土木工程领域篇1
现在，社会高速发展，人们的生活水平显著提高，混凝土的种类不断激增，土木工程项目得到扩建。某些混凝土作为一种新型工程建设材料，在土木工程中有着一片广阔的用武之地。在土木工程项目的设计阶段，就要注意各种新型混凝土的显著性质，考虑购进材料的成本价格、明确关键环节，进行正确的材料选择和搭配组合，并考虑该土木工程项目建设中的内外部环境。在其施工阶段，也要注意混凝土模板的预制，强化操作能力的培养，同时加强对施工人员的监督力度，充分发挥该种混凝土的优势，对于施工中常见的材料质量问题，要给予重视，即使新型混凝土的优势突出，但也会有难以避免的缺陷。
一.新型混凝土在土木工程领域应用的必然性
新型混凝土可以说是传统普遍的混凝土发展前提下进行升级形成的。在传统混凝土的构成中，加入纤维、矿物质、煤炭颗粒等等化学或非化学成分中的其中一种或者几种搭配，都是制作新型混凝土的有效方式。新型的混凝土在环保节能等社会效益实现方面有着巨大的促进作用，在降低土木工程项目主要经营者的成本投资的经济效益上也有很大的贡献，同时在提升新型混凝土在抗压抗损伤方面的特质优势。
随着社会的快速进步，人民的生活水平稳步提升，对土木工程建设的质量也提出了更为严峻的考验，因此，新型混凝土的发展方向也逐步转向具有更高强度、更有助于工作开展、和更能长期耐久、性能优越等趋势进步。我国目前致力于建设社会主义和谐社会，经济的建设必然响应资源节约型、环境保护型的号召。加之科技的不断进步，对材料的要求也越来越高，新型混凝土的出现是必然的。
二、各种土木工程的领域中新型混凝土材料的广泛应用分析
（1）当前土木工程的领域中智能的混凝土材料的广泛应用分析
传统的混凝土构成物质比较单一，所以其在工程中的利用时的性能也会受到某些局限。新型混凝土中，添加外加剂、石、砂、水等其他成分，就有助于优化混凝土的应用效果。尤其是某些智能性的添加剂可以帮助制造功能奇特的混凝土，比如某些混凝土具有环保节能的特性，对整个生态系统的正常运转都有积极的促进作用。在生活中已经有了一定名气的新型混凝土往往包括绿色生态、环境调节、温度自监、净化空气等等类型的混凝土。这些混凝土减少了钢筋对环境的威胁和对生态的破坏，有利于在土木工程领域类大力推广。
（2）当前土木工程的领域中轻质的混凝土材料的广泛应用分析
轻质的混凝土也是新型混凝土的主要类型之一，其首要的构成物质包括珍珠岩、粘土陶粒、页岩颗粒、煤矸石、粉煤灰的陶粒、炉渣等等，这种材质被应用在工程项目建设中，因其特殊的质量轻、密度小性质，可以使工程显得更为轻便，加之其可以在天寒地冻的天气里抵抗寒冷的侵袭，所以减少了使用该材质的工程受天气的威胁性，也提升了工程居民的舒适度。例如之前在我国的上海地区曾经对这种材料做过试点性的利用，它所堆砌的工程在性能和成本上都有很大的优势，可谓经济效益和使用价值兼得。
（3）当前土木工程的领域中低强的混凝土材料的广泛应用
低强的混凝土在土木工程领域内也有很普遍的应用，在低强混凝土的制作方面，主要是要求其在泵送性、保水性、坍落的伸展度等等方面的特点加以分析，比如有的混凝土生产者会考虑用矿碴微粒、煤灰细粉和低浓度优质水泥，按照科学的全面分析，进行综合和搭配。例如上海的长江隧道就是用这种新型混凝土制作了盾构基座。为了盾构切削能满足早期已经做了明确规定的制作和搭建要求，同时与早强型以及早强型两种不同类型的物质相一致，所以其中的含水量是可以随时变动的，但是因为缺乏对粗骨料的利用，使这种情况出现的首要缘由是添加了粗骨科后及容易受到用水量的影响，由此导致引发的那些工程面出现了极度不稳固的不良现状，从而引发破裂损坏的残局。
（4）当前土木工程的领域中纤维增强的混凝土材料的广泛应用
纤维增强的混凝土是为了克服传统的混凝土具有抗位性能差的弊端，采用比较先进的技术，加入纤维的成分而形成的混凝土。在纤维增强混凝土品种中，钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等等纤维混凝土受到了更广泛和深度的研究。其中钢纤维分布的混凝土在承重结构中得到了最广泛和最受欢迎的使用，碳素钢纤维主要分布在土木项目中，不锈钢纤维则主要遍布于耐火材料方面的产业领域。与传统的混凝土比较可发现，钢纤维夹杂的混凝土在拉伸、弯曲、剪裁和压制等等方面都有比较大的强度升级。
（5）当前土木工程的领域中预填骨料升浆混凝土材料的广泛应用
在中国大连市，曾经有过用预填骨科升浆混凝土运用在船坞地板建设的案例，这也是由于当地的地理环境特征所决定的。这种混凝土是用具有比较高的密度、厚约四五厘米的铁矿石来制作的。在矿石层的下方往往还会再铺上一层大约10毫米左右厚度的石灰石颗粒，在矿石层的上方则往往浇筑大约六七十厘米的钢筋混凝土凝固成板。预填骨料所在的层面中，会打压浆孔并将砂浆注进其内，这样预填骨料混凝土就完全成型了。
（6）当前土木工程的领域中碾压混凝土材料的广泛应用
碾压混凝土在近段时间内快速崛起并进入广泛的应用中，尤其是体积比较庞大的混凝土结构，例如水工大坝、大型基础、工业厂房地面等等工程项目。对这些构造的工程进行浇筑时，，其设备利用和材料筹划都有与众不同的要求，就拿它和传统的混凝土相比较而言，为了平整土地，会用推土机来完成；为了使土层更为结实，会用碾压机碾压；在各层次之间可以运用刷毛机来帮助作业，最后借助切缝机的力量切出与所给标准相符的裂缝。在这个完整的施工操作中，对器械的依赖性非常大，施工时必须具有比较优秀的工作效率，此外要求施加作业行为的地理环境能比较优越，添加粉煤灰的辅助是一个不错的选择。传统混凝土在土木工程项目的运用施工中，往往会需要更长久的浇筑时间，且施工时对用水量的要求也更严格，当然，水泥用量更是一笔更大的材料供给。
结语
混凝土作为工业生产的重要材料，其独特的基础材料特性也使其在土木工程建设项目中得到了普遍的利用。但是，传统的混凝土由于在某些方面的性能不够完善，必须得到严密科学的质量控制和性能升级，由此引发了新型混凝土的应运而生。新型混凝土已经成为工程建设项目中的宠儿，当然，在材料选择中，要加强审核各种新型混凝土的特质、考虑何种混凝土才是最适合该土木工程项目的材料，做出准确的选择，只有恰当的材料选择和控制，才能促进工程的良性建设。
土木工程领域篇2
Abstract： Remote design system is a artificial intelligent information system used in civil engineering, make full use of distributed technology of network, carry out remote office, mobile office and coordination office of engineering design, and effectively protected the core technology and intellectual property of engineering enterprise. Through the application of this platform, the core computing feature of any design software can be placed on the secured server to running , and put the functional function on the client machine. This concept could effectively prevented software piracy and other violations, thereby solving the contriadiction of promotion and protection problems, enhance the work efficiency and economic benefits, which had a good prospect of scientific research and application.
Key words： remote design; network technology; assistance office; working efficiency; application prospect
引言
近年来，随着我国公路建设的快速发展，计算机辅助设计也使得工程设计方法和设计水平得到了极大改进，从而大幅度缩短了设计周期，显著提高了设计师的工作效率。但随着国内外勘察设计市场规模的逐步扩大，项目涉及业务领域及经营地域日益宽泛，面对越来越大、越来越复杂的设计项目以及更加紧张的设计周期，传统的单人单机串行式设计方法已显得力不从心了。各部门、各单位之间的工程信息无法快速传递和及时反馈，且工程项目涉及众多的专业领域，各专业间相关问题无法得到及时沟通，使得相互之间的工作难以有效的全面开展，管理决策部门也难以迅速做出合理判断和正确响应。诸多现场工作将耗费大量的人力、物力与财力，设计队伍也随之出现配套人力资源短缺、技术服务无法有效支撑等困难。
因此，如何在我们所处的这个信息时代，充分利用信息技术实现异地办公或远程设计；利用网络提供核心技术支持和服务；从根本上解决远程设计咨询、异地办公，协同办公；提高工程设计质量与工作效率；解决软件的安全性、杜绝核心技术软件的盗版；探索新的设计方法，有效的服务客户，迅速实现科技产业化和为生产服务，成为了当今勘察设计类科技型企业的重要任务。
由中交第一公路勘察设计研究院有限公司和西安中交土木科技有限公司共同开发的远程设计系统及网络交易平台能有效的解决这一问题，在计算机和网络的支持下，将时间上分离、空间上分散而工作上又相互依赖的多个协作成员有机地组织起来，以共同完成某一项任务的分布式计算机环境，以期在并行工程的环境下，项目的开发达到多学科专家协同工作，形成一种群组工作模式。设计人员以及学科专家都可以围绕一个工程设计项目并行交互的进行设计、咨询工作，极大的提高了工作效率、缩短设计周期，实现了跨空间、跨平台的多点协同设计，使设计信息共享，极大的避免了由于方案的变动未及时沟通带来的人力、物力、财力的损失。
1远程设计系统的技术分析
1.1 应用软件模式
自上世纪以来，计算机辅助设计技术在公路交通领域得到了充分的发展，设计、施工、运营已经完全实现了计算机管理，质量和效率得到了很大的提高，各大设计院均针对具体项目情况，编制了相应的公路勘察设计软件，比如纬地道路设计系统HINT，桥梁通计算程序、桥易现浇箱梁绘图CAD系统等等，这些传统的行业软件均停留在单机模式上，不支持远程设计及网络化，并且科技成果的转化形式也是传统的软件销售，以至于导致目前市场上存在大量的盗版软件。对传统的行业软件模式与远程设计系统软件模式做了如下的对比：
表1传统行业软件与远程设计系统比较
1.2 网络技术
网络技术是从90年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明的使用资源的整理能力并按需获取信息。这些资源包括高性能计算机、储存资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络和传感器等。
远程设计系统就是将网络技术应用在计算机辅助设计领域中所提供的一种远程设计咨询服务。目前，在国外这种技术也才刚刚起步，技术不够成熟完善。远程设计在我们土木工程行业中还没有一个行之有效并成功运营的专业系统以及配套的网络技术交易平台。同时远程设计与异地管理、咨询、服务的实现将带来传统工程设计与管理模式的变革，是工程设计与项目管理向现代化发展的必然趋势，也是国内知名勘察设计企业向国际化发展的最佳途径。基于互联网条件下的远程设计系统与网络技术交易平台将是大势所趋。
1.3 技术交易模式
目前，网络信息技术和电子商务技术已趋成熟，并在众多行业和领域中发挥了重要作用，这种技术交易模式也是产品销售和服务领域的发展趋势，然而，技术交易网络化在国内外诸多领域的应用并不多，不系统、不成熟，利用网络远程设计和咨询服务在国内属于首创。该类案例比较典型的有法国著名的国际化工程咨询公司SETRA等，该公司建有较为先进的全球化网络技术服务中心，他们懂得充分利用市场进行资源优化配置，懂得如何运用互联网时代的网络优势来经营其专有知识和技术成果。此成功经验为我们远程设计系统和平台提供了市场经验和技术借鉴。对传统技术交易与网络技术交易平台做了如下比较：
表2传统技术交易与网络技术交易平台比较
2远程设计SaaS平台
SaaS是Software-as-a-service的简写，即“软件即服务”，它是随着互联网技术的发展和应用软件的成熟在21世纪开始兴起的一种全新的、通过Internet来提供软件功能的服务模式。服务厂商（软件服务提供者）将应用软件统一部署在自己的服务器上，客户（软件服务使用者）可以根据自己的实际需求，通过互联网向厂商订购所需的应用软件服务，按订购的服务多少和时间长短向厂商支付费用。最终通过互联网获得厂商提供的服务。图1显示的是远程设计SaaS平台界面的总体布置情况。
图1远程设计SaaS平台的网络界面
2.1远程设计大厅
远程设计平台是一个针对土木行业而开发的专业软件应用服务平台，旨在为土木工程行业提供权威共享的设计和咨询服务；同时为应用软件开发商提供标准的API接口和分布式应用环境，使第三方应用软件开发商能够通过标准接口利用平台为终端用户提供软件服务。作为用户使用的远程设计系统的主要平台与接入软件，远程设计大厅有着重要的作用，主要包括：用户个人信息修改、用户账号认证和权限验证、用户购买信息和软件到期提醒、系统所有应用程序项目树型列表、浏览土木科技网及其他WEB版应用程序、常用工具栏、常用文件夹收藏、服务器登录等功能。
远程设计大厅最重要的功能就是作为所有应用软件与服务器的数据交互中继，只有通过设计大厅，应用软件的数据才能发送到服务器端的计算资源进行计算，同时也能够正常的取得计算结果。用户只需登录中交土木科技网完成注册，通过注册帐号登录平台就可无限制使用平台上所有免费软件，部分收费软件可根据用户个人需求在我们的软件商城中进行租赁使用，既体现人性化服务又为用户节约了软件使用成本。图2显示的是远程设计大厅的用户界面情况。
图2 远程设计大厅的用户界面
3远程设计的应用前景
远程设计系统将对行业的信息资源进行重新的整合、优化、提升、总结，对工程软件领域将起到明显的导向作用，对工程设计咨询人员的工作效率将获得较大的提升，对行业资讯与信息的共享，行业门户社区的多元化起到促进作用。
远程设计系统自身的软件销售模式突破了传统的许可证的旧有方式，采用按需定制的自定制模式，会极大的提升中小企事业单位行业工程软件的使用积极性、支付能力和参与度。
随着工程勘察设计行业信息化建设的不断深入，我国工程勘察设计行业的信息化已经从大规模粗放建设的阶段向集约型投入转变，勘察设计企业在信息化方面的投入也将有持续性的增加。工程远程设计与异地管理、咨询、服务的实现将带来传统工程设计与管理模式的变革，是工程设计与项目管理向现代化发展的必然趋势，也是国内知名勘察设计企业向国际化工程咨询公司发展的最佳途径。
4结束语
远程设计系统的应用虽然有效的解决了各单位、各部门之间的远程设计和移动设计的需求；克服了旧有工程勘察设计方法与技术交易模式所存在的诸多弊端；保护了企业核心技术和知识产权；推动了科技成果产业化；促进科研的进一步投入；为行业带来巨大的经济效益和社会效益；但远程设计不是一个简单的广域网络，涉及到现有的体制、机制和观念等如何适应异地办公这一新的设计模式，远程设计系统要改变人们传统的思维模式和工作习惯，为此要考虑设计人员的适应能力的平衡性、克服设计人员计算机应用水平的差异以及对新技术应用的畏惧感和加强远程设计信息系统的管理和实施，以逐渐推广远程设计、协同办公这一崭新的设计理念，使我国土木工程行业在信息化时代的“第三次工业革命”中，承前启后，创造新的辉煌。
参考文献：
王经卓 基于internet的机械产品远程协同设计原理与实施方
法研究[D]
曲晓峰 数字化协同设计平台及远程实现[D]
高嘉阳 Web开放平台安全机制的研究与设计[D]
土木工程领域篇3
0 引言
近年来，如何提高土木工程结构的安全性、耐久性问题逐渐受到人们的重视。经过各国学者的共同努力，相继提出了一些较为前沿的方法用于提高结构的安全性及耐久性。其中，由智能材料组成的智能材料结构系统在土木工程领域的应用研究不仅具有吸引力，而且具有潜在的革命性。目前，在土木工程领域中应用较为广泛的智能材料有形状记忆合金、压电材料、光栅光纤及磁流变体等。
在众多的智能材料中，形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA)是一类对形状有记忆功能的材料，这种材料本身具有自感知、自诊断和自适应的功能。1932年，美国学者Olander在研究Au-Cd合金时发现了形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME)。论文格式。此后对SMA的研究和应用才真正开始。SMA作为智能材料之一，最早广泛应用于航空航天、机器人、医疗等精密尖端领域。近年来，随着材料加工技术和工业化生产能力的提高，SMA在土木工程中的研究与应用也有了较快的发展。SMA由于具有可恢复变形大、在受限回复时能产生很大的驱动力、电阻对应变敏感、高阻尼性能、抗疲劳性能好，并且可以实现多种变形形式，易于同混凝土、钢等材料相结合等特点而日益受到重视，国内外众多学者对SMA在土木工程中的应用进行了理论和实验研究。
1 SMA的重要特性
1.1 形状记忆效应(SME)
形状记忆效应是指某些具有热弹性或应力诱发马氏体相变的材料处于马氏体状态，并进行一定限度的变形后，经加热并超过马氏体相消失温度时，材料能完全恢复到变形前的形状和体积的功能，如图1所示。根据材料记忆功能的不同，可分为单程、双程和全方位SME。单程SME是指材料只能一次动作，即加热后回复到高温时的形状，并保持该形状；双程SME是指材料反复加热和冷却，能够反复回复到高、低温时的形状；全方位SME是指材料在具有双程记忆特性的同时，如果冷却到更低温度，可以出现与高温时完全相反的形状。
1.2 超弹性(PE)
超弹性是指当SMA温度超过奥氏体相变完成温度Af,加载应力超过弹性极限，即产生非弹性应变后，继续加载将产生应力诱发的马氏体相变，但这种马氏体随着应力的消失而消失，即使不加热也会产生马氏体逆相变而恢复到原来的母相(奥氏体相)状态，应力作用下产生的宏观变形也将随着逆相变的进行而完全消失，如图2所示。
图1 形状记忆效应图2 超弹性
2 形状记忆合金在土木工程领域中的应用
2.1用于结构振动控制
SMA用于结构的振动控制，可以有效地减小结构在地震荷载作用下的位移响应，因此结构振动控制是SMA在土木工程领域中的主要研究方向。目前，SMA用于结构主动控制时，主要研究SMA作动器的设计和如何提高作动器的使用频率；而对于被动控制则主要研究用SMA材料设计阻尼元件和振动隔离器。只有设计出理想的作动元件和智能阻尼元件，才能更有效地控制结构振动。如何利用SMA的特点控制结构振动，特别是控制建筑结构在地震作用下的振动，以及对SMA的材料性能进行改进，开发新型的大应变、大驱动力、高响应频率、性能稳定的SMA材料，目前在国外都是十分活跃的研究课题。
2.3用于结构裂纹及损伤监测及控制
裂纹及损伤的主动探测和控制是当前工程结构中十分突出和迫切需要解决的问题。在一些大型结构的一些关键受力部件对裂纹和损伤十分敏感，一旦出现就会造成重大事故，而用传统技术和方法不能及时发现构件中的裂纹和应力集中较大的部位。可以利用SMA对应变敏感、电阻率大及加热后可以产生大回复力的特点，再配上微处理器，使之集传感驱动于一体，便构成自动探测裂纹或损伤和主动控制裂纹扩展的完整控制系统。
将SMA制成丝或薄膜粘在构件易产生裂纹或应力集中较大的地方，当构件产生裂纹或损伤以后，位于裂纹处的SMA将随裂纹表面张开位移增加而产生局部变形，从而使其材料电阻值发生变化，随着裂纹不断扩展及外加载荷不断增加，其张开位移也不断增大，位于构件裂纹处SMA的变形也不断变大，相应电阻值也不断提高，其电阻值的变化量和变化规律，由微处理器可判断监测出裂纹的大小和位置。
当构件的裂纹或损伤到达需要控制的范围时，SMA的变化信号经微机控制系统分析判断后，自动地发出控制信号，将SMA通电加热，当加热温度超过SMA相转变点时，它的内部就产生回复效应，SMA发生动作，试图收缩。由于裂纹表面在外载作用下张开阻止其回复，于是SMA产生很大回复力。此回复力大小随裂尖张开位移的增大而增大。论文格式。此回复力改变了裂尖的受力状况，驱动裂纹闭合，使裂纹张开位移减小，实现裂纹的主动控制。在实际应用中，为简化结构，也可利用SMA自身特性及伪弹性性质来实现裂纹的被动控制。
3 当前存在的问题
虽然形状记忆合金具有许多独特的性能，在结构减震控制的初步研究与应用中已显示出了它的优越性能及其应用前景，但是，总的来说对与结构减震相关的形状记忆合金特性的研究还不够深入，发展形状记忆合金驱动器中还存在一些问题。
(1) SMA作为驱动器，激励合金时需要消耗能量，且对SMA加热或冷却以产生驱动力时都需要一定的时间，这使其在控制频率上受到一定的限制。若直接以通电方式激励，利用材料本身的电阻加热，由于合金的电阻不大，激励它需要大电流、粗导线，在某些智能材料结构中不适用。对应用于减震的SMA，其减震合金的衰减率小，而且衰减率过分依赖于温度和振幅，加之加工性能欠佳，价格偏高等都限制了SMA在减震中的应用。因此对SMA性能进行进一步的研究，提高SMA驱动器的响应速度，特别是对与结构减震相关的性能进行深入研究具有现实的意义。
(2) SMA这一功能材料的发现，改变了长期以来形成的金属是热胀冷缩弹性变形是线性的等传统观念，虎克定律在这一材料中已不适用。因此，要想利用其制成主、被动控制器，对SMA的宏观力学性能进行深一层的研究，建立适于工程应用的简化本构模型是必须解决的问题。
(3) 利用SMA的超弹性效应和高阻尼特性制成阻尼器，来减少结构的地震反应是切实可行的，而且试验也已验证了SMA阻尼的减震、抗震效果，因此应进一步研制和开发新型的形状记忆合金主被动控制器，并且使SMA控制器的制作标准化。
另外，对装有SMA控制器结构的减震控制效果的研究，SMA控制器在结构工程中应用的可行性研究及实际工程设计方法的研究，SMA控制器的可靠性、耐久性研究都还有待进一步加强。
4 结语
土木工程领域篇4
中图分类号：S969.1
1引言
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），诞生于20世纪50年代，它是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力来进行工程的设计和分析的一种技术，它是综合计算机技术和土木工程设计方法的一门新兴学科，是与计算机软硬件及工程设计方法的发展而发展起来的。它集成了计算机、图形学、数据库技术、数值分析等技术，随着软硬件技术的不断发展及工程方法的更新换代，CAD技术也日趋完善，CAD 应用在真实感的建筑设计、建筑规划、建筑装修行业、建筑施工和施工管理等方面，CAD 软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松，CAD 技术的应用使土木工程设计人员如虎添翼,在更加广阔的天地里施展才华。
2 CAD在土木工程中的应用
CAD技术最早应用于汽车工业，随后随着计算机软硬件的发展及普及，逐渐扩展到其它领域，包括土木工程领域。在土木工程领域，它包含工程设计中采用计算机技术辅助分析、计算和绘制图形的全过程。我国在土木工程中使用CAD技术开始于上世纪八十年代，在开始阶段，主要依靠外国引进的通用或专用图形软件包在屏幕上做交互式图形设计，与结构计算与分析没有结合，参与者主要是长期与计算机打交道的专门人员，到八十年代末期，由于较高性能的廉价计算机的普及，土木工程CAD才有了真正的发展和较广泛的应用，在很大程度上推动了CAD技术在我国土木工程上的应用和发展。
土木工程CAD的应用包含以下方面 ①建筑与规划设计：用于绘制建筑、规划类图纸，如建筑施工图、效果图，规划效果图，桥梁的造型设计等，其软件有天正建筑软件、中国建筑研究院的APM（PKPM的建筑模块）、QXCAD（一种桥型设计软件）、3 D M A X、M A Y A、计。②构造设计指根据结构计算的结果，完成构件和截面的选配筋的构造设计，绘制施工图是用CAD取代传统的手绘来完成施工图纸的绘制；③给排水设计：用于给水、排水方面的计算与绘图；④暖通设计：用于取暖与通风方面的设计；⑤电气设计：强弱电方面的辅助设计；⑥施工组织与设计：用于施工项目的项目管理、施工工艺的流程设计与优化、施工现场布置等；⑦工程项目的预决算：从广义上说，这也算C A D在土木工程上的一个应用；⑧其它方面的：比如家庭装修等。以上所列只是CAD技术在土木工程上应用的主要方面，在实际工程中，还有很多的边缘的、交叉的的新兴的应用技术在开花结果，日新月异。 3 CAD在土木设计图中表现出的优势 3.1 绘图劳动强度降低，图纸保持清洁、美观 传统的手工绘图法需要设计人员经常性更换十几种绘图工具。一旦画错，就要在图面上修修补补，破坏图面的整洁性。而CAD制图，只要配齐了电脑，安装好绘图软件、打印机或绘图仪，鼠标轻轻移动就可以完成心中设计的图形。同时，软件本身还可以提供UNDO限制防错功能，让工程设计师们制图事倍功半。
3.2 提高设计工作效率
土木设计过程一般经过提条件、方案设计、初步设计、施工图设计。各工种之间的配合默契与否，条件与方案改变大小都直接影响着制图的速度。传统的手工制图方式下，各阶段各工种之间的不同设计成果要分时制作；在CAD制图中，实现了各工种间的图纸资料互换，即使方案有所调整，设计人员只需在原有的设计图纸上加以调整，从而减少大量重复劳动，提高了工作效率。
3.3 增强计算功能，提高精确度
土木工程设计不同于其他领域的设计，它需要正确无误地计算出裂缝宽度、挠度、承载力、配筋面积。而且在实际工程中，要先符合设计规范地对各个结构构件如梁、板所承受的各种外部荷载，再根据《混凝土结构设计规范》规定进行计算和调整，如果计算数值稍有偏差或参数取值不符合规范要求，便会造成设计出的产品不合设计规范、不经济，严重的还会造成人民生命、财产的巨大的损失。
3.4 提供动态的检验效果
结构的板、梁、柱、墙的设计要考虑其他专业的相容性、相配性。如管道、设备不能和梁、柱相碰等。从实践中可知道任何工程都可以从形态上拆分为圆柱体、斜圆柱体、圆锥、圆台、斜圆台、球体、球冠体、圆形断面环体、矩形断面环体以及多面体等基本形体。为此，CAD制图中，可以在真色彩、真三维、光照的情况下，按物体的运动轨迹构造出一个虚拟的实体，在房屋中实时漫游，检查虚拟的实体与管道、设备、墙、梁、柱、门、窗等物体不发生碰撞，预先感受结构的空间效果，以便在发现问题的地方仔细端详、修改，直至满意为止。这给了工程设计师在设计工程提供非常有益的帮助。
3.5 资料管理方便
CAD软件制作的图形、图像文件可直接存储在软盘、硬盘或刻成光盘存储，从而避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失，电子数据的保存年限可以延长至50年。一个设计院的整柜整柜的资料被几张光盘所替代，查找和管理都比较方便。
3.6 数据传输的信息化
随着信息技术、网络技术的普及和CAD智能化的应用、跨地区合作设计、异地招投标、“在家工作”等都成为可能。
4 CAD技术出现的劣势 CAD技术在给土木设计业带来巨大效益的同时，其劣势也随之发挥作用，也不可避免地滞缓了其发展，具体表现如下：
4.1 CAD技术促使土木设计领域中人、财、物浪费加剧
CAD技术需要相关的软件，运转速度较快的电脑以及熟练掌握电脑的设计师、网络维修人员等。购买任何正版的工程建筑软件都要花费1~2万元。设计师们还要开展专门培训工作，总之，备齐所需的人力和财力则价值不菲。同时，在使用过程，设计师们只能看到面前的一处图纸，而土木工程设计是一个系统工程，只看到一处图纸是远远不够的，它需要一整套图纸打印后才能看清楚。电脑图纸需要经过输出后才能实现审核、修改、再审核、再修改直至正式出图，增加了单位成本和社会成本。
4.2 工种配合默契与否及信息传递的速度影响工作效率
众所周知，土木工程设计是一个系统工程，它涉及到许多专业和步骤。每个设计师在设计任何图纸时不仅要考虑自身设计的合理性，还要考虑与本专业和其他专业设计人员设计上的协调性。完整的土木工程设计流程从合同签定起点经过测量数据、地质调查数据、设计说明、打印图纸、施工管理计划等步骤，其所需的数据量是非常大。任何数据变动，就会造成设计方案的变化。所以在动手设计前，要根据现况、地质、道路、建筑物、生产设施的关系进行规划、设计、施工、使用和管理。而地质、地物、道路的考察由建设单位来进行，生产设施之间的配合关系论证由勘察设计院来进行，大量数据的整理、交换、组合都需要时间。任何环节的阻塞和停滞都会影响完成工作效率。
4.3 缺乏统一的智能化结构设计软件
目前的专业软件，如PKPM软件，大多数只停留在二维基础上，充其量只是个绘图工具，缺乏智能化。智能化结构软件不仅体现三维立体图镜像，而且能自动执行相应的规范，设计所需参数取值不但要在经济范围内，还要便于施工。如中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋发展局开发的BEAM CAGE软件，是按英国规范完成的钢筋混凝土梁的配筋、选筋、挠度的计算、施工图生成等一系列功能，虽然该软件自动化程度高，出图质量好，但毕竟是基于英国规范的基础上。而在国内流行的工程智能化设计软件如PKPM设计软件，它还需要设计师们调整梁、板、柱的配筋，尤其是柱的配筋，PKPM软件自动生成的顶层柱配筋常常因为屋面梁传递来的弯矩比较大，配筋也较大，而下层由于梁传递来的弯矩较小，配筋也较小，形成大柱种在小柱上。这需要设计工程师进行人工调整。
4.4 扼杀土木设计师的创作灵感
俗话说：“建筑是凝固的音乐”这句话点明了建筑也是一种艺术，它是一门融科技、文化、艺术、哲学于一体的学科。任何土建设计师都需要艺术家的灵感和天份，这种灵感和天份在处理建筑物的造型方面应有不少的“模糊感”。但CAD制图所要求的尺寸精确消磨和扼杀了这种灵感和天份，让设计师的设计图样屈从于电脑的机械和准确。不少设计单位为了能够中标，将自己的设计投标文件，尤其是总平面效果图，做得非常精致美观，不惜投入大量的人力物力在CAD的制图上，而忽略了总平面布置图的建筑效果和建筑师的艺术创造。
5结束语
综上所述，CAD 技术给设计师带来了极大的方便，但也带来了许多负面效应。无论如何我们都应承认 CAD 给我们的好处，要正视它的局限性，善用它的长处。展望未来,计算机技术的发展是无止境的,我们每一位工程设计人员都将以此先进的技术为手段,在各自岗位上发挥最佳能力,并以热忱的服务、优质的设计、敬业的精神,为工程设计行业做出我们的贡献。CAD的使用提高了土木工程中的高效率、高质量和高水平，同时也显示了不完善的方面。因此，设计师们在使用过程中总结经验，注意克服CAD带来的负面影响，努力提高自身的计算机知识和对土建规范的使用，促进CAD的健康发展。
参考文献
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土木工程领域篇5
Discussion on the Teaching Reform of Postgraduate Degree Programs
in the Field of Architecture and Civil Engineering
ZHANG Jintao
（Graduate School of Tianjin Chengjian University， Tianjin 300384）
Abstract This article mainly aims at the training objectives and characteristics of the subject of professional degree graduate students in the field of architecture and civil engineering. Combined with the existing scale of graduate students and curriculum teaching situation of Tianjin ChengJian University. In terms of the knowledge structure ， capacity requirements and quality requirements and other aspects， which the master needs in the field of architecture and civil engineering. Discussing releted contents of the reform scheme about education . Coming up with several advises to complete the training mechanism of this field， to complete the system of professional degree and to promote the teaching reform of engineering masters.
Key words professional degree postgraduate; full-time engineering masters; curriculum instruction
研究生教育作为国家创新体系的重要组成部分，是培养具有创新意识和自主创新能力的高水平人才的主要途径。然而，随着经济社会的快速发展，传统的研究生培养模式已经不能完全适应其多样化的需求。为了解决这一现象，我国提出建立以提升职业能力为导向的全日制专业学位研究生培养模式。全日制专业学位研究生作为学术型学位研究生的补充与转型，其目的在于培养适应社会发展所需的应用型人才，而这其中涉及面最广、招生人数最多的专业学位类型便是工程硕士专业学位。现有建筑类高校大多从2009年开始招收全日制工程硕士研究生，涵盖建筑与土木工程、项目管理和环境工程等领域，目前人数已超过学术型研究生，占全日制研究生总数的50%以上，其中建筑与土木工程作为招生的主要领域拥有全日制研究生人数占工程硕士研究生总数的一半以上。
为完善现有建筑与土木工程领域工程硕士的培养机制，完善专业学位制度，推进工程硕士研究生教育更好发展，本文针对建筑与土木工程领域硕士研究生的培养目标及学科特点，提出本领域硕士研究生课程教学改革的相关建议。
1 课程教学改革的背景与条件
无论是本科生还是研究生，课程教学都是不可或缺的一部分。但是与本科生不同的是，研究生课程教学不仅要掌握广泛的基础理论知识，更要在此基础上加深与巩固，培养研究生自主学习和科学研究的能力。对于全日制专业学位研究生更要学会将基础理论运用于工程实际从而培养解决实际问题的能力。掌握坚实的基础理论知识是解决工程实际和培养创新意识的基础，而知识又以课程的形式传递，因此课程教学在研究生培养中起着重要的基础性作用，同时也是培养符合社会发展需求的应用型人才的基本途径。随着科学技术的发展，知识也在不断地更新，研究生课程教学改革也成为了研究生教育改革的关键之一。
近几年，建筑类高校相继提出了建设高水平、有特色的建筑类教学研究型大学的新目标，对研究生教育教学也提出了新的更高的要求，目前许多高校正以课程建设为契机全面推动研究生教育教学改革。课程教学作为研究生培养的关键性环节，自然也要符合相应的专业特点。
现有全日制在校硕士研究生基本为招生学科的相同专业或相近专业的本科毕业生，生源质量较好。建筑类高校课程设置不仅总体上符合研究生课程体系要求，能较好地体现研究生教育的特点，而且有明显的工科特点和建筑类学科的优势。目前建筑类高校研究生开设课程中学位课的深度和广度有利于学生掌握坚实宽广的基础理论知识;选修课覆盖各专业门类并具有城建类高校的特色。另外为跨专业与同等学力人员开设的补修课能够体现学科专业发展的前沿，有利于学科课程体系结构的调整和优化以及学科的建设和发展。任课教师政治素质好，业务水平较高，全部具有高级职称或博士学位。
2 现有课程教学存在的主要问题
我国全日制专业学位研究生从2009年开始实施，时间相对较短，和学术型研究生相比，还没有形成一个系统的课程教学体系。目前，一些高校仍不能正确区分全日制专业学位研究生与学术型研究生的培养模式，不能准确定位全日制专业学位研究生的类型与特征。然而课程教学在研究生培养过程中又起着很大的作用。因此正确认识目前全日制专业学位研究生课程教学所存在的问题，对于研究生课程教学改革至关重要。其存在如下几方面的问题：
2.1 教学方式仍停留在本科阶段
教学方式对教学效果有很大影响，目前很多高校教师在研究生课程教学中还沿用本科生的教学模式，不能正确认识研究生和本科生在知识培养与技能实践上的差异。针对不同的课程形式与课程内容教学方式过于单一。大多数课堂以教师讲授为主，缺少师生之间的讨论与交流，忽视了研究生在课程教学中的主体地位，使其和本科时期一样在学习上处于被动接受之中，这难免会对研究生自主学习和创新能力的培养有所影响。只重视知识的传授，不能实现师生之间的互动，也就无法实现对于研究生课程教学的目的。
2.2 课程体系尚不完善
全日制工程硕士与传统工学硕士的最大区别就在于其紧跟工程实践，具有很强的应用性。而目前很多高校对于全日制工程硕士设置的课程体系都不能符合这一学位类型的特点和目标，存在着诸多的不合理性。一方面，在课程设置与教学设计上不能做到与本科较好地衔接，经常会出现课程设置重复，或知识点衔接不上等问题。另一方面，许多高校对全日制工程硕士的培养大多照搬原有工学硕士的课程设计与课程内容。工学硕士与全日制工程硕士相比，课程体系相对局限于特定的学科范围之内，课程内容也相对单调，大部分课程以理论的阐述为主，这就忽视了全日制工程硕士应用性较强的专业特色和工程的实践应用特性，不利于培养全日制工程硕士解决实际问题的综合能力。
2.3 缺少对实践创新能力的培养
实践创新能力的培养是全日制工程硕士培养的一个重要目标，采取校内导师与企业导师相结合的培养方式也是为了更好地达到这一培养目标，这其中企业导师对研究生实践创新能力的培养起着更为关键性的作用。但在实际中，许多高校对全日制工程硕士的培养并未发挥出双导师制度的优势，实践教学环节也并未落到实处。目前双导师制度在高校全日制工程硕士培养中已基本建立，但由于企业导师几乎很少将时间和精力用于指导研究生上，使得学生大多数情况下都有校内导师指导，这就使得双导师制度过于形式化，失去了企业导师对研究生培养应有的价值。即便企业需要高校所提供的技术人才，学校与企业之前缺乏必要的沟通与交流，仍然会使得全日制工程硕士失去许多工程实践的机会，也很难达到对其实践创新能力的培养。
2.4 教师素质有待进一步衡量
教师仍然是研究生掌握基本理论知识，培养实践创新能力的关键所在。因此教师的理论素养与工程实践经验对实现全日制工程硕士的培养目标都起着很大作用。与工学硕士相比，教师在向全日制工程硕士阐述基本理论的同时更重要的是要结合工程实际，将理论转化为工程应用的方法。目前，高校对于研究生任课教师的选择条件很高，要求全部具有高级职称或博士学位，然而也正是这样的高标准使得研究生任课教师大多脱离企业，长期从事理论研究，因此在教学工程中自然更加注重理论的阐述，而忽略了其在工程实践中的具体应用。这一现象与高校对教师的评定标准也是分不开的，高校对教师的评定重视学术水平和科研能力，而对其工程实践经验相对忽视，难免导致教师在两者选择上有所偏向。
2.5 课程考核制度有待明确
课程考核是检验研究生课程学习后知识结构掌握和能力素质提升情况的一种有效途径。研究生课程考核以能全面反映研究生学习情况为目标，重视过程考核，达到通过考核促进研究生自主学习能力的提高的目的。而目前现有的以课堂讲授为主的教学方式导致课程考核方式过于单一，考核内容和深度也一般过于随意，对课程考核及评价缺乏统一、完整、科学的机制。许多高校还存在着课程体系设置良好，课程实施和课程考核等环节过于随意的现象，有些重要的专业课程考核形式过于局限，难度也过于简单。除采用考试、论文等形式的考核方式，很少针对全日制工程硕士的专业特点及对人才培养的目标确定能更加反映工程实践及应用的考核形式。①
3 课程教学改革方案探讨
通过课程教学改革保证课程教学质量，对更好实现研究生的培养目标具有非常重要的意义。根据上面所提到现有研究生课程教学中所存在的问题，并结合实际情况，主要针对建筑与土木工程领域专业学位研究生提出以下关于课程教学改革的几点思考：
3.1 改进教学方式，优化课程体系
土木工程的全寿命周期可分为设计、建造和使用三个阶段，根据社会对土木工程专业人才的需求以及这三个阶段的特点，确定建筑与土木工程领域的人才培养目标，即能够主持大型复杂结构的分析、计算与设计工作的工程设计师;能够解决重大工程施工关键技术问题、具有施工组织管理能力的工程建造师;能够开展大型土木工程检测与评估及工程事故分析处理的工程检测评估师。②
为达到培养建筑与土木工程领域创新性、复合型高层次工程技术人才的目标，应该积极探索多样化的教学方式，激发研究生的学习兴趣，发掘提升研究生的自主学习能力。针对不同的教学内容，尝试采取互动开放模式、课堂论坛模式、探索式学习模式、虚拟现实教学等，提升课程学习中的教学互动。注重研究生在教学过程中的主体地位，鼓励研究生参与教学设计、教学改革和教学评价等环节。加强课程建设与学科发展相结合。根据社会、经济、科技、文化发展对学科建设提出的要求，不断改进、完善课程教学内容。要更加注重加强研究生对前沿理论和科研成果的认识，使研究生课程教学改革成为一个不断发展与深化的过程。
建筑与土木工程领域课程体系的设置，既应符合社会对于研究生思想、理论及专业创新等方面的要求，又要因人而异，根据每个人的培养方向来制定。对于学科基础课程，包括公共基础课和专业基础课，既要体现其基础性、宽广性和系统性，又要注意把握课程的深度和广度。对于专业选修课应根据人才培养目标的不同，有针对性地开设与培养方向相适应的课程，工程设计类应开设关于结构设计软件、结构设计规范及结构建模方法的相关课程;工程建造类应开设有关施工组织与施工技术、工程建造管理等相关课程;工程检测评估类应开设结构检测鉴定、工程事故分析处理、既有结构可靠性评定等相关课程。对于专业创新实践既应体现其先进性和前沿性，又要有利于激发研究生自主学习兴趣，促进其创新能力的发展。
3.2 明确培养模式，重视实践创新
在建筑与土木工程领域，基础理论知识在研究生培养过程中起着很大作用，只有具有扎实的数学、力学基础，才能胜任工程设计、施工、检测等高级技术工作。随着科学技术的快速发展，学科交叉性也越来越有所体现，各种新兴学科在工程领域有着越来越多的应用，因此更应该将现代科学技术融入到传统土木工程中，通过不断实践培养适应时展的创新型人才。③
专业学位研究生一般是双导师制，即校内导师与企业导师相结合，因此其培养模式也与学术型研究生有所不同，课程也从课堂到企业随着主体的改变发生变化。学校课堂在研究生基础构建阶段起着非重要的作用，通过开设哲学、职业道德与素养、土木工程基础理论等课程解决研究生基础知识、基本理论与基本素养的培养问题;校内导师在研究生专业实践阶段起着很大作用，通过开设专业前沿课程、直接参加工程实践等解决研究生实践能力的培养问题;而企业导师主要负责研究生的创新与实践，通过面向工程进行工程设计、新技术研发等解决研究生创新能力和解决工程问题的能力培养问题。
对于专业技能的培训，应由校内导师和企业导师根据培养目标共同为研究生选择实习基地。工程设计类研究生选择大型设计院进行相关技能的培训，熟悉掌握设计方案制定、大型分析软件的使用、复杂结构计算分析、设计规范应用及工程表达;工程建造类研究生选择大型施工企业进行相关技能培训，学习施工方案制定、施工疑难问题处理、关键技术研发和施工过程的安全控制;工程检测类研究生选择大型工矿企业进行相关技能培训，学习检测方案制定、计算分析与评估、检测技术开发和病害分析与处理。
鼓励教师自编特色教材，开发多媒体和网络教学课件，充分发挥现代化教学手段的作用，积极进行网络课程和网上教学资源的开发与应用。鼓励和发展外语或双语教学，积极引进和使用国内外高水平优秀教材、原版教材。充分利用学校各学科的教学服务平台和实验设备，提高研究生的独立研究能力和实际应用能力。邀请企业导师、外聘导师指导实践性教学，利用共建产学研实践基地及行业资源丰富实践性教学内容。
3.3 提升教师能力，完善管理机制
研究生课程教学不同于本科生，教师在讲解课程基本理论与实际中，更应注重对研究生知识获取能力、独立研究能力和解决实际问题的能力的培养。因此要明确研究生课程任课教师的聘任条件及方法，研究生任课教师一般应具有高级专业技术职称或博士学位，并且授课水平较高、实践经验丰富，熟悉本学科的前沿动态，具有一定的科研能力和水平。支持教师合作开发、开设课程，鼓励国际和跨学科合作。建设教学交流和教学技能培训平台，有计划地开展经验交流与培训活动。④
加大对教师参与课程建设和教学改革的激励与支持，加大对教师承担研究生课程建设和教学改革项目的资助力度，对在课程建设和教学改革工作中做出突出成绩的教师予以表彰。提高研究生课程建设和教学工作在教师绩效工资分配中的比重，将承担研究生课程建设和教学工作的成果、工作量以及质量评价结果列入相关系列教师考评和专业技术职务评聘中。
课程考核是检验研究生对所学知识理解和掌握程度的有效手段。然而，课程属性和学科特点的不同，导致考核方式不尽相同，考试和提交专题报告相结合。多样、有效、可操作的考核形式对于加强研究生基础知识、创新性思维和发现问题、解决问题的能力的考查尤为重要。通过课程考核也可以促使研究生积极主动学习和教师课程教学的改进。除了相关课程考核，还要探索建立课程学习综合考核制度，结合研究生中期考核，对研究生经过课程学习后知识结构、能力素质等是否达到规定要求进行综合考核，针对考核结果分流或淘汰一部分学生。
健全研究生课程教学管理机制，教学管理文件要对研究生教学环节全覆盖。建立以教学督导为主、研究生评教为辅的研究生课程教学评价监督机制，对研究生教学活动全过程和教学效果进行监督。建立严格规范的课程审查与淘汰机制，对已开设的研究生课程的开课情况和教学效果进行定期审查，并根据审查结果对课程及时进行调整。⑤
4 结语
作为研究生教育改革的新生产物，全日制专业学位研究生陪养在我国才刚刚起步，所面临的关键性问题是要保证其对研究生的培养质量。课程教学作为研究生培养的首要环节，仍然存在许多有待解决的问题。对全日制专业学位研究生进行全面深入的课程教学改革是有必要的。在改革过程中，我们要结合全日制专业学位研究生的专业特点和培养目标，针对教学中存在的问题，重点把握教学方式的改进、课程体系的设置、实践创新的培养以及管理机制的完善，与此同时借鉴其他高校在本领域进行课程教学改革所取得的成功经验。通过不断地探索与改革，我们一定能够实现对全日制专业学位研究生的培养目标，培养出符合社会发展需要的应用型技术人才。
注释
① 朱丽华，史庆轩，任瑞，张维华.建筑与土木工程领域全日制专业学位研究生课程教学改革[J].高等建筑教育，2014.23（4）：112-115.
② 景静姝，王玉琨，刘鉴汶.高等院校研究生课程教学改革问题探讨[J].理论导刊，2007（5）：97-99.
土木工程领域篇6
CAD即计算机辅助设计与制图，是指运用计算机系统辅助设计进行建立、绘制、修改、分析的过程。由于它需要有硬件支持，因此产生了CAD系统。CAD系统由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括处理运算设备、图形显示设备、外存储、输入输出设备以及信息传输等硬件平台设备。软件部分包括系统软件、支持软件和专业软件。CAD软件不仅便于用户使用，而且系统可以保持扩充和完善，PC及工作站上可以大量应用。CAD技术迅速发展，其涉及的领域也不断增加，如工程设计项目的管理、初步设计、计算分析、图纸绘制、3D动态模拟、优化统计等。CAD技术正在改变着传统的设计方法和设计生产的管理方式。许多工程都使用计算机进行辅助设计，在建立了计算机网络辅助设计与管理后，CAD有效压缩了设计周期，提高了设计质量，而且实现了很好的社会、经济效益。伴随着CAD技术在工程中的大量应用及其技术的成熟，它的一些缺点也逐渐显现。建筑CAD由于应用过程复杂，信息处理量大，表达方式非常多，因此要求计算机性能高，处理速度快、显示分辨率高。随着计算机性能的提高，而且引进了国外优质的图形支撑软件，使国内出现许多基于CAD平台上的建筑及设备专业CAD软件，可以进行3D造型，快速生成图纸，渲染图可以表现光影和纹理。由于专业软件功能强大，三维模型的应用，CAD设计中的零件库应用起来非常快捷。
CAD技术将设计的不同专业和阶段有机地融合，实现了技术集成化。以技术集成为基础，网络技术为支持，协同技术可以轻松实行并行工程处理作业。CAD始终以工程项目为核心，使跨地区的生产“虚拟群体”能随时共享图形数据材料库和丰富的网络资源。由于各协同方对工程项目需要描述一致，因此可以随时进行跨越地域和系统的信息交换，以修改、评价CAD设计的所有环节。CAD系统大量应用智能技术和专家系统，使其具备学习、记忆和推理能力，优化了系统的性能，提高了稳定性，自由度更大，能够适应复杂多变的工程设计的实际需要。
CAD技术也应该不断创新，创新工作要紧盯国际计算机技术的发展，也要适应国内需求。制作的软件的各个功能各个细节，都要给用户良好的体验。那么如何权衡它的利弊关系，如何更好应用它，我们下面就从它的双重性加以分析。
1 CAD技术在辅助设计应用中的优点
1.1 工作效率高，可重复使用
CAD的复制功能提高了设计效率。类似的工程设计，可以在计算机中简单改一下图纸，甚至能够直接套用。CAD软件可以将建筑施工图图纸快速变成设备底图，使设计师在绘制底图时十分方便。并且许多CAD软件提供了丰富的通用详图和分类图库，可以随时调用。这使得计算建筑结构的效率大大提高，一个普通的框架结构，用CAD系统大概一天可以出图，而且误差小，可以同时进行计算工作和制图工作。
1.2 减轻工作强度，提高图面整洁度
手工绘图，工作人员要用到许多工具，而且不断的要变换手中用的工具，如果有些许失误，就要进行修改，甚至重画，图面修订较多。用CAD绘图基本一只鼠标就足够了。CAD软件提供统一的线型、字体，使图面整洁统一。CAD软件所提供的UNDO功能更可以方便撤销错误的步骤。
1.3 计算功能及精度提高
建筑设计中要计算大量参数比如裂缝宽度、挠度、承载力、配筋面积等。在实际工程中，要根据设计规范计算各个结构构件如梁、板、墙体等所承受的外部荷载，再根据设计规范进行调整计算，计算结果存在稍许偏差或参数取值不合规范，便会酿成产品设计问题。有了CAD技术支持，会有效避免这些问题的出现。针对一些外形特殊、规模大、较复杂的建筑，如果不应用CAD，后果难以想象。CAD在日照分析、室内声场分析、灯光照度分析等方面的计算精度和速度极为优秀。用CAD绘图可以同时自动计算工程量，从而减少了设计师的工作量。
1.4 效果检验动态、实时
工程结构在设计时还要考虑与相关专业的匹配程度。如管道设备安装应避开结构梁或柱。因为工程从形态上可以拆分为各种基本形体，所以CAD制图中，在真色彩、真三维和光照的情况下，可以按物体的运动轨迹构造出一个虚拟的实体，进行实时的演示，通过虚拟演示检查设计成果的优点及弊端。
1.5 颠覆传统的设计理念
CAD的智能化将部分取代设计师的一些设计工作，而CAD对设计的标准化、产业化也起着巨大的推动作用。随着信息技术、网络技术和多媒体技术的发展，不同地区进行合作设计，异地招投标和设计评审在逐渐为人们接受。人们可以随时随地的接受科技信息，与世界同步。通过Internet已经可以实现SOHO办公，不但改变了设计师的工作方式，也影响了设计师的工作理念。
2 CAD技术在辅助设计应用中的缺点
2.1 CAD技术限制了设计师的思想和创作
建筑本身是一门融合了工业设计、科学技术、艺术文化、哲学于一体的交叉学科。建筑不但是一件商品，更应该成为一件艺术品。某些权威人士认为滥用CAD技术会使建筑设计工作从艺术创作彻底沦为工业化甚至机械化的生产，CAD常用的复制和套用等等高效率的手段，使得设计过程本身就影响了设计师思想的开拓。设计师越来越依赖于CAD技术，导致设计师产生惰性。设计师们标榜技术万能，而不再发掘自身的设计潜力。CAD技术使得建筑作品的抄袭重复屡见不鲜，设计缺乏灵气、没有个性。而最有艺术气息的手绘建筑效果图，也逐渐被计算机效果图取代，计算机效果图虽然方便快捷，但没有了手绘图的个性，更没有设计师笔下透露的思想。
由于计算机屏幕尺寸的限制，设计师更关注的是建筑局部设计，影响了他们对设计全局的把握，会导致建筑物整体的比例、体量失控。CAD系统的精确性要求其各个步骤都要有准确的数据支持，使得方案设计中需要的抽象性、随机性被扼杀，使得设计死板无生气。另一方面CAD软件自身功能的限制以及设计师对软件使用熟练度的影响，使得建筑设计师不能通过CAD软件淋漓极致的发挥自己的灵感、创意，建筑设计师的思想和灵感被束缚。
2.2 CAD技术导致资源浪费
CAD技术由于科技含量高且涉及多学科的知识，设计师要熟练掌握CAD软件及相关设备知识需要较长时间，所以在人员培训方面的投资可见一斑。随着科技发展的日新月异，设计师学习和深造的步伐只会滞后于计算机硬件和软件的更新、升级。设计师不得不花费大量时间去学习。CAD技术的复杂、难懂使得设计师大伤脑筋，因此不得不为设计师们配备计算机操作维修人员，甚至设立专门的CAD工作部。一个优秀的设计师可能并非一个CAD高手，这就造成人力资源的浪费。其次，CAD对物质财力的消耗也非常大。要实现CAD制图，大量的硬件设备如：PC、工作站、UPS、绘图仪、复印机、扫描仪、服务器、数码相机等的投资不菲，而它们的折旧率很高，并且经常需要更新升级。如果再为这些硬件都配上必要的正版软件，又是一笔不菲的投资。一套正版软件动辄几万元，如果各个专业软件都配齐的话就要几十万元。
2.3 CAD技术的不稳定性
CAD技术使得设计师随时需要面对计算机病毒、木马、恶意软件及CAD软件自身的更新升级，计算机资料的保存也存在许多不可控的因素。可能由于很小的一个设备故障，设计师就得放下设计工作，去解决与设计无关并且自己不熟悉的问题。也可能由于设计师的误操作或者计算机知识的匮乏，使得辛苦几天甚至几年的设计成果被误删、被覆盖而付之东流。
综上所述，CAD技术如同一把双刃剑，给设计师带来了方便的同时，也有一定的局限性。但是我们必须认识到CAD技术给我们带来的益处，同时正视它的局限性，扬其长，避其短。放眼世界，计算机技术的发展不会停歇，作为一名设计人，都要善用先进的技术为手段，不断发掘自身潜力，以敬业的精神和优质的设计为工程设计行业尽一份力。
参考文献：
[1]童秉枢编著.现代CAD技术[M].清华大学出版社.
[2]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社.
[3]李振斌，刘华斌编著.工程CAD技术及应用[M].中国水利水电出版社.
[4]朱华清编著.环境工程CAD技术[M].华东理工大学出版社.
土木工程领域篇7
1.1 立项的必要性
玄武岩纤维筋（BFRP）由于具有高强度、耐腐蚀、重量轻、成本低等优点，且其原材料来源立足于我国丰富的玄武岩自然资源，近年来已进行少量研究。除了前述提到的高强度等优点外，相对于钢筋易腐蚀、焊接点多、焊接长度浪费大的不足，BFRP筋可以纵向连续生产，并可根据连续配筋水泥混凝土长度进行配置，节约了连接长度和减少筋的连接工序，能大大提高工程建设进度。
以BFRP筋取代钢筋的连续配筋混凝土则是近年来出现的新型材料，以其节省钢筋、节能环保等优点，显示出良好的应用前景，但国内外相关研究及应用是近几年刚开始，因此，针对我国玄武岩、水泥资源丰富而金属资源日益匮乏的现实情况，结合节约钢铁资源促进可持续发展的未来发展趋势，研究和推广BFRP筋连续配筋具有很好的发展前景和应用价值。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
玄武岩纤维是前苏联经过30多年研究开发的高科技纤维，作为一种具有极佳力学性能和耐腐蚀性能的新型复合材料，在混凝土结构中具有替代钢筋的巨大潜力，已受到美国、日本等发达国家的广泛关注。
2002年玄武岩纤维才被列为国家863计划开发项目，2005年我国就成功研发出了玄武岩纤维。2007年国家已明确将连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维一并列为我国中长期重点发展的四大高新技术纤维。
国内虽然对玄武岩纤维的研究相对较晚，但已经取得了长足的发展和显著的成果。由浙江石金玄武岩纤维有限公司牵头制订的《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》（GB/T23265-2009），是我国乃至全球第一个有关玄武岩纤维的国家级技术标准，已于2009年11月5日全面实施。这些标准的制定及实施为玄武岩纤维的生产和应用提供依据。
总之，对玄武岩纤维性能的研究及利用符合新时期发展的趋势，符合我国保护环境、提倡节约的基本国策，具有广阔的市场需求。
1.3 研究目标
本项目基于理论分析和试验研究，对复杂环境下现有BFRP的基本力学性能、化学稳定性、热稳定性、疲劳性能和冲击韧性等展开详细深入的研究，分析BFRP在疲劳和冲击作用下的破坏机理，建立BFRP的疲劳、冲击等力学性能模型，探究玄武岩纤维复合材料的应用价值和改良方略。
2 实验概况
2.1 玄武岩纤维复合材料化学稳定性，耐化学腐蚀性，耐碱性研究
首先，将BFRP在不同浓度的酸、碱溶液中进行浸泡处理，观察玄武岩纤维材料形貌、成分等随酸、碱腐蚀损伤的变化规律；然后，通过试验测试处理后BFRP的质量、强度以及弹性模量等物理参数的变化情况，对质量保留率、强度保留率、弹性模量保留率等性能参数展开计算和分析；最后，基于试验数据研究BFRP的酸碱侵蚀过程及作用机理。
2.1.1 耐酸性
把玄武岩纤维在强酸中放置时间长（超过100h）时强度降低15%-20%，通过下图中可以看到E-玻纤和玄武岩纤维在盐酸中放置一段时间后强度的变化，玄武岩纤维无捻粗纱强度降低速率低于E-玻纤，单径越小，降低速率越慢。
通过实验，E-玻纤与强酸反应时，易被侵蚀，故不适于用在酸性环境。玄武岩纤维浸泡在酸中，开始断裂强度迅速降低，这与吸收介质和化学组成部分溶解有关；随后保护膜逐渐形成，纤维腐蚀和强度降低因分散障碍物的形成而降低。
在20%HCl中浸泡后，无捻粗纱的断裂强度损失值。（1）玄武岩纤维捻粗纱，No.13；（2）玄武岩纤维无捻粗纱No.1；（3）E-玻纤，No.5。
2.1.2 耐碱性
玄武岩纤维的耐碱性优于玻璃纤维。在2MNaOH 溶液溶液中煮沸 1小时，在腐蚀一小时后，玄武岩纤维的强度保持率下降至 20%左右，发生了严重的脆化现象；而 S-2 玻璃纤维（比E-玻纤强度高25%以上的高强度玻璃纤维）由于其体积完整性已经遭到了破坏，纤维已经高度脆化，强度保持率几乎已经下降为零。
2.2 质量保留率
本实验将玄武岩连续纤维、和 E- 玻璃纤维纤维进行烘干处理，然后称重记录，随后分别2MNaOH 溶液和 2MHCl 溶液中煮沸2 小时，分时间段取样。将取得纤维冲洗并对纤维进行烘干处理。然后测量其质量的变化。可以得出两种纤维在不同的介质作用下其失重率不同。在强碱性的 NaOH 溶液中的玄武岩连续纤维的质量保留率为 95.2%，而E- 玻璃纤维纤达到了 45%。在酸性介质 HCl 溶液中煮2小时后，玄武岩连续纤维的质量保留率仅仅为92.1%，远远大于E- 玻璃纤维纤的 75.3%。从质量保留率角度看，通过实验玄武岩纤维与玻璃纤维相比，玄武岩纤维耐酸碱性能更为优越。
2.3 玄武岩纤维复合材料耐热和耐潮湿稳定性研究
采用加速热和加速潮湿的方法测试。把玄武岩复合材料放在过热水蒸气中（T>100C），保证较薄样品迅速达到含水量较高的成度来比较明显地显示强度的变化。可以将玄武岩样品放在具有自动调节温度功能的高压锅中。实验结果如下。（温度T 在117-120℃间，压强P≈2.18atm。）
单丝直径13μm的玄武岩纤维复合材料经光泽整理系统修饰后，其性能优于玻璃纤维复合材料和经光泽系统整理后的细玄武岩纤维复合材料。实验证明：玄武岩纤维材料的耐热和耐潮湿性优于玻璃纤维复合材料。
2.4 粘结性能
玄武岩纤维复合材料与混凝土的粘结力强，高于国家标准（拉拔强度>Mpa，国家标准为30Mpa）。其高粘结反应通过高聚物基本反应层的高残余应力证明。通过在纤维表面涂覆表面改性剂能够降低玄武岩纤维残余应力。同时，试验结果表明：玄武岩纤维筋与混凝土试验粘结强度随着玄武岩纤维筋表面螺纹深度与螺纹间距的变化而变化；有螺纹玄武岩纤维筋的粘结强度明显高于无螺纹玄武岩纤维筋，玄武岩纤维筋最佳螺纹间距约为筋直径长度的80%，最佳螺纹深度约为直径长度的10%；拉拔试件的破坏形态均为玄武岩纤维筋与混凝土接触面混凝土的剪切破坏而拔出。
2.5 玄武岩复合材料筋混凝土梁力学性能比较
采用压力机进行加载，即在模型梁上表面逐级增加荷载（加载速率设定为10mm/min），直至梁裂开。典型加载曲线如下图所示，取荷载峰值（电脑数码显示）作为有效加载值。
加载曲线
2.5.1 BFRP加筋混凝土梁的抗弯性能实验研究
为防止受力点局部应力集中，发生局部混凝土压碎在梁支座和三分点处放置立方体垫块。位移计（D1-D3）监测跨中和支座沉降。应变计（S1-S3）测量梁截面不同高度的应变。采用分级加载，出现裂缝前每级荷载5KN；裂缝出现后每级荷载为3KN，每级荷载加载爱完毕后持续2min，记录实验数据；待裂缝发展较宽后，不再逐级加载，连续加载直至加载破坏。
玄武岩筋梁加载图
2.5.2 试验试件现象及分析
BFRP加筋混凝土梁从加载至裂缝即将出现，但混凝土梁还没有裂缝，混凝土全截面工作，混凝土处于弹性工作状态，但是增加的速率很小，荷载-挠度曲线呈线性状态；随着荷载的增加，受拉区边缘混凝土的拉应变达到极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度。在混凝土梁最弱截面上出现第一批裂缝，在有裂缝的截面上，受拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转移到BFRP筋，此时，发生了明显的应力重分布，BFRP筋的拉应力随荷载的增加而增加。由于BFRP筋的弹性模量小，裂缝开始急剧开裂，混凝土受压区不断缩小，挠度增长速率大大加快，荷载-挠度曲线斜率较屈服前明显变小，并仍大致呈直线状态。荷载继续增加，受拉区BFRP筋尚未达到屈服前明显变小，并仍大致呈直线状态。荷载继续增加，受拉区BFRP筋尚未达到屈服强度，但是受压区混凝土被压碎。
受弯试验示意
BFRP梁荷载-挠度曲线
由上图可知：BFRP加筋混凝土梁随配筋率的增加，极限荷载不断增大，挠度也相应增加，试验结果与理论计算结果相符。同时，在BFRP筋屈服后，其承载能力仍在继续增加，且增加量很大。随着荷载的增加，其挠度值也大大增加，荷截面变形迅速发展并达到极限变形，这也是导致构件破坏的一个原因。
对比梁M1与M4、M2与M5、M3与M6，它们的配筋率、混凝土强度相同，只是纵向筋类别不同。由图4可知，在加载初期，M1―M3（钢筋混凝土梁）应力增长较快，而挠度增加较慢；M4―M6（BFRP筋混凝土梁）应力增长缓慢，而挠度增加较快。BFRP筋混凝土梁应力增长缓慢的原因是，BFRP筋的弹性模量较小，在变形不大的情况下，很难有较大的应力增幅。虽然BFRP筋混凝土梁没有明显的屈服点，但是由于BFRP筋弹性模量较小，以及混凝土的塑性强，在施加荷载后期，仍会产生较大的挠度，使其具有较好的延性。
荷载――应变图
荷载――挠度（中点处）图
2.5.3 BFRP 加筋混凝土梁开裂荷载、极限荷载
加筋混凝土梁的开裂机理与钢筋混凝土梁基本相同。通过实验得出下表数据。当梁内混凝土应力达到混凝土的抗拉强度时出现裂缝。裂缝出现后，开裂截面混凝土的应力得到释放而变为零，释放的应力通过混凝土与BFRP 筋的粘结力传递给BFRP筋。随着荷载的增加，在裂缝之间会继续出现新的裂缝，直至混凝土的应力低于其抗拉强度。由于试验时难以精确获取构件第一条裂缝出现时的荷载值，故荷载―挠度表仅给出实测开裂荷载级范围。试验所得各简支梁开裂荷载如荷载―挠度表所示。
M4―M6实测开裂荷载略高于理论计算荷载，这是因为现行规范的截面抵抗矩塑性影响系数取值偏于保守造成的。另外，BFRP筋配筋率对开裂弯矩有一定的影响，但影响程度有限。这是因为当达到开裂弯矩时，纵筋的应力还很小，对开裂弯矩的贡献较小，所以开裂弯矩主要取决于混凝土的抗拉强度。试验所得各简支梁的实测极限荷载与理论计算值比较见荷载―应变表，表中理论极限荷载值由 GB50608―2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》计算公式得到。
从荷载―应变表可知，BFRP筋的理论值均稍大于实测值，原因在于梁的破坏是混凝土达到受压极限引起的，此时的BFRP筋并没有完全破坏，尽管BFRP不像钢筋那样具有明显的屈服点，但随着应变不断增加，纤维产生磨损以及BFRP筋外表面的肋发生断裂，这些都可能造成BFRP筋与混凝土之间粘结滑移，BFRP筋的极限荷载略低于钢筋混凝土梁。
3 玄武岩纤维的抗拉弹性模量
研究证明，BFRP筋的抗拉弹性模量仅为钢筋的23%左右，由于BFRP筋的抗拉弹性模量低，可在BFRP筋中掺入钢丝，研制成了高模量的玄武岩纤维-钢丝复合筋.BFRP筋的抗拉弹性模量随直径增大逐渐降低；掺杂钢丝可以显著提高BFRP筋的抗拉弹性模量.这方面还有待研究，以提高BFRP筋的抗拉弹性模量。
4 项目特色
本项目首先对现有主要生产厂家提供的玄武岩纤维增强复合材料制品的物理力学性能参数进行调研和试验验证，基于概率论与统计学的知识对各物理力学性能参数展开统计分析，结合国外规范要求给出各设计参数取值范围；然后，采用酸碱模拟环境和高低温模拟环境对现有市面上的玄武岩纤维复合材料制品进行化学稳定性、热稳定性、耐碱、耐化学腐蚀分析，考察各环境工况下材料的性能变化情况；最后，建立测试玄武岩纤维复合材料疲劳性能和冲击性能的试验方法，研究复杂环境下疲劳和冲击性能、耐热、潮湿性和粘结性能的变化情况，为玄武岩纤维复合材料在工程领域的应用和推广提供参考。
5 应用前景
玄武岩纤维复合材料因其强度高、耐久性好和环保等优异性能，其研究开发目前获得了国家的大力支持。2007年国家在《中国化纤工业发展战略研究报告―高新技术纤维分报告》中，已经明确将玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维一并列为我国中长期重点发展的四大高新技术纤维。究其原因在于以下两点：
一是，传统钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀一直是一个重要课题，尤其在海洋、道路、化工及盐害地区结构工程中，钢筋锈蚀十分严重，是结构丧失原有承载力，难以达到预期使用寿命的主要因素。我国仅2013年因钢材锈蚀造成的经济损失高达1000亿人民币，而且有逐年递增的趋势。二是，BFRP材料具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、无磁性等优良特性，可以显著提高结构的耐久性和使用寿命，充分体现现代化结构工程发展的需要和社会对基础设施长寿命化的需求，具有很高的研究和开发价值，且在生产过程中无污染、环保，符合国家可持续发展战略。
参考文献
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[2] 霍宝荣，张向东，宋洋.玄武岩纤维加筋梁抗弯性能试验研究[J].工业建筑，2011（08）.
[3] 金冰.玄武岩纤维复合材料及其加固钢筋混凝土梁试验研究[J].浙江工业大学，2010（5）.
[4] 陈寅春.玄武岩纤维混凝土梁的试验研究[D].重庆交通大学，2011.
土木工程领域篇8
1.1新型混凝土
根据笔者研究可知，新型混凝土主要指在传统混凝土生产制作中将诸如煤炭颗粒、矿物质以及纤维等化学或非化学成分按一定比例搭配掺入而制作而成的新型混凝土，结合实践来看，其可以看作是传统混凝土的升级版本。
1.2新型混凝土应用在土木工程领域的意义
对土木工程而言，混凝土是其最重要的建筑原材料之一，其质量与性能高低会在很大程度上决定着土木工程质量是否符合建设要求，并且加之当前施工技术要求不断提升，对材料的要求也越来越高，为此人们不断加大对混凝土的研究开发，以期能够有效地满足当前土木工程建设所需。正是在这样的背景下，新型混凝土材料应运而生。结合实践来看，新型混凝土材料应用在土木工程领域主要具有以下几方面重要意义：首先，正如上文所述新型混凝土是传统混凝土的升级版本，因此其质量与性能上有着很大提升，因而将其应用到土木工程领域有助于实现良好的建设质量。其次，相比于传统混凝土，新型混凝土材料具有诸如强度高、耐久性强以及节能环保等众多优点，因而将其应用到土木工程领域之中不但能够在降低建设成本情况下提升建筑企业经济效益，同时也有利于减少对自然环境的影响与污染。
2新型混凝土材料在土木工程领域中的应用分析
2.1活性微粉混凝土
活性微粉混凝土，指的是一种具有超高强度的混凝土，其每单位的抗压强度可为200MPa到800MPa，其抗拉强度为25MPa到150MPa，其断裂每平方可达到30kJ，单位的体积质量每立方可达到2.5t到3.0t。对于一般混凝土上成为活性微粉混凝土的重要对策是：①缩小颗粒中的最大范围，改良混凝土的均匀性。②对微粉和极微粉材料进行使用的过程中，需要成为最优的堆积密度。③增放钢纤维来保证其延性。④减少混凝土用水量，运用非水化水泥颗粒当作是填料，来加大堆积密度。⑤在硬化中需要进行加压和加温等举措，使其实现较强的强度。一般混凝土的级配曲线具有连续性，而活性微粉混凝土的级配曲线是没有连续的台阶形曲线，其骨料粒直径是比较小的，几乎相等于水泥颗粒的尺寸。
2.2高性能混凝土
自1980年以来，一些西方国家已逐渐开展对高性能混凝土的研究和应用，使得混凝土迈入了新兴的高科技行列，引起了全球材料界以及工程界的关注。许多国家把高性能混凝土当作是跨世纪新材料来进行探索和运用，使得混凝土成为当时研究以及应用中的一个重要对象。高性能混凝土的优势主要表现为：①因为高性能混凝土的强度达到60Mpa到100MPa，超高强可以超过100MPa的特性，这样就使得混凝土结构的尺寸大小大大缩小了，进而降低结构自重以及对地基的荷载，减少材料的用量，提高使用的空间，最大程度上使得工程造价有所减少。②因为高性能混凝土有着较高的工作性，能够降低施工中的劳动强度，节省施工的消耗。③高性能混凝土的高耐久性可提高对较差环境中的抗御性能，增加建筑物中的运用，降低维修费用和对环境造成的作用，有明显的社会以及经济利益。因为高性能混凝土的优良特性，所以，在这十几年来全世界范围内获得了广泛的应用。
2.3碾压混凝土
碾压混凝土发展的较为迅速，经常运用于大体积的混凝土结构（比如：水工大坝）、公路路面、工业厂房地面和机场道面当中。用于碾压混凝土结构施工的浇筑机具和一般混凝土是不一样的，需要平整运用推土机，振实用碾压机，中间解决用刷毛机，切缝用切缝机。在整体的施工过程当中，其机械化水平往往是比较高的，施工效率也是比较高的，可加入较多的粉煤灰。和一般混凝土相较来说，浇筑工期可减少1/3到1/2，用水量可降低百分之二十，水泥用量可降低百分之三十到百分之六十。碾压混凝土中的间层抗剪特性是被用来修建混凝土高坝的核心。
2.4纤维增强混凝土
为了可以攻克混凝土的抗拉性能差、延性差等问题，在混凝土中加入了纤维来改良混凝土特性的研究，其获得了一定的发展。相较于承重结构来说，发展较迅速、运用较为广泛的是钢纤维混凝土，主要是用于土木建筑工程的碳素钢纤维以及耐火材料工业中的不锈钢纤维。当纤维长度和长径比在一般尺寸中，纤维掺量就会在1%-2%的范围内，和基体混凝土相较来看，钢纤维混凝土的抗拉强度可提升4到8成，抗弯强度则提升0.6-1.2倍，抗剪强度则提升百分之五十到百分之百，抗压强度则最大可提升百分之二十五。而弹性阶段的变形和基体混凝土性能对比来看，是没有明显差异的，然而可最大程度上提升衡量钢纤维混凝土塑性变形特性的韧性。
2.5智能混凝土
智能混凝土是运用混凝土所构成的改变，对混凝土中一些不好的性质予以改变。比如；高强混凝土的水泥用量是比较多的，水灰比较低，加入了硅灰相关的活性材料，在通过硬化以后，其混凝土的密实度会比较好。然而，高强混凝土在硬化的前期，是有着显著的自生收缩以及其孔隙率是比较高的，很容易就会发生开裂等现象。在处理这些问题时，最主要的办法就是，用掺量为百分之二十的预湿轻骨料来作为骨料，进而使得在混凝土内部可以成为一个“蓄水器”，使得混凝土可以取得高效性的潮湿养护。这样加入“预湿骨料”的办法，能够使混凝土的自生收缩大为下降，减弱了微细裂缝的数量。高强混凝土的另一个问题就是良好的密实性所引发的防火性能得到下降。这就是因为在碰到高温时，砂浆中的自由水以及化学互相结合水变成了水气，然而，不可以从密实的混凝土逸出，进而变成气压，致使柱子的保护层剥落，最大水平上降低了柱的承载力。处理这个问题的另一种办法就是在每方混凝土中加如2千克的聚丙烯纤维，在高温状态下，使得纤维熔化，变成了能使水气从边界区逸出的通道，降低了气压，进而避免了柱子的保护层剥落。
3结束语
综上所述，由上文所述我们不难发现，新型混凝土材料在应用在土木工程领域中所具有的重要意义，因而这就要求我们必须做好其应用。对此，上文在充分结合笔者研究实践情况下，重点探究几种新型混凝土材料在土木工程领域中地应用，以供广大同行参考。
参考文献：
[1]吴丽琴.新型混凝土材料在土木工程领域中的应用[J].广东科技,2014(8):135～136.
土木工程领域篇9
Keywords: civil engineering, the current situation, development trend
中图分类号： S969文献标识码：A 文章编号
自改革开放以来，我国高层建筑的发展进入了一个崭新的阶段，高层建筑不仅在数量上急剧增多，施工水平要求的质量也越来越高，本文主要根据我国和世界该领域中的发展现状及特点进行剖析，对土木工程这一行业在二十一世纪的发展做出了展望，希望可以为我国此领域的发展提供合理化建议。
一、土木工程的涵义
土木工程是房屋、公路、铁路、桥梁、水工等工程的总称，土木工程对国家经济建设和发展都具有非常大的影响，完善土木工程建设能够促进经济的发展和社会的进步。土木工程和人类的关系也是非常密切的，其关系到人类赖以生存的基本要素，是人们生活必不可少的要素之一。
二、我国土木工程的发展现状
1. 高层建筑
随着经济的发展和城市化进程的加速，我国城市发展的脚步越来越快，城市的用地也越来越紧张，过量的人口和城市有限的用地形成了强烈的矛盾，因此，近年来，高层建筑获得了长足发展，高层建筑这种占地面积相对较小，而承载量大的建筑在我国城市化的过程中迅速发展起来。高层建筑的发展一方面是我国经济建设取得成就的体现，另一方面也增加我国经济发展的负担。提到高层建筑和高楼大厦，人们一般都和现代化、经济发展联系起来，当然，这是没有错的，而城市高层的发展必须要进行辨证的分析，虽然众多高层的建立体现了我国经济的发展状况，但随着城市化程度的越来越高，城市用地的紧张程度也在日益加剧。根据相关调查显示，我国大陆目前高层建筑的数量已经超过20000幢，而超过100m的高层也已经超过1000幢。这体现了我国土木工程行业在社会中的重要地位，其对人类社会的影响也是非常巨大的，是我国进行社会现代化建设的重要保障之一。
2. 公路建设
公路建设和经济的发展是相互制约的关系，因此，土木工程领域中公路的建设是尤为重要的。经济的发展是一个国家的基础，国家各方面事业的进步可以说都是得益于经济的发展，因此，经济的发展能够带动社会的进步。经济的发展必然会带动商业、工业、以及服务业的发展，从而提高这一地区或国家的商业往来和地区承载量，促进道路运输的发展。道路交通的发展具体表现为能够带动产业结构的改善，带动相关产业的发展，从而提高人口质量，改善城乡结构，缩小城乡差距，提高城市化水平，能够全面推动人们生活质量更快的进入高层次阶段。
相比以前来讲，我国目前的交通状况和经济发展都有了质的提高，但一部分地区仍然存在运输设施及设备满足不了国民经济高速发展的需要，也有一部分地区由于经济发展欠佳，道路建设也相对滞后，因此，我国经济建设和交通运输的发展存在不协调性，这种现象会对我国人口质量产生影响不利于我国社会主义和谐社会的建设和发展。近年来，随着和谐社会概念的提出，人们越来越重视社会各方面事业的和谐建设了，因此需要从体系、结构、布局等方面综合考虑，大力发展绿色交通事业，促进经济、交通的协调发展，全面推动我国经济建设的发展。
三、土木工程未来的发展趋势
随着人类社会的不断进步，人们对资源索取的程度越来越大，地球上的资源是有限的，因此，如何利用有限的资源养活更多的人口、获得更大的发展是尤为重要的。土木工程未来的发展趋势要向集约型、低消耗型转变，为建立可持续发展的和谐社会而努力。
1. 向高空延伸
根据相关资料现实，目前世界上人工最高的建筑是波兰的长波台钢塔，其高度为646m，作为世界上最高的人工建筑，其承载能力是十分巨大的。这将是未来土木工程建筑领域发展的趋势，高空的距离是无限的，因此，只要技术允许的条件下，建筑物不断向高空发展是切实可行的一种策略。这种高层建筑可以集工作、休闲、娱乐、商业、购物等一系列功能，这就大大节约了土地资源，为城市的发展节省了土地。而我国在此方面的展望是，在上海附近拟建一栋高达1250m的仿生大厦，居民可以达到十万人左右，这将是我国土木工程建筑史的一块里程碑，将在世界人工建筑领域中堪称奇迹。
2. 向海洋拓展
地球可以称作为一个“水球”，地球上有百分之七十的面积是海洋，而陆地面积仅占百分之三十，因此，在技术条件允许的前提下，充分利用海洋资源是非常必要的，是人类不断向外扩展过程中的一个创举。海洋比陆地情况更为复杂，但其巨大的潜力对人类一直是比较具有诱惑力的。随着科学技术的发展和时代的进步，在土木工程方面人类已经在海洋中取得了一些可喜的成就。例如，为了减小机场噪音对城市居民的影响，也为了节约陆地资源，2000年时，日本围海建造的1000m长的关西国际机场试飞成功，这标志着人类在土木工程方面迈出了向海洋进军的重要一步。近年来，我国在此领域中也获得了相当的成就。上海南汇滩的围垦成功和黄浦江的拓岸成功都是我国在近年来取得的成就。这些成就的取得都为土木工程在将来向海洋的发展积累了科技经验，奠定了坚实的基础。
结束语：
目前，我国土木工程中一些领域已经处于世界的领先地位了，但我国土木工程在技术和设计方面仍然存在很多问题，展望未来，不仅要在技术方面加强，更要在观念方面提高，利用新型的技术和材料进行建设，更要加强理论和实践的结合，在不断发展的理论的同时，也要重视实践的作用，先进的理论能够指导实践，而实践是将理论转化为现实的手段，因此，只要遵循客观发展规律，在我党的正确领导下，我国土木工程的发展一定会成为世界该领域中一颗璀璨的新星。
参考文献：
[1] 丁大钧.我国土木工程的新进展[J].淮阴工学院学报，2009（05）.
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[3] 孙世国.21世纪我国土木工程发展趋势刍议[J].北方工业大学学报，2008（06）.
土木工程领域篇10
王皓峰：首先，2012年5月份达索系统和中国科技部联合举办的3D体验高峰论坛上，达索系统公司强调的是针对不同行业的3D体验解决方案。这里所谓的“行业”，除了达索系统公司优势明显的航空航天、汽车制造等以外，还涵盖12个不同的行业。针对这12个行业的3D解决方案能够帮助企业、客户提高竞争力。同时，达索系统认为土木工程是达索系统在中国的重点领域，我们要加强公司在该领域的本土化进展，让达索系统3D体验方案不仅更符合土木工程的行业需求，而且更符合中国本土客户的需求。在此背景下，达索系统希望找到一个中国土木工程业内的领导者，并且跟达索系统有相同愿景的合作伙伴。SMEDI正是达索系统寻求的理想合作伙伴之一。此次合作可谓强强联合，它将使达索系统的3D体验解决方案更符合土木工程行业的需求和中国土木工程市场的需求。
CAD杂志：本次达索系统与SMEDI共同建立的研发中心是达索系统在中国的首个研发中心，那么达索系统和SMEDI合建的研发中心，各自都投入了哪些资源？达索系统现在全球的研发中心分布状况是怎样的？此次合建的研发中心是否被包含在达索系统全球的研发体系中？
汤伟：本次SMEDI跟达索系统公司合作，主要是验证如何使达索系统的产品更适用于土木工程行业。在此之前，SMEDI已经做了大量有价值的探索，探索的目的是最终实现达索系统相关产品在土木工程方面更深入的应用。目前，SMEDI已经投入近2 0 个在土木工程领域拥有丰富经验的工程师，全职在研发中心开展工作， 与达索系统进行研发方面的合作， 同时SMEDI的技术高层管理者也将参与其中。SMEDI的优势在于工程项目的具体应用，除本次合作建立的研发中心以外，还有很多专业设计院的工程师在运用SMEDI的研究成果进行土木工程分析实验，这些实验和实践也都将形成合建研发中心最后的成果和产品。这不仅能够促进达索系统产品在土木工程领域的深入推广应用，同时在推进土木工程领域技术手段提高方面也具有非常深远的意义。
王皓峰：达索系统全球一万多名员工中有4500多名员工在做纯研发工作，这样的研发人员比例在软件公司中是非常高的，这样的投入是为了研发更好地产品、更符合客户需求的解决方案，从而给客户带来更多的价值。目前为止，达索系统公司的研发中心主要分布在美国、法国和印度，中国的研发中心已经被增加到达索系统全球研局图中。
CAD杂志：上海研发中心最新的研发成果是针对中国提供还是以后对全球进行提供？达索系统总部是不是会为新的研发中心提供一些支持？
王皓峰：在某种程度上土木工程行业是具有共性的，所以研发中心为土木工程领域提供的行业解决方案，不仅针对于中国客户，对于全球客户都是有价值的。除达索系统本地团队为研发中心提供支持以外，全球研发团队将通过V6协同平台与中国本土团队进行跨地域联合研发，这样的模式也充分展现了达索系统始终倡导的“ 协同”概念。
CAD杂志：达索系统在中国建立土木工程领域的研发中心之外， 未来是否会扩展到其他行业？
王皓峰：除土木工程行业， 达索系统公司也会进一步推进其他行业的解决方案在中国的推广和本土化进展，并在不同行业探索类似合作的可能性。
CAD杂志：那么这种研发中心的建立，包括以后针对12个行业解决方案的研发，是否都要找到比较合适的合作伙伴才能进行，还是也有可能由达索系统单独进行研发中心的建设？
王皓峰：各种可能性都有。达索系统公司有决心和信心为12个重点行业推出更适合于行业内客户需求的解决方案。这样的研发工作可能是在中国进行，或在国外进行。有些通过与行业领导者、拥有共同愿景的合作伙伴合作进行，有些可能通过其他方式来进行，不同研发形式的最终目的是相同的：达索系统将为各行业客户、客户的客户提供最好的解决方案，从而实现更好的三维体验。
土木工程领域篇11
在明确人才培养理念、培养目标及培养标准的基础上，重点突出土木工程的寒区特色，在课程模块设置、学分构成比例、专用教材建设、教学方法等各环节进行全面的深化改革，构建黑龙江大学“寒区特色”土木工程专业本科人才培养模式。
(一)基于“寒区特色”培养模式的理论教学课程设置
黑龙江大学土木工程专业设置了道路与桥梁工程、房屋建筑工程和岩土与地质工程三个培养方向。在教学中突出学校土木工程专业本科人才培养特色，培养在道路桥梁、工业和民用建筑、隧道和地质勘探等领域解决实际工程问题的应用型人才，满足寒区工程建设等多领域的需要。寒区工程涉及的问题非常广泛，不仅涉及土木工程学科中基本的力学、地质等问题，同时又与水文、地理等学科领域交叉，有利于扩宽学生的知识口径和知识领域。针对寒区地域特点，主要设置冻土力学、冻土工程、地质灾害治理工程等方面的课程，教学内容分为三个阶段:第一阶段是引导启发教学，主要向学生介绍寒区地域特征和分布、寒区课程的应用范围、冻土对寒区建筑物产生的危害、寒区工程建设技术难题等概念性和基础性的内容，引导学生快速进入相关课程的学习。第二阶段是专业知识教学，主要讲授寒区课程研究的对象、研究任务、研究方法和已有理论，着重培养学生冻土工程设计、施工和评价方向的能力，通过深入教学，使学生扎实掌握基础知识，具备基本的寒区工程建设思路及方向。第三阶段是案例实践教学，通过设计寒区工程冻害案例或列举寒区工程冻害实例，进一步强化所学的理论知识，在工程冻害防治对策、防治措施等方面引导学生研究和创新。
(二)基于“寒区特色”培养模式的实践教学
为培养解决寒区工程实际问题的土木专业应用型人才，实践教学是必不可少的教学环节，是理论学习的检验与升华，实践效果与实践环节和实践内容的设置密切相关。我院将“寒区特色”实践教学环节设置为基础实验操作、基地实践教学和毕业设计三个模块。基础实验操作主要针对冻土力学等寒区重点课程开展实验教学，包括基础实验和创新实验，基础实验主要由教师指定任务，指导学生完成。创新实验主要由学生根据理论教学内容自己设计实验过程和内容等，通过基础实验教学提高学生的动手实验能力，使学生掌握基本的实验方法和技巧，形成科学的思维方法。基于所完成的基础实验操作环节训练，进一步开展基地实践教学活动。通过基地实习、实训提高实践教学成果，实现理论知识到应用能力的转化。学校通过校企联合的办学模式，设置了寒区实践基地，直接面对寒区工程实际问题，努力培养学生良好的寒区工程技能与素质。例如:带领学生到实践基地，观测冬季冻土对施工及已有建筑物产生的影响，讲解冻土层上已有建筑物因季节性冻土产生沉降的应对措施，指导学生观察多年冻土层和季节性冻土层的区别等内容，同时安排学生在实践基地采集土壤样本，并进行冬季冻土受力性能分析试验。在毕业设计环节专门设置寒区工程项目设计方向，在冻土覆盖的寒冷地区，要综合考虑项目所建地的冻土层分类、冻土深度、冻土温度等，充分考虑冻土对建筑物造成的影响和施工存在的技术难题，并给出合理的解决措施，同时要求学生设计时提出防治建筑物冻害的具体方案。
(三)打造“寒区特色”精品课程
基于寒区地域特征，重点开展冻土工程、冻土力学、冰雪灾害分析、冰雪灾害防护四门课程的研讨与增设工作。在“寒区特色”课程的设置上，一是要注意课程内容的整合，避免课程内容的重复冗赘，二是要注意课程间的相互交叉、相互渗透。“寒区特色”课程的教学内容设置除了针对学科概念、基础理论、基本计算方法等内容的讲解外，更为重要的是以工程案例形式阐述其在工程项目设计及施工中的应用。这四门课程是“寒区特色”课程体系的代表，以突出寒区地域特点的工程实际应用为教学目的，针对冻土工程等寒区特色课程开设学生论坛，交流课上遗留的问题或表达自己见解，以此充分调动学生的主观能动性，从而培养学生分析解决该领域工程实际问题能力。通过冻土工程等寒区特色课程的设置，拓宽本专业学生的专业知识口径，根据学习效果反馈不断完善教学内容，打造土木工程精品课程。
(四)“寒区特色”培养方案的教学内容整合
基于寒区地域需求，为实现“寒区特色”人才培养目标，教学安排侧重具有“寒区特色”的理论课程和实践环节。为保证“寒区特色”人才培养模式教学内容、教学计划的有效实施，将冻土工程、冻土力学等寒区特色课程充分整合、统一规划。冻土工程等寒区课程的设置，要满足当前寒区工程建设的需要。寒区特色课程的教学内容安排不仅涉及寒区工程设计与施工中所需的最基本力学知识，同时包括了冻土工程研究领域的热点问题，如寒区环境、冰雪工程、冻害防治、新型抗冻害结构、抗冻害材料等内容，紧密结合工程实际安排教学内容。此外，加强寒区工程结构设计及施工难点系统化分析。例如:根据寒冷地区钢材的特殊性要求，明确低温焊接施工质量保障措施和使用过程中防止脆性断裂的方法，让学生充分掌握钢结构课程中的钢材低温冷脆特性，进一步了解施工技术中钢材低温焊接方法及措施等相关知识。通过课程设置整合和教学内容优化，保证寒区特色理论教学和实践教学的合理安排，做到始终与寒区工程领域先进理论接轨，使学生了解寒区工程技术的最新发展动态，以培养寒区工程建设应用型专业人才为最终目标。
土木工程领域篇12
一、土木工程智能结构控制的原件组成
在国民经济的带动下，我国土木工程领域也进入了一个飞速发展的时期。科学技术的发展不仅使人们生活、学习和工作的形式发生了很大的变化，同时也有效推动了土木工程朝着智能化方向发展的步伐。事实上，土木工程智能结构体系属于一个比较前沿、高端的科学技术，其中所涉及到的知识内容比较多，但却并没有脱离土木工程施工环节的本质。将这种现代化、智能化、科技化的技术融入到土木工程建设领域，不仅能够使建筑的安全使用性能得到了大幅度提升，同时也进一步提升了这种技术的应用范围，让更多的人体会到了科学技术发展所带来的时代性革命特征。从目前的情况来看，土木工程智能结构控制原件系统主要包含两大系统，一个是主控制系统，另一个则是辅助控制系统。智能结构控制不可能离开信号的传递而实现，其中主控制系统就起到了控制信息的作用，是土木工程智能结构中的控制器。现有的传导器信号处理器来源于仿生学，与仿生学的原理基本一致，其主要功能是“透过现象看本质”，对建筑结构的内部信息进行认知和感知。当收集完这些信息以后，其还可以进行真实的还原和传输，从而让人们根据这些信息获知建筑材料内部的情况。在这个过程中，还需要应用到信号驱动原件以及传导器，这样才能完成对信号的传输，并最终形成一套完整的建筑体系。信号传感器能够在结构设计过程中发挥作用。这是因为，如果传感器发现结构设计存在问题，就会及时地向控制器传递信息，告知控制器这种结构设计存在一定的安全隐患。与此同时，当信息控制器收到这些安全隐患传输信息以后，就会通过分析这些信息而进行判断，最终将这些信息以更直观的形式反馈给人类。对土木工程智能结构控制体系中，那些自适应装置同样起到了关键性的作用。众所周知，环境等外界因素同样也是影响土木工程施工质量的重要因素，很多时候由于受到一些外界因素的影响，比如撞击等，都会使结构变得容易发生变形和曲折。在这种情况下，自适应装置的作用就有效地发挥出来了。应用自适应装置能够让建筑结构根据外界因素而导致的物理形变的差异性而改变形态，从而提高建筑在不同环境下的适应性，满足质量要求。很多时候，不但要在建筑结构设计过程中用到智能结构控制系统，而且在对结构进行控制时往往也能够应用到智能结构控制体系，从而使智能材料与结构控制有效融合。比如，当外界环境发生了较大的变化时，智能结构都可以及时而准确地进行反应，从而尽可能地消除外界环境对建筑结构所产生的影响，确保建筑材料的安全性。在智能化管理控制环节和结构体系的设计环节中，都要不断提升结构抗震能力的稳定性。
二、智能结构在土木工程领域的具体应用
(一)充当传感元件感知材料。制作传感器时不可或缺的材料就是感知材料。目前市场上最为常见的感知材料包括有碳纤维、压电材料、疲劳寿命丝、电阻应变丝、光导纤维等。这些具有很高应用价值的感知才能够赋予传感元件更多、更理想的使用性能，可以在一定程度上提高其应用范围。其中最为典型的就是利用埋入式传感分布阵列或大规模表面附着式传感分布阵列，让整个材料的结构具有更加敏感的感知特征，达到自动控制、自动调节甚至是自动修复的要求。光导纤维作为传感元件中比较具有代表性的感知材料之一，其不仅反应非常的迅速，同时还能有效避免在信息传输过程中对埋置材料的性能产生影响，而且受到电磁干扰的影响也比较小，具备优良的耐腐蚀性能，从而确保信息数据的有效性、完整性。所以，鉴于光导纤维感知材料的这种属性，其往往被广泛应用于环境比较恶劣的环境中。除了具备这样的特点以外，其还支持单线多路复用功能，从而方便人们进行全网测量、线段策略以及对个别点的测量，使其功能更为强大。土木工程施工过程中会大量应用到钢铁材料，而钢铁材料在受力过程中会产生应力和应变，如果其所承受的应力应变超过其极限，那么就会使材料产生断裂的倾向。所以，检测结构材料的应力应变往往是保障其使用性能的重要手段。在结构材料表面的应变测量中所广泛应用的传感元件就是电阻应变片。其工作原理就是通过将埋置电阻应变丝与基底材料进行胶合而产生更加稳定的性能。优越的防电磁干扰能力也是电阻应变丝的主要特点之一，其同样也不会对埋置材料本身性能产生不利影响。目前在土木工程领域应用到的智能结构中的碳纤维主要制作方法就是对聚合纤维进行燃烧。碳纤维的主要应用优势表现在具有良好的高弹性模量、耐高温、化学稳定性和导电性等方面。
(二)控制装置与驱动材料。在土木工程结构中应用比较多的控制装置主要涉及到三类:驱动装置、阻尼装置以及隔震装置。其中的驱动装置，顾名思义，就是赋予给结构控制力的一种装置;而阻尼装置主要是通过耗散结构振动能量而使结构的震动频率发生改变，从而减轻因为震动而造成结构使用寿命缩短。目前最为常见的驱动材料包括可收缩膨胀具和胶体、磁致伸缩材料、压电材料、形状记忆材料、电/磁流变液体。应用智能驱动材料制备的这些驱动装置和阻尼减震装置不仅具有使用寿命长、反应快和能耗低等特点，同时还能为人们做出更快应急手段，确保结构使用安全奠定基础。可以说，正是由于对这些智能控制装置和驱动材料的有效利用，土木工程结构的使用安全性能才能越来越高。
(三)自动修复材料。在当前土木工程领域应用到的各种智能结构材料中，不仅有很多材料具有预警的功能，还有一些自动修复材料，能够及时发现结构中存在的问题，并给人们预警，与此同时，还能够通过钢筋混凝土构件或者钢构件节点的裂缝修复，来实现结构的局部损伤自修复功能。造成钢铁材料断裂的起源一般是钢铁材料自身所具有的一些微裂纹，而这些微裂纹在受到应力的过程中就会逐渐的扩展，并最终导致钢铁材料的断裂。因此，如果能够在钢铁材料微裂纹扩展的过程中进行修复，那么必然可以有效阻止其长大成为宏观意义上的大裂纹。自动修复材料能够在微裂纹扩展的过程中将发生相变的物质提前埋入节点材料和钢铁材料比较重要的构建微孔中，使材料能够自动修复。比如，为了对混凝土开裂时进行自动修复，人们习惯于在钢筋混凝土中埋入一些玻璃纤维等具有自动愈合能力的材料。通过对混凝土进行这种处理，就可以使其在开裂的过程中释放出混合物及时填补裂缝，从而发挥出自动修复的效果，提高其使用的安全性。在这个过程中，往往需要配合驱动装置与感知元件的配合，从而使感知元件能够对损伤进行应急控制并且发出警报，然后自动修复材料对缺陷处进行永久性的修复。
三、土木工程智能结构未来发展趋势
从目前的情况来看，土木工程领域在应用智能结构方面已经取得了很多显著的成就，然而，随着科学技术的不断发展，应用到土木工程领域的智能结构必然会愈发完善，功能也会越来越多。对于土木工程领域而言，智能结构系统属于核心技术，很多其他智能材料功能的实现都要依赖于智能传感系统。受到资源的影响，目前土木工程领域的工作范围已经延伸到一些具有极端条件的环境下，这就对现有的智能传感元件提出了更高的要求，不仅要保证其能应用到一般的工作环境下，同时还要求其能在一些极端条件下可以发挥出效能，并具有足够长的使用寿命。确保信息传输的速度和信息的完整性也是智能结构材料未来发展的方向。大数据、云计算等技术的产生和发展为提高智能结构元件信息传输速度奠定了基础，同时也可以保证信息的完整性。提高智能结构的抗干扰能力不但是保证信息传递安全性、完整性的重要基础，同时也是提高结构元件使用寿命的重要保证，所以提高智能结构材料抗干扰能力将成为土木工程智能结构未来发展方向之一。
土木工程领域篇13
随着中国经济社会的快速发展，各行各业对高层次应用型人才的需求持续增长。2009年教育部调整研究生教育结构，将全日制硕士专业学位纳入研究生培养的主渠道，大力培养应用型、高层次专门人才[1]。土木建筑行业作为社会经济发展的一个重要分支，随着科学技术的快速更新与发展，其科学性、实践性、复杂性、综合性、创新性等特征日益凸显，对土木建筑行业人才提出了更高要求。因此，培养建筑与土木工程领域全日制工程硕士研究生，必须克服传统学术型硕士培养模式理论性强而实践不足的现状，并充分体现专业学位教育的特点，而课程体系的改革是其核心内容。
一、课程体系改革需要适应的目标
（一）培养通专结合的复合型人才
在科学技术的横向综合性和纵向分化性发展趋势背景下，土木工程学科一方面表现在建筑、公路、桥梁、水利等学科专业分工明显，要求土木工程教育更加专业化；另一方面各学科相互交叉和渗透，对土木工程教育提出要向综合化方向发展的要求。因此，掌握较为宽厚的基础知识的同时，培养工程领域的专业知识，是建筑与土木工程领域工程硕士研究生课程体系改革的目标。选取具有代表性的国内5所高校土木工程专业学术型和专业型硕士培养方案的课程设置进行分析，并侧重比较二者在基础理论课、专业基础课和专业方向课的学分设置（图1），其目的在于确定通专结合的复合型课程体系改革思路。
培养方案中参与统计的基础理论课主要是数学类等自然科学类课程，不包括人文社科类课程。专业基础课指结构力学、钢筋混凝土结构、土木工程材料等课程，专业方向课包含隧道工程、结构可靠度和高等土力学等课程。从图1可以看出，尽管各校课程总学分有所不同，但专业型硕士的课程设置与学术型硕士相比，表现出较为明显的趋同化特征。此外，课程安排也显示，专业型硕士的课程安排与学术型基本相似，未体现出专业学位与学术学位培养特色之间的差异。因此，专业硕士的课程设置应更注重内容的宽广性、应用性和实践性，达到夯实基础和加强专业实践能力的目标，锻炼面向实践问题的工程研究能力。
（二）具有良好的专业素养与能力
知识的传授是提升能力和提高综合素养的必要条件。就应用型人才培养而言，目前土木工程专业学术型硕士课程体系存在4个方面的主要问题：（1）理论课程远多于实践课程，学生在研究生阶段依然疲于上课和应付考试，缺乏实践能力，创新意识薄弱；（2）课程覆盖面窄，专业课程往往不能反映土木工程学科的前沿动态，知识体系陈旧；（3）未能将课程学习与毕业论文（设计）有机结合；（4）缺乏人文教育，不利于学生综合素质的提高。因此，对面向工程应用型的建筑与土木工程领域工程硕士的培养，课程体系应由片面和静止的状态转化为全面和动态的过程，科学有效地将知识转化为能力和素养。
（三）科学系统的思维
现代土木工程是一个复杂的系统工程，土木工程的功能化、城市建设立体化、交通运输高速化、建筑材料轻质高强化、施工过程工业化和装配化、内部各专业间渗透化、土木工程人文化和环境化是未来土木工程发展的必然趋势[2]。现代土木工程的学习要求学生应具有科学系统的思维，树立交叉学科视野，锻炼知识与技术的整合和重塑能力，对工程遇到各种新问题、新情况做出判断和决策。因此，建筑与土木工程领域工程硕士还应加强交叉类课程的学习，通过系统思维解决建筑与土木工程领域的专业问题。
（四）构建复合课程目标体系
依据建筑与土木工程领域全日制工程硕士课程体系需要适应的目标，构建以基础理论与知识、专业素养与能力和科学系统的思维为三大平台的复合课程目标体系，见图2所示。三大目标的实现自下而上，同时相互配合，发挥整体作用。
第一平台为基础理论与知识，是建筑与土木工程领域全日制工程硕士研究生所要掌握的基础理论。其中数理类知识包括数值计算、应用数理统计、结构动力学、有限元分析等课程，学会应用数学模型和物理方法进行理论计算和试验分析；计算机类课程包括数据库设计与实现，通过程序设计帮助实现系统模拟仿真等；专业基础课程包括高等钢筋混凝土结构、高层结构结构分析与概念设计、工程结构减振与控制理论等，学会房屋建筑工程结构设计、控制与优化原理与方法；专业课包括现代工程施工组织、高层结构工程施工技术等课程，掌握专业前沿知识；交叉类课程包括建设系统工程、工程经济学原理与应用、现代管理原理与方法，培养学生交叉学科视野和系统思维方式；实践课包括实验、设计、模拟、校内外实习等，锻炼学生实践能力和创新精神；人文课包括英语、哲学及德育等课程，提升学生的人文素养。
第二平台为职业素养与能力的提升，它建立在基础理论与知识的平台上。职业素养要求学生具有良好的工程职业道德、强烈的社会责任感和丰富的人文科学素养；学习能力要求学生具有信息获取、知识更新和终身学习的能力；分析解决问题能力要求具有综合应用建筑与土木工程理论、独立地分析和解决实际工程问题的能力；设计能力要求学生具有开拓创新意识和进行建筑产品开发设计的能力，以及建筑工程项目集成的基本能力；创新能力要求学生具有由跟随创新、集成创新和原始创新组成的技术创新能力；管理能力要求具有良好的组织管理能力，较强的交流沟通、环境适应和团队合作能力[3]。
第三平台为科学系统的思维，是在基础理论与知识的学习和专业素养与能力的培养中逐步形成的。系统性思维要求学生从全局的角度思考问题，培养发散思维和聚合思维、直觉思维和逻辑思维，具有统筹与预见能力。
二、复合型课程的支撑体系
为了顺利实现课程体系改革的目标，构建自内向外的复合型课程支撑体系，内部为课程设置、教学方法和考核方式，外部为导师队伍建设和产学研结合，如图3所示。
（一）课程设置
一要加强实践课程，包括实验、设计、模拟、实习等，处理好理论课程与实践课程的比例关系，提高建筑与土木工程领域工程硕士研究生分析和解决工程实际问题的能力；二要加强交叉课程建设，合理调整技术、管理、经济、法规课程的比例，使工程硕士研究生立足于“大土木”工程背景之下，概览建筑与土木工程各学科相互间交叉、渗透和融合的特征，拓展专业并形成较高的视野；三要加强人文课程，通过专题课或者学术讲座的形式，丰富研究生的人文科学素养。
（二）教学方法
教学内容首先要更加重视其宽广性、应用性和实践性，培养工程硕士研究生的应用能力和实践能力[4]；其次要反映建筑与土木工程领域最前沿的知识，使研究生熟悉研究方向的新动向，增强科研兴趣；同时要做到与后续课程和论文研究的有效衔接，减少研究生课程学习的盲目性。教学形式要以研究型形式为主，如讨论式教学、参与导师课题等，实现研究生从被动接受到主动钻研的有效转变，教师起到启发引导的作用。教学方法还要灵活多样，如模拟软件、实地调研等，优化教学过程并提高教学质量和效率。
（三）考核方式
考核方式的改革首先要改变本科阶段一贯的终结性考核制度，将课程互动评价、阶段成果和终结性考试三部分作为每门课程的成绩。在论文或设计研究阶段，要加强论文开题、阶段报告、中期报告和论文答辩的过程考查，提高专业学位的授予水平，改变目前中国“严进宽出”培养模式的不利局面；其次，要将理论课程与实践活动结合，评价学生理论知识掌握情况和与之对应的实验或实践活动完成情况，形成多元化综合评价体系，促进评价结果的客观性和公正性。
（四）导师队伍建设
导师是研究生学习和生活的指导者，导师的责任感、知识结构和学术水平是保证研究生质量的关键因素。因此，要建立公平的竞争机制对导师严格遴选，从源头上提高导师队伍水平；要鼓励导师定期深入企业了解生产实际需要，与企业合作开展科学研究工作，推动科研成果的转化。这样一方面促进导师知识结构的不断更新和学术水平的持续提升，另一方面也提高了导师对专业学位研究生有针对性的指导能力。
（五）产学研结合
学校一方面吸纳社会上具有一定学术造诣的同行专家加入导师队伍，不仅满足工程硕士研究生规模扩大的需求，而且将行业课题带进学校；另一方面通过加强与建设领域内的投资建设、项目管理、工程设计、施工总承包、工程咨询等单位的联系，使建筑与土木工程领域工程硕士研究生达到其课程学习内容适应企业和社会需求，论文或设计选题来源于工程实践的目的。
三、课程改革的评价体系
根据复合型课程的目标体系和支撑体系的内容，建立相应的评价体系。结合层次分析法对评价系统进行分析，计算各指标权重，进行方案层的优先排序。评价指标体系如表1所示。
笔者设计调查问卷，由国内相关高校建筑与土木工程领域的专家对各指标权重评判，结果如表2所示。
表2数据显示，建筑与土木工程全日制工程硕士课程评价体系的一级指标中，相对重要程度依次为：课程设置、导师队伍建设、产学研结合、教学方法和考核方式。二级指标中，课堂授课、实验、设计和实践课程的合理安排、学生参与行业单位的项目实践和导师的学术水平是最重要的三项内容，也是建筑与土木工程全日制工程硕士研究生课程体系改革的首要任务。
四、课程改革的建议
（一）优化课程设置
优化课程设置是基础，关键要合理安排课堂授课、实验、设计和实践课程比例，形成以实验、设计和实践课程为主，理论授课为辅的课程结构。通过适当减少人文课程学分和课时数、增加学科基础课和专业方向课的实验和设计环节，以学科基础课和专业方向课将实验和设计为课程主线，增加实践课程的时间安排等优化课程设置。这样的课程结构更有利于工程硕士研究生主动吸收知识和掌握研究方法，提高研究生在科研工作中解决实际问题的能力。
（二）加强导师队伍建设
加强导师队伍建设是关键，侧重提高导师的学术水平。针对面向实践的工程硕士研究生培养，要改变以往以论文、论著和科研成果的数量作为衡量导师学术水平的单一指标的不利局面，将导师带领学生参与企业实践和社会课题也纳入导师学术水平评价体系。学校应对全日制工程硕士导师加强工程实践训练，同时吸收不同学科领域的专家、学者和实践领域有丰富经验的专业人员担任兼职导师，承担部分教学指导工作。“双导师制”培养学生，形成优势互补，从而改变导师过于理论化的学术现状，引导导师重视工程实践，全面提高导师的学术素养。
（三）产学研结合
产学研结合是重点，要积极带动学生参与行业单位的项目实践；争取行业和企业支持，建立稳定的专业实践基地，构建一个校企长期全面合作的优质教学科研平台；同时签订校企合作培养协议，将工程硕士培养和解决企业工程技术问题结合，发挥工程硕士教育教学和科研的双重优势，使研究生在校期间能在企业中提高自身的职业能力与素养，也为企业的发展和创新做出成绩，将产学研结合真正落到实处。
参考文献：
[1] 黄宝印.我国专业学位研究生教育发展的新时代[J].学位与研究生教育， 2010 （10）： 1-7.
[2] 金长宏，李启明.现代科学技术革命与土木工程[J].建筑经济，2008（6）：30-32.
[3] 林健.“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J].高等工程教育研究，2010（4）：21-29.
[4] 张东海，陈曦.研究型大学全日制专业学位研究生培养状况调查研究[J].高等教育研究，2011（6）：83-90.
Reform and evaluation of curriculum system for full-time professional master
CHEN Wei， ZHANG Ji-ru， WAN Jing
