时间：2022-12-22 00:13:29
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇土木新材料论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：土木工程材料；改革；毕业设计
“土木工程材料”n程是土木工程等专业必修的技术基础课，同时，也是为混凝土结构、钢结构、材料力学等专业课的学习打下良好的坚实基础。土木工程材料课程的学习内容是介绍土木工程材料的基本性质、应用范围、检测方法，了解材料的性质、结构以及改善的途径，使学生在以后的学习工作中合理选择并且使用土木工程材料，并为学生今后从事土木工程专业技术工作提供基础理论和技能训练。随着建筑行业专业经营模式的变化，社会对创新型、综合型人才的需求量日益增大，土木工程材料课在工程建设中的重要性就体现出来。为适应大土木培养的要求，传统的以验证性实验为主的教学模式已经不能满足人才培养的需要，我们需要对土木工程材料课进行改革和创新，并且及时调整教学内容。
一、土木工程材料教学现状
土木工程材料课程的涉及内容种类繁多，材料之间的逻辑性不强，而学时相对偏少，记忆内容偏多，导致学生对材料课程理解不深。考试结束，学生就会忘得一干二净，最终使得学生在材料的选择使用方面知识欠缺，给以后工作带来困难。
随着当今世界科学技术的飞快发展，新材料、新工艺层出不穷。随着社会分工的细化，建筑行业的分工也在细化，国内专门从事新材料开发与提供施工服务的企业已参与到设计与施工中。但是，水泥和混凝土依旧是当今社会中经常使用的材料，并且在将来的相当长的一段时间里占据着重要的地位。所以土木工程材料实验教学结构相对稳定，对理论课程的依赖性比较强，致使实验课程和时代脱节，降低了学生的求知欲。
传统的实验教学模式就是先由实验教师讲解实验任务和实验过程，然后学生按教师的要求分组进行验证性实验。实践证明，这种“验证式”的实验教学模式难以激发学生自主学习的兴趣，已经不适应当前以素质教育为核心，以培养学生创新能力为重点的高等教育体制。
现如今，随着土木工程类高等院校课程的调整，材料实验课程的课时相对较少，学生很难去做一些有意义、具有综合性和设计性的创新型实验，不但减少了学生的试验次数，也很难激发起学生做实验的兴趣。
二、实践教学改革措施
1.优化实践教学大纲
实践教学是实验课中最为重要的环节，学生通过做实验来验证书本中的理论。为了增强学生的动手能力，并培养学生养成严谨的科学态度，锻炼学生进行科研的能力。我们积极进行实验教学的改革和实践，及时调整更新实验课程内容。针对上述现状，我们进行了如下改革，并且取得了良好的效果。
将教学内容提前发放给学生自习，在实验课时教师做重点以及难点的讲解，通过预习和讲解，减少赘述时间，从而使学生拥有更多的时间去做实验。实验前不再重复讲述课程内容，节省了时间，更多的是提高学生们的动手实践能力。
增加实验内容。由于实验课大幅减少了实验内容的讲授环节，实验时间大为增加。在原来实验内容的基础上，增加钢材实验多方案设计、水泥性质多方案实验、混凝土性质多方案设计等实验，使实验内容能够覆盖大多数的材料。
增加了设计性实验。改变之前的验证模式，将水泥、砂、石、混凝土和砂浆实验合并起来，作为2个设计性实验。通过设定混凝土和水泥砂浆的各类指标，让学生对原材料进行性能检验、配合比设计等任务，并根据实验的结果进行经验总结。
为进一步提高学生的动手时间能力，根据我校提出的实验课程要具有“演示性”“验证性”“设计性”和“综合性”的要求，提出了开放土木工程材料实验室，设立综合性实验课程。初步设想开设综合性实验课程，配合各类专业课进行综合性实验。
随着科技生产力的提高，各种新型材料也在不断应用于工程实际当中。所以，在之前实验的基础上，可以增加一些有意义的实验内容，提高学生们的兴趣。可以组织一些实验设计大赛，鼓励学生们积极参加，内容形式不限，发挥学生的自主性和积极性。按照要求完成实验比赛内容，并写出实验报告或论文的，可以得到课外活动学分1～3分。这样，不但激发了学生学习的积极性，锻炼了学生发现问题解决问题的能力，而且并且培养了学生的科学精神和创业精神，也促进了老师与学生的相互提高。
2.开设研究型毕业论文设计选题
学生参加研究型项目需要和学生自身的能力一致，所布置的任务或者实验不要超出学生的能力范围，找不到切入点，这样也不能达到预期的目的。将横向课题或者纵向课题加入到土木工程材料实验课中去，授课老师在课外花更多时间和精力去指导学生们进行科研项目，并给学生提供实验所需的材料及其设备，使学生能够从中得到能力的锻炼和提升。根据其纵向或横向课题确定毕业论文选题。通过参与科研项目的研究，学生可以协助老师解决与科研项目相关的科学难点，并且为自己以后的毕业设计选题确立方向，为以后的毕业设计做良好的铺垫。
三、结语
通过对土木工程材料实践教学进行改革，优化实践教学大纲，学生课前自主预习，减少赘述时间，增加做实验时间和实验内容，增加设计性实验，鼓励学生参加，并给出相应的奖励。在土木工程材料教学实践过程中，将科研项目和实验教学有机结合，指导学生参与授课老师的科研项目活动，让学生不但能够很快的理解并吸收知识，而且锻炼了学生们的动手能力，使学生们真正学到相关的专业知识，从而圆满完成教学任务。
参考文献：
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1980年夏天，正在读研的徐世慕名拜访了来大连开会的著名混凝土大坝温控专家朱伯芳，就此确定硕士论文题目。由此，他与“混凝土断裂力学”结下了不解之缘，并成为他人生大部分时间为之孜孜努力的研究方向。
2009年11月16日，徐世正式出任浙江大学建筑工程学院院长，他面对的仍然是打了30年交道的实实在在的“混凝土。不同的是，他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土，通过科学的魔方，改良成为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。
“我将继续发挥学术专长，带领建工学院的学科集群走向国际一流。”56岁的徐世平静地说。
“最年轻的元老”
1979年夏天，徐世考上大连工学院(现大连理工大学)赵国藩院士的硕士研究生，在确定研究方向的时候，他早早地做起了准备，并瞄准了当时国内还没有开始研究，国际上才刚刚兴起的混凝土断裂力学研究领域。1980年，时任国家水利电力部总工程师的中国科学院学部委员潘家铮老先生、中国水利水电科学研究院结构材料研究所所长于骁中先生刚刚在《水利学报》上发表了关于混凝土断裂力学方面的研究论文。徐世对该方向的研究兴趣更大了，但是对其发展前景还不是十分明晰。
正巧，中国水利水电科学研究院的朱伯芳工程师正在大连工学院参加一个学术会议。“朱院士是研究大坝温控的，那时他在国内已经很有名气。我去拜访他，想听听他对于我选择混凝土断裂力学作为研究方向的意见。”当时的徐世此前也未曾有与朱伯芳谋面的机会。但朱伯芳毫无保留地把自己的想法告诉了徐世。“他对我说，60年代就想从事混凝土断裂力学研究，但是组织不同意，安排我去三门峡大坝研究大坝温控。现在有机会了，就要好好做。这个领域，是一块肥沃的土地，只要你辛勤耕耘，一定能收获很多的果实。”
研究方向确定下来了，但随后又碰到更为棘手的问题――缺乏试验和测试设备。“我当时所有的研究经费总共不过500元，但要做断裂力学试验，必须测试裂缝口张开位移，所需要的夹式引伸仪一支就要800元。”为了得到准确的数据和结果，从没做过实验仪器的徐世决定自己动手做一支夹式引伸仪。
经过一番打听，徐世找到大连工学院机械系卫国强副教授寻求帮助。卫老师告诉他，加工夹式引伸仪需要16硅2锰弹簧钢，但这种弹簧钢在市场上买不到。这让徐世傻了眼。“市场上买不到，我就一家一家地到企业去打听。”
功夫不负有心人，经过整整1周的寻找。徐世娘终于在一家军工厂找到这种弹簧钢。“但他们不卖给我。因为我想买1公斤，他们说要买就得买一捆，一捆是32公斤。”徐世一咬牙，就把这32公斤的弹簧钢搬回了实验室。随后，徐世又找到学校基建处，希望买些实验用的木材水泥、砂与石子。“我告诉他们我手上仅剩的一点经费，看能买多少?基建处的老师说，你这点钱买一样材料都不够。算了，我们送给你得了，也算为你的研究工作做些奉献。”
“走进科研殿堂的第一步，我是在大家的无私帮助下完成的。”徐世感激地说，自己当时只有满腔热情和一股子韧劲，是老一辈科学家的热诚帮助和周围同事的鼎力支持给了他无穷的力量。“经历的这些小挫折，也是一笔不小的财富。我会以平常心对待科研中碰到的困难，努力去寻找解决困难的途径和方法。”
1981年的冬天，徐世终于完成了自己的研究课题。在当年举行的第一届全国岩石混凝土断裂力学学术会议上，他的研究论文被《水利学报》和《冶金建筑》(现为《工业建筑》)两个期刊选中。这是他进入混凝土断裂力学这个领域以来发表的首篇学术论文。与他的论文同样受关注的，还有他的实验测试仪器。徐世娘回忆说：“国内很多同行买不到16硅2锰弹簧钢。后来他们找到我，我就陆续邮寄给他们，解了他们研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土断裂力学领域的研究以来，徐世就一直执著于国内研究混凝土断裂力学的研究。1985年，在河海大学举行的一个学术会议上，徐世就被与会的一些老教授称为这一领域“最年轻的元老”。“搞基础研究不仅难度大，周期长，而且要耐得住清贫。”徐世说，建筑行业本身来钱又快，一旦受到市场诱惑，很多人就直接下海了，能坚持到最后的很少。“到我2004年从德国回国后发现，原先仅有的几个同行早已退休了，那时真的感到愈发寂寞。”
重视科学原创，服务国家建设
传统混凝土易开裂，严重影响了工程质量，成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足，徐世带领他的科研团队，围绕国家大项目潜心研究，努力攻关。
“建筑为什么会寿命短，是因为混凝土易开裂，开裂之后引起钢筋锈蚀，导致膨胀，又进一步引发更大范围的破坏和开裂，这样就对这个建筑结构产生严重的危害，从而致使结构失效，丧失使用功能。”徐世说，从事混凝土断裂力学研究的目的，就是要找到减少裂缝危害的理论支撑。甚至是研发新材料的理论基础。
1983年，徐世撰写基金申请书，并作为主要研究者完成了国家自然科学基金第一批获准项目“混凝土断裂和损伤的机理”。在这个项目中，他采用激光散斑干涉法，发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区，并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式；1984年，徐世又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要，徐世和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土I型断裂韧度测定，在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区，发现了当试件高度大于2米时，混凝土断裂韧性为常数，其断裂过程区长度的影响可以忽略，线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中；1986年，徐世在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世制定了详细的研究计划，带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术作出了重大贡献。
1992年，徐世远赴德国继续他的研究。当时，德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫教授，对徐世完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重，帮他联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长，建议他去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。赫尔斯道夫教授还专门给德国洪堡基金会写了推荐信，帮助徐世获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。
在德国经济和工业最发达的城市，徐世度过了他依然忙碌的国
外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世提供了良好的工作条件、自由而宽松的研究环境，配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合，让我受益匪浅”。在这里，徐世解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法，首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇，他系统地完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。
1998年开始，为发挥徐世的学术专长，大连理工大学支持他建立了国内课题组。徐世同时带领这个课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究，他们取得了一系列创新性成果：系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数，测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线，建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来，该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月，该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。
“从1998年开始，我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世说，转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式，设计制造新型的混凝土材料，实现节能环保。“传统的混凝土是脆性的，它的抗拉强度比较低，再怎么进行温控，也很难避免出现裂缝，所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。”
2000年，徐世带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。2004初，徐世完全回国后，这一研究工作取得了加速进展，在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3～6％和挠跨比高达12％的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷，可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一，与其并列的有相变随即闪存，汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照、人体局域网、等离子电弧汽化技术、网络视频技术、聪明药丸等。
“现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂，铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料，桥面铺装厚度可大为降低，桥梁自重得以减轻，相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计；现在的隧道衬砌一般都用60～80公分厚的混凝土浇筑，如果使用新材料，降低它的厚度，隧道的开挖量减少了，用的混凝土也减少了。特别是，我们国家基础设施的重大工程结构。比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上，这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保―我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山和毁坏那么多植被了，就可以造福于我们的子孙后代了”徐世说。
以创新带动学科发展
原大连工学院老院长钱令希先生来自浙江大学，他给徐世留下了很深的印象。“钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神，真的让我打心眼里佩服。”徐世说，“求是”才是科学态度，才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀，叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作，更应秉承‘求是、创新’的校训，并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。”
在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前，徐世像做基础研究一样，对国际顶尖大学士木工程学科的设置和研究方向等进行了比较研究。他发现，这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响，特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世说，材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新，是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究，其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能，包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能，可靠性等，转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是，这些研究高性能材料和高性能结构的学者，大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世说，“我们站在同一个起跑线上。”
根据研判和实地了解，徐世描绘了浙大建工学院土木工程学科(已有80余年厚实发展历史学科)的愿景――学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群：岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强，水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展，同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力，土木工程学科进入国内前3名，水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名，在大平台建设上迈出一个新台阶，承担具有较大影响的国家大项目，在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。
“要实现学科的可持续发展，重要的是营造一个以创新为核心的宽松的学术环境。”徐世说，根据他自己近30年不断从事科学研究的经历和领导创新团队的管理经验，他认为三个“三分之一”的科研力量分布配置是比较科学的：三分之一的科研力量从事大平台、大团队建设，承担和完成对国家建设具有重要贡献、对提高学校学术声誉具有显著影响的大项目、大成果，三分之一的科研力量从事工程科学的研究，进行长期持续性的原创积累；三分之一的科研力量从事为社会服务的横向工程项目的工作。
关键词房屋建筑学 建筑节能 教学设计
房屋建筑学作为土木工程专业一门承上启下的专业课基础课，其内容不仅涵盖基本的建筑构造原理，同时涉及建筑构造设计前沿内容。在以往学者们的教学研究中，对房屋建筑学教学体系改革研究的较多，但对某一章节的教学研究较少，也有学者对楼梯等章节的教学方法及策略做了探讨，但对房屋建筑学中建筑节能相关知识的研究鲜见报道，建筑节能知识与房屋建筑学教学息息相关，同时为建筑业发展的趋势之一。如何提高教学效果，教学设计环节尤为重要。本论文选取房屋建筑学中建筑保温隔热构造部分（建筑节能相关内容），对这部分教学设计教学探讨及实例说明，以期提高房屋建筑学课程的教学质量。
1建筑节能知识在土木工程专业课程设置及课程教学中的现状及必要性
能源问题是己成为世界各国普遍关注的问题。在社会能耗的三大能耗中，不管是发达国家，还是发展中国家，建筑能耗己占社会总能耗的大户（约占30%～40%）。为实现可持续发展的战略，建筑节能己成为我国一项基本国策。高校土木工程专业作为培养未来建筑师与工程师的摇篮，如何培养土木工程专业学生的建筑节能理念与工程素养，是一个亟待解决的现实问题。
房屋建筑学是土木工程专业的一门非常重要的专业课，建筑节能知识与房屋建筑学教学息息相关。但在以往房屋建筑学的教学中，建筑节能知识主要体现在墙体与屋面的保温隔热构造这部分内容，有些教材中甚至把保温隔热这部分内容分别融入到墙体和和屋面，没有独立的知识体系，在课时分配是这部分知识占比重较少，强化不够，所以在土木工程整个专业体系学习中，这部分内容给学生留下的印象并不深。
2教学设计原则
研究在传统教学设计原则的基础上，笔者认为还应针对建筑保温隔热这部分知识的特点，注意以下问题。
2.1培养学生节能意识，树立节能理念
在教学中，明确保温隔热的目标：即在保证室内基本的热环境质量，同时建筑节能。围绕三要素的关系：即人、环境与建筑之间的关系；协调好三因素之间的关系，即协调好建筑、环境c人三者之间的协调关系，引导学生建立节能理念；讲课以设问开始，然后探究原因，解析机理，重点难点突出。不同层次知识层层展开，最后得出解决问题对策
讲解中首先让学生认识当前建筑能耗现状及存在的问题，比较分析分析节能潜力，导入建筑构造应与建筑节能相结合，潜移默化，引导学生建立建筑节能理念。比如，比较分析我国某地区与气候环境相近的发达国家在建筑能耗方面差距，探究其原因――分析两者在建筑材料应用和建筑构造设计上的差异，最后提出改进措施。
2.2体现先进性、地域性、灵活性原则
第一，体现先进性原则，保温隔热部分不仅要学习基本的保温隔热构造原理，同时，随着时代的发展，新的节能设计理念，新的节能构造技术，新的节能构造原理不断涌现，教师在教学中在讲清基本原则的同时介绍建筑节能新理、念新技术及新材料，分析其发展趋势，引导学生去思考，去探索。第二，体现地域性原则：自然环境影响很大程度上影响着建筑节能设计，在讲解中应分析本地区气候特征，当地传统节能构造技术，在此基础上引导提出适宜当地的建筑节能构造技术。在讲课中不拘泥与课本内容，同时不拘泥课堂形式，体现教学的灵活性原则。
3教学设计
3.1教学目标
教学目标指导着教师的教学行为，在教学设计中起着举足轻重的作用。教学目标主要包括：知识与技能、过程与方法、情感与态度三个层面。
在传统的房屋建筑学教学中，教师多还停留在知识传授与技能层面，对教学“过程与方法设计”不够重视，更缺乏在教学过程中对学生情感及价值观的培养，导致学生仅掌握理论知识，而忽略学生其他方面的发展。而在建筑节能这一章的教学中，笔者认为唤起学生的节能意识，树立节能理念的情感和价值观的培养尤为重要。
3.2教学策略
为达到教学目标，教师应采取一定的教学策略。本章节的教学策略主要采用理论讲授，知识问答、课堂讨论、引导探究等。
3.3教学设计示例
【教学目的】
（1）保温隔热的目标；（2）保温隔热的途径；（3）常见的保温材料。
【过程目的】
（1）通过学习，增强学生的节能意识，树立建筑节能理念，掌握建筑节能构造技术；（2）通过激发学生的创新意识。
【教学思想】
介绍我国能源现状，目前我国建筑节能现状及建筑设计需求，国外建筑节能发展历程及发展趋势，引出现阶段保温隔热目标。通过我国建筑热工区划，明确当地保温隔热设计要求。
通过热量在建筑中传递的原理。得出减少热量损失的途径。再介绍水蒸气对建筑保温的危害，及解决的途径。通过图片认识现有的建筑保温材料，启发学生如何利用当地的资源，开发建筑保温材料。
【教学内容】
（1）建筑保温隔热基本目标；（2）我国建筑热工区划；（3）降低建筑护结构热损失的方法；（4）建筑隔热保温基本概念掌握；（5）水汽对建筑热工性能的影响。
【重点难点分析】
（1）建筑保温目标；（2）水蒸气在建筑护结构中的传递及对保温的危害。
【教学策略及方法】
课堂教学以教师为主导、但充分调动学生的主体作用，教学方式采用多媒体，教师首先讲解基本原理，再结合实际提出问题，引发学生创新思考，师生共同讨论，最后提出对策等策略，在教学过程中尽量营造宽松愉快的学习氛围，引导学生进入情景，激发其思考的积极性，最后达到满意的教学效果。
【教学过程】（表1）
考研的冲击考研热已是大学校园里的一种风气.据调查,近年来有的大学应届毕业生报考研究生比例达到60%-70%,有的甚至高达80%-90%,我院土木工程专业连续两年的考研比例也达到60%.究其原因,一是部分学生真正喜欢科学研究工作,通过读研在教学、科研上有所成就,这是考研学生中最值得肯定的;二是相当一部分学生嫌弃施工工作的辛苦,不愿到施工单位就业,想通过考研回避;三是一部分学生人云亦云,别人考我也考试试;还有则是顺应家长对其“成龙成凤”的期盼,不一而足.另外对于地方一般大学而言,学生就业缺乏竞争力,想通过考研来圆自己的重点大学梦,从而提高就业砝码则是相当部分学生的考研主因.考研的学生忙于复习考研课程,忙于参加各种考研辅导班,而生产实习一般安排在第六、七学期进行,与考研时间邻近而“冲突”,这使得要参与考研的大部分学生已经无心实习.实习教学力量薄弱由于高校的扩招,教师数量的增加远远没有跟上学生数量的增加,导致生师比过大,这在一些新建土木工程专业尤甚.在实习教学的实施过程中,由于主要靠教师负责管理学生,而教师自身的理论课教学与科研任务一般较重,没有充足的时间到施工现场去管理学生,加上一个教师负责多个实习点的管理,所以对学生的管理力度不够.虽然学院聘请一些施工单位的工程技术人员做兼职实习指导教师,但由于工程紧张,任务繁忙,现场工程技术人员无法安排较多的时间认真指导学生.双师型教师缺乏,指导的针对性不强.实习指导教师应具备一定的专业理论知识,更应具备丰富的工程实践经验,即“双师型”教师.而现实情况却是本科高校中双师型教师十分缺乏.主要原因一是近年来高校人才引进唯高学历,工程型人才往往因为学历不达标无法引进;二是学校长期以来不同程度的重“学”轻“术”的导向,导致教师往往喜欢呆在办公室内做学术、写论文,而不愿到工程一线锻炼.目前带实习的任务一般由年青教师担任,年青教师一般为近几年毕业的硕士或博士,出校门,进校门,普遍缺少施工、设计方面的实践锻炼,工程经验缺乏,指导实习时很难有的放矢,学生遇到的问题难以得到及时解决.
实习基地建设不能片面追求数量的增加,而是通过建设实习基地寻求互利双赢并向纵深延伸的实质合作关系.协议一方面规定建筑公司有义务接纳实习学生,为学生实习提供便利和指导;另一方面也规定学校有责任为合作企业提供相应的技术支持.例如,我院派出一名钢结构博士做为科技特派员为山东中通钢构建筑有限公司提供技术支持,帮助企业解决技术难题,同时每年推荐优秀毕业生到公司工作.目前,该公司已成为我校的定点实习基地,每次实习,公司都设专人为学生指导,公司还在学院设立了“中通钢构”奖学金,每年拿出2万元用来资助我院品学兼优的学生.注重教师工程实践锻炼,建立双师型教学团队为了提高实习指导教师的实践能力,我们一方面鼓励教师到企业兼职,深入生产第一线,了解、熟悉工程技术、工艺流程等,以锻炼自身的实践能力;另一方面有计划地安排青年教师做为科技特派员或者以横向课题合作方到企业锻炼,使他们有更多机会与企业的技术人员、管理人员交流,或参与企业的工程设计、施工、项目管理等环节.这样不仅可以从那里了解到新工艺、新技术、新材料等方面的信息,而且可以发现教学环节与实践环节脱节的地方,还可以及时了解到工程施工过程中遇到的技术难题.这都有利于教师及时调整教学内容和从事相关的科研活动,有助于他们将所学的知识与生产实际相结合,提高自身的工程能力、科研能力和学术水平;第三,鼓励教师参加各种执业资格考试与培训,土木系已有近半数教师获得国家一级注册结构师、注册建造师、注册监理师、注册造价师的职业资格.这些执业资格的获得为他们联系企业、融入企业,指导学生的实习具有良好的促进作用.创新实习教学模式,提高实践意识李培根认为,工程教育应注重培养学生的实践主体意识和实践常态意识,应该在整个学习与教育过程中充满实践意识,让实践意识成为教师和学生在整个教育学习过程中的常态意识[2].为了充分调动学生的实习积极性,提高实习效果,我院积极探索改革实习模式,主要做法有:一是充分利用校内和学校周边工程建设资源,将实习教学环节贯穿于大学四年的整个学习过程,组织动员学生利用课余时间经常到工地参观.二是将实习与大学生社会实践相结合,进行关于新工艺、新材料、施工新方法的社会调研,形成调研报告或论文,并择优在学院自办期刊《观筑》上发表,或者经教师指导修改后推荐到科技期刊上公开发表,这种做法在很大程度上能调动学生的实践积极性,养成勤于思考、善于观察的良好习惯,培养学生从工程实践中获取信息的能力,也提高了工科学生的语言表达能力.第三,将实习和学生未来的职业取向相结合,在实习教学中让学生充分认知土木工程行业中的职业形态,熟悉未来所从事职业的具体工作及要求,从而提高学生的职业意识和实践意识.
做好实习宣传发动,在思想上重视实习要从根本上提高学生的实习质量,首先要提高学生对实习重要性的认识[3].从大一新生入学专业教育开始就向学生宣传实践教学的重要性,宣传理论联系实际的必要性.在职业规划教育中,教育学生大学毕业后不管从事施工、设计、监理还是从事项目管理等工作,或者考研后从事科研、教学工作,实习都是不可或缺的学习环节.首先,通过实习,大学生可以广泛地接触社会,形成更为理性的求职态度和职业规划;其次,大学生可以在实习中发现职业兴趣,及时调整学习重点和弥补不足;再次,通过与用人单位的双向交流,大学生能更清晰地找准定位,避免盲目择业;第四,实习过程往往是学生与实习单位之间相互考察、双向选择的过程,很多勤奋务实的学生通过实习被实习单位看中,找到了工作单位.教育学生实习中应努力做到:一是不挑剔工作,能从小事情做起;二是对待工作踏实认真,有责任心,主动性积极性高;善于发现工作中的问题,能够及时与老师、技术人员沟通和交流;三是勤学多问,虚心学习;四是有团队意识,和部门其他同事能很好配合;第五能吃苦耐劳,不能遇到困难就当逃兵.每次实习前,召开实习动员大会,学院领导、系领导和实习指导教师都要求参加,强调实习重要性,让学生实习有目的、有任务、有要求,有纪律.同时播放一些重点工程施工流程的影像资料,提高学生对实习的重视程度与安全意识.
针对土木工程材料专业的特点，立足于实验教学的基础性、系统性和层次性，强调综合性和创新性，创新性的构建了土木工程材料专业的独立实验教学体系，单独设立材料科学基础、材料制备、性能测试、材料分析技术、专业方向综合实验、毕业论文设计等实验课程，并在教学中逐次推进，实现了实验教学的独立性和系统性。
关键词:
土木工程;材料专业;实验课程;教学体系
创新源于问题，始于实践［1］。实验是理论课程抽象知识的具体化，是理论的延伸，是理论再实践的深化。实验是所有工学和理学科技工作者必须掌握的基本手段。实验不同于理论，往往理论是美好的，实践时却经常因某个细节而造成实验结果与理论预期不相符，而某些细节经过研究探索，可能会促进理论的发展。因此，对以实验为基础的学科，实验和理论显得更相辅相成。土木工程材料属于传统材料，属于典型的应用型科学，更是以实验为基础的学科的典型代表，其大量的科学理论首先来源于实际经验的总结，来源于实验规律的总结和提升。
1实验教学的分析
良好的实验教学是促进并实现“工学并举”的重要手段。实验教学不同于理论教学，更注重于培养学生理论联系实际、综合运用知识、观察与思考的能力，即培养学生动手，用所学知识解决实际问题的能力;通过观察实验现象、分析实验问题和结果，培养学生在实践中的探索和创新意识。我校郑家茂校长指出:相对于理论教学，实验教学更有利于促进学生主动构建科学的知识体系、促进理论与实践结合;更有利于突出研究探索，培养学生创新意识和能力;更有利于提高学生综合科学素质、突出知、情、意、能的高级复合作用，帮助学生取得创新成果并得到全面综合发展［1］。如何通过实验有效地培养学生的动手能力呢？以往的实验教学一般均作为理论教学的一部分，采用非单独设课方式，以平时成绩计入课程总分，一般占10～30%，但多为论证性实验，仅针对某单一目标，对课程整体理论的连贯性理解不足，对知识的综合运用能力不足。事实上，培养一个学生动手能力和实践能力，应在满足若干学时的基础上，通过一个与课程紧密相关但又相对独立的完整实践体系的实施，才能实现［3］。同时，高水平的实验教师队伍也是提高实验教学、提高单独设课效果的基本保障。我校材料专业实验室拥有多位博士和全校仅有的两位教授级高工，在院系的支持下，构建了独立实验教学体系，建立了实验课程间、不同实验间的紧密联系，并从2011级学生开始实践。采用单独设课，实验教师具有较大的自，但同时对实验教师和学生的要求更高［2］，要求实验教师兼具扎实的理论知识、丰富的实践经验、足够的科研经历。
2实验教学体系的设置原则
为培养创新型人才，大学实验教学应在立足基础性、系统性和层次性的基础上，强调综合性和创新性。基础实验是扎实掌握相关专业知识点的重要手段，不能忽视基础实验的作用。虽然综合设计性实验项目对于培养学生创新意识、全面提升学生的知识应用能力和解决问题能力方面发挥着不可替代的作用。但基础不够，过多的强调综合性、设计性实验，很难达到预期的效果。二者应相得益彰，不可偏废［4］。综合性、设计性实验更不能片面强调实验教学的探索功能，甚至过高要求产生创新成果，应强调培养学生掌握如何综合设计的基本思路、基本流程和基本方法，强调方案设计的重要性，强调与理论知识的结合，强调合作与团队意识等［5］。事实上，综合性实验往往也是由一系列简单的基础实验组成，只是更强调各种结果之间的相关性。如某个简单实验的结果，能用来表征该材料的某些关键性能，无疑该简单实验本身就是一个完美实验设计的诠释。一个完整的综合性实验教学，应包含与该实验相关的知识体系，包含文献综述，熟悉和了解与实验内容相关的知识背景、材料性能、整个实验设计原理和方法、实验过程的影响因素、实验可能的结果，实验过程的操作，结果计算，对实验过程出现的现象进行分析总结等。实验前，应了解实验背景知识、基本理论和实验过程，了解实验设计方法，了解实验过程可能出现的偏差和现象，并初步预期实验结果;实验过程中，要认真观察实验现象，思考问题所在，对比实验结果与预期结果等;实验结束后，认真总结实验结论，分析实验过程中的现象和实验结果的偏离等。通过完成从了解实验、设计到结论分析的整个实验过程，通过有趣的实验现象和有效的实验结论，调动学生的求知欲，启发学生的创新性思维，使学生由被动接受转变为主动求知，从而达到提高实践能力的目的。
3全新实验教学体系的构建
从培养“创新研究型人才”和高素质人才的角度出发，我校土木工程材料专业基于实践教学体系全局化、整体构建的思路，制定了相对独立而又完整的实验课程体系。课程体系的设计以材料科学基础、材料制备、性能测试和分析为主线，以材料的组成、结构、性能、工艺的相关性为牵引，突出系统性和学科交叉性，同时设置专业方向大型综合实验、本科毕业论文设计，以强调综合性和创新性。实验课程具体设置了材料科学基础实验、材料制备技术实验、材料性能测试技术实验、材料分析技术实验、专业方向大型综合实验、本科毕业论文设计等独立课程。每门课程中，又同时包含基础性实验和综合型实验，充分体现了基础性和层次性。材料科学基础实验结合硅酸盐材料方向的材料科学基础理论课程，通过丰富多彩的显微世界和材料的鉴别技术，引导学生对材料的兴趣。而材料制备、性能测试与分析技术三门课程均偏重于方法的学习，同时注意学科交叉，制备技术偏重于材料的各种制备工艺与方法，性能测试则在充分考虑材料的物理、力学、声学、热学、电学等方面的基础上，对实验课程所制备的具体材料进行系列性能的测试，分析技术则偏重于所制备样品的微观分析，三者之间借助制备的材料相互联系，相互穿插，但同时又各有侧重;实验内容囊括了土木工程材料的各种典型实验，及相关性较强的部分金属材料性能试验，提升了实验内容的深度，突出“理论够用，实验为主”，基础性实验项目教学中，更强调理解实验原理、步骤的流程，重点讲解其中易引起实验结果产生偏离的步骤、原因及注意事项等;而综合性实验项目或课程注重学生对实验方案的设计，注重科研思维、科研方法等的教学，以实际工程应用问题和指标要求为目标，综合应用各种基础实验，分析材料组成、结构、工艺与性能之间的相关关系，通过对实验的理解、动手操作、对现象和结果的分析、总结和评估，培养学生独立解决问题及创新的能力。
4实验教学体系的构建说明
材料制备实验教学内容的设计，在考虑了专业特点的同时，又充分考虑了材料或产品在生产工艺上的延伸。大多数材料的更新发展和进步，主要通过配方的改进和工艺的更新来实现。配合比设计即材料的配方设计。混凝土的配合比设计为通过计算配方，实验验证性能，得到合理配方;各种泡沫轻质材料的制备原理基本相近，均为在基体中加入各种气体形成气孔，以金属为基体，加入气体即成为泡沫金属，以陶瓷为基体引入气孔，即成为泡沫陶瓷，以混凝土为基体引入气孔，即成为泡沫混凝土。而不同基体，因其特性不同，引入气孔的方式和方法也有所不同。模压法是采用预先制备好的模型，将所需制备的材料加入模具中，采用浇注或者加压的方法制备出与模型相同的产品，除广泛用于混凝土模型、构件或试件的浇筑、墙体材料的压制成型外，同时也是模具设计和工艺制品常用的方法。水热法广泛应用于各种材料领域，如用于生产纳米材料、陶瓷材料、生物材料、使合金变成超细粉末或结晶粉末等，是指温度为100～1000℃、压力为1MPa～1GPa条件下利用水溶液中物质，进行化学反应，从而制备出一种新材料的方法，其关键是根据所需制备的产品选择合适的原材料、合适的反应温度及反应时长等。高温烧结法是把各种原料粉末或粉末压坯，配入适量的燃料和熔剂，在高温炉或窑中加热到低于其中基本成分的熔点的温度，经过一系列的物理化学反应，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程，采用不同原材料，在不同的烧结工艺制度下，可制得不同的产品。高温烧结是陶瓷材料制备的常用方法，也是合金等材料改性的主要方法，该制备方法的关键主要是选择合适的原材料，然后根据原材料的特性进行工艺的合理优化。性能测试实验课程的设置，注重实验间的对比与分析。如不同材料的力学性能有何异同?如同样是力学性能，木材、钢筋、高分子材料各有何特性，实际使用中如何考虑?另外，同样的检测方法，如超声无损检测，测试不同材料如金属和混凝土时，方法有何异同，是否可相互借鉴?通过课程中的综合实验，分析性能间的相互关系，如力学性能与渗透性的关系;同样是混凝土渗透性的表征，RCM法、电通量法、气渗法等，有何异同，结果之间的关联性如何?总之，就是培养学生分析材料组成、性能、结构与工艺等之间的相关性、对比材料性能之间或方法之间的异同、并分析异同产生之根本缘由等。综合实验中，还包含制备实验所制备材料的部分性能，从而进一步了解制备方法的合理性和有效性，最终形成对材料制备、性能的综合评估与分析。专业方向大型实验则在补充了前述缺乏的少量专业实验的基础上，设置以解决实际工程应用问题为目标的小型课题，其包含技术较成熟、目标相对简单且较易实现，结合学生理论课程试验设计与数据处理进行实验方案的设计，实验内容包含从原材料、性能指标、测试、分析技术的测试应用和综合分析，必须覆盖原材料的关键性能(含物理性能和形貌)、工作性、重要的力学性能和易于实现的耐久性或功能性(如吸声/导热/无损等特性)测试等，适当微观分析。且尽量控制工作量和学生的实验时间，工作量不宜太大，需轻重、难易结合，注重于前述知识的综合运用，注重于整个科研方法和思维的培养，注重于解决实际问题。作为毕业论文设计，结合科研项目，学生必须独立完成一个相对系统的微型课题。需要学习者较为全面地熟悉掌握专业和课程的基本原理，才能综合运用各种方法进行设计。如果学生不具备相应的理论基础和实践基础，难以达到预期的效果，所以，设计性实验的安排应与本专业的基础理论教学进程紧密结合。
5结语
以材料科学基础实验引导学生了解材料，以材料制备－性能测试－分析为主线，分析材料组成、性能、结构与工艺之间的相关性，对比材料性能之间或方法之间的异同，并分析异同产生之根本缘由，结合专业综合性实验和毕业设计，进一步掌握各种实验技能的综合应用，结合理论教学体系，培养学生实验或科研设计的思路和方法，从而培养学生的分析问题和解决问题的能力。
作者：庞超明 张亚梅 梅建平 张萍 韩雪芹 单位：东南大学材料科学与工程学院 江苏省土木工程材料重点实验室
参考文献:
［1］郑家茂．对大学实验教学若干问题的厘析［J］．实验室研究与探索，2007，26(10):1－3．
［2］金南国，钱匡亮，孟涛．高校土木工程材料实验教学单独设课的探讨［J］．实验室研究与探索，2009，29(9):111－112．
［3］庞超明，秦鸿根，张亚梅，等．材料专业本科实验教学课程设置的思考［J］．实验技术与管理，2011，28(6):271－275．
1.建筑与土木工程领域全日制工程硕士培养探析——以XK大学为例
2.土木工程硕士专业课教学模式改革
3.全日制工程硕士专业学位研究生教育探索与实践——以建筑与土木工程领域为例
4.土木专业工程硕士研究生力学基础课程群建设构想
5.土木工程专业工程硕士培养模式浅析
6.建筑与土木工程领域全日制硕士研究生实践教学质量评价指标体系研究
7.项目驱动的专业硕士创新人才培养模式的研究——以土木工程专业为例
8.关于土木工程类硕士研究生培养的若干看法
9.电力高校土木工程专业高质量硕士研究生培养模式研究
10.土木工程全日制专业硕士培养存在的问题与对策
11.土木工程专业毕业设计选题研究
12.土木工程专业英语教学现状调查分析
13.中国土木工程建设安全现状与风险监控对策
14.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式
15.土木工程施工中的质量控制分析
16.土木工程施工课程教学改革思考与探索
17.探讨提升土木工程施工项目质量管理的对策
18.土木工程施工中的质量控制分析
19.土木工程——一个平实而又重要的学科
20.土木工程施工中的质量控制分析
21.土木工程施工中的质量控制探讨
22.浅谈土木工程施工技术的创新及发展
23.企业参与下的高校专业评估和人才培养——以土木工程专业为例
24.土木工程专业毕业设计现状及对策探讨
25.论土木工程施工项目管理
26.土木工程施工管理中存在问题的分析
27.土木工程施工实习教学改革与实践
28.土木工程大类复合型人才培养模式探讨
29.对现代土木工程施工质量控制的探讨
30.可持续土木工程结构的若干科学问题与实现技术途径
31.谈土木工程施工项目的管理
32.浅论土木工程施工的质量控制
33.土木工程施工技术的创新及发展探讨
34.土木工程结构风场实测及新技术研究的进展
35.论土木工程灾害及其防御
36.浅谈土木工程结构设计与施工技术两者之间的关系
37.浅谈土木工程施工技术教学问题及解决对策
38.新世纪的土木工程与可持续发展
39.论土木工程专业教改与国家注册工程师的统一
40.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性
41.基于创新能力培养的土木工程施工课程教学改革研究
42.土木工程施工质量管理问题及对策
43.土木工程施工技术及创新研究
44.土木工程施工管理中常见的不足及对策
45.基于土木工程施工管理问题的探究性分析
46.土木工程专业实践性教学改革与实践
47.土木工程施工中存在问题及对策
48.浅析土木工程施工的质量控制
49.土木工程施工质量控制中存在的问题及对策
50.浅议土木工程混凝土施工技术的应用
51.基于土木工程施工的质量控制研究
52.高校“土木工程概论”课程教学改革初探
53.浅谈基于创新原则的土木工程施工技术
54.土木工程混凝土施工技术探讨
55.基于数值仿真的土木工程实验教学改进与实践
56.浅谈加强土木工程施工项目质量管理的措施
57.土木工程专业核心课程的教学方法研究
58.土木工程施工项目管理分析
59.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术研究
60.土木工程专业实验教学新体系的构建与实践
61.浅析土木工程施工管理中存在的问题分析
62.土木工程施工技术的创新探究
63.土木工程施工技术及创新初探
64.土木工程管理施工过程质量控制措施探究
65.开放式土木工程实践教育中心的构建与实践
66.基于土木工程施工管理问题的探究性分析
67.土木工程概论类课程教学探讨
68.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究
69.复合材料在土木工程中的发展与应用
70.浅析土木工程施工项目的管理
71.土木工程的现状与未来发展趋势综述
72.浅析如何加强土木工程施工项目质量管理
73.土木工程施工管理中存在的问题分析
74.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性
75.加强土木工程施工项目质量管理的措施
76.对土木工程建筑施工技术及创新研究
77.《土木工程施工技术》教学改革思考
78.试论加强土木工程施工项目管理有效措施
79.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究
80.浅析土木工程建筑节能措施
81.基于生产实习的土木工程施工理论教学改革与实践
82.土木工程施工技术及创新
83.土木工程结构设计与施工技术的关系分析
84.基于工程能力培养的土木工程专业课程设计一体化改革研究与实践
85.浅析土木工程施工技术的重要性和创新
86.土木工程结构设计中的安全性与经济性
87.关于土木工程施工技术的创新及发展分析
88.土木工程施工技术分析
89.关于土木工程施工技术的创新探讨
90.纤维增强塑料筋在土木工程中的应用
91.提高土木工程施工项目管理的有效措施
92.浅谈土木工程施工中的机械设备管理
93.土木工程结构健康监测系统的研究状况与进展
94.工程管理专业土木工程施工课程的教学改革探讨
95.我国土木工程结构可靠性研究的一些进展
96.基于社会需求的土木工程专业复合型创新人才培养模式研究
97.土木工程施工管理中存在的问题及对策分析
98.电子教材在土木工程施工教学中的应用研究
99.土木工程施工技术的创新及发展探讨
100.结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用
101.微动勘探技术及其在土木工程中的应用
102.土木工程特色专业建设规划与效果分析
103.土木工程施工中的质量控制分析
104.土木工程结构振动控制的研究现状与展望
105.中美土木工程本科创新实验教学体系对比分析
106.土木工程施工课程教学改革探讨
107.国家特色专业实践教学改革研究——以土木工程专业为例
108.基于卓越工程师教育计划的土木工程专业教学改革
109.土木工程专业生产实习教学改革初探
110.试论土木工程信息技术的发展趋势
111.土木工程施工技术及创新
112.土木工程中的计算机应用
113.远程开放教育土木工程人才培养模式的创新与实践研究
114.《土木工程结构试验与检测》课程的教学改革与探讨
115.如何保障土木工程设计工作的安全性与经济性
116.土木工程学科教学中宜注重工程案例教学
117.工程技术应用型人才培养模式研究与实践——论土木工程本科专业(中职本)人才培养模式
118.面向土木工程学科的安全工程课程探讨
119.土木工程施工中的边坡支护技术探讨
120.简析土木工程建筑中混凝土结构的施工技术
121.光纤传感器在土木工程中的应用
122.注册师制度下的土木工程专业教学体系构建
123.关于土木工程项目施工管理的思考
一、合理调整、补充教学内容知识
房屋建筑学是在长期的工程实践和科学实验基础上发展起来的一门学科[2]，具有很强的应用性，随着工程技术的快速发展，建筑领域也有了翻天覆地的变化，出现了很多新材料、新技术、新方法，由于建筑业的快速发展，即便是最新版的教材，也都普遍落后于时代的发展水平，专业教学存在内容陈旧滞后、更新缓慢等问题，不能适应行业的要求。因此，在教学中，应该分析土木工程的专业特点，结合技术的发展状况及现行规范，对各部分的内容进行优化调整，在原内容基础上，增加一些建筑发展的新技术、新方法等前沿性知识，关注行业技术的最新发展，及时调整教学内容、教学方向和培养目标，突出本专业领域的新技术。这不仅提高了学生的视野，也加强了学生的学习兴趣。
二、激发学生学习的积极性
1.使学生了解学好《房屋建筑学》的重要意义。作为教师，首先，应该在课前，向学生介绍《房屋建筑学》在这个专业中的作用及地位，使学生对这门课从心里上重视起来；其次，对这门课程的主要内容做大致的阐述，并说明同其他课程的联系，使学生有系统、综合的认识，能将所学知识融会贯通；最后，结合工程实例介绍这门课程的特点，使得学生懂得学好这门课对以后工作有很大的帮助。这样，学生对这门课有了大致的了解，能够激发学生学习的主动性，为今后这门课程的学习打下了扎实的基础。
2.采用问题式教学。在讲解过程中，教师没有必要以灌溉式详细讲解每个知识点都，这样，学生听起课来没有主动性，只是一味地“听”，并没有“消化”和“吸收”，导致教学效率也不高。由于建筑具有共性，只要抓住它的特点，总结规律，遇到不同问题也就能有的放矢了[3]。所以，教师在讲解时，应当注重规律和共性，其余的留给学生思考，激发学生的思维，例如可以讲解基本的构造做法，进而提出各种条件下的做法，采用启发式教学，充分调动学生的积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力，同时培养了学生的专业兴趣，可以达到事半功倍的效果。再例如讲屋顶的章节，可以提问学生平时见过什么形式的屋顶，屋面的防水有哪些形式等，让学生带着问题学，边讲边练，既直观明了，又生动具体，这种问题式教学，可以增强学生的学习能力，充分体现了以学生为主体的教学思想。
3.重视直观教学。房屋建筑学不同于其他课程，教材中的内容大多是通过“图”的形式表示的，这也是这门课程的一大特点，图是工程界的“语言”，但大多数的图是通过投影原理画出来的，缺乏形象感和立体感，学生看图感觉比较抽象，教师可结合本校的宿舍楼、教学楼、餐厅、图书馆等建筑物的构造做法等实例进行讲解，可以培养学生的立体感和形象思维。
三、改变传统教学方式，利用现代化教学手段
板书是传统的教学方式，板书具有直观、灵活的特点，但由于《房屋建筑学》更新速度快，内容量大，图样较多，仅仅依靠传统的教学方式难以达到理想的教学效果，所以应该改变教学方式，利用多媒体教学。采用多媒体课件，可以把图形、文字、声音、视频结合为一体，不受空间和时间等因素的限制，大量的图像直观明了，加大了课堂的信息量，增强了教学内容的直观性和生动性，给学生留下深刻的印象。多媒体课件可以展示一些新材料、新技术，可以将房屋的构造以图的形式展示出来，能够活跃课堂气氛，还能给学生一种身临其境的感觉，培养了学生的兴趣，使得教学变得更生动、更立体；同时，还可以减少板书的时间，能够将板书无法表达的内容生动、清晰地展示出来，教师可以对重点内容进行详细讲解，提高了教学效率和质量。多媒体课件通过图像、施工录像、动画等形式生动地展示出最新技术以及施工工艺等教学内容，活跃了课堂气氛，获得了令人满意的教学效果。随着建筑业的发展，使用多媒体课件已经成为必然趋势，采用多媒体教学传递的信息量大。加强了教学内容的直观性与艺术效果，使教学更加生动精彩[3]。
四、现场教学加强理论联系实际
房屋建筑学是一门实践性很强的课程，与工程实际联系紧密[4]。一般院校都具备完善的实训条件，因此，应带领学生到校园建筑或实训实验室内参观讲解，采用现场观摩教学，将理论联系实际，对课本上、图纸上难以描述的知识点进行现场讲解[2]，能够增强学生的理解，加深学生的记忆。比如“楼梯”这一章，楼梯的开间、进深，如何确定踏步的高度，以及设计楼梯应该注意的问题；再如“墙面装饰”、“变形缝”等都可以直接在教学楼的楼梯间进行讲解，这样极大地提高了学生的积极性，学生在学习中能够自觉地联系生活，将学习变“被动”为“主动”，激发了学生学习的积极性，加深了其对教学内容的记忆，理论联系实际，提高了教学质量，达到了事半功倍的效果。
五、教师要不断地扩充和更新知识
近年来，建筑专业出现了很多新理论、新材料和新技术，知识更新越来越快。作为《房屋建筑学》的教师，就要不断扩充和更新自己的知识，博览群书，不断提高自身的业务素质，不断增加自身的知识储备，适应教学的要求。利用各种途径丰富自身的知识，例如多看前沿性的杂志、论文，多参观实际工程等，在讲解时多结合实例，才能对自己要讲的内容运用自如、得心应手，才能将最新的知识传授给学生。只有不断地学习和进取，才能适应专业的要求，才能更好地教书育人。
六、结语
教学是一门艺术，为了取得预期的教学效果，可以通过启发式教学、现场式教学及多媒体课件等多种途径，激发学生学习的热情和主动性，培养学生的学习动力，重视实践环节，及时调整和补充教学内容，不断更新和扩充自己的知识储备，全面提高本课程的教学质量，最终获得良好的教学效果。总之，这门课开拓了学生的视野，培养了学生的创新能力，使得学生更加适应社会的需求。
参考文献：
[1]雁娟，朱文正.房屋建筑学教学课程探讨[J].高等建筑教育，2005，（1）：54-56.
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[关键词]能力培养 工程材料 高等职业教育 教学
1引言
《工程材料》课程是理工科院校土木类专业的一门专业基础课，是后续施工技术、施工概预算等专业核心课的先修课程。该课程具有较强的理论性和实践性。工程材料品种繁多，性质各异，评价参数众多，新材料、新技术不断涌现，规范和标准不断推陈出新，这些因素使得《工程材料》的教与学存在一定的难度。根据《教育部关于全面提高高等职业教育教育教学质量的若干意见（教高[2006]16号）》文件精神，“要注重增强学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力”，结合高职教育的特点，本课程的教学应该以工程技术专业学生的就业为导向，根据行业专家对工程技术专业所涵盖的岗位群进行的任务与职业能力分析，以本专业共同具备的岗位能力为依据，通过本课程的教学，要求学生了解和掌握建筑材料的技术要求、技术性质，使学生具备能够根据不同工程要求和环境条件选用经济而合理的工程材料以及正确使用工程材料的能力，同时培养学生对常用建筑材料的主要技术指标进行检测的能力。
2教材的选择
近几年来，高职教育发展迅猛，体现高职教育目标的应用性、实践性、先进性的各种高职教材也随之出现。目前存在着同一门课不同教师选用的教材不相同，或同一学科不同专业、不同年级、甚至不同层次的班级选用同一版本教材的现象。这种状况既不符合高职院校培养目标与教学大纲的要求，也影响了整体教学水平的提高。高职院校学生由于自身的特点，大部分学生很少使用参考书籍，而仅仅局限于使用课堂教材或教师指定辅导教材，对拓展学生的知识面，引导学生的学习兴趣极为不利。
一般来说教材的选择应该选用符合高职教育特色的教材，结合不同专业级学生特点，尽量选用该专业的“十一五”规划教材。教材分析与选择的方法有很多，例如试验分析法、社会学分析法、功能一结构分析法以及教学组织结构分析法等。其中教学组织结构分析法是最适合高职院校教师使用的一种方法，这是一种以教师个人执教水平与教学经验为基础的教材分析与选择方法。该方法的基本分析、选择步骤为：（1）确定出必要的教材质量评估指标；（2）按各项指标进行具体评估并评出相应各项的得分；（3）根据指标质量与指标数量的综合得分，评选出最合适的教材。详细操作方法可参考相应论文。
3教学方法探讨
高等职业教育不是“本科压缩饼干”，它与普通高校的人才培养模式不同，它的主要培养目标是“高素质技能型人才”。因此，高职教育对理论以够用为原则，着重培养学生的职业素质和动手能力。
高职学校的生源主要为应届高中生或具有高中同等学历的学生，学生们的数、理、化成绩参差不齐，给高职的专业课教学带来了一定难度。在《工程材料》的教学过程中，学生们普遍认为该课程内容较多，需要记忆内容也较多，且各知识点之间的联系不是很紧密，学习时常感到比较枯燥，加上受课堂教学手段的限制，学生对材料的认识普遍感觉比较抽象、陌生、难以理解，因此急需改革教学方法和教学手段，使之与高职教学模式相适应。对此，以《工程材料》课程为例，在教学方法上进行以下几个方面的探讨：
3.1项目驱动教学法
以某一具体工程施工为例，了解该工程施工需要哪些工程材料，将这些工程材料分类，然后将这些分类与该课程教学内容相对应，将教学内容划分为若干的工作模块，比如：材料的基本性质模块、石材模块、胶凝材料模块、混凝土模块、砂浆模块、钢材模块、防水材料模块等。每个模块的讲授应突出实用性与可操作性，培养学生的综合职业技能，满足学生职业生涯发展的需要。
3.2结构——功能分析法
功能分析法是自然科学和社会科学用来分析自然现象和社会现象的一种方法。分析事物或现象的结构和功能的方法，称之为结构功能分析方法。
例如，《工程材料》混凝土模块的教学中运用结构一功能分析的方法，可以按下列步骤进行：
（1）明确结构和功能的承载物
即分析对象，也就是混凝土。
（2）内部结构分析
即分析混凝土的各种组成材料。
（3）内部功能分析
即考察各组成要素之间的相互影响和相互作用，包括混凝土拌合物和硬化后混凝土两个方面的内容。
（4）外部功能分析
主要分析混凝土的作用和功能。如施工阶段混凝土拌合物和易性的要求；混凝土养护阶段的要求；混凝土凝结硬化后的性质等。
在课程的教学中充分利用结构一功能分析法，采用引导式教学，使学生自己思考、得出结论，从而提高学生对理论的感性认知。
3.3任务导向教学法
在教学过程中，给学生提出明确要求，要做什么，达到什么要求，使学生的学习目的更为明确。
例如，混凝土配合比计算的教学中，明确给出某工程现场某部位钢筋混凝土梁的设计要求、施工要求和已有材料，要求学生自己选择材料，并进行初步配合比计算。在学生已经根据要求自己确定出初步配合比之后，再指导学生在实验室完成试验，确定实验室配合比……“理论加实践”，可以进一步加深学生对知识点的掌握。
3.4实验教学法
多数实验内容是用来验证理论教学中的重要结论，采用开放式的实践性教学，可以极大地提高学生的学习兴趣，锻炼学生的实际动手操作能力和分析问题的能力。因此，有必要压缩理论课学时，增加实验课，要求学生对每个实验结果及实验过程进行详细总结，达到提高学生解决实际问题的能力的目的。
3.5社会参与教学法
在课程的教学过程中，要求学生到施工现场调查或网上查询常用的各种工程材料类别、规格、价格、性价比等任务，使学生对施工现场材料的使用有进一步了解。
3.6教学与职业考证结合
高职教育的一个特点是“双证书制度”，即学生毕业必须具备一个职业资格证书。同时，作为大土木类专业学生，毕业后也面临二级建造师、一级建造师等职业资格证书的考取。作为考试内容的《工程材料》课程紧密结合职业资格证书考试内容的要求，显得尤为重要。在课程的教学中，需对职业资格考试内容，给学生以重点提示，并辅以职业资格考试题，帮助学生重点掌握。
4教学效果的反馈与分析
在课程的教学过程中，教师应注重与学生之间的交流，了解学生对教学内容的掌握程度。通过实验教学环节了解学生对材料性能的掌握和实际动手能力。考试是最刻板的手段，但也是一种有效的强制手段，让学生记住一些必须掌握的知识点。但对于考试所占的比例，不能过大。建议考评内容作适当调整：一是降低考试成绩在总评成绩中的比例，提高案例分析在试题中的比例；二是加强对学生实验和实习环节的考核。
5小结
以《工程材料》高职课程教学为例，对如何提高学生的能力培养方面进行了探讨，主要结论如下：
（1）教材的选择应该选用符合高职教育特色的教材，尽量选用该专业的“十一五”规划教材；
（2）教学方法应灵活多样，高职教育应以培养“高素质技能型人才”为目标，着重培养学生的职业素质和动手能力；
（3）考核中应突出案例分析，增加对实验环节的考核；
参考文献
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[2]刘先锋，《土木工程材料》课程模块化教学研究[J]，教育教学论坛，2012，（3）：90—91.
[3]米文瑜，土木工程材料实验教学设计的优化[J]，华北科技学院学报，2009，（1）：115—117.
关键词：现代无金属结构 水工闸门 复合纤维 纤维混凝土
1．前言
我们研究纤维增强聚合物（FRP）的应用已有多年了，一直致力力于土木工程结构FRP建造，倡导现代无金属结构。所谓现代无金属结构，就是用FRP替代结构中的金属，或仿制、增强非金属材料，得到新型无金属结构。其概念含有民族科学文化内涵。土木，“谓建筑之事也，如筑屋，架桥，筑堤，开路等工事是也（国语晋语九）”。顾名思义，中华土木工程结构本意就与金属无关，是无金属结构，符合中华古代“五行”理念。近代，钢铁等金属材料大量应用，使中华“营造法式”落伍了，但是，有金属结构却是短寿的。现代FRP越来越多地用于补强加固，纤维混凝土结构建造设计试验的成功确立了现代无金属结构概念的地位，2001年北戴河昌黎地磁观测房屋的试制成功标志着现代无金属结构在中国的诞生。
值得指出的是，我们在美国Hexcel公司复合纤维建筑加固性能研究实施期间，正值“98抗洪”时，美国的Gregory先生拿着解放军抗洪“人背肩抗”的照片，表示一定要介绍Hexcel加固FRP材料给水利部门，以提高水工设施的安全度。中国水利专家表示如果美国已经在水工建筑上使用了FRP材料，中国就立即可用。如果美国没有用过，中国需要进行一定的试验研究才可以用。带着水利专家希望了解的问题，Hexcel公司方面后来回美国专门调研，结果表明，美国也没有把FRP用于水工建造的事例，但为本文研究奠定了初步的思想基础。2002年天津市水利局设立了现代无金属水工闸门研究课题，2003年7月在天津津南小站北湖村双桥河闸附近进行了该水工闸门的堆载检测[1]，并于2004年该水工闸门下水试用成功。本文将就这一研究过程进行深入地阐述。
2．水工闸门现状和现代无金属水工闸门的研制问题
2.1 研究内容和设计思想
现代水工建筑物中，大多含有钢材，属于有金属结构，水工建筑中也越来越多地使用了钢材。现代无金属水工闸门就是研究在水工建筑中，采用复合碳纤维材料（非金属材料）替代现代结构中的钢材或增强非金属结构，制成纤维混凝土水工闸门，取代水工钢闸门或水工铸铁闸门、以及钢筋混凝土闸门，并在不增加造价的前提下明显提高结构综合防灾能力。
天津市水工闸门有几千座，大部分为全金属的钢铁结构闸门，极少有木结构小闸门，也有钢筋混凝土结构闸门。在水工闸门中普遍存在着钢铁材料腐蚀，寿命短，维修费用高等问题。由于水位变化，在经常处于湿、干交替环境中和空气或水中各种化学介质易产生电化学作用，闸门锈蚀很严重。应用复合碳纤维材料将能很好地解决这一问题。同时可以充分发挥复合纤维材料受拉强度高和混凝土受压强度高、价格低的优点，组成具有重大技术经济潜力的新型复合结构，进而将其在水利行业中推广，推动天津市水利工程技术的创新和发展。特别是2006年，“南水北调”工程将在天津全面展开，迫切需要新材料、新技术来更好地完成这一划时代的水利工程。
然而，现代无金属结构新型水工闸门古今中外没有先例，研制工作并不是很容易就能完成的，必然要根据具体实际情况，制订了较为容易和可行的研究计划，经过努力创新的研究，就可以逐步满足水利工程的实际需要，解决面临的诸多实际问题。
图1 钢闸门锈蚀问题十分严重
美国Hexcel公司根据1991—1997年所做的复合纤维增强工程归纳结果，提出了有意义的建议（如下表），我们据此对采用复合纤维代替在原有钢筋混凝土闸门当中的钢筋而做成纤维混凝土水工闸门进行了可行性和合理性研究：
表1 各种用途的纤维选择
条 件
玻璃纤维
芳伦纤维
碳纤维
被动荷载—施加纤维增强结构支撑
主动荷载—主体结构，应力小于许用25%
—主体结构，应力为许用25—80%
水下结构—完全浸没或长期潮湿
—防护板区域
强度控制应用
刚度控制应用
地下结构—反复潮湿条件;湿或干
极高冲击状态
电磁传导或电池有关条件
现浇混凝土—内部或外部应用
老龄混凝土或封闭混凝土
高碱条件; PH 9.5—13.5
高酸条件; PH 2.0—7.0
低应力、高周期反复循环破坏
高应力、高周期反复循环破坏
高压应力
本研究利用天津市津南区河道管理所管辖的双桥河闸更换闸门的机会，研制纤维混凝土闸门替代原来的钢闸门。通过调研，考虑到纤维混凝土结构闸门的可行性在于：
（1） 津南区原来就有钢丝网混凝土水工闸门，且已工作了十几年，这便说明钢筋混凝土闸门的应用是有先例的，只不过我们要完成碳纤维材料替换钢材的功能，使该闸门更具耐腐蚀能力，也能够把闸门的尺寸做大，大到优于钢闸门。
（2） 钢筋（丝网）混凝土闸门本身存在着很多局限性，例如，笨重，不适合反复启闭，钢闸门就轻些。又如，平时不能再做钢筋的防腐处理，所以其使用过程中的安全度很难保证，而钢闸门可随时做除锈防腐处理，尽管这项工作量很大，但能保证闸门使用过程中的安全度。因此，我国目前还没有钢筋（丝网）混凝土闸门设计规范的技术标准，只是在教科书上、或个别论文有关于钢筋（丝网）混凝土闸门设计的技术方法介绍。这种情况说明了钢筋（丝网）混凝土闸门设计建造研究是可行的，但没有安全保障。显然，纤维混凝土结构闸门的设计、建造研究也是可行的，而且有可能形成国家有关部门的技术标准。
纤维混凝土结构闸门的合理性主要在于：
（1） 钢闸门在使用期内需要做大量的除锈防腐维护工作，纤维混凝土结构闸门从理论上说是可以终生免维护的。
（2） 野外使用的钢闸门面临着被偷盗卖废铁的社会问题，纤维混凝土结构闸门可以避免类似问题的发生。
（3） 纤维混凝土的现代无金属结构理念正是中华土木工程的基本理念，这种结构明确竖起了“无金属”的大旗，即中华“五行”——金、木、水、火、土，《史记》说：“木生水，土生火”，土木工程用了“土”和“木”，也就是用了“水”和“火”，就是不用“金”，实际上几千年的土木建筑都是无“金”的，因此是长寿的。现代无金属结构水工闸门首先是民族的、也一定是非常长寿的，这不仅有良好的经济效益，也会有长远的社会效益，将十分有力地支撑当代社会和经济的可持续发展。
2.2 纤维混凝土水工闸门试制研究
（1）纤维混凝土结构闸门的试制地点选在津南区双桥河闸附近仅一华里的建筑工厂院内，这主要是考虑到闸门混凝土浇铸的方便和闸门成品运输安装的方便。
（2）闸门采用的陶粒混凝土的配方由天津市建筑构件厂试验室协助提供，并指导闸门混凝土浇铸施工，尽管该闸门是在初冬季节施工的，由于有混凝土专家的具体指导，有精心地养护，结果保证了混凝土的质量。
（3）碳纤维筋的制作，仍采用本课题组过去成熟的方法制成，原材料生产厂家都提供了具体的材料性能检测报告和环境保护方面的报告，提高了试制应用的可信度。过去同类试制研究的试验结果也得到了充分地参考和应用。
（4）碳纤维筋的制作与以往不同的是，采用了一定的预应力技术，保证了碳纤维筋制作的质量，显然有利于纤维筋与混凝土之间的变形协调。
（5）试制工作对纤维筋的布设明显采用了内力大处多配置的优化技术，使碳纤维材料能够更好地发挥出应有的作用。
（6）继承以往成功的经验，纤维混凝土内也配置了短纤维，即美国的杜拉纤维，这便可明显提高混凝土的抗微裂能力和抗冻融能力。
2.3 纤维混凝土水工闸门设计承载力试验检测研究
（1）闸门制作在现场附近，这也给闸门试验检测带来不便，然而，作为科研课题，这一检测又是十分必要的，为了完成检测任务，不得已采用了最直观的堆载方法。
（2）本堆载检测工作最初拟聘请天津市水利科学研究所承担，由于种种原因，最后由国内结构检测技术设备较为著名的广州大学工程抗震研究中心协助检测，这说明了试验检测还是有相当大的工作量的，技术难度也很高。
（3）为了完成新试制闸门的检测工作，必须精心设计检测方案，保证工作中的安全，取得科学的、实事求是的检测结果。
（4）检测主要使用的法码由天津市津南区技术监督局提供，是可靠的。
（5）检测的计量手段是国家有关技术标准认可的。
3．采用现代无金属结构的优势
现代无金属结构水工闸门一般采用纤维混凝土结构形式，但对特殊需要的特大闸门，也可以采用纤维仿木结构形式。设计建造纤维混凝土结构闸门替代钢闸门，首先就明确了两种闸门的设计技术参数应该保持一致，且纤维混凝土结构闸门的造价一定不高于钢闸门，否则就没有优越性了。经过对天津市津南区双桥河闸几次现场实地考察和测量实际闸室和闸门的尺寸，拟新建造的替换闸门的尺寸为3.15M高、3.3M宽，设计水头为4M，因此，我们采用了如下钢闸门定型产品的有关技术参数]进行了替代研究。
表2 钢闸门定型产品的有关技术参数
规格
尺寸
高 ╳ 宽 ╳ 厚
适用水头（M）
闸板重
（kg）
单 价
（元）
PGZ 3 ╳ 3
3000 ╳ 3000 ╳ 275
4
3200
33496
表2示出的钢闸门的有关技术参数和经济指标起了参考和设计参数控制作用，设计的纤维混凝土结构闸门具有如下特征，且具有明显的技术和经济优势。
（1） 采用陶粒混凝土，能使两种闸门的重量基本保持一致，使原启闭机能够继续得到使用。
（2） 采用空心板形式，保证在不增加重量的前提下，具有足够的闸门厚度，满足抗弯需要。
（3） 采用双面配筋形式，提高为双向使用功能，优于表2所示的单向钢闸门。
（4） 采用混凝土内配置纤维筋，混凝土表面粘贴纤维布的方式，两种抗拉形式材料配置量基本相等，但其中每一种的配置强度都不低于钢闸门，即在设计上至少有两倍的安全系数。
（5） 新型闸门的造价不高于表2所示的单向钢闸门，而且在钢闸门造价的一半以下。
这次全新研制的现代无金属水工闸门，采用了纤维混凝土结构形式，复合纤维布和纤维筋选用美国赫氏公司和台湾塑料工业公司的原材料进行制作，材料拉伸强度在4000Mpa左右，混凝土选用陶粒混凝土，试验检测强度为C25以上。闸门为宽330厘米、高315厘米、厚25厘米的空心板，总重量约3吨，设计荷载为4米高水头，左、右和高三边边距15厘米处简支，因此荷载面积为9平方米，平均每平方米2.5吨，最大受力位置在闸门底部中点。
闸门堆载检测试验采用了5级均匀加载，总荷载为22.5吨，加载重物四分之三为标准砝码块，四分之一为规整石条。试验测点为9个应变观测点和1组挠曲变形观测点。试验计量设备为计算机自动数据采集静态电阻应变仪、千分表和百分表。试验从早7:30开始至晚18:00结束。检测试验结果表明，该闸门强度和刚度技术指标均符合我国有关技术法规的要求，闸门研制获得了成功。
参加本次试验的工程技术人员也总结认为，这种纤维混凝土的现代无金属水工闸门研制成功在我国尚属首次，试验检测表明该闸门具有很好的承载能力，结构设计合理，加工技术可靠。这类闸门的造价明显低于具有同样功能的钢闸门，耐腐蚀，耐老化，结构终生免维护，而设计使用寿命可达50年，远长于钢闸门寿命，同时该闸门的野外使用能够避免偷盗闸门卖废铁的社会问题，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。
双桥河南闸自1970年修建以来，因其处于淡水、海水、污水交汇区域，水工建筑物受到很大的侵蚀破坏，闸门经历了多次的翻修维护，已不能正常工作。新研制的现代无金属水工闸门于2004年初在双桥河南闸下水投入使用，在使用期间对水位进行的观测记录。这次现代无金属水工闸门试用观测结果表明，该闸门经过近一年的使用，特别是汛期的上下游高水位差及频繁启闭，闸门运行状况良好，且没有变形、老化、腐蚀现象，闸门表现出优良的性能，受到用户——天津市津南区防汛抗旱指挥部办公室的肯定。
4．结语
综上所述，现代无金属结构水工闸门采用复合纤维代替钢筋，是在新材料，新工艺应用的一场技术变命，势必推动现代土木、水利工程朝崭新的方向发展，可以走出一条有中国特色的民族现代化工程之路。
本次也对双桥河南闸的另外一孔换上了新的钢闸门，以便于长时间与首座现代无金属水工闸门进行综合对比观察，这种对比试验显然十分重要，是应该得到各界支持的，但是还需要持续多年，我们期待着第一个现代无金属水工闸门会有十分惊人的表现，这种优良性能的表现在理论上应该是以百年来度量的。
今后，我们将就现代无金属水工闸门的设计、制作、检测和试用另专门细致的研究介绍。
参考文献
[1] 李大华，现代无金属水工闸门问世，高科技纤维与应用，第28卷，第5期，2003年。
[2] 天津市水利局科研项目技术报告，《现代无金属结构水工闸门的研究》，2003年8月。
[3] Fred Isley，Earthquakes， Buildings and the Public Trust， Hexcel Co. Report，1997.
On the modern nonmetallic hydraulic gate
中国博士后科学基金项目（2012M511957）
作者简介：雷 拓（1973），男，陕西岐山人，讲师，工学博士，Email：。
摘要：为研究高层建筑转换梁节点上扁柱的抗震性能，进行了3个1∶4缩尺模型的低周反复加载试验，对其破坏形态、滞回曲线、极限承载力及延性进行了分析。在试验基础上，利用ABAQUS软件对试件进行了有限元分析；详细讨论了有限元模型的建立、模型材料参数的定义以及斜向钢筋的影响。结果表明：轴压的增大提高了试件的极限承载力，同时也减小了构件的延性；构件荷载位移滞回曲线饱满，具有较好的耗能能力；在相关参数合理设置的前提下，ABAQUS混凝土损伤塑性模型可用于钢筋混凝土构件的滞回分析；斜向钢筋增加了试件的极限承载力，但位移延性没有明显变化。
关键词：斜向钢筋；高强混凝土；扁柱；高层建筑；抗震性能；滞回分析；有限元
中图分类号：TU352 文献标志码：A
0 引 言
高强混凝土具有能够大幅度提升结构和构件的承载力、减小结构构件尺寸和自重、加快施工进度等优点，在工程实践中得到了越来越多的应用。近年来，在高层、小高层结构设计中，建筑师和结构工程师为了改善室内使用空间和视觉效果，较多使用了扁柱（柱截面高宽比为2～4），从而形成扁柱框架结构或扁柱框架剪力墙结构体系[12]。张国军等[3]、史庆轩等[4]分别就火力发电厂主厂房框架混凝土扁柱进行了缩尺模型试验研究。冯庆兴等[5]就结构计算中扁柱的几种建模方法进行了比较。而对于高强混凝土扁柱破坏机理的研究，目前还未见报道。
本文中笔者通过对3个配置斜向钢筋的高强混凝土扁柱的低周反复加载试验研究，定量测试结构构件在较低应力水平下的滞回曲线和骨架曲线，对扁柱的强度、刚度、延性和耗能进行了分析；详细讨论了试验有限元模型的建立、模型材料参数的定义以及斜向配筋对构件滞回性能的影响，验证了扁柱构件设计的可行性。
1 试验概况
1.1 试件设计与制作
试件原型为某24层高等级酒店结构转换层斜交梁节点上的扁柱。模型与原型的缩尺比例为1∶4，共制作3个试件，柱截面高宽比为3。扁柱混凝土设计强度为C80，钢筋为HRB400级；底座为斜交梁节点形式，底座梁以及加载梁的混凝土设计强度为C45，型钢为Q345级，钢筋为HRB335级。试件尺寸及配筋见图1，混凝土材料力学性能如表1所示。
1.2 加载制度
首先，采用千斤顶施加轴压比要求的竖向荷载（试件1，2均为1 000 kN，试件3为1 300 kN），待
竖向力恒定后，通过加载梁两端的滑动支座使加载梁始终保持水平，再由申科机施加水平荷载。初期加载为力控制，采用周期为100 s的正弦波，每级荷载循环1次，加载力幅值按每级10 kN递增。而后加载按屈服位移的整数倍逐级施加位移，每级荷载循环3次，直到试件承载力下降至极限承载力的80%左右时停止试验。试验加载装置如图2所示。
2 试验现象及结果分析
2.1 试验现象
试验中首先在柱脚出现竖向裂缝，接着产生水平裂缝。在接近屈服荷载时，竖向裂缝延伸，柱顶、柱脚混凝土开始压碎剥落；在柱身上下1/3处出现大量斜裂缝。在接近极限承载力时，柱顶、柱脚混凝土被压碎现象较为严重，并有钢筋露出。随着加载位移的继续增大，柱顶、柱脚混凝土完全被压碎，局部钢筋压曲、断裂；柱底、柱顶部位斜裂缝继续加密，但并未向柱体中部发展。图3为试件的破坏形态。
2.2 结果分析
试件荷载位移滞回曲线见图4。由图4可以看出，进入塑性后，滞回环基本呈稳定的梭形，说明扁柱的耗能能力较为理想，试件表现出一定的强度退化，但并不十分明显，在下降段强度退化相对明显；随着变形的增加，试件刚度退化越来越严重。对比3个试件，试件3的轴压力较试件1，2的大，从滞回曲线中可以看出，试件3的延性和耗能能力比试件1，2的小。
从图5可以看出，试件1，2的极限荷载在455 kN左右，试件3的极限荷载在500 kN左右；曲线在达到极限荷载后有一段平滑的过渡段，这说明该试件的延性较为理想。
表2为试验所得的主要试验结果统计，其中延性系数μ按下式计算
式中：Δu为承载力下降到极限承载力的85%时对应
的极限位移；Δy为构件屈服时对应的位移，按文献[6]中提出的方法确定。
3 有限元模型
3.1 材料模型的选取
混凝土材料模型采用ABAQUS程序的损伤塑性模型[7]。混凝土受压应力应变曲线选用Lgeron等[8]提出的应力应变表达式，该模型可定量描述箍筋的约束效应。笔者通过反复试算认为，箍筋约束区的混凝土必须采用约束混凝土的应力应变曲线，且约束混凝土极限压应变取为峰值应力相应应变的10倍左右。混凝土受拉应力应变关系采用双折线简化形式，混凝土拉应力在达到单轴抗拉强度ft0（此时的应变为εt0）之前为弹性受拉，刚度取为混凝土弹性模量；之后，直到混凝土拉应变达到极限拉应变εtu之前为线性受拉软化段；拉应变超过εtu后，混凝土抗拉强度降为0。本文中取εtu=0.001，混凝土受拉骨架曲线见图6，其中，f为应力，ε为应变。钢筋材料模型选用组合强化模型，钢筋受拉骨架曲线见图7，其中fy，fu分别为钢筋屈服应力和极限应力，εh为钢筋开始硬化的应变，εh=4εy；εu为钢筋极限应变，εu=25εy。
采用损伤塑性模型进行滞回分析时，最为关键的材料参数是混凝土拉、压损伤因子及刚度恢复因子的定义。关于刚度恢复因子wc和wt的取值，暂取程序默认值1和0。关于混凝土拉、压损伤因子，目前还没有公认的计算公式。参考张劲等[9]及Birtel等[10]的研究，采用式（2）～（4）定义受压损伤因子dc及受拉损伤因子dt，即
式中：β为混凝土塑性应变与非弹性应变的比例系数，经反复试算，本文中受压时取0.7，受拉时取0.95；εpl，εin分别为混凝土拉（压）时的塑性应变和非弹性应变；σk为混凝土应变为ε时相应的抗拉（抗压）应力，k取t，c分别表示混凝土拉伸和压缩状态；E0为混凝土初始弹性模量。
3.2 建模过程
扁柱及加载梁混凝土采用C3D8R实体有限元模拟。钢筋采用T3D2桁架单元模拟，将钢筋单元嵌入混凝土实体单元中。根据试件的破坏情况及考虑到提高计算效率，建模时将底座梁按固定端处理，而将加载梁混凝土材料定义为弹性。定义边界条件时，建立了参考点和加载梁顶面的运动耦合约束，通过约束参考点除竖向及水平以外的其他自由度保证加载梁不发生转动。图8为所建立的试件的有限元模型。
3.3 有限元分析结果
通过图4中计算和试验所得荷载位移滞回曲线对比情况可知，计算结果与试验结果比较吻合，计算与试验所得的极限承载力十分接近。从试件1，2与试件3的滞回曲线来看，轴压力的增加将会提高构件的抗剪承载力，但同时会造成延性的损失。通过进一步比较可以发现，计算得到的荷载位移滞回曲线的初始刚度偏大，且对试验后期的强度退化及捏缩现象的模拟还存在一定差异。究其原因，有以下2个方面：①基于收敛性方面的考虑，试件的保护层混凝土未能采用素混凝土应力应变关系；②钢筋与混凝土之间的粘结滑移效应未能充分考虑。
4 斜向钢筋的影响分析
本文试件中均配置了斜向钢筋，但现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）[11]中还未提供关于斜向钢筋的承载力理论计算公式。下面通过配置斜向钢筋与不配置斜向钢筋的计算结果比较斜向钢筋在混凝土试件滞回分析中的影响（图9）。研究发现：配置斜向钢筋后试件的极限承载力分别提高了10%～20%；而滞回曲线的形态没有明显变化，说明斜向钢筋对于试件的延性提高并不明显。
5 结 语
（1）试验结果表明，模型最后在柱端形成塑性铰，可认为构件薄弱点在扁柱柱端部位。滞回曲线的反“梭形”及加载时水平裂缝的贯通及斜裂缝的发展说明构件的破坏属于弯剪型，且以弯曲破坏起控制作用。从滞回曲线中可以看出，该构件的耗能能力较为理想。
（2）轴向力增加30%时，构件的极限抗侧承载力提高了11%；从延性来看，扁柱的延性相对较小，介于普通柱和剪力墙之间，而且随着轴向力的增加，构件的延性降低。
（3）基于ABAQUS平台，建立了该试验的精细化有限元模型。通过滞回分析与试验结果比较，验证了该计算结果的可靠性。斜向钢筋的配置会提高构件的承载能力，但构件的延性没有明显变化。
（4）在合理定义混凝土损伤塑性模型参数的前提下，该模型可以较好地用于混凝土构件反复荷载作用下的计算分析，但限于该模型本身的问题，如滞回规则、计算收敛性等，更为准确地计算模拟还有待于对混凝土损伤塑性模型的进一步完善。
参考文献：
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《岩土工程学报》2014年征订通知
《岩土工程学报》创办于1979年，是中国水利、土木、力学、建筑、水电、振动6个全国性学会联合主办的学术性科技期刊，由南京水利科学研究院承办，国内外公开发行；主要刊登土力学、岩石力学领域中能代表当今先进理论和实践水平的科学研究和工程实践成果等，报道新理论、新技术、新仪器、新材料的研究和应用；主要栏目有论文、短文、工程实录、焦点论坛、学术讨论和动态简讯等。欢迎有国家自然科学基金项目及其他重要项目研究成果的作者向本刊投稿，倡导和鼓励有实践经验的作者撰稿，并优先刊用这些稿件。
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关键词:土木工程；生产实习；教学改革
土木工程是应用性很强的专业，在对学生专业实践能力培养的过程中，生产实习起着举足轻重的作用。通过生产实习，不仅巩固了工程识图、工程测量、土木工程材料、土木工程施工等课程的理论知识，而且强化了学生的实践能力、动手能力，在实习过程中，以工程项目为对象，将相关课程的专业知识进行融会贯通，提高了学生综合分析问题、解决问题的能力。生产实习对学生融入团队的协作能力与沟通能力的培养、吃苦耐劳工作作风的锻炼，也是一个难得的机会。此外，利用生产实习的机会，有意识地学习质量管理、成本管理、人力资源管理、物资管理、合同管理等项目管理内容，也是弥补土木工程专业学生经济、管理方面薄弱环节的一个绝好机会。但是，在生产实习环节组织过程中，由于土木工程专业生产实习的具体特点，使得有效实施难度较大、不易组织，致使生产实习效果大打折扣、不尽人意，因此，客观分析生产实习存在的问题，研究如何进行生产实习环节的系统管理、保证生产实习的教学效果和加强学生实践能力的培养就显得更加重要。
一、土木工程专业生产实习存在的问题综合分析
国内普通高校的生产实习情况，当前土木工程专业生产实习存在的主要问题有：
（一）联系实习单位困难，缺少稳定的实习基地
学生到工地实习的目的是以学习为主，学生具备一定的理论知识但缺乏实际经验，一般不能给实习单位带来经济效益，反而会给实习单位带来一定的安全隐忧。在市场经济体制下，对于以追求合理利润为主要目标，同时考虑安全、进度、质量等管理内容的企业，基于工程项目的流动性以及施工进度、施工安全等因素的考虑，对实习生的接纳并不积极，这就使得实习单位联系起来非常困难。对于大多数普通高校的土木工程专业，主要是通过教师和学生的个人关系联系实习单位。基于生产实习的特点，每个工地接收学生的数量有限，一般不宜超过五个，而土木工程专业学生人数众多，高校对学生实习工地数量需求很大，而且各高校实习时间相仿，企业难以接纳和安排。
（二）实习时间较短，不能跟踪整个施工过程，实习内容不全面
国内高校土木工程专业的生产实习一般为四周时间，由于时间较短，学生在实习中只能接触工程部分内容，实习内容不够完整。此外，施工企业推行项目责任制，学生实习一定程度上成为项目部的负担。因此，很难对施工单位再做进一步要求，致使部分学生在工地上走马观花，缺少有效指导，或以参观者的身份去实习，或被安排在办公室做一些事务性的工作，导致实习深度不够，难以达到实习预期效果。
（三）学生分散实习居多，缺乏全面、有效的过程监控
由于实习学生数量众多，大多数高校采取以学生自己联系分散实习为主、学校统一组织集中实习为辅的方法。由于实习地点分散，遍布省内外，教师无法进行有效管理，使得实习效果更多的是依靠学生的自觉与自律。部分学生实习目的不明确，不重视实践环节，缺少主动性、持之以恒与肯于吃苦的精神，处于被动实习状态。部分同学备战考研，无心实习。因此，总体上并没有达到实习的预期效果。
（四）实习安全问题存在风险
一方面是施工现场安全问题，施工现场各种临时设施、水电管线、建筑材料、施工设备繁多，多工种立体交叉施工，存在一定安全风险。实习生须在工地人员带领下进行工作，否则遇到突发状况难以做出准确、及时的反应。此外，还包括交通安全、住宿安全、饮食安全等问题，均给学校及实习单位带来很大压力。部分实习单位顾虑到学生施工现场安全，不支持学生完成大量的外业作业，对实习质量有较大影响。
（五）实习成绩考核评定机制存在不足，无法真实反映实习情况
由于学生实习过程中缺乏有效的监督，实习单位提供的实习鉴定材料有时也不能准确反映学生实习的真实情况，因此，实习成绩多以实习日记、实习报告为评定依据。个别同学实习报告甚至出现雷同或抄袭现象，由于指导教师掌握学生情况有限，因此导致实习成绩评定存在偏差。基于上述原因所限，学生的生产实习往往达不到良好的效果。因此，本文针对生产实习中存在的常见问题，结合生产实习的目标，采用多渠道、多环节齐头并进的方式，系统构建生产实习教学体系。
二、生产实习教学体系的构建与实践
（一）改革生产实习模式，建立政府-学校-企业相互合作的良性机制
针对我国高校当前实践环节面临的困境，主要原因在于缺少了企业的支持和配合，这是非学校自身的能力所能解决的。对此，我们可以借鉴德国工程教育模式。德国工程教育模式作为国际工程教育发展过程中的成功模式，有许多值得我们借鉴的经验。德国的高等工程教育是以培养成品工程师为目标，非常注重培养学生的动手能力和严谨务实的精神，对学生的实践时间和实践经验均有明确要求。德国工科大学的学生一般有3-6个月的时间在企业进行生产实践，学生还经常利用假期参与企业的科研开发和项目研究。德国作为法制国家，高等学校是整个国家法制体系中的重要组成部分，每当高等教育改革条件相对成熟时，德国政府就会以法律的形式予以明确，保证改革能顺利进行。德国从法律上明确规定企业应参与学校人才培养，企业把参与学生培养作为企业的社会责任与义务，愿意接纳学生参与企业的实践活动。而我国这种良好的合作机制未能很好地开展起来，其主要原因是：企业缺乏积极性，政府没有出台相关的政策支持学校与企业合作，学校缺乏社会责任意识和教育教学改革的动力等原因。要想改变这种状况，政府、学校、企业三方必须承担相应的责任、义务，并且用法律的形式予以明确。长此以往，步入正规后进入良性循环。
（二）进一步建立稳定、高质量的实习教学基地
建立一定数量稳定、质量优良的实习教学基地，是保证生产实习质量的基础，良好的生产实习基地会为学生在施工技术、施工管理等方面起到良好、规范的引领作用，为学生树立科学的工程意识打下坚实的基础。企业规范、完善、科学的项目运作模式，使得学生树立起较强的质量管理意识。而改革生产实习模式，建立政府、学校、企业三方相互合作的良性机制确实需要一个过程，一方面，我们应积极宣传，将推进过程加快。另一方面，高校应立足于当前，加大力度，充分利用校友会、产学研合作、行业培训等各种资源，加强校企联合，进一步完善实习基地。学校可以在科研课题、业务培训等方面给企业提供帮助，双方签订长期合作办学协议书，力求达到校企合作的双赢。
（三）有效利用多媒体技术，丰富、完善实习内容
基于生产实习时间较短、不能跟踪项目整个施工过程、实习内容不全面及部分工地施工管理不规范、施工质量较差等缺点，充分利用多媒体技术，采取多种形式、多种渠道收集、制作实践教学资料，作为生产实习不可缺少的辅助手段。其内容主要包括反映新材料、新技术、新工艺及典型施工技术的专题施工录像、图片说明。利用网络资源、影像教学及软件模拟等方式进行室内模拟生产实习，使学生通过真实场景体验现场的施工过程，与现场的生产实习相辅相成。
（四）完善生产实习教学文件资料
生产实习教学文件主要包括生产实纲、任务书、指导书等内容。由于生产实习的分散性，指导教师的指导时间受到限制，因此，完善、详细的生产实习教学文件能够起到较强的指导作用。而又由于学生实习工地、实习内容的差异性，实习前，无法针对每个学生给出具体的生产实习任务书、指导书，因此，应针对当前常见工程类型，如钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土剪力墙结构、轻钢结构厂房、砖混结构等，给出针对不同结构形式的生产实习任务书、指导书，并以分部工程为对象，给出各分部工程实习要点及思考题。在实习过程中，指导教师再针对工程的具体内容予以补充完善。
（五）建立生产实习全过程质量监控体系，强化过程管理将生产实习质量控制划分为事前控制、事中控制、事后控制三个阶段。
1.事前控制阶段
（1）加强管理，健全实习制度。规范学生自行联系工地的审批程序。学院统一制定生产实习审批表下发给学生，学生联系好实习单位后，填写实习单位及实习工程概况、实习内容，实习单位签署接收学生实习意见、家长签字同意后，学院最终批准。建立合理的考评制度。采取日常考核与集中考核相结合的方式，从实习表现（包括日常出勤情况、解决实际工作问题的能力、工地评价等内容）、实习工作日记、实习报告、实习答辩等方面量化指标，通常可参照实习表现占40%、实习日记和实习报告占30%、答辩成绩占30%的比例设定。
（2）重视实习动员环节。学院、系对生产实习动员给予足够的重视，着重强调生产实习的意义、目标及实习安全的重要性，细化实习要点，以使学生做好充分准备。但实习动员不能只局限于动员大会，除此之外，尚应设置系列实习讲座，主要内容包括：a.施工质量验收系列规范入门讲座。使学生熟悉施工质量验收系列规范的组成，施工质量验收统一标准的内容、作用，主要专业施工质量验收规范的内容，施工现场质量验收的程序、组织方式等内容。b.平法图集讲座。系统介绍混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图，即G101平法图集系列。c.建筑工程技术资料讲座。系统介绍建筑工程技术资料管理规程及技术资料的收集与整理方法、要点。d.工程材料试验检验讲座。系统介绍常见工程材料如水泥、钢材、混凝土、砂浆、砌块、砖、防水材料等的外观检验、取样要点、实验室检验主要内容等。e.现场施工讲座。播放一定数量的现场施工视频，主要侧重施工现场施工工艺、施工质量的控制等内容，使学生能够近距离接触，增加感性认识。该系列讲座也可穿插在学期中，分模块结合建筑施工与管理、混凝土结构等课程进行。做好了系统的前期准备，学生进入工地之后，能够尽快地、有条不紊地适应工地工作和生活。
2.事中控制
该阶段的理想状态是在政府、学校、企业三方相互合作的良性机制引导下，学校与企业合作共同对学生生产实习予以系统指导、合作培养。但在当前形势下，多数实习单位并未达到这种程度，其中，学校未与实习单位进行很好沟通也是一大主要原因。因此，学校应主动加强与实习单位的联系，使实习单位了解学生实习的主要任务，予以合理安排。此外，该阶段应进一步完善学校、指导教师对学生的实习过程质量监控。
（1）规范实习教学资料要求。实习期间，要求学生每天完成实习日记，详细记录每天实习内容、工地遇到的问题、解决方法、收获等。实习结束完成实习报告，强化实习报告质量要求，要求总结实习过程的精华、亮点，并结合规范、规程、标准等明确、完善佐证资料，要求按照科技论文的要求完成，力求学生在完成实习报告的过程中，得到进一步的升华。
（2）指导教师随机抽查。学院、系可以根据学生实习地点，设定指导检查多条路线，每条路线由1-2名指导教师负责，分组指导，采取随机抽查与定期检查相结合的方式。每周要求学生通过电话、短信、邮件等多种形式与指导教师联系，以使指导教师及时了解情况。指导教师随机性地与工地项目经理联系，了解学生实习表现等。
3.事后控制学生返校后，可设置形式多样的环节检查并进一步提升实习效果。
（1）设置生产实习答辩环节。在学生进行生产实习过程陈述后，答辩教师针对学生实习内容进行有针对性的提问，通过该种方式，可以准确了解学生的实习情况。
（2）召开生产实结报告大会。选取一定比例的学生进行会上交流。通过会上交流，增进同学间的沟通，相互借鉴，增强实习效果。
（3）综合评定生产实习成绩。结合实习日记+实习报告+答辩+指导教师检查等多项内容，综合评定生产实习成绩。
三、结束语
综述所述，针对当前生产实习中存在的问题，我们应当采取多渠道、多方法，改革生产实习模式，建立政府、学校、企业三方相互合作的良性机制，加强实习教学基地的建设，规范生产实习管理，建立生产实习全过程质量监控体系，并有效利用多媒体技术作为辅助手段，丰富、完善实习内容，使生产实习效果取得实质性提升。
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近5年学校获得8项国家科学技术进步奖、国家技术发明奖
2010年国家科学技术进步二等奖获奖项目
特大异型工程精密测量与重构技术研究及应用
该项目在国家“十五”科技攻关项目、北京市自然科学基金、奥运工程、故宫古建筑大修等项目的支持下，率先开展了特大异型工程精密测量与重构技术研究；提出了快速精密“按需建网”的控制测量理论与技术，研制了基于经纬仪、全站仪以及数码相机为传感器的高精度三维坐标测量系统，基于地面激光雷达的精密三维重构技术，发明了专用测量装置，制定了相关技术标准，整体技术达到国际先进水平。本项目相关成果获省部级科学技术金奖1项、一等奖3项、二等奖3项；已申请国家发明专利10项，其中授权7项，获软件著作权2项，68篇（其中EI 9篇），出版专著3部，制定行业标准3项。
本项目已在国家大剧院、“鸟巢”、水立方、国家体育馆、首都机场新航站楼、CCTV新址、探月工程50米天线、北京国贸大厦、武广客运专线、故宫古建筑大修、全国地铁建设等大中型工程中得到应用，经济效益达到7亿多元，为北京奥运会、探月工程等国家重大工程项目作出了突出贡献。
2011年国家科学技术进步二等奖获奖项目
固体废弃物循环利用新技术及其在公路工程中的应用
该项目属交通运输工程领域，针对国家节能减排的重大需求，解决了道路建设中废旧沥青混合料、废旧橡胶轮胎、钢渣、建筑垃圾等代表性固体废弃物在公路中高掺配率循环利用的关键技术难题，形成了生产线与试验示范基地，实现了固体废弃物的高效循环利用。本项目已获得授权发明专利4项、实用新型专利6项、受理发明专利申请7项，编制国标4部、行业规范4部，相关技术已在全国18个省市的32个国家和省级重点工程中成功应用。近3年来，本项目取得直接经济效益21亿元，累计经济效益33亿元，引领了交通运输、建筑、钢铁等行业的技术进步。
2012年国家科学技术进步二等奖获奖项目
地下工程开挖诱发灾害防控关键技术开发及应用
近年来，我国地下空间开发迅速发展，仅城市轨道交通行业每年新增里程就达150公里以上，市政基础设施等大型穿越工程显著增加。确保开挖、运营以及相邻构筑物的安全是地下工程建设的技术核心，本项目针对大型地下工程开挖领域的超近结构物隔离保护、风险辨识与控制、灾后结构恢复等重大技术难题，展开了长达15年的科技攻关。
在国家自然科学基金重大项目等支持下，本项目通过关键技术的开发与应用，取得了阶段性成果19项，授权专利8项（其中发明专利6项），软件著作权7项，发表相关学术论文116篇，形成地方标准2部，所取得的技术成果已经在“首都机场滑行道穿越工程”等国家重点工程中得到广泛应用。
代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心
代表性建筑与古建筑数据库教育部工程中心依托北京建筑大学测绘工程、地图制图与地理信息工程等学科，于2009年12月经教育部批准建设。
工程中心围绕我国代表性建筑和古建筑遗产保护与利用的迫切需求，发挥与国内古建筑数据库生产企业联合的产学研优势，通过研究开发与工程化的环境建设，构筑起代表性建筑与古建筑数据库技术的工程能力平台；建立并完善工程化产业化的体制及运行机制；建设国内领先具有国际竞争力的代表性建筑与古建筑数据库技术研发与工程化产业基地。
工程中心的主要研究方向和内容：
建筑三维空间数据获取系统与技术：研制拥有自主知识产权的三维激光扫描仪，研制以数字近景摄影测量与扫描系统为代表的数据采集设备，形成一个能够以多种手段获取代表性建筑与古建筑的各种空间几何、影像纹理、点云等多源数据的系统。
面向古建筑等大型复杂对象的逆向三维建模软件与技术：对采集的点云数据进行逆向，包括数据处理构建点云模型、根据点云模型提取构成建筑构件的结构实体几何（Constructive Solid Geometry— CSG）模型、基于点云模型构建建筑表面的三维不规则三角网（3D-TIN）模型、在CSG模型或者3D-TIN模型上加载影像纹理构成建筑的仿真模型4个步骤。
代表性建筑与古建筑数据库管理系统与技术：数据库中要包含空间数据与非空间数据，还有文学数据、历史数据、影像数据等。要设计一种能够管理、查询、显示和利用这些数据的数据模型和结构，构成代表性建筑与古建筑的数据库系统。
代表性建筑与古建筑数据库的应用技术：将数据库应用于建筑遗产生命过程分析、建筑遗产备灾数据库、数字化建筑遗产复原研究、推动建筑学的实境化教学、国际化的建筑数据交换平台等5个方面。
基于文献的历史建筑复原研究数据库：将中国历史不同时期建筑的资料与文献数据重建为历史建筑的代用数据，并使用现代信息获取、存储与可视化技术，提取各个朝代特色建筑的丰富资料成为数字化信息，进而建立一个较完善的、可共享的历史建筑档案数据库。
建筑信息存储与交换数据标准：建立富有建筑行业特色的历史建筑和特色建筑数据库，以及国内首个历史建筑和特色建筑数字档案信息交换及应用平台。
近几年，该中心获得国家科学技术进步二等奖1项，省部级奖励8项。
城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室
城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室依托北京建筑大学环境工程和市政工程、环境科学等学科建设，于2009年12月经教育部批准成立。实验室立足北京，面向全国，紧紧围绕我国城市化快速发展进程中水环境污染控制和综合治理中的突出共性问题，以城市雨水系统为切入点，以可持续水循环为引领，以建立健康的城市水环境为目标，以揭示城市水环境水量水质保障各环节的科学机理为支撑，在城市雨洪控制与利用、水质净化与环境风险评价、水资源再生利用与节水、水资源优化配置与管理领域，通过环境工程和市政工程、环境科学等学科之间的相互交叉和渗透，重点开展跨学科创新性应用基础研究。
重点实验室主要研究方向及研究内容：
城市雨洪控制利用与水环境生态修复：城市雨水系统发展战略与规划设计评估模型工具研发；城市雨水产汇流特征及其对水环境响应机理研究；城市雨水资源化利用理论与技术；城市雨水径流污染控制理论与生态处置技术研究；城市雨水管理政策与制度设计研究；城市雨水系统的信息化管理 。
污水处理及其资源化：污水处理系统的数学模拟优化与数字化智能决策控制系统 ；可持续污水生物营养物去除回收反应过程和机理；高效低耗的污水再生处理新工艺；污水生物处理系统中的内源过程机理研究；污水资源化回用的环境与健康风险评价原理与方法研究。
城市节水与水系统优化管理：城市生活公共建筑节水技术研究；城市工业再生水利用技术研究；城市规划对城市节水影响机理研究；城市工业节水潜力分析和技术集成；城市工业和公共建筑节水相关定额研究。
目前，实验室共承担科研项目200余项。其中，国家自然科学基金10项，国家重大科技专项课题/子课题6项，国家“863计划”课题1项，省部级项目30余项。近年来，实验室承担各类企业合作与社会服务项目200余项。包括：北京市东方太阳城水环境系统与雨水利用工程、数字化污水处理厂的建设研究方案、龙潭湖节水和再生水利用的研究与示范等。
现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室
该实验室依托北京建筑大学与建设综合勘察研究设计院有限公司，于2011年9月被国家测绘地理信息局批准建设。实验室凭借学校测绘科学与技术学科优势、人才培养优势和建设综合勘察研究设计院有限公司的建设行业优势，面向城市规划、建设、管理和文化遗产保护需求，通过产学研联合，实现优势互补，研究构建现代城市测绘地理信息理论方法和技术体系，为城市运行管理和文化遗产保护提供特色服务，为政府提供决策支持，为公众提供信息服务，为企业运营提供技术服务。实验室将逐步建设成为现代城市测绘地理信息领域的高水平研究平台。通过营造一个创新、开放、和谐的实验室学术环境，培养在主要研究方向上具有国际、国内先进水平的中青年优秀科学家、学术带头人和优秀创新团队，形成高层次学术交流、成果培育转化和人才培养基地。
重点实验室主要研究内容：
现代城市测绘技术体系与标准化：基础测绘方面：研究大地基准现代化、城市三维测量与建模的理论与方法；在摄影测量与遥感方面，主要研究多源对地观测数据高可靠高精度处理、高效能网络分布式光学遥感数据一体化处理、倾斜摄影与面阵摄影测量技术、多模式合成孔径雷达摄影测量、激光雷达数据处理及其与摄影测量数据融合、遥感数据智能解译等；在地理信息系统方面：主要研究地图智能综合与质量控制、地理信息自动化数据挖掘与知识发现、时空数据通用模型与一体化管理、地图数据级联更新、地理信息智能服务等。要大力推进地理信息数据处理关键技术攻关，加强测绘生产技术装备建设，建设地理信息服务体系，研究制定测绘基准框架，通用和专用标准。
城市地理信息理论、方法及应用：重点研究网格化城市管理的理论、方法和技术体系；研究城市突发事件应急指挥和城市运行保障的策略、模型、方法和技术；研究构建城市历史多源空间信息共享与服务系统平台的相关理论和技术方法；研究城市空间信息应用与共享服务模式，发展面向网格化、精细化城市运行管理服务的空间信息支撑技术，探索基于空间信息的城市建筑生命周期管理新方法。
建筑精细测量与重构重点研究城市建（构）筑物精细测量技术：为建筑施工进行精密放样、建筑运营进行质量监控和安全监测服务；文化遗产精细三维重构技术，为文化遗产数字化保护和利用服务。
近年来，学校重点实验室获得多项省部级以上科技奖励。“特大异型工程精密测量与重构技术”获得2010年国家科技进步二等奖；“三维激光扫描测量建模技术研究及在故宫古建筑测绘中的应用”获得2009年测绘科技进步奖一等奖；“国家体育场精密施工测量技术研究与实践”获得2008年测绘科技进步奖一等奖，同时荣获2008年度“全国优秀工程勘察设计金奖”。
供热、供燃气、通风及空调工程北京市重点实验室
供热、供燃气、通风及空调工程北京市重点实验室依托北京建筑大学环境与能源工程学院供热、供燃气、通风及空调工程学科，是经北京市教育委员会、北京市科学技术委员会评审和认定的首批北京市重点实验室，于2001年6月成立，2009年12月通过第二期建设项目验收，2010年9月进入第三期建设。
重点实验室主要研究方向：
燃气综合高效利用技术：包括研究燃气综合高效利用技术、天然气梯级高效利用技术、集中供热和区域供冷技术、城镇建设和新农村建设所应用的新能源和可再生能源应用等相关技术。
供热空调制冷系统与设备节能技术：包括研究供热系统量化管理节能技术、空调用冰蓄冷技术、大型公共建筑用能系统监测和优化技术、浅层地热和水源热泵技术等。
室内环境质量检测与控制技术：包括研究室内空气品质的检测方法、室内空气品质控制手段相关技术、室内空气品质改善技术。
建筑节能综合应用技术研究：包括研究降低建筑用能系统、能源输配系统能耗并提高能效技术、监测和优化管理建筑用能技术、改善建筑围护结构或建筑构件热工性能技术、实现可再生能源在建筑中的规模化应用技术、发展绿色建筑和实现建筑节能减排相关技术。
近5年来，承担科研项目125项，科研经费2，228万元。其中，国家自然科学基金4项，“863计划”子课题1项，“十一五”子课题7项，国际合作项目5项。实验室已完成的研究成果中，许多已直接应用于北京市场，内容涉及旋流式烟气除尘器、低污染催化燃烧炉、烟气热能回收器、低温空气源热泵系统、室内环境质量检测等，同时申请多项发明专利及实用新型专利。
绿色建筑与节能技术北京重点实验室
绿色建筑与节能技术实验室是2010年由北京市教育委员会、北京市科学技术委员会批准建设的北京市重点实验室。实验室的建立主要为北京市城市建设发展中所遇到的环境和资源方面的问题、可持续发展方面的问题提供科技支持。实验室以“人文北京、科技北京、绿色北京”为服务方向，将建筑学、土木工程、材料科学与工程、环境工程等多学科进行交叉与融合，结合北京的城乡建设需求，致力于基础研究、应用基础研究、关键技术研发，促进当前与未来城乡建设中以可持续发展为模式的建筑事业发展。
重点实验室主要研究方向和课题：
绿色建筑设计与施工关键技术研究：绿色建筑规划评估理论与应用；既有建筑更新改造的理论、方法与模式；新型围护结构研究；建筑风环境、光环境、水环境研究；可再生能源建筑一体化技术研究。
节能墙体关键技术研究：研究节能混凝土、砌体外墙和玻璃幕墙的设计、生产和施工的系统理论；研究混凝土、砌体外墙及玻璃幕墙节能性能的关键技术；研究节能混凝土、砌体外墙及节能玻璃幕墙的系统设计理论。
可持续性建筑材料研究：研究建筑垃圾资源化关键技术与应用研究；研究再生结构材料与再生功能材料的形成机理；研究节能环保材料设计与机理研究；研究工业废弃物在可持续性结构材料中的性能机理及应用技术。
绿色建筑能源系统研究：供热空调制冷系统与设备节能技术研究；新型高效制冷、热泵机组及系统研究；建筑能耗及环境控制系统特性评价指标研究；建筑用能管理自动控制系统研究；可再生能源开发与利用理论及技术研究；蓄能机理及建筑应用研究；太阳能、浅层地热能开发与利用关键技术及理论研究；混合能源系统的运行控制研究。
绿色建筑水循环系统：雨水收集利用关键技术与设备成套化研究；非传统水源循环途径与水资源优化配置技术研究；建筑节水与场地水资源循环利用技术；低影响开发与绿色建筑关键技术与应用研究；绿色建筑水环境生态调蓄净化技术与集成技术。
该实验室近年来获得国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖15项，国家优质工程设计银奖1项，省部级优秀设计奖1项；编制国家、地方、行业各类技术标准4项；专利及知识产权数十项。
实验室自组建以来，在绿色医院设计研究、采光遮阳一体化建筑构件研究、高层建筑风噪机理及对策研究、节能材料制造研究等多个方向，开展了系统的研究工作，取得了一定的阶段性成果并进行了示范项目的成果转化实践。同时，实验室针对绿色建筑重点方向，面向北京及全国进行开放性课题资助。典型的研究课题及成果有：中国驻厄立特里亚使馆经商参处绿色建筑设计、北京腾达大厦绿色建筑优化对策研究、北京宣武医院绿色医院评价及设计研究、佛山东平新城项目绿色建筑星级认定技术咨询等。
工程结构与新材料北京市高等学校工程研究中心
工程结构与新材料北京高等学校工程研究中心经北京市教育委员会批准于2010年1月成立。该中心具有北京市高校唯一的“工程结构与建筑材料”工程检测资质，拥有国家设计甲级资质的北京建工建筑设计研究院和全国行业领先的北京建工京精大房工程建设监理公司。工程研究中心依托北京市建设领域龙头企业北京建工集团、北京市建筑设计研究院、北京市市政工程设计研究总院、北京市政路桥控股有限公司等4家企业，为北京的城市建设提供必要的技术支撑，旨在提升北京在工程结构节能、抗震、耐久性、环保和可持续发展结构工程材料应用方面的整体水平。
工程研究中心主要研究方向：
工程结构节能抗震新技术研究和应用：开展工程结构相关的抗震新技术和国外先进抗震技术的国产化研究，节能新型墙体的研发和应用研究。
现代大型复杂结构施工监控技术与标准化施工技术：开展大型复杂结构的施工关键技术和施工监控技术研究，高效预应力成套技术标准化施工研究。
既有工程结构的检测、鉴定与维修加固：开展工程结构的材料检测、结构检测、检测鉴定和加固新技术的研究。
建筑垃圾资源化、再生环保节能和可持续性结构材料的研究和应用：开展建筑垃圾资源化、再生结构材料关键技术和规模化生产技术研究。
环保型可持续发展城市道路工程材料：开展环保型城市道路材料的关键技术研究，积极开展热再生技术、温拌沥青混合料技术的成果转化。
工程研究中心目前承担“973计划”“863计划”、国家科技支撑计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等研究项目共计80余项，研究经费达1，000余万元。获得国家和省部级奖励11项；申请专利10余项，获批6项，其中发明专利2项。
北京市建筑安全监测工程技术研究中心
北京市建筑安全监测工程技术研究中心于2011年4月经北京市科学技术委员会正式批准设立。中心结合学校机械工程、土木工程和电气工程等学科优势，致力于该领域重大关键性、基础性和共享性技术的研究，以及相关科研成果的系统化、配套化和工程化开发，为北京乃至全国建筑安全监测提供所需高新技术和装备。
中心主要研究方向：
基于声学技术的建筑安全监测。
大型建筑运行环境状态监测。
建筑安全物联网系统工程。
特种机器人的研究在建筑安全监测中的应用。
建筑钢结构和混凝土结构安全评估及可靠性技术。
建筑装备安全监测规范与服务。
目前，中心在研国家自然科学基金项目1项，北京市自然科学基金项目2项，其他省部级以上科研项目10余项。获北京市科学技术奖一、二等奖各1项，其他省部级科技奖2项。
北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心
北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心于2012年经北京市科学技术委员会批准成立。该中心以北京建筑大学为依托，并联合北京市政工程设计研究总院和北京市政路桥建设控股（集团）有限公司，形成了集交通基础设施综合防灾减灾规划、大型交通枢纽设计、交通基础设施新材料与新技术研发等于一体的省部级科研及成果转化平台。中心整合了北京交通基础设施研究领域的优势资源，协同开展科技创新，通过产学研结合，促进成果转化，为北京建立高效、安全、环保的世界城市交通运输体系提供技术支持，并培养一批高层次人才，以满足北京交通基础设施建设需求。
中心技术研究开发主要方向：
交通枢纽规划设计：研究综合交通枢纽规划布局理论、功能设计方法及行人交通特征，解决高效交通换乘、优化枢纽内部流线等交通运行效率及紧急情况下行人疏散等安全问题。
交通基础设施综合防灾减灾：研究交通基础设施的综合防灾减灾，解决地下道路及空间火灾烟气控制、内涝防治、安全疏散、结构抗震设计及安全评价问题。
交通基础设施全寿命设计：解决交通基础设施全寿命设计相关技术难题，着重开展混凝土耐久性及工程应用技术、交通基础设施使用性能预测、评价技术与应用和交通基础设施抗震设计新技术等相关内容的研究。
交通基础设施施工新技术：研究交通基础设施施工新技术，解决施工的空间制约、资源制约、无障碍施工等问题。
该中心近3年来获得国家科技进步奖一等奖1项、二等奖5项，省部级科技进步奖22项，国家优质工程设计银奖4项，省部级优秀设计奖16项；国家、地方、行业各类技术标准54项；专利及知识产权75项；国家级工法5项，省部级工法10项。科研成果已应用于工程约60余项，其中包括：奥林匹克公园综合交通规划、北京地铁4号线的防灾减灾设计、长安街大修改造的全寿命设计、北京市四元桥立交工程的施工新技术等。
北京建筑文化研究基地
北京建筑文化研究基地于2010年被北京市哲学社会科学规划办公室、北京市教育委员会批准建立。
基地自成立以来，紧紧围绕“三个北京”和中国特色世界城市建设，开展北京城市文化特色研究、空间哲学研究、建筑伦理研究和建筑文化遗产保护研究，共承担各级各类课题40余项。其中，国家社科基金项目2项，省部级哲学社会科学课题15项，北京市自然科学基金2项。举办国际、国内学术研讨会5次，出席国内外学术会议40余人次。出版著作20余部，150余篇。有20多篇论文被《人大复印报刊资料》全文转载，有100余篇论文被CSSCI收录。基地重视人才培养和建筑文化科普工作，2012年开始招收“设计伦理学与美学方向”硕士研究生，建设了建筑物文化特色资源库，取得了丰硕的科研成果和良好的社会效益。
基地主要研究领域：
北京城市建筑文化特色与功能研究：北京传统建筑文化的意义及功能；北京城市主要功能区的建筑文化特色；北京城市公共建筑物和公共空间的文化内涵；北京城市建筑形态的文化功能等。
建筑伦理研究：建筑、规划、工程活动的价值取向；建筑、规划、工程活动的公共参与；西方建筑思潮的伦理分析。
北京建筑文化遗产保护研究：北京城市建筑遗产的类型与特征；北京城市建筑遗产的文化功能评价；北京城市建筑文化遗产的再利用。
北京应对气候变化研究和人才培养基地
北京应对气候变化研究和人才培养基地成立于2012年3月，由北京市发展和改革委员会、北京市教育委员会联合共建。
基地的基本定位：
北京市应对气候变化智库；北京市应对气候变化信息服务中心；北京市应对气候变化战略措施研究和技术交流平台；应对气候变化专业人才培养与人力资源储备中心。
基地建设将立足北京、面向全国、放眼世界，跟踪气候变化问题的国际、国内形势及动态，汇聚国内外应对气候变化领域的精英人才和技术，集成利用北京市在相关研究领域的各类资源，开展气候变化对本市经济社会的影响及应对措施等方面研究，培养储备本市应对气候变化专业人才，努力将该基地建设成为与国际接轨、国内一流的集应对气候变化相关教学、研究与技术开发于一体的产学研综合性基地。
基地将组建与气候变化紧密相关的能源、交通、建筑、环境、生态、经济与金融、规划与管理等跨学科研究力量，紧密跟踪气候变化问题的国际国内形势及动态，系统全面地分析气候变化对北京市经济社会和环境的影响，研究本市应对气候变化的总体战略、应对机制与技术、应对计划与方案。
基地主要研究方向与内容：
开展相关发展战略和政策标准的研究；搭建北京市应对气候变化信息交流和研发网络；开展应对气候变化技术研究，包括基础研究、适应气候变化能力的研究、提升温室气体减排水平的研究、温室气体减排及相关低碳政策在短期内的经济社会影响研究等。
北京建筑大学——浙江勤业建工集团有限公司技术研发中心
为充分发挥高校科研人才优势和建筑施工企业的生产要素资源，促进工程建设领域的科技进步和科技成果的孵化与转化，建筑工程浙江省工程技术研究中心（企业技术中心）由北京建筑大学和浙江勤业建工集团有限公司（以下简称“浙江勤业集团”）共同组成并申报建设。中心于2009年获得浙江省批复（浙经信技术[2009]311号）。
研究中心的建立是本着优势互补、互惠互利、共同发展的原则，以切实发挥产学研联合作用为目标，以实现提高企业科技创新、促进高校科技成果转化为主要任务。
中心自建立以来围绕工程实际中遇到的技术难题，企业与高校联合开展了多项科研项目合作和技术攻关，主要包括：围绕土木工程施工领域的共性技术与关键技术，重点在施工新技术、新材料、新设备、新工艺等“建筑四新技术”方面开展创新研究与开发，以形成一批具有自主知识产权的一系列技术成果，并大力做好应用与推广工作。
中心的科研项目选题主要来源于三个途径：一是浙江勤业集团设立或拟定的项目，包括工程建设的行业标准、发明专利、国家级工法等；二是学校根据具体土木工程热点、难点技术而设立或拟定的项目；三是国家及地区科研主管部门的相关科研课题。浙江勤业集团与学校拟定的项目由各单位分别提交到研发中心，并由专家委员会评审通过后，方可列为正式选题并由中心负责编制项目申报指南。
北京建筑大学建筑科技大学科技园
北京建筑大学建筑科技大学科技园是依托北京建筑大学的优势学科及科技创新资源，面向首都城乡建设，集聚创新创业人才，扩散高新技术，建设知识创新和科研成果转化及产业化的中心；是为首都城市规划、建设与管理提供科技支撑和智力支撑的创新创业基地；是产学研合作引领产业结构优化升级的高新技术企业集聚区；是首都城乡建设创新创业人才培养的高地。
科技园以建筑科技为主导，围绕城乡规划、建设与管理，是重点开展建筑结构、建筑施工、建筑材料、建筑节能、建筑监理、智能建筑以及城市基础设施建设的研究、设计、实验、应用、信息等产业化基地。
