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在经济全球化的大背景下,对人才提出了更高、更新的要求。据统计,2016年高校毕业生总数将达到765万人,就业形势非常严峻。为加快建设创新型国家的进程,缓解大学生日益严峻的就业压力,响应国家“大众创业、万众创新”的号召,高等院校必须全面开展创新创业教育,探索创新创业人才培养模式改革与创新,为我国经济社会发展和地方区域经济建设培养创新创业人才,实现高等院校所承担的人才培养与社会服务的功能。
我校材料成型及控制工程专业学生的培养以服务中原经济区建设和河南区域经济发展为基本定位,培养能够系统地掌握相关专业基础知识,且知识、能力与素质三方面协调发展的高级应用型复合人才。在当前形势下对我校材控专业创新创业人才培养模式进行探索与实践,也是学生就业创业和经济社会发展的现实需求。
目前在材料成型及控制工程专业类课程教学中大部分教师都是采用以多媒体为辅助的课堂讲授教学模式。授课教师使用的教学资料一般由教师个人制作收集,对相关知识的讲解会有所偏颇,且缺乏知识的发展更新;而学生则早已适应了被动地接受知识,缺乏主动性,学习兴趣也不高。材料成型及控制工程专业相关课程介绍的主要内容不仅包括传统的材料及制备工艺、原理,还包括大量的新型材料,而材料的发展日新月异,要让学生了解到先进的新型材料的发展概况,充分调动学生的兴趣和积极性,培养学生的创新能力和创业实践能力,这就需要改变现有的人才培养模式。本文从以下几个方面对创新创业人才培养模式进行了探索与实践。
一、及时调整培养方案,优化课程体系设计
随着经济社会的发展,国家和社会所需要的人才类型发生了改变,不仅要求毕业生系统地掌握相关专业知识,还需具备一定的创新意识和创新能力。材料成型及控制工程专业积极探索校企产学研合作协同培养模式,校企共同制定人才培养目标,根据社会未来发展对人才的需求及时调整课程体系设计。从专业人才培养方案和课程体系的各个环节入手,坚持理论与实践相结合,坚持创新创业教育与专业知识教育相结合,将创新创业教育融入到专业知识教育的人才培养体系中。
同时在人才培养方案中增加跨院系、跨专业的选修课,打破专业、院系之间的壁垒,使学生选课不受年级、院系的限制,最大限度地满足学生自主学习的需要,尊重学生的兴趣,发展学生的个性,而兴趣和个性正是创新创业的前提。
二、创新教学方式,注重训练学生的开放性思维能力
(一)坚持教学方法改革与教学内容更新的统一
当今世界科学技术发展日新月异,作为高校人才培养的主要教学资料-授课教材,其内容应及时反映当前科技发展的最新成果和学科前沿知识。专业教师应及时更新和修订教材体系,使授课内容更科学合理、更贴近实际,促进学生更好地掌握本专业相关知识。
推进教学方法的改革,实现从传统的知识“灌输式”的教育方法向以启发式、探究式、讨论式等方法转变。加强师生互动,鼓励学生大胆质疑,师生之间互相启发,彼此促进。同时鼓励教师在对学生进行专业知识的传授过程中,自然地将创新创业教育渗透进去。
(二)课堂学术报告教学
为了使学生适应将来的工作和社会的发展,大学将训练学生的重点放在培养学生的开放性思维能力上。在教学内容组织安排上,将授课与学术报告,理论与实际结合起来,开辟第二课堂。为充分发挥学生的主体性,调动学生的学习积极性,定期开展课堂学术报告[1]。将班级学生分成若干个学习小组,教师提前布置相关的主题,小组内进行任务分工与协作,课前进行文献资料搜集、分析,并动手做多媒体课件,课堂上的讲解与表述,同时开展课堂讨论。这样,不仅可以大大提高课堂授课效果,而且激发学生的学习主动性和积极性,培养学生的分析解决问题能力、表达能力及团队合作意识。同时鼓励学生积极参加与教学内容密切相关的学术报告会,既扩大学生的知识面,又使教学内容更加新颖。
(三)科研项目式教学
科研与教学是辩证的统一体,以科研促进教学是提高理工科院校创新创业教学质量的关键,科研式教学是提高理工科院校学生创新创业能力的有效途径[2]。它是以真实的科研项目为载体,让大学生在本科阶段就开始参与到科研活动中,在教学过程中穿插工程实例、科研项目研究成果,吸引学生,提高学生学习的兴趣,同时在实验室里展示有关典型材料的样品和组织照片等,供学生课余参观,加深对理论内容的理解,也能够激起学生的学习兴趣。学生在教师的指导下,完成真实科研项目的研究工作任务,使学生成为知识的主动探索者。通过对科研项目深入的研究,激发学生学习积极性,培养学生的探索能力和创新能力。在科研项目教学中,教师和学生可以互相获得灵感与启发,相互学习,共同提高。
三、注重科研训练和创新创业实践,培养实践能力
(一)建立“导师制”,开放科研实验室,实施科研驱动
中原工学院材料与化工学院建有“金刚石高效精密锯切工具技术国家地方联合工程实验室”等一系列科研平台,能为各类项目的开展提供优良条件。
通过教师学生互选的形式建立导师制鼓励学生通过独立或团队合作的方式完成科研项目[3]。这样,参加导师制的学生从大二开始就可以逐步参与到导师的科研课题研究中去,导师每周会安排半天到一天的时间来解答学生学习上遇到的疑难问题,与学生进行面对面的交流,师生间平等争论,培养学生的开放性思维和质疑精神。学生们在发现和解决科研项目中存在问题的过程中,全面锻炼了他们的思维方法、动手能力和研究能力,其创新意识、创新精神和创新能力也得到了培养和提高。
(二)以创新创业项目及学科竞赛及为载体,以赛促能
结合材料成型及控制工程专业特点,组织学生积极参加大学生创新创业训练计划项目、大学生挑战杯竞赛、金相技能大赛、铸造工艺大赛等创新实践活动。学校和院系从资金和设备方面给予支持和保障,并邀请相关领域经验丰富的教师和科技人员担任创新创业指导教师。学生利用业余时间,通过团队小组自主选题,围绕参赛要求,多学科、多领域的团队合作,分工明确。这样,学生能在实践中更多地找到自己所学知识的用武之地和不足之处,培养其独立运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题的创造性能力以及他们的团队合作能力、交际能力,为今后走上社会更高质量地创业就业打下坚实的基础。
(三)实施双导师制,培养学生的学习与实践能力
通过实施校内老师加企业工程师的双导师制模式,在联合指导本科生毕业设计、学生参与产学研项目等方面进行广泛的合作,同时聘请国内外知名专家学者和企业工程技术人员开展专题讲座与技术培训,全方位拓展学生的知识面,增强学生的工程实践素养和社会认知能力。
本专业在多年的项目合作过程中与多家企业单位建立了良好的合作关系,并建立了学生实践基地,为学生提供更加丰富多彩的实习实训。专业为每三到四名学生从合作企业单位聘请配备一名校外指导老师。在校内导师的日常管理和辅导之外,这些校外导师可充分利用本单位的优势和资源共同对学生的科研、实践和论文工作进行指导,给学生带来更多的社会生产实践的机会,锻炼与提高自身的能力。这种双导师制培养模式是建立在校企双方互惠互利基础上的,紧密合作,协同育人,既可以有效地解决学生的理论学习与实践脱节的现象,企业也可根据学生的日常表现优先选拔留用学生,更好地引进合适人才。
四、探索校企产学研合作教育模式
校企共建科研基地的协同创新模式可有效地避免目前高等教育理论教学脱离生产实际、与市场结合不紧密等问题。校企协同创新把教学科研、人才培养和社会服务有机地统一起来,促进了学校和企业的共同发展[4]。学校在制定人才培养方案时,应充分考虑地域经济发展和企业需求,及时调整和开设新课程,使学生的知识结构更加完整,更加符合社会对人才的要求,提高学生的创业就业竞争力。
教师通过与企业工程技术人员开展合作研发工作,既能够提高教师的实践能力和研究能力,这些教师也能将企业的研究成果和最新技术加以总结并带到课堂的教学中去,既拓宽了学生的知识面,又使高校培养的人才更符合企业的需求[4]。实现了学校专业设置与产业发展对接,人才培养方案与岗位职业要求对接,教学内容更新与企业技术进步对接。这些产学研合作企业成为了我校专业教师进行教学科研的依托,同时也是学生实践和锻炼的场所。
关键词:本科专业 毕业设计 工程实践 计算机技术
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)04(c)-0246-01
材料成型及控制专业主要是培养具有从事模具的设计与制造、模具的安装与调试、模具制造工艺的编制和实施、模具制造工艺装备的设计、现代模具成型设备的操作与维护保养、生产管理与设备维护等方面工作的专门人才。但很长时间里,该专业重理论、轻实践,毕业生存在眼高手低,动手能力差的情况。毕业设计是实现该专业的培养目标的重要手段,对学生今后发展具有十分重要的意义。
1 强化毕业设计与工程实践的联系
传统的毕业设计偏重理论计算和设计常常与实际脱节,在毕业设计过程中带学生到工厂进行毕业实习,了解实际的生产情况,这就保证了课题的设计过程与实际生产的紧密结合。为确保实地调查的有效进行,我们通过多种渠道密切学校与企业的关系,强调为企业培养技能型人才的观念和做法,得到了企业的配合与支持[1]。
(1)周密细致的毕业设计准备工作,教师在毕业设计前,应做大量的准备工作,以保证毕业设计的顺利进行并达到预期的效果。在指导思想上,教师应深入企业,进行调查研究,与用人单位相关负责人进行及时沟通,征求用人单位意见,了解就业市场情况、摸清市场对毕业生能力的要求,明确目标,使毕业设计工作更具有针对性,做到有的放矢,避免盲目性。
在组织管理上,应制定具体的实施方案,认真编制并不断完善毕业设计任务书、指导书,认真筛选设计资料、整理相关图纸,保证设计顺利进行,不出疏漏。在人员配备上,学校应选用专业知识丰富、实践能力较强的双师型或综合型的教师承担毕业设计的指导工作,这样,不仅能够帮助学生解决毕业设计中的问题,还能够确保毕业设计改革方案的贯彻实施[2]。
(2)根据市场需要改革毕业设计培养方案,调整设计内容,根据对东风公司、建设摩托、人才市场及其他用人单位的调查和对前几届毕业生的跟踪随访结果的分析,针对新的需求形势,我们将过去在毕业设计中注重培养学生理论计算和图纸绘制能力改变为强调培养学生自主创新、灵活多样的毕业设计新模式。
(3)将毕业设计与就业分配相结合,有许多毕业生在毕业设计前就已经找到了工作单位,这一情况,对学生的毕业设计非常有利,学生可以在企业中进行毕业设计,将毕业设计和实习单位的情况相结合,企业工程技术人员与学校老师共同指导毕业设计,以企业技术人员为主,学校教师只作宏观要求和过程督促。这种形式将学生的岗位培训与毕业设计工作同时进行,让学生在毕业前就适应企业的工作,一方面企业通过学生的毕业设计也解决了急需解决的工程问题,另一方面学校也减轻了指导毕业设计的压力,缓解了经费问题,学生在这一过程中,提高了自己的实践能力,三方都受益。
2 改进设计手段,将计算机技术广泛应用于毕业设计
在计算机普遍使用的条件下,改革后的毕业设计中增加了计算机辅助设计方面的内容,学生使用计算机大大节约了设计时间,缩短绘图时间一倍以上,同时绘图质量也显著提高,将模具设计内容同计算机CAD/CAM/CAE技术结合在一起,学生通过先进的软件仿真,可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处,会找出各种解决方案让设计趋于合理,同时掌握了最先进的设计分析技术,提高了学生的学习兴趣和创新能力。
2.1 逆向工程
学生自己根据塑件的外形及内部结构,利用一般测量工具或逆向工程获得塑件的几何数据,采用三维造型软件UG设计出塑件的内外结构,用AutoCAD绘出二维图,对结构进行不断修正,直到符合用户的需要为止,对于结构不可修改之处要向客户沟通和说明。在设计过程中学生需要运用机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学、塑料制件结构设计、三维造型等方面的知识也是对以前所学课程综合应用的过程。
2.2 三维设计及模拟软件
模具的结构设计要根据塑料制品的形状、产品精度、大小、工艺要求、生产批量。注射过程数值分析,应用Moldflow软件模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压,结果对改进模具浇注系统和注塑工艺参数指导意义,还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程。可以改进模具的浇注系统、调整注射工艺参数,使模具各组件的设计达到最佳。
3 毕业设计改革成效
我校从2003年以来,积极引进先进的硬软件,特别是三维设计软件UG,材料成形模拟软件Dynaform、Deform、MoldFlow等软件,引进一批具有丰富工程实践的教师,在校内外建设实习基地等措施直接促进了毕业设计改革的深入进行,产生的效果显著。在和用人单位接触中我们了解到,相关企业对我校材料成型及控制专业的毕业设计改革给予了充分肯定,我们的毕业生能够较快地适应环境、进入角色,用人单位认为我们的改革方向正确,措施有效,而且教育更贴近了模具制造企业和生产。新的毕业设计方式和学生即将从事的工作紧密相连,在有丰富经验的教师指导下,学生感到前所未有的毕业设计的真实感与掌握实际工作能力的迫切感,毕业设计后学生普遍反映学到了有用的东西,掌握了以前课程教学中没接触和没有学会的新知识。
4 结语
经过毕业设计方式和内容的改革,我校学生既对四年课程的学习进行了总结,又掌握了专业领域的软件的操作使用,接触了企业的实际生产,并主动进入实际工作状态。本专业毕业设计改革不仅完成了该课程教学大纲规定的理论教学和实践教学的任务,大大提高了学生的主动性和创造性。这种教学改革适应了市场经济发展的需要,有利于应用性人才的培养。这种教学改革是一种有益尝试,是一条注重综合素质及实际能力培养的新模式,也是行之有效的手段,受到学生的欢迎和支持。
参考文献
关键词:地方综合性高校;材料成型及控制工程;毕业设计;创新和实践;校企合作
作者简介:孙宜华(1970-),男,湖北宜昌人,三峡大学机械与材料学院,副教授;李力(1964-),女,湖南汨罗人,三峡大学机械与材料学院,教授。(湖北?宜昌?443002)
中图分类号:G642.477?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)20-0101-02
毕业设计是高校培养创新人才的一个重要的实践性教学环节,也是高校教学工作中的一项常规性科目。当今,毕业设计的指导思想必须大力倡导培养大学生的创新精神和实践能力,克服传统工科教育“理论脱离实际”的弊端。[1]而地方综合性大学更应该结合自身所处的区域位置,积极探索一条毕业设计的创新与实践之路。
一、毕业设计创新与实践的背景
为加速培养造就大批创新能力强、适应经济社会发展需要的工程技术人才,促进我国从工程教育大国向工程教育强国转变,教育部于2010年6月23日在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会,联合有关部门和行业协(学)会共同实施“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)。卓越计划采用高校和企业联合培养模式,注重培养学生的工程实践能力和创新能力,要求本科阶段四年学习中在企业学习工作时间必须累计达1年。[2]卓越计划的启动无疑为地方综合性高校的毕业设计创新与实践指明了方向,即:大学生毕业设计可以尝试走一条校企合作的创新实践之路。
毕业设计环节的校企合作充分利用和整合学校、企业的教育资源,使学生在完成毕业设计的过程中既能得到学校导师的专业理论指导,又能结合自身就业方向开展理论与实际相结合的生产实践。毕业设计的校企联合充分响应了国家教育部卓越计划倡议精神,同时也顺应学校、学生和企业三方的愿望。为社会培养人才,提高教学质量,培育更加符合社会需求的人才是学校发展目标之一;学生则希望能够在毕业设计中得到充分的锻炼,参加到实际生产劳动中去,实现理论知识向社会财富的转移;而企业则欢迎动手能力强、进入角色快、职业素质高的技能型人才。[3]校企合作既能保证毕业设计质量,又能较好地使理论与实际相结合,培养出高素质、强能力的优秀人才。
三峡大学坚持以人才培养为根本任务,确立了“高素质、强能力、应用型”的人才培养目标,全校上下深入贯彻落实全国教育工作会议精神和教育规划纲要,推进高等教育内涵建设与发展,着力提高科技创新能力和人才培养质量。在大学生毕业设计环节的校企合作上也进行了积极探索和实践。通过认真学习并吸取国家教育部卓越计划精神内涵,笔者探索在安排学生毕业设计时积极采取校企合作方式,并针对材料成型及控制工程专业毕业设计环节中的校企合作开展了实践和调研分析。
二、材料成型及控制工程专业毕业设计环节创新与实践
本次调研分析的主要内容有:如何在毕业设计环节中实施校企合作,怎样保证校企合作中学校和企业对学生进行完善的指导,校企合作对大学生毕业设计有什么作用,校企合作中可能出现的问题以及应对措施。调研对象为三峡大学材料成型及控制工程专业的一名大四学生。本文将结合毕业设计课题选定、研究方法确定、企业实践和毕业设计成果输出等四个方面对上述问题进行阐述。
1.毕业设计课题选定
在毕业设计环节中实施校企合作的一个重要目的就是要提高大学毕业生综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能,发现、分析、解决与本专业相关的实际问题的能力,为今后从事科学研究工作、担负专门技术工作或参与工程设计工作打下一定的基础,[1]使高校毕业生能够迅速适应今后工作岗位的需要。因而,在拟订毕业设计课题时应充分考虑学生的就业方向,尽量贴近学生毕业后的工作实际。这样,能够使学生在完成毕业设计的同时也对毕业后从事的工作内容有了一定的了解和把握。
本次调研中,该学生毕业设计最初拟订课题为《焊接结构超声波探伤及影响因素研究》,而该学生的就业单位是一家专门从事电力系统智能化记录分析和时间同步相关产品的研发、制造、销售和服务的高新技术企业,该生就业后的主要工作内容为产品的结构设计。显然,原定毕业设计课题与其毕业后的工作内容关联不大,对提高学生的应用型能力作用也不显著。况且,就业单位也希望学生毕业设计环节结合企业实际,使学生能够获得更多的专业技能,毕业工作后能够更快地适应工作岗位的需要。基于上述原因,在与就业单位进行多次协调商议之后最终确定该生毕业设计采取校企合作方案,并拟订毕业设计课题为《ZH-XX型电力故障录波器典型钣金箱体构件的结构设计》。于是,该生毕业设计在达到学校毕业设计选题要求的同时也能深入到其就业后的具体业务工作中去,使得该毕业设计更加具有实际意义和现实价值。
2.毕业设计研究方案的确定
在毕业设计的校企合作中还有一个必须得到妥善解决的问题,那便是如何充分利用和整合学校与企业的教育资源,保证学生在毕业设计环节能得到完善的指导和充分实践。只有解决好这个问题,校企合作才能在大学生毕业设计中起到应有的创新和实践作用。在校企合作毕业设计中,既需要学校老师的理论指导和进程监督,又需要合作单位的实践指导和实时督促,二者缺一不可。然而,学生在企业实习就不可避免地远离学校,这对理论指导和监督造成不便;而企业毕竟不是教育单位,不可能像学校那样专注于学生的培养和教育。针对上述问题,要求在学生离开学校之前,由三方共同确定合理的毕业设计研究方案,并借助互联网等通讯工具随时进行信息反馈和指导。
针对该生的毕业设计,我们拟订的方案流程如图1所示。其中,需要学校教师指导的主要有:相关文献资料查询、要求制订、结构设计、三维建模等。需要合作单位进行实践指导有:要求的制订、高温测试、EMC测试等。
3.企业实践环节
学生在企业进行生产实践是指学生充分利用企业现有的环境设备,结合自身岗位的工作内容,在选定的毕业设计课题内进行实践与探索,完成“理论指导实践,实践中加深对理论认识”的过程。通过企业实践能够使学生更好地将理论和实践联系起来,既加深了对所学专业理论知识的理解和掌握,又能提高学生的动手能力和职业技能。
在该生毕业设计企业实践中,先是通过对各种电气用钣金箱体结构设计行业标准的学习,加深对钣金箱体结构设计的了解。同时,通过对SolidWorks等结构设计软件的学习,掌握基本的结构设计方法和软件。然后,参与到实际产品的结构设计中,进一步了解和掌握电器用箱体结构设计的要求、技能。最后,经企业测试人员培训,掌握高温测试、静电脉冲测试、雷击浪涌测试、震荡衰减波测试等测试方法,明确这些测试对产品结构设计的必要性。在完成上述生产实践的基础上,该生对电器用钣金箱体的结构设计有了更加深入的了解与掌握。在此基础上,该学生所设计的ZH-XX型电力故障录波器典型钣金箱体构件基本能够满足产品所需的安装尺寸要求、工艺性要求、使用强度要求和EMC电磁兼容性要求,使得毕业设计质量得到了较大程度的提高。
4.毕业设计成果输出
当学生在企业进行生产实践达到预定要求之后,学生便需及时返回学校完成毕业设计的成果输出。毕业设计成果输出主要包括:相关图纸绘制、毕业设计论文撰写、毕业设计论文打印装订以及毕业答辩的准备工作。毕业设计成果是检验毕业设计完成质量好坏的直接指标。在完成毕业设计成果输出时,学校老师需要按照学校相关的毕业设计要求对学生进行指导和监督,保证学生按时保量提交毕业设计成果。
在该生的毕业设计中,该生于5月初返回学校并及时向老师汇报实习情况和毕业设计完成情况,由老师对前期成果给予评价,并对后续工作提出安排和建议。在老师的指导下,该生于5月中旬完成毕业设计论文初稿的撰写,提交老师审核。老师在审阅学生毕业设计论文初稿后提出存在的问题并给出修改意见。最后,学生修改论文,5月底提交打印并装订好毕业设计论文,6月上旬完成毕业答辩。其间,该生对毕业设计成果进行总结凝练,撰写出期刊论文稿,论文《基于SolidWorks的钣金箱体结构逆向设计实现》在年内公开发表。[4]
三、结束语
毕业设计是高校培养创新人才的一个重要的实践性教学环节,在毕业设计环节中引进校企合作机制有助于培养出具有创新和实践精神的优秀高校毕业生。通过对材料成型及控制工程专业毕业设计环节创新与实践典型案例的调研分析后可以看出,在毕业设计环节中引入校企合作机制,合理安排好毕业设计中的环节和流程,结合学生就业方向和就业岗位的实际开展课题研究,既能够较好地保证毕业设计的完成质量,同时,也为毕业生参与到具体工作中打下一定的基础,使高校毕业生能够迅速适应今后工作岗位的需求。
参考文献:
[1]史增喜.高校本科毕业设计的改革与实践[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2002,7(3):49-52.
[2]赵韩强,郭宝龙,赵东方,等.国外大学产学合作教育对我国实施卓越工程师教育培养计划的启示[J].高等理科教育,2011,(4):49-52.
[关键字]新型节能建筑材料;应用及质量控制
中图分类号:TU712.3文献标识码:A文章编号:2306-1499-(2014)11-0042-01
随着我国建筑技术的不断优化,建筑行业的不断发展,行业内部对建筑材料的要求也在不断提高。如何合理应用建筑节能材料,并进行建筑工程质量控制,要想达到建筑物的质量控制的目的就需要节能材料达到相应标准质量。在达到建筑物材料的质量要求前提下进行能源的节约利用,使用节能材料,并变废为宝,做到资源的合理利用。在建筑业领域推广新型建筑节能材料,遵循我国资源利用的原则,提高资源利用率、节能减排、走上资源可持续利用的道路。
1.新型节能材料在工程中的应用
1.1墙体节能材料
墙体受其功能的制约,在建筑过程中往往对其质量要求是最为苛刻的,既要保证建筑物的稳固性,又要具有防水防火的质量要求。目前,在墙面的节能材料中,多选用混凝土多钻孔砖,这种材料使得建筑物的内墙为混凝土空心砖砌块而成。这种材料的选择一方面能严格的控制热量的传导,有效的缓解房间漏音现象,并能有效减少温度的流失,其材料带来的建筑物效果远远优于传统砖块。
1.2玻璃门窗、幕墙节能材料
玻璃门窗、幕墙的使用时符合目前流行元素的建筑物材料,其不仅能起到环境美化的作用,更能给生活带来舒适感。目前,我国建筑行业内使用的节能玻璃材料主要有:真空玻璃、中空玻璃、节能镀膜玻璃等。由于玻璃属于易碎物品,用于建筑领域也自然会要求其极高的稳固性。2008年北京奥运会的建筑幕墙一度成为世界关注的亮点,这种玻璃幕墙在制作上体现了其制作公司的技术水平,从此,把这些新型的节能玻璃推上了建筑行业的使用领域。
1.3功能性节能材料
在建筑行业内,某些材料的使用是由于其具有独特的功能,比如保温管材、板材等都属于功能性的建筑材料。目前,对功能性建筑材料的需求随着人们对美的追求和对环保意识的深化,要求也在不断提高,要求其具备装饰性、功能性和节能型的特点。现在用于建筑行业的节能型功能材料主要有:建筑节能涂料、节能木地板等。这些材料的使用不仅大幅度的提高了我国建筑物的节能指标更增加了建筑物的内涵使其满足人们的全方位需要。
2.工程项目上新型节能材料的质量控制要求
在建筑行业中,对节能材料的质量控制是非常重要的,它关乎人们生活中的安全问题。所以,它应当具备稳固性的条件,在建筑物中,一个小小的材料出现问题,都可能带来致命的严重后果,因此稳固性是新型建筑物材料最基本的质量要求。目前,伴随着我国节能减排工作的不断开展,新型建筑物材料的实施要求确保建筑节能的效率和质量,已然成为我国建筑业实现节能目标的重要环节。目前,我国对建筑材料是否达标的检测方法主要有以下两种:
(1)在热源或冷源部位直接检测其采暖耗煤量或耗电量,然后再由这些指标转换算出建筑物的耗热量或耗冷量指标,通常成这种方法为热(冷)源法。
(2)在建筑物的典型部位随意抽取作为检测对象,直接进行耗热量指标或耗冷量指标的检测,然后通过这些指标再折算出相应的采暖耗煤量指标和耗电量指标,通常称这种方法为建筑热工法。
对建筑物的质量控制不仅要考虑其材料的质量问题,更要合理的控制建筑物本身的质量,新型节能材料的节能性不是肆意进行的,它要求满足其所应具备的质量,达到其使用价值,只有质量合格的节能产品才能算是具有真正的节能性。比如说在某建筑工程项目中,墙体的建筑就使用了新型节能材料,从而在满足人们居住需求的基础上,达到节能、环保、安全、耐用的目的。该工程的墙体结构组成如下图所示:
图一:建筑工程墙体结构
在图一中,工程的墙体分为了基层墙体、保温层、抗裂防护层以及饰面层四层结构,新型节能材料主要使用区域为保温层、抗裂防护层以及饰面层,可以最大程度地保证墙体的施工质量。
3.结束语
建筑行业领域内,建筑师的理念是影响着整个建筑行业发展方向的重要因素,无论是建筑的设计方案、建筑内容和建筑材料的使用,都与建筑师的主观意志息息相关,因此在行业发展内部,为加强新型建筑节能材料在工程上的应用和质量控制,对建筑师的观念进行合理的转变也是非常有必要的。在满足相关质量标准的前提下,优先选择新型建筑节能材料,加强新型僵住节能材料在建筑领域的使用,从而到资源合理利用的目的。
参考文献
[1] 闫振滨,穆东,张艳辉等.严寒地区复合夹心保温墙体施工中薄弱环节的质量控制[J].建筑技术,2008,39(1):66-67..
[2] 郑浩瑜.浅谈财富中心在建筑节能与绿色建材方面的应用[C].//2011第9届两岸四地工程师(广州)论坛论文集.2011:278-281.
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.
关键词: 竹质材料;工程结构;安居示范房
Key words: bamboo materials;engineering structure;housing demonstration room
中图分类号:TU352.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)33-0108-02
0 引言
竹材具有结构性能优于其他建筑材料的性能。在新型抗震安居房的建设和使用过程中,对这一新型材料的使用,为抗震安居示范房的材料选取上提供了非常好的方案。尤其是在遭受到地震破坏的区域,使用这一抗震房屋设计方案,推动了地震多发地带的村镇住宅建设。经过实验和使用,新型竹质工程材料的基本构建,如材柱、层积、材梁等具有很好的强度和弹性。值得在震区村镇建设中推广使用。
1 竹材的优势
竹子在我国分布区域非常广泛。竹材的使用古已有之,竹结构的建筑至今仍然在南部地区广泛存在。作为质优价廉的建筑材料。竹制房屋一直是南方农村地区普遍使用的主要房屋建设模式。经过现代复合、重组等技术的优化组合,如今的竹材料已经不仅仅限于农村普通住宅的材料使用,成为建筑结构中重要的承重构件,在装修材料、建筑板材、建筑梁柱、墙体门窗、天花板等各个位置被设计者所采用着。现代的竹质材质经过萃取和优化,不仅具有轻质、耐久的特点,而且在韧性、强度等方面更加强化。竹结构建筑已经成为我国建筑领域占有更高地位的现代化建筑模式之一,具有其他结构类型无法比拟的独特优势。
①在生态性上,竹材料生长速度块,可再生。
造林后可持续利用性强。于木材相比,竹材生长周期短、种植养护容易。对周边环境的破坏和污染小,没有废弃材料需要处理。建造过程相对简单,建造周期短。比起混凝土钢筋水泥建筑,更加符合现代建筑绿色环保理念,在节能减排抗污染方面都具有其他建筑材料不可取代的优势。而且竹结构建筑建成后可以再次拆除充足,有利于竹材生长和再利用,对于提高环境质量,保持生态平衡,对环境保护和经济的可持续发展具有重要意义。竹结构的施工由于重量轻、工艺相对简单、构件标准化、可预先加工等优势,因此施工速度快,工业化程度高。一般性的二层住宅大约需要五到六个人,四十天左右即可竣工[1]。
②竹材人造板材的保温节能性能,要高于混凝土和粘土砖,这也是南方地区温暖潮湿环境下建筑建筑中多使用竹材的原因。竹材的热导系数为0.13-0.19之间。对于建筑节能效益很有帮助。同时在生产和使用过程中能耗也较低。
2 竹质工程材料性能
竹质工程材料采用的是原竹作为加工材料,其基本性能和形状为中空、圆柱、尖削度大。但是也存在容易裂开、霉变的缺点。在作为现代建筑结构的原料之前,需要进行复合、重组技术,改变原竹的部分性能,使之能够适应现代建筑的技术要求。具有防潮、防腐、防霉、阻燃等性能。这种竹质工程材料一般是以原竹为材料,使用环保型胶黏剂,经过现代加工技术进行合成之后的材料。包含的材质主要为胶合板、层积材、重组材等。在使用过程中里利用率高,规格多样。可以使用各类工程需要进行工厂化生产[2],如表1。
3 新型竹结构抗震安居示范房的设计案例
本文所选案例为震灾后的农村安居工程建设用房。建筑模式为独立式住宅建筑。每栋建筑面积一百八十平方米。建筑功能为满足使用者基本生活需要。主要建筑结构包括门廊、柱廊、家庭活动空间、卧式、厨房、餐厅、储藏间。根据建筑需要,室内空间一层高度为三米,二层高度为4米。如图1。
①考虑了抗震安居房的建筑原则以及国家有关灾后重建结构抗震能力的要求,结构平面注重了抗震力、立面规则、侧面刚度均匀的要素,还要考虑建筑整体的抗震性能以及构件之间的联系。现代木结构中的梁柱结构体系采用了传统建筑形式,梁柱为主要的建筑形式,形成受力体系承载负荷。轻型木结构由众多断面较小的规格材料和面板均匀组成,这种空间箱形体的结构可以承受各种荷载。案例中选用的竹质材料发挥了轻质、高强度的特点,将两种构件的优势充分发挥出来。结构体系总体采用的是梁柱、墙骨等的受力体系,除了框架柱以外,门窗、主梁均采用了平行框架,这种结构可以抵抗地震作用下的水平侧向力,并可以通过墙体的抗震刚度和侧向承载力设置斜向支撑和水平横撑,形成多重抗测力体系。在保证墙体刚度和抗震能力的同时,满足骨架构件的变形要求,骨架和面板之间链接牢固,墙体的整体呈稳定可靠的状态。
②为了加强结构的整体性,煤层高度均设置了贯通的竹制连系梁,楼面采用了贯通的竹制圈梁形成受力体系,在骨架和面板之间设置连系梁,连接其骨架与面板滞后,用螺钉固定楼面板,考虑抗震设防要求,地震区屋架采用四支点的竹质屋子架,斜向处理。屋架顶部与竹锚固在一起。用水平撑杆支撑在框架柱上。尽可能采用沥青瓦、石棉瓦等减轻结构自重。
③节点设计是木结构的比较关键的问题。连接构件设计中,要保证强度、荷载的传递,防止构件开裂、收缩、膨胀。在本案例中所采用的链接方式包括齿链接、赤板链接、普通钉接等方式。中西方统一采取的木构件的链接方式,有着受力不均加工复杂的缺点,还会削弱构件截面,不利于受力。因此这种链接不太适用于构件截面结构。在接长和接厚方面抗压能力较低,这种节点在实际操作上比较难以应用。普通钉接承载能力与受力链接上不能固定和链接。螺栓链接比较适用于木结构。因此在现代木结构中被广泛使用。本案例也采用了这种节点连接。如图2。
借鉴轻型木结构对本案例中竹结构房屋主要构件节点的构件螺栓进行详细设计。内容主要包括:
①使用厚矩形缸筒,采用对拉的方式向两个方向固定竹柱和缸筒。在矩形缸筒焊接处链接1厘米的后钢棒,使用M20锚栓锚固在基础上。地震作用导致上下部和基础结构间出现错动。
②在墙骨柱之间链接两篇对称角钢,使之与基础的额链接节点继续宁固定。竹墙骨柱于L形角钢之间通过钉接固定。通过M12锚栓固定。
③使用螺栓固定竹竹之间和四周的链接钢板。将钢板外侧焊接成U形托,使U形托在竹梁和梁端经过螺栓的位置实现对梁的支撑。
④将主、次梁的链接节点通过相互垂直焊接的U形板链接,主、次梁的对拉螺栓使用螺栓固定。其他链接节点需要满足复杂节点以保证传力路径明确。同时预加工的金属链接件要保证安装质量和速度。这样才能保证住宅的标准化和工业化,实现建筑再结构良好的前提下达到抗震标准。螺栓链接使得构件结构可以具有一定的变形能力[3]。
4 结语
竹结构建筑的优势在于它的生态性、节能环保、抗震以及经济耐用。本文对震区安居工程建筑用料采用的新型竹材料的优势以及实际案例中的技术要点进行阐述,重点论述了新型主结构抗震安居示范房的主要构件的关键技术。该示范房的设计与建设表面,充分利用竹质材料,合理利用其结构形式和节点进行施工,可以使抗震安居房经受住一定震级的强力冲击。而且在防潮防蛀等有关舒适度的问题上得到强化。不仅满足短期内受灾人口的安置问题,在长期使用上也得到了保障。只要将关键技术执行好,就能确保工程的顺利开展。事实证明,选用新型竹结构抗震安居示范房建设对于震后村镇住宅重建确实是正确的选择。
参考文献:
[1]王正,韩冬青.竹质复合材料的空间营造与形式表达――南京周里村便民服务中心[J].新建筑,2013(4):88-91.
工程概况
上海徐汇(国家级)软件基地马鞍山软件园位于城市东部新城区,占地范围长250m,宽133m,本工程共包括a办公楼,b办公楼,a、b办公楼之间的一层地下停车场,d员工公寓,c员工公寓,e1~e9科研楼。本工程按6烈度抗震设防,抗震设防类别为丙类建筑,结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级。主体为框架剪力墙结构,填充墙(新型蒸压加气混凝土砌块)与框架柱(混凝土墙)交界处沿柱(混凝土墙)高@500配置2φ6拉结筋,伸入墙体内1/5墙长且不小于1000mm或至门窗洞边。
施工特点与难点
2.1位置准确,施工方便。
拉结筋要埋在砖缝中,而预埋的方式是将钢筋浇注在混凝土柱子表面,然后剔凿出来,由于振捣等原因,很难保证拉结筋正好在砖缝中的位置。砌筑时拉结筋偏位,只好将钢筋弯折。这样一方面不利于钢筋发挥其力学性能,另一方面也不利于砌筑的观感质量。植筋的方法就很好地解决了这个问题,用皮数杆在柱子上画好砖位和灰缝,直接在灰缝上植筋,位置十分准确,施工方便灵活。
2.2锚固效果好。
一方面钢筋位置准确,锚固观感效果好;另一方面通过拉拔试验,其锚固抗拉强度不低于预埋。
2.3承载快。
当材料温度在200c时,凝胶时间18min,固化时间45min,固化后便具有相应的承载力,即可进入下一步工序。具体的凝胶固化时间见表1。
表1温度对固化时间的影响
清孔难度大。
对混凝土结构进行钻孔容易产生粉尘,污染严重且极难清理干净。
适用范围
植筋技术适用于钢筋混凝土结构构件且混凝土强度等级在c25及其以上的加层改造、改扩建、弥补结构不足、工程结构加固等方面。例如,在建筑物外面增设观光电梯;夹层方案中的钢筋重新生根;改扩建工程中后扩部分的链接;分段施工的后浇混凝土中预留钢筋搭接长度不足的处理;因设计上传力不合理,通过植筋加梁或柱的方法改变原来的传力方案等,采用植筋技术均能圆满地解决这些问题。
材料要求
基材
植筋主要锚固基材是钢筋混凝土、预应力混凝土结构、砖墙加固时常用锚筋作拉结筋使用。混凝土等级宜在c15~c60之间。混凝土基材强度对植筋锚固力有明显的影响,混凝土强度越低,植筋的锚固力也越低;混凝土强度越高,植筋的锚固力也相应越高。但是,植筋锚固力与混凝土强度并非呈线性关系。
钢筋
结构植筋应优先采用ⅱ级、ⅲ级钢筋。墙体拉结植筋可采用ⅰ级钢筋。
植筋胶
采用锚固植筋胶hg--2008。
钻孔直径与锚固筋直径对应值得关系如表2所示。
表2钻孔直径与锚固筋直径对应的关系
钻孔用胶量计量。
经验用量:填满钻孔的2∕3。计算用量:w=π∕4(d2-d2)hef·ν·k式中:ν为植筋胶的比重,取2;k为钻孔用胶富余系数,取1.1;hef为有效锚固深度;w为植筋胶用量。
构造要求
5.1锚固的钢筋混凝土基材,其强度不宜低于c15,基材厚度应大于或等于l+2d,也不宜小于100mm,其中l为锚筋的有效锚固深度;d为钻孔直径。
5.2群锚锚筋的间距、边距应大于或等于4倍锚筋直径,当边距小于0.5倍锚筋深埋时,要求在边距范围内至少有一根φ6钢筋,否则应加大边距值。
5.3抗震锚固连接锚栓的最小有效锚固深度应满足表3规定。
表3锚栓最小有效锚固深度hef/d
锚栓类型 设防烈度 基材裂否 锚栓受拉、边缘受剪、拉剪符合受力之结构构件连接及非结构构件连接 非结构构件连接及受压、中心受剪、压剪符合受力之结构构件连接
备注:hef为有效锚固深度,d为钢筋直径。
施工工艺
6.1工艺流程
测量放线→钻孔→清孔→钢筋加工→注胶植筋→拉拔试验→砌筑。
6.2操作要点。
6.2.1 根据原设计图纸,在砌筑之前做好皮数杆统一在框架柱上(有墙的一面)画出具体的砌体和灰缝的位置,并根据图纸或规范的要求,标出每根钢筋需要植入的位置。
6.2.2 钻孔。根据图集规范对拉结筋的要求,查明每根钢筋的规格,并根据钢筋直径选择不同直径的钻头及钻孔深度。钻头直径的选择除满足设计对钻孔直径的要求外,还应考虑表2中的要求。孔洞深度一定要满足设计及有关规定的要求,当无具体要求时,需符合表3的要求。孔洞间距不宜太小,应满足混凝土工程的有关规范要求。在钻孔过程中如遇到原混凝土构件主筋须避开,勿将原主筋切断,如确实无法避开主筋,致使钻头不进去,不能达到要求深度时,可适当增加孔洞数量。钻孔时钻头略微向下倾斜,使孔口略低,以便清孔。
6.2.3 清孔。当孔钻好后,必须用圆刷清出孔内灰尘,并用吹风筒进行清孔,如一次请不干净,需反复几次,保证孔内无灰尘和积水。
6.2.4 注胶与植筋。传统的方法是使用专用的植筋注射器打入胶体,操作比较复杂,操作工人需进行专业培训,以下介绍一种便捷的施工方法:
1)、在植筋前需作植筋强度试验,合格后开始正式植筋。
2)、在需植入的钢筋做除锈、除污、除水处理,下好料后在钢筋上标出植入深度的标记。
3)、用待植钢筋蘸胶结材料深入孔洞,顺时针旋转三圈,然后逆时针旋转三圈,拔出后再次蘸胶结材料并插入;按第一次的做法反复一次并拔出,第三次适量蘸胶结材料插入即可。要求钢筋平直,胶体在孔口可见而流不出,拉结筋的端部弯钩应水平放置。由于清孔工序受到周围环境和人为因素的影响,很难保证孔内的灰尘彻底清除干净,因此这样操作可以使胶体将部分孔内残余的灰尘带出,使胶体将钢筋与孔壁有效粘结,从而保证施工质量。
4)、养护固化。钢筋植入定位后应加以保护,防止碰撞和位移,保持3天,待结胶固化后方可受力,保持最少24小时以上方可做拉拔试验。
结语
在本工程的施工中,植筋技术的优势得以凸现,不仅施工速度快,而且抗拉强度好。
为了克服真丝制品的不足,过去国内外都是通过对真丝制品进行盐缩、树脂整理、假捻变形加工等方法来改善真丝制品的固有缺陷,但由于此类技术更多地局限于真丝纤维表面作用,使真丝制品失去了原有的亲肤性和服用卫生性,并且也易使手感变差。所以,突破传统的研究思路,在保持真丝表面固有蛋白质结构的基础上,有效解决真丝纤维及产品的传统缺陷、实现真丝制品的抗皱功能,成为长期以来国内外研究者和产业界的研究热点和重要课题。
高性能真丝新材料正是在这种背景下,由苏州大学和江苏华佳控股集团密切合作,经过数年技术攻关,研究开发并成功实现产业化的新型真丝材料,它包括高弹性全真丝纤维、高弹性膨体弹力真丝及其相关制品。该项目成果来源于江苏省科技成果转化项目《高性能真丝新材料及其制品》(项目编号:BA2006078)验收成果,实现了真丝纤维的高弹性,解决了真丝面料的易皱难题,同时自主研制设计了具有温控系统、时控系统的高性能真丝的生产设备,实现了抗皱真丝产品的产业化生产。
该项目采用了超分子技术这一材料改性新技术,结合“异能态和异收缩”原理,开发并产业化生产了具有高弹性、高回复性的高性能真丝新材料,开发并生产了具有高度抗皱性能的系列化全真丝面料。该过程不使用任何化学胶联剂,只在构成蚕丝的原纤结构层面上进行超分子结构改造,在不破坏原有蚕丝蛋白质的条件下,实现真丝纤维的卷曲高弹性和卷曲回复性。其纤维呈现空间三维状,具有很强的毛型感,丝身富有弹性与良好的复原性,具有优异的形状记忆功能。与普通桑蚕丝相比,弹性和膨松性显著增加,丝身更加柔软。据项目首要负责人、苏州大学教授陈宇岳介绍,该项目在真丝纤维材料加工领域,首次将超分子改性技术和物理加工方法相结合,从源头(真丝纤维)开始解决了真丝制品的高性能化问题,制备了具有高弹性、高回复性的高性能真丝新材料,真丝纤维卷缩伸长率≥50%,卷缩弹性回复角≥70%,真丝面料折痕回复角≥330°,最大达到350°以上。