進行的類型劃分,它是以建筑物主體研究對象,將內部構成元素進行統一分解,然后組合的過程,具有相同或者是類似功能的空間將會被規例到某一特定的單元內,在房屋建筑結構設計過程中,利用模塊與模塊之間的組合方式,按照設計要求以及建筑學原理而搭建成的建筑結構過程。通過這一設計手段實現房屋建筑從某一建筑單元到建筑整體的變化,這種模塊化設計注重的是建筑空間使用的標準化、建筑資源配置的統一化以及建筑內部管線的統一管理布置。
1、房屋建筑結構
房屋的建筑結構按照建筑用途以及建筑方式不同可以分為鋼結構、鋼筋混凝土結構、混合結構、磚木結構以及鋼鋼筋混凝土結構的特殊結構模式。
鋼結構,該結構主要用于廠房以及體育場地等面積較大的廣場建筑,如鳥巢,而其主要材料則為鋼材。鋼筋混凝土結構,在應用該結構過程匯總,建筑物的主要承重由鋼筋混凝土建造構成,這種結構主要應用于承重力要求較高的建筑物?;旌辖Y構,對于大部分的民用建筑,或者是別墅等基本上采用此種建筑結構,該結構的承重的結構設施由鋼筋、混凝土、磚木等材料建筑而成。磚木結構,該結構的主要承重體是磚、木材建造而成,比較環保,房屋主要是由木屋架、磚墻、木柱建造而成,這種結構在城市建筑中比較少見。鋼鋼筋混凝土結構,該結構的承重用鋼、鋼筋混凝土建造而成,該建筑的房屋一部分梁柱采用鋼制構架,而另外的一部分梁柱采用鋼筋混凝土構建設而成,這種結構具有很強的抗震性。在房屋的建筑過程中,其結構的選擇一般由建筑的環境以及建筑材料來決定。
模塊化建筑
對房屋建筑進行模塊化設計過程可以分為硬件結構模塊化以及軟件結構模塊化。建筑硬件模塊化需從建筑的結構、建筑形態、建筑材料、建筑用途幾個維度去考慮。而建筑的軟件結構模塊化應該以建筑用途和內部系統設計等維度去分析,只有從多維度去分析挖掘,將整棟建筑對象進行合理的分解,使建筑物在建設初期,可以進行同時分部進行設計,而這些設計也可以應用到其它建筑上,最后將設計進行組合。
建筑結構模塊化,建筑結構建設過程中,應該根據建筑環境或者是建筑學理念作為結構的支撐依據,根據要求可以選擇鋼結構、鋼混凝建筑結構、混合結構或者是這幾種結構的有機組合,通常情況下,以模塊化進行建筑,其一般以支撐柱和預制構件作為建筑的主要承載體,通過在該承載天上按照預先的格網對建筑的空間結構進行添加、組建,這些建筑的基本構件將會以水平、垂直的方向共同構件成該建筑的主體建筑結構。
建筑形態模塊化,建筑形態一般由建筑結構而具體,但是建筑的形態卻反應了建筑的模塊化結構,可以從形態上得到建筑的可擴展性和適應性,此種特性也是模塊化的基本特性。好的建筑模塊化應該在整體結構方面表現出一種具有韻律感的立面體系格網,這樣對二期工程建筑來說,具有很好的靈活性何擴展性。靈活的劃分空間以及對空間的內部元素進行個性化的設計,能夠使建筑空間具有很大的彈性。
模塊化的建筑材料應該根據建筑的用途而定,但是目前采用預制的鋼筋混凝土構件,建筑墻體采用預制的框架構件比較合理,這樣的結構抗壓性強,抗震能力高。通過對建筑物中的各個建筑單元在水平和垂直方向進行擴展或者是縮減來體現建筑的彈性設計,顯然,這是建立在建筑物的具體用途之上的。
隨著科學技術的發展,房屋的使用已經走向了智能化,顯然,模塊化的房屋建筑正好適應了這種需求,模塊化的建筑便于房屋建筑的智能化設計。其實,房屋內部的智能化設計屬于建筑的軟件設計,其主要包括通信設施的模塊化設計、網絡辦公自動化的模塊設計、安全自動化模塊設計以火災報警、綜合布線系統等都是對房屋建筑的模塊化設計。通過對內部設施的模塊化設計后,各個建筑的單元模塊建筑可以進行組合,然后兼容,這樣來達到建筑的高科技標準與工藝要求。
總之,模塊化建筑為建筑賦予了新的可再生長特性,除此之外,通過對房屋建筑的模塊化,可以很好的把握房屋質量,因為通過對房屋進行模塊構建后,每一個模塊都經過了生產過程的檢驗和測試,加大了房屋建筑構筑材料質量的控制力度。隨著社會的發展,房屋建筑的用途可能會發生改變,模塊化建筑設計也為經后由于房屋需求的變化而改建奠定了良好的建設基礎。
參考文獻:
【1】閆玉紅, 袁廣林, 沈華. 現代建筑結構體系及其抗震的分析與展望[J]. 工程建設與設計, 2005, (03).
關鍵詞:模塊化;建筑結構;分析
中圖分類號: TU8文獻標識碼: A
模塊化通常運用于計算機領域。模塊化建筑,就是將復雜的建筑結構進行分解,制作成各類構件。分解過后能有效降低結構的建設難度。在建筑行業對建筑結構進行模塊化,能顯著提升建筑工程的施工速度,只需要明確建筑工程的施工次序,然后依次將其拼裝完成。這種新型建筑模式能迅速推動我國建筑施工技術的發展。
一、模塊化建筑發展的必要性
社會經濟的不斷發展對生活的各方各面都產生了深遠的影響,也對建筑物的各方各面提出了更高的要求。建筑模式的多樣性對促進建筑行業的的發展能起到十分重要的作用,模塊化建筑是建筑的一種新模式,應用前景十分廣闊。由于傳統磚混結構對耕地可能造成的破壞,相關政策已經明確規定不能在建筑物中繼續使用粘土磚,這種情況下新型建筑模式由于其技術上的優越性能取得更進一步的發展。
目前我國建筑產業的發展速度較快,市場對建筑的需求量較大,但是由于傳統建筑施工技術建設周期長的特點,無法滿足當前我國居民的建筑物需求,并且由于我國制定的可持續發展戰略對見地建筑物施工過程中的環境資源消耗量提出了更高的要求,所以發展以及推廣模塊化建筑是十分必要的。
二、盒子式建筑
目前階段,模塊化建筑中應用范圍最廣的就是盒子式建筑,盒子式建筑的外形也最符合模塊化建筑的特點。盒子式建筑,其外形就像一個方盒子,線條簡潔明了,能很好的符合未來建筑外部輪廓直線化的發展趨勢。
(一)盒子式建筑概述
盒子式建筑的材質多變,能根據具體需要選擇鋼筋混凝土、鋁材、木材、玻璃鋼甚至塑料等進行構件制作。制作的構件通常是一個長方體,有頂板、底板以及四面墻體(可以根據需求少制作一面或者兩面墻)。這些構件在工程設計完成后,只需要運輸至施工現場進行組裝,其中的水電、暖氣等部分,甚至放置在房屋中的家具都能在整體構件中制作完成,所以需要的施工時間較傳統建筑施工來說非常短。此種建筑模式的特點就是能滿足批量生產的需求、現場施工用時少、工人勞動強度小、工作效率較高、工期不受或者少受外部環境的影響、建筑建設效率高,并且其安全性有保障,抗震系數較高,施工材料用量較少,建筑建成后可使用的空間較大,建筑整體質量較小。但是其生產及施工對構件生產設備以及交通運輸能力有較高的要求,在建筑組裝環節還需要用到較多的起重設備。
目前世界各國對盒子式建筑技術都有所應用。盒子式建筑構件的材質各有特點:①鋼筋混凝土材質的盒子剛度與強度相對較大,使用期限較長,批量生產效率較高。但是由于其重量較大,運輸難度較大,拼裝時需要利用噸位較大的起重設備。②輕質混凝土就是利用各種輕質混凝土制成,這種構件多用于低層或者獨棟建筑的搭建。③金屬骨架型盒子構件的制作多使用各類鋼材,例如普通鋼、輕型鋼或者鋁合金等。在搭建好的骨架上鋪設水泥板或者石棉、模板或者金屬板皆可。使用這種方式制成的盒子運輸較方便、組裝難度較小,使用的起重設備噸位較小。④木盒子應用時間較長,發展較為成熟,在美國地區應用的較多。森林資源豐富的地區可以選用此中材質制作盒子構件。⑤塑料盒子,由于塑料的強度較低,可用期限較短,目前多用于制作災區安置點。
通常情況下,盒子構建會被制作成四邊形,此中盒子由于與傳統建筑模式較為貼近,受到大部分人的喜愛。但是目前人們對建筑物的外形有了不同的需求,許多人會將盒子構件制作成五邊形或者六邊形。六邊形的盒子構件自身也存在一定的優點,例如由于其墻面增多,能擁有更多的窗口,對于通風能更好的滿足需求,并且由于此種形狀自身的特點,能很好的實現自身房屋的相對封閉性,隔音性能較好,能有效屏蔽鄰居傳來的噪音。
(二)盒子構件的組合方式
1、全盒子建筑。通常情況下,全盒子建筑中的承重盒子都是鋼筋混凝土材質的,將盒子構建組合起來時,其重量會沿著構件四周向下傳遞,完成承重。全盒子構件的組合方式有兩類,重疊組合以及交錯組合。重疊組合就是講盒子構件一個一個的堆疊起來,這種方式形成的盒子建筑剛度強、施工現場環節少,有效利用了工廠的批量化生產設備。但是在堆疊完成后樓層、各組件之間有兩層樓板,在對其進行后續處理時較復雜。交錯組合就是講各構件錯開排列,在墻面缺失的地方使用墻板補齊。
2、板材盒子建筑。板材盒子建筑由盒子構建、大型樓板以及墻板和設計承重的衛生間、廚房構件組成,用樓板隔開各個盒子,用墻板劃分各個房間。
3、筒體盒子建筑。在樓層中間部分設置一個承重的筒,然后使各構件的重量施加到此筒體上。筒體盒子建筑中,構件大都被固定在中央的筒上,可以使用的固定方式有將構件用工具焊接或者使用螺栓固定、利用筒體上設置的吊桿將構件吊起或者利用筒體上設置的懸臂裝置對構件進行固定。由于技術原因,此種建筑方式的總樓層不能超過12層。
三、模塊化建筑結構綜述
(一)模塊化建筑設計的特點及優點
嚴格意義上來說,模塊化建筑的建造不算是一種建筑施工技術,只能算是一種建筑組裝技術。其將事先制作完成的各類構件組裝在一起,形成房屋。其發展來源于目前建筑資源的緊缺,許多資金有限、對房屋靈活性要求較高的客戶對模塊化建筑需求度較高。模塊化建筑從接受訂單到完成建筑的制作只需要幾個月甚至更短的時間,并且由于其構件組裝以及拆卸的方便性,能很好的滿足客戶未來的擴充或者改裝要求。工業化的生產讓其構件的精度有了更好的保證,對所有材料能有效利用,成本低廉、品質有保證,未來發展的潛力巨大。目前由于顧客對此中建筑工藝的深入了解,對其也提出了更多樣化的要求,也進一步促進了其技術的進步。
相較于傳統建筑施工工藝,模塊化建筑施工周期短,并且對于住房急缺這類問題能迅速解決。由于其施工周期短,對企業的流動資金能很好的利用。并且高度的工業化使其對人力資源的需求較小,需要付出的人工成本更少。對于天氣的依賴程度較低,生產環節在室內進行,不受天氣影響,組裝環節耗時較短,受天氣影響較小??偠灾?,模塊化建筑本身擁有常規建筑的絕大部分優點,在日常生活中的使用甚至更方便更靈活,是未來建筑模式的發展方向。
(二)模塊化建筑設計施工方面應遵守的原則
與傳統建筑設計原則一樣,模塊化建筑設計的一般原則同樣是適用、經濟、堅固以及美觀。因為建筑在日常生活中起到了非常重要的作用,使用過程中的體驗對此模式的未來發展有決定性作用。并且由于模塊化建筑的先進性,在滿足上述條件之后,還需要在傳統的基礎上進行發展創新。自古以來建筑在人們生活中都扮演了十分重要的角色。作為新型技術需要對建筑內部的舒適性有更高的追求,讓此種建筑模式在市場經濟中更具競爭力。由于模塊式建筑大都是可移動的,可能會給客戶造成不穩定、不安全的負面印象,所以需要在設計時對建筑的安全性、穩定性更加重視。
結束語
目前我國部分省市正在大力發展構件生產廠,這對推動我國模塊化建筑的發展十分有利。由于模塊化建筑的特殊性,以及我國目前階段的特殊國情,應用潛力巨大,目前能使用此技術的領域有住宅修建、旅游地區的旅館建設以及各類公共服務設施例如養老院以及學校的建設等。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑結構;課程模塊;項目化教學;教學目標
中圖分類號:TU;G6423 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)02-0076-04
在高職建筑工程技術專業人才培養課程體系中,建筑結構課程是進行職業能力培養的一門職業核心課程,集理論與實踐于一體,培養學生從事房屋建造、工程管理、工程監理、建筑設計等崗位工作中所必需的結構分析能力,掌握房屋結構構件的基本計算原理和初步設計方法,同時為后續專業課程準備必要的結構概念及結構知識。針對職業崗位職業能力培養需要,為提高課程的針對性和實效性,課題組成員對建筑結構課程進行了模塊及項目化教學改革研究,并在教學中進行了具體實施,收到了很好的教學效果。
一、課程教學目標設計
(一)總體目標(職業綜合能力目標)
通過建筑結構課程的學習,要求學生:能勝任一般建筑工程的結構計算及設計能力;能運用電子計算機和結構設計軟件從事較為復雜的結構分析和計算能力;具備從事房屋建造、工程管理、工程監理、建筑設計等崗位工作中所必需的結構分析能力。
(二)具體目標
1.專業能力目標
以結構分析與設計能力為目標,培養具有基本構件的設計計算能力及一般結構的設計能力、較強的利用計算機解決復雜問題的設計與計算能力、正確識讀及繪制結構施工圖的能力、正確查閱和利用設計參考資料的能力,以及分析和處理技術崗位的一般技術問題的能力。
2.核心能力目標
通過結構設計計算訓練,培養學生:理論聯系實際、結構嚴謹細密的思維方式;一絲不茍
的工作作風和工作方法,以及嚴謹的科學態度;
遵循設計規范和創新的能力,能用發展的觀點來靈活運用設計規范,處理遵守與創新的矛盾;對多種因素進行綜合分析和綜合應用的能力。無論工程設計還是工程施工都是一個綜合性的問題,同一問題,往往有多種可能的解決辦法。
二、模塊及項目化教學改革方案設計
(一)教學改革思路
根據土建工程技術領域和二級建造師、施工員、質量員、安全員、標準員、材料員、機械員、勞務員、資料員等崗位職業資格標準,以崗位分析和具體工作過程為導向改革課程教學內容。會同企業技術人員設計教學實訓項目和職業情境,培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。圖1為職業綜合能力形成進程示意圖。
建筑結構課程由混凝土結構、砌體結構、鋼結構和建筑結構抗震等結構模塊內容組成,講授結構用材料的基本力學性質,結構設計標準,鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構基本構件的受力特點。通過該課程的學習,學生能掌握鋼筋混凝土梁、板、柱、樓(屋)蓋,砌體結構的墻、柱及鋼結構的連接,梁、柱的設計計算方法和一般結構的構造知識;同時掌握與施工和工程質量控制有關的結構基本知識;能進行一般民用房屋和單層工業廠房結構選型與結構計算,熟練識讀結構施工圖,并能繪制結構施工圖。
(二)課程內容設計
將教學內容按職業能力培養的需要規劃為13個模塊,設計70個單項訓練項目,2個綜合訓練項目模塊(含4個綜合訓練項目),加強工學結合教學,開設職業體驗訓練項目并進行考核。教學內容圍繞訓練項目組織,理論知識作為能力培養的補充,注重態度養成;將崗位資格考證的內容同教學內容融為一體,優化教學與培訓進程,增強學生上崗就業的競爭能力;學完該課程和相關課程后考取施工員崗位證書。課程整體教學內容設計如表1所示,相對獨立的綜合訓練內容設計如表2所示。
三、模塊及項目化教學改革實施
根據模塊及項目化教學改革方案,進行了為期四年的教學實踐。
(一)課程教學條件建設
1.實訓場地建設
針對課程培養的崗位能力要求,校內建設制圖中心、建筑設計工作室、建筑設計院和結構實驗室、建筑模型制作實訓室和建筑公司,打造真實的教學情景。為培養學生職業素質,使學生有機會進行崗位體驗,學校與企業建立了深度融合的校企合作關系,聘請兼職教師指導學生綜合技能,并參與對學生學習的評價。
2.立體化教材建設
(1)結合2008年國家精品課程建筑結構教學經驗,項目組編寫模塊及項目化教材《建筑結構》和配套助學教材《建筑結構學習指導與技能訓練》,由北京大學出版社出版并在全國發行使用。教材編寫中突出能力訓練,以能力訓練為切入點,體現內容圍繞訓練項目組織、理論知識作為能力培養的補充的思想;突出用現行的結構軟件進行結構設計能力訓練,與實際職業工作崗位接軌。
(2)開發建筑結構課程實驗實訓仿真教學系統進行教學;制作多媒體教學課件輔助教學;購買PKPM結構網絡版設計軟件進行實際工作訓練。
(3)網絡資源建設。搭建師生共享的網絡環境,拓寬教學的時間和空間,將課程理論基礎知識和技能訓練任務以及考核資源上傳,供學生隨時查閱和自我檢測;開通專業資料網站,教師備課時可以及時查閱,利用網絡優勢快捷獲取有價值的學習和研究資料,提高教學水平;將現行的建筑工程相關規范上傳,將其作為教學標準的重要組成部分,保障學生畢業后就能上崗。
(二)課程教學實施方法
(1)教學內容注重基本概念、基本理論和基本方法的教學,將職業崗位證書考試要求與教學內容融合。
(2)探索以崗位所需能力為培養目標的教學方法,加強計算技能的訓練,每一個單元的實施要采取實際案例教學,其中單項能力訓練采用能力訓練任務引入、操練、深化、訓練鞏固、總結歸納、課業布置與要求等為主要教學環節。
(3)職業體驗訓練采取集中講解訓練要求、下發職業體驗指導書、職業體驗完成后撰寫職業體驗報告的方式進行,培養學生的自學能力、創新精神和團隊協作能力。
(4)課程設計、結構軟件應用訓練主要采取任務驅動方式,以真實的工作任務為載體,要求學生在規定的時間內完成實訓任務。學生自已查找資料,并靈活應用所學知識,自主進行訓練,教師跟蹤指導,并根據學生完成任務的情況和所提交的實訓報告進行考核。
(5)教學實施過程充分體現能力訓練、支撐知識學習、技能形成、態度養成能力整合;以每次上課兩課時為一個教學單元進行教案編寫。課程教學模式采取案例引入、任務驅動、實際項目訓練、行業軟件訓練的“行動導向”教學模式。
(6)教學中增加案例教學中分析與提問的比例,增加課堂練習和課業訓練;注意職業標準(涉及到的規范)的理解與運用。
(7)教學中注重現代化結構設計和施工手段的應用,多介紹當前的主流技術和發展趨勢。
(8)重視學習方法的指導。重視課業的設計與布置,督促學生及時、獨立完成課外作業;強化計算機軟件計算訓練,嚴格遵守國家規范,培養嚴謹、認真、一絲不茍的敬業精神。
四、模塊及項目化教學改革效果
該課程自2008年被確定為國家精品課程建設項目以來,課程組采用模塊化、項目化教學改革方案,經過四年的教學實踐,培養學生嚴謹的工作態度和結構分析能力,增強了學生職業崗位能力培養的實效性,有效提高了建筑工程技術專業人才培養質量工作。學生畢業后普遍反映適應崗位能力強,上手快;用人單位普遍認為畢業生工作作風嚴謹,實際分析結構安全能力高,可持續發展能力強?!笆濉逼陂g,隨著國家精品資源共享課建設工作的推進,課程組成員正在努力將該課程建設成為國家精品資源共享課程,進一步引領該課程教學內容和教學方法改革,以期在同類課程中形成一定的影響力和較強的示范性。
參考文獻:
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Teaching reform and practice of building structure course based on module and project
XU Xiquan, SHEN Shurong
(School of Architectural engineering, Rizhao Polytechnic Architectural Engineering Institute, Rizhao 276826, P. R. China)
中國新興(集團)總公司戰略科技發展部副總經理模塊化施工在建造階段可節約工期70%,一般人工費約占建造成本的20%,能直接降低造價15%。在建造的過程中,還能大量減少建筑垃圾,使項目盡快投入使用。
模塊化建筑
模塊化建筑是一種新型的建筑結構形式,模塊化建筑結構體系,以單個房間作為一個模塊在工廠進行預制,并可在工廠對模塊內部空間進行布置與裝修,然后運輸到現場通過吊裝將模塊可靠地連接為建筑整體,模塊化結構體系預制比例高,可節約人力、物力,減少工期,綠色環保。
與傳統建筑相比,模塊化建筑其優點在于能把復雜的建筑結構簡單化,把復雜的功能系統分解為子系統,從而更易于管理和實施。模塊化建筑設計和建造是基于以下理念:一是適應的建筑設計比較廣泛,建筑過程能滿足任何新穎的建筑設計方案;二是空間模塊都是由二維平面組件構成,通過模塊化建筑制造工廠的生產裝配線以及嚴格的質量監控系統,能把所有二維構件組裝成一個個空間模塊,運輸方便,建造靈活i三是減少建筑垃圾和重復投入,綠色環保;四是減少現場的施工量,大量節約人力。
據統計,模塊化建筑結構體系的預制比例可高達85%以上,其余為現場基礎施工與模塊安裝的連接工作。模塊化建筑得到了很多建筑大師的首肯,取得了很多成功案例。比如,遠大集團在長沙蓋起30層酒店。就是采用模塊化解決方案建筑酒店,一共用了15天就完成了整個建筑的施工。施工過程中,工人像搭積木一樣,快速地安裝框架和建筑鋼材,整個建筑施工場所,沒有任何的建筑垃圾。模塊化建筑及其模塊化施工技術可謂是建筑史上的一場空前革命。
模塊化施工
模塊化施工技術更加注重小生態環境的建設,最大優點是能夠實現平行施工,大量的施工工作在制造工廠完成,有效地減少在現場的施工量,從而縮短整個項目的建設工期。不僅能夠降低施工難度,更好地保證施工質量,還能提高生產率,體現人工智能的特點,實現綠色建造達到可持續發展。
與傳統建筑施工相比,模塊化施工通過完善而嚴格的“車間”質量管理體系控制建筑質量,建筑牢固性能好,投資回報快,符合城市可持續發展戰略,環保節能性能大大高于傳統建筑模式,實現了綠色可持續發展。
模塊化施工的成功案例之一。坐落于華中科技大學建筑系館東側的石榴居,就是關于新型建筑結構體系并按照模塊化施工的有益實驗。石榴居所有建筑構件均由當地建筑工廠預制,并在現場裝配而成,建筑以膠合竹作為主要結構材料,進行整體預制,它的主體結構為30mm×600mm的門式鋼架體系,建筑結構直接暴露在室內并作為家居和儲物空間,使用較為方便。整個竹制建筑體采用輕型的預制體系,基礎為點式樁基?,F場工人只需將預制工廠的主要構件以及次級構件進行對位裝配即可,而且其中85%的主體構件可以被拆解。
存在的困惑
模塊化建筑技術標準還不完善。這是制約模塊化建筑及其施工技術的關鍵因素。在我國,建筑業推廣使用模塊化建筑結構的現象越來越熱,但仍然未形成系列的規范來指導這項工作,這就使得建筑商們尤其是施工單位望而卻步,有積極采用模塊化施工技術的熱情,又擔心缺乏相關標準和規范,不能通過質量驗收。
技術工人相當匱乏。任何一項工作,都必須依靠專業技能來完成,否則就不可能得到長足發展。工廠化模塊式生產對工人的技術要求較高,而我們施工企業的工人基本上是農民工,文化程度低,無法滿足工廠化預制構配件的要求。雖然說通過工廠預制,將施工現場對技術工人技能的要求轉嫁到預制工廠,在施工一線的技術工人的數量大大減少,一線施工人員就轉移到預制工廠從事生產。但在施工現場,由于模塊化建筑的設計及施工屬于新事物,模塊化建筑的設計比較復雜,如何將模塊化建筑各個模塊單元進行連接組裝,保證結構的穩定、牢固、可靠,對現場技術工人的要求,遠遠大于傳統施工方法對工人技術素養和施工能力的要求。這也是制約我們大力推廣模塊化建筑的一個瓶頸。
模塊化建筑在普及率不高的情況下,其高昂的造價也是制約發展的瓶頸之一。由于受施工規模和異地運輸的影響,在個地方預制構建數量較少不宜開辦工廠而異地運輸費用較高的情況下,模塊化施工就會因為新開辦工廠制造成本高而放棄,只能采取現場現澆方式生產。由于目前模塊化建筑尚不普及,當建筑物規模較小,而當地又缺少預制工廠時,施工企業只能自己建廠預制構配件,或從異地預制工廠運輸預制構配件。這樣就極大地增加了施工成本,使得模塊化建筑施工不經濟最終放棄。目前,我國進行工廠化預制建筑構配件的企業主要以施工企業為主,其生產線大多從德國等發達國家進口,造價比較昂貴,如果制作的預制件達不到一定規模,就無法攤薄成本,企業就會出現虧損,要實現產業化就比較困難。
采取的措施
提高全社會對模塊化施工方法的認識和接受程度。使用者和投資人能否接受模塊化建筑及其施工方法,是關鍵因素。該建筑物是否按照模塊化建筑設計,其實對于施工企業來說,都可以對其中的部分單元或全部單元采取模塊化施工,但使用人或投資人,由于對模塊化施工方法在結構的穩定性可靠性存在疑慮,就可能加以拒絕。由于模塊化施工近階段主要采取鋼結構的形式,業主對鋼結構在居住時的宜居性不能接受,比如鋼結構冬涼夏熱,住宅或公共建筑采用鋼結構在冬天或夏季保溫效果較差,如何節能就是需要考慮的首要問題。由于新技術的應用和新型節能材料的使用,可以通過加大保溫層等方法,不僅使建筑物能完全滿足使用要求,相比傳統施工方法還提高了宜居性,這就需要加大宣傳,讓全社會都認識到模塊化建筑和模塊化施工方法帶來的重大革新,能對我們的生活帶來很多好處。
關鍵詞:建筑結構抗震;模塊化教學方法;多媒體;課件制作
中圖分類號:TU3521;G642 文獻標志碼:A 文章編號:
1005-2909(2012)03-0151-03
地震是一種自然災害。強烈地震在瞬息之間就可能造成巨大的經濟損失和人員傷亡。為了抵御震害、減輕損失,世界各國對此進行了大量研究,形成了以研究工程地震、工程結構地震反應分析和工程結構與系統的抗震減災等內容為主的一門學科——地震工程學。中國自1976年唐山大地震后,結構抗震問題得到了普遍重視,高等院校和科研院所大力開展了結構抗震理論與實驗研究,很多高等院校的土木工程相關專業先后開設了建筑結構抗震課程,該課程是土木工程一門重要的專業課。因為地震是動力作用,結構在地震作用下的反應是動態響應,如何讓學生更好地理解這種動力作用非常重要。
隨著多媒體技術的不斷發展和計算機的日益普及,在教學中采用照片、錄像以及動畫等多種形式提高教學課件質量已成為可能。因此,在教學中恰當地運用多媒體教學可以使學生以視聽交互方式進行學習,提高學習興趣和學習效率,并使學生的個性和潛能得以充分發揮,顯著提高教學質量。由此可見,開發建筑結構抗震課程多媒體課件十分必要。文章介紹了該課程的多媒體課件建設的關鍵問題,即課程內容的組織、開發平臺的選擇以及課件開發過程中的一些注意事項。
一、建筑結構抗震課程內容研究
根據教育部大學本科新專業目錄規定的土木工程專業培養要求,學生通過課程的學習應掌握建筑結構抗震的基本知識,具備從事一般建筑物抗震設計的基本技能。根據這一要求以及課程的特點,筆者
提出“模塊化”教學方法,將教學內容分為三個模塊,前一模塊是學習后續模塊的基礎,要求按模塊順序教學,同時將全課程分為三個階段進行測試,測試不合格者無法進入下一階段的學習。在這一教學方式下,學生在掌握前一模塊的學習并通過相關測試后方
可進入下一模塊的學習,從而可以強化學生的基礎、督促學生掌握知識要領。
模塊I:地震與結構抗震基本知識,4學時。該模塊主要介紹地震與抗震基本知識,主要內容包括地震與地震動、震級與烈度、地震災害概說、工程抗震設防、抗震設計的總體要求、場地劃分與場地區劃、地基抗震驗算、地基土液化。
模塊II:結構抗震計算,8學時。該模塊主要內容有單自由度體系的彈性地震反應分析、水平地震作用與反應譜、多自由度體系的地震反應分析與水平地震作用、豎向地震作用、結構平扭耦合地震反應分析、非彈性地震反應分析、結構抗震驗算。
模塊III:結構抗震設計,18學時。該模塊主要內容包括多層砌體結構、多高層建筑鋼筋混凝土結構、多高層建筑鋼結構和單層廠房的抗震設計以及隔震、減震與結構控制。
課件設計時,根據上述知識模塊確定課件內容結構和教學順序。模塊化設計思想的提出有助于教學課程內容組織和安排,有利于遠程教育的開展。采用模塊化組織安排教學內容,并對每一個模塊建立數據庫,自動生成測試題,學生在完成一個模塊的學習后,必須通過測試才可進入下一個模塊,以此確保學生掌握主要知識點。
此外,建筑結構抗震設計是一門發展中的學科。近年來,從設計方法上提出了性能化設計思想,從技術上在原有抗震技術的基礎上提出了減震、隔震等新的技術。為此,在確定課程內容時應引入地震工程和建筑結構抗震領域的最新研究進展,以保持知識的前沿性。如屈曲約束支撐、阻尼器等減震隔震技術,汶川地震、玉樹地震、東日本大地震等最新的震害資料,以及近年來國內外新的設計思想和典型工程抗震設計案例等內容,以此開闊學生眼界、擴大知識面、提高學習興趣。
二、多媒體課件開發平臺的調研和選擇
多媒體課件的開發平臺琳瑯滿目。如微軟公司的組件之一Powerpoint,它是一種專用于制作演示用的多媒體投影片、幻燈片的工具;Action是一種面向對象的多媒體創作工具,既可用來制作投影演示,亦可用于制作簡單的交互式多媒體課件;Authorware一個功能強大的基于流程圖的多媒體開發工具;Toolbook是美國Asymetrix公司推出的一種面向對象的多媒體開發工具;方正奧思多媒體創作工具,北大方正研制的一種可教學交互式多媒體編輯的創作工具;洪圖多媒體編著系統,武漢漢聲公司研制開發的中國最早的一種多媒體創作工具等。
關鍵詞:綠色;安全;建筑;技術;節能
前言
隨著我國經濟的飛速發展,科學技術水平也迅速提高,我國各項事業發展勢頭迅猛,尤其是建筑業。但與此同時,資源利用過度等問題也逐漸凸顯出來,嚴重影響著我國各項資源的可持續利用。最近幾年綠色節能建筑逐漸增加,在綠色建筑行業發展很激烈,綠色建筑是時展的產物,而建筑結構設計是綠色建筑主要措施,兩者密切相關,對我們生活形影不離,隨著現代時展,綠色建筑發展越來越快,綠色節能建筑要保證質量,首先要加強整個建筑的質量;其次要對人員進行優化管理;最后還需要將成本控制在預期范圍之下;隨著現在大都市的發展,建筑結構設計技術慢慢走向成熟,但是綠色節能建筑還在發展過程中,雖然我國在綠色節能建筑結構設計技術上取得了不小的成績,但綠色節能建筑結構設計技術有待于完善和發展。只有不斷地提高建筑技術管理,完善建筑技術管理,企業才能得到有力的競爭力,為社會建筑行業做出杰出貢獻,綠色建筑也是未來的發展前景和愿望。
1建筑工程中綠色節能技術的應用意義
在現在建筑施工過程中,往往會產生很多雜亂產物,這些現象嚴重影響了周圍居民的生活狀態,隨著時代在發展,綠色節能建筑設計技術是當展需求,在建筑結構設計過程中將綠色環保節能技術引入,直接降低成本,為了后期建筑發展需求做鋪墊,因綠色節能是未來發展的核心領域,采用綠色節能建筑設計技術可以降低設計工期,提高整個工程項目的效率。在現在建筑設計過程中,材料浪費、塵土飛揚都比較嚴重,這些問題使得建筑成本大大增加,而綠色節能建筑設計技術不僅使得建筑成本降低,也可提升整體經濟效益,而目前我國建筑設計仍處于較低層面。這是需要更多更好的綠色節能技術,只有綠色節能建筑設計技術被重視,才能得到更廣泛的發展,目前在我國使用較為頻繁的是太陽能和天然材料利用,這些技術發展降低了材料使用,直接使得建筑設計降低成本,所以說綠色節能建筑設計技術在建筑領域有著非常重要責任。
2綠色節能建筑結構設計技術現存的問題
2.1建筑節能材料與結構設計標準有待完善
建筑材料是根本,材料一旦選擇不對就會影響整個建筑工程,嚴重會影響整個工程質量及工期,所以說材料是整個工程的關鍵,一旦材料管理不嚴,導致整個建筑工程受到嚴重威脅,在購買過程中,注意材料磚、水泥、土等一些根本材料,適當增加或減少,并且按照一定規范進行選擇,購買合格安全材料。避免因為材料而帶來危害。
2.2資源再生、循環利用率有待提高
綠色建筑是未來發展需求,相對其他發達國家來說,我們國家對于建筑垃圾的使用偏低,目前主要有幾個方面顯示建筑垃圾使用:①將建筑垃圾運往荒地,或者放在大樹兩旁的林地。②將建筑垃圾運輸到磚廠,這樣可以將建筑垃圾和混凝土、砂石做成磚瓦。③運輸到其他建筑工地,將這些廢棄材料作為地基。
3建筑綠色節能設計的具體路徑
3.1建筑體系與結構體系的有機結合
3.1.1混合結構體系適合6層以下,橫向剛度大,整體性好,但平面靈活性差。3.1.2框架結構體系框架結構是利用梁柱組成的縱、橫向框架,同時承受豎向荷載及水平荷載的結構。適合15層以下建筑。3.1.3剪力墻結構體系剪力墻結構是利用建筑物的縱、橫墻體承受豎向荷載及水平荷載的結構??v、橫墻體也可兼作為維護墻或分隔房間墻。剪力墻結構的優點是側向剛度大,在水平荷載作用下側移小。其缺點是剪力墻間距小,建筑平面布置不靈活,不適合于要求大空間的公共建筑。剪力墻間距一般為3~8m,適用于小開間住宅、旅館等建筑,在30m范圍內都適用。3.1.4框架-剪力墻結構體系框架-剪力墻結構是在框架結構中設置適當剪力墻的結構,它具有框架結構平面布置靈活,有較大空間的優點,又具有側向剛度大的優點??蚣?剪力墻結構中,剪力墻主要承受水平荷載,豎向荷載主要由框架承擔??蚣?剪力墻結構一般用于10~20層的建筑。
3.2模塊化施工,標準化施工
(1)從技術角度出發,大部分設施都可以實現模塊化,不存在技術層面的問題。(2)實施模塊化之前必須對模塊化所帶來的經濟效益作詳細的分析。毫無疑問,模塊化施工會提高制造成本、運輸成本,降低施工費用,如果產生負效益則失去了模塊化的意義。(3)綜合模塊化施工在進度方面的保障作用、在質量方面的保證措施、額外投入預估、風險所在、整體效益預估等,利用現代科學設計理念,融入到其中。(4)要實施模塊化,無疑會對設備的出廠狀態提出更高的要求。一般的小型設備在出廠之前就已經組裝好,并通過試運轉,不存在任何問題。關鍵在于一些大型設備,這些設備噸位大、體積大、安裝復雜,需要做好實施方案??傊?,模塊化的好處是顯而易見的,需要做的工作也很多,各方的利益均衡也是不可避免的,只有各方的利益都得到保證,才能將模塊化做得更好。通過模塊化預組裝,也可以避免將問題帶到施工現場。
3.3裝配式建筑
在裝配式建筑施工過程中,質量控制是裝配式建筑順利推廣與應用的重要環節。對裝配式建筑施工過程中常見的質量問題、產生的原因及可能造成的結果進行系統地歸納,是進行裝配式建筑質量控制的重要前提。對裝配式建筑施工過程質量進行監控有助于豐富和完善工程項目管理理論,同時也為施工方提高裝配式施工質量提供了依據。隨著裝配式建筑的發展,全面、系統的裝配式建筑的質量控制方法逐步建立,通過對質量因素的有效控制,裝配式建筑的質量也會提升到一個新高度。
3.4采用可多次重復利用的模板代替木模板
可以用鋁板代替木板,其中鋁模板施工工藝適用于混凝土結構墻體、柱、樓板、梁等施工?;诎踩紤],結合該工藝的支撐體系(包括豎向模板卻沒有水平桿),該項工藝更加適用于層高在3.6m以內的剪力墻結構建筑?;诔杀究紤],鋁合金模板的周轉次數高,該項工藝適用于30層以上的住宅樓標準層的鋼筋混凝土結構施工;基于所有模板都是在工廠定型制作、現場編號拼裝,該項工藝適用于標準層結構施工(不宜有大面積的結構變更)。鋁模板的優點:鋁合金模板體系為工具式鋼管立柱早拆支撐體系,施工便捷,施工速度快,可以大大縮短工期。支撐系統方便,采用獨立支撐(間距1200mm1支),操作空間大,人員通行、材料搬運暢通,現場易管理。工程質量高,精度高,施工質量高,混凝土表面質量平整光潔。安全文明施工可靠。經濟環保,回收價值高;鋁模板是新型的綠色環保建材,循環利用,有很好的節能和環保效益。鋁模板使用多次后對脫模油的依賴性較大,若漏涂或涂刷不到位,到后期將更難清理板面混凝土渣,模板拆除后板底容易出現麻面現象。所以須安排專人對鋁模板定期進行清理。在清理鋁模時采用木模板進行拼裝,木模板對脫模油依賴性相對較小,拆模后混凝土光感質量較好,解決了混凝土觀感質量問題。采用鋁模板與木模板結合施工,減少了鋁合金模板的損壞率,從而間接地減少了鋁模板的改造修復費用,節約了項目成本。
4結語
建筑工程設計的各個環節都與資源利用與節約息息相關,而建筑工程中節能設計技術的應用對于企業降低成本,實現企業節能長遠發展有著不可替代的重要作用。隨著國家快速發展,綠色建筑演變成當展需求,截止到現在,很多綠色建筑逐漸增多,說明綠色技術在慢慢被人們得到認可。雖然綠色建筑在設計過程中存在很多問題,還有許許多多問題尚未解決,但隨著社會發展,科技逐漸創新,綠色節能技術也會慢慢趨向成熟化,綠色節能技術需要提高人員技術及素質,并已綠色為發展前提,將綠色作為根本,時刻提高人員對綠色節能意識,并不定期開展技術人員經驗交流,完善綠色節能技術,使綠色節能建筑設計技術得到快速發展。
參考文獻
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[2]崔兆輝.新型綠色節能技術在建筑工程設計中的應用[J].江西建材,2015(2):88.
所謂的建筑設計模塊化就是對我們要進行設計的建筑物進行詳細的分析,通過以往相同地形地貌、相同的設計用途、相同的建筑理念進行歸納總結。對再建造同等條件建筑物的時候可以實行“拿來主義”,即借用以前的經驗和設計,這樣可以有效地形成結構體系、建筑形態、整體空間的功能。所謂的模塊也是對一個整體進行詳細的分解工作,將所要設計的每一個功能形成一個模塊,并將這些模塊進行具體使用功能的細化處理,在進行設計的時候對這些模塊進行使用和拼接,用模塊重新可以組成一個建筑的整體。在進行模塊化的時候不僅僅要參考原有的建筑設計跟重要的是做到以下方面。如果能夠進行建筑設計的模式化那么在節約土地資源方面將會有一個突出的貢獻。但是即使是完全相同的建筑也不能保證其使用的功能性完全相同。所以應該在拿來的同時進行仔細的設計,將模式化和具體化相互結合。只有這樣才能通過這種建筑設計的模塊化來實現資源的有效利用,提高工程的整體進度。
2建筑設計的模塊化的研究背景
二十世紀八十年代改革開放以來,我國的經濟實力明顯上升,但是隨著經濟的發展許多問題也逐漸的顯露出來。人口數量的逐年增加、土地資源的大量使用和物質生活資源的無節制開發導致了我國生態環境的逐步惡化,量變的發展模式使得我們生存和發展遇到了前所未有的困難,人與自然相互依存的平衡正被我們逐漸打破,我們不得不去尋找新的發展模式?,F階段由于我們對于土地資源的大量使用和不合理的破壞使得土地資源大量減少,在這種情形下我們必須進行建筑設計的模式化,來對空間、結構、能耗進行統一的規劃,使得建筑設計有一個統一的模式,這樣在進行建筑的時候就能夠很好的對土地資源進行有效地利用,也可以很好的優化室內的設計。在我們長期的建筑發展研究中發現,要實現建筑設計的模式化并不是非常容易,不僅僅要進行大量的資料研究,更加重要的還與政治、經濟、技術、地理、氣候材料、預算等種種因素有關。
3建筑設計的模塊化的研究目的和意義
(1)研究目的。當今我國的發展政策是可持續發展也就是說要解決我們與自然資源之間的矛盾,在建筑行業與自然之間的矛盾就是建筑同土地資源之間的矛盾。在這種情況之下模塊化設計被推上了建筑發展的歷史舞臺,它不僅僅能夠解決結構體系、建筑形態、整體空間之間的問題,還符合當今社會人們的心理審美觀念和生理需求。
(2)研究的意義。建筑設計模塊化是一項具有現實意義的建筑技術,具有鮮明的時代特點,可以有效地解決人與自然之間的各種矛盾,也可以節約時間成本和資金成本的作用。①空間靈活性高。在我們進行建筑設計的時候可以進行“拿來”,即根據這一區域其余的建筑設計進行有效利用,這樣的做法可以有效地避免重復且具有較大的靈活性。通過這種“拿來”可以對空間進行固定,確定設計空間內柱距、設備條件、層高等設計因素,對于不同的空間設計可以進行不同的模塊化設計,因此也具有多樣性。②節省空間。建筑設計的模塊化可以對不同的地形地貌和天氣氣候進行有效地利用,借助原有的模塊設計進行具體的細部設計工作,這樣可以有效減少多余空間結構的浪費。③簡化施工。在進行建筑設計模塊化施工的時候,由于有先前經驗和設計進行參考,并且由于模塊化設計具有多樣性和靈活性。在進行施工的時候可以對整體空間內的模塊進行細化工作。小到螺絲釘大到此模塊內的住房,層高等都可以進行施工的簡化,這樣可以有效地節約時間,降低造價成本。④有利于擴建和增長。建筑模塊化設計最適合是對工程進行分期建設,這樣可以有效地進行資金的籌集并實現逐步投入,使階段內的利益達到最大化。
4影響建筑設計模塊化的因素
(1)功能因素。我們所有的建筑的出發點都是以實用為基礎的所以我們在進行設計的時候也要遵循三個要素即堅固、實用和美觀。在進行設計的時候要考量所要設計的建筑物的用途,如果是居民住宅則需要具備家居功能,如果是商業用途則要考慮的是整體的營業需求或者辦公需求。如果是醫院則應該考慮其生活和商業的雙重需求性。
(2)結構因素。建筑結構也是影響模塊設計的主要因素之一,在進行建筑結構設計的時候不僅僅要通過模塊化進行有效地參考以此來進行局部的優化,而且應該就所要建造的建筑的用途進行改進工作,不能夠一味的照搬照用。在進行設計的時候要充分劃分空間,表明通道、空間隔斷等。在模塊化設計的過程中還應該注意各模塊之間的連接性,這對于一棟建筑的好壞將會起到相當關鍵的作用。
(3)環境的影響。建筑的環境是建筑設計過程中需要克服的一個關鍵性因素,在設計的時候不僅僅需要進行參考,同類建筑還需要對周圍的環境進行仔細的考察、測量,所謂的考察不僅僅是對地形地貌的考察,還是對周圍的居住環境和社會環境進行有效地考察,在進行外部設計的時候要與周圍的環境相互統一,不能隨性而為。
5模塊建筑化設計遵循的原則
(1)空間集約原則主要是對土地資源和空間的節約,只有這樣才能實現我國的可持續發展,不能追求量大,而是應該追求實用、美觀、其次是要提高整體空間的利用率,把有限的空間進行充分的利用,實現區域內的功能完善。最后是對于環境質量的改善,要進行園林化設計實現綠色生活和營業。
(2)功能靈活性原則就是對模塊內的功能進行具體的優化工作。讓居住人員或者商業用途更加合理實用。
(3)結構合理原則表現在結構設計的功效合理、經濟合理、雅觀合理。只有做到這三個合理才能夠說是做到了結構合理。