時間:2022-07-19 03:31:03
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇計算機與設計論文,愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維,激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
當然在藝術設計專業(yè)課堂中引入計算機也不全是優(yōu)點,它同其它事物一樣,具有兩面性。在當前教學應用中也存在很多問題需要注意。第一,學生已開始就接觸計算機設計,忘記了原有的基礎訓練。計算機功能比較強大,對青少年也有很強吸引力,但是如果學生設計時都采用計算機,而對原本的基礎訓練就會減少,甚至沒有。這樣雖然學生的設計能力也能提高,但是基本功卻越來越差,以至于在實際應用時的手工繪圖能力減弱,設計質量也不好。第二,增加老師的依賴性。有些老師為了教學方便,在講解設計內(nèi)容時內(nèi)容更新不及時,只采用以往教學時應用過的圖形,導致學生不能獲取最新的設計思想。或者老師為了節(jié)約課堂時間,本來應該在課堂上將設計思路、圖形繪制過程等全部在學生面前展示的,直接在課下繪制好,學生不能參與繪制過程,也就不利于對設計思想的吸收,老師的授課效率也會逐漸降低。第三,學生實踐能力不強。老師在課堂上如果都用計算機進行設計,學生也就不再進行基礎手工練習,即使安排手工訓練課堂,由于學生平常用慣了計算機,手工繪圖能力也會減弱。而在實際應用時,很多場合都是需要先手工繪制一些樣圖,最終定稿之后才在計算機上繪制,以供最終需要。用慣了計算機的學生在實際工作之后,實際動手能力就會大不如從前。第四,院校設計專業(yè)課程安排不合理。高校為了迎合社會的發(fā)展,在進行課程安排時往往存在不合理的現(xiàn)象,對設計專業(yè)的學生安排的課程大多都是專業(yè)課,或者是一些與專業(yè)設計相關的軟件講解,很少有針對實際應用的課程。真正到實踐時,都只會用一些基本的軟件,很難有一些創(chuàng)新設計思想。
2針對教學中存在的問題所提出的一些措施
對于當前藝術設計專業(yè)引入計算機課堂教學所存在的問題,筆者提出幾點自己的看法。第一,在用計算機輔助設計時也不能忘記基礎的手工訓練。任何學科的學習都要具備扎實的基本功,對于設計來說,沒有牢固的基本功,想要對設計進行很大創(chuàng)新幾乎是不可能的。因此,藝術設計課堂雖然需要計算機,但是也只能將其作為輔助設計,還是要將基礎手工繪制圖形作為主要教學方式。第二,對于老師來說不能依賴計算機。上課的時候如果要用計算機進行設計,還要讓學生參與繪圖過程,不能只是簡單的展示。要將設計思想以及一些基礎知識向學生講解清楚,不能讓學生脫離課堂。第三,培養(yǎng)學生的實際動手能力。在講授專業(yè)知識的同時,還要注重實際應用,讓學生將自己的設計思想以手工的形式繪制出來。第四,高校教學課程要合理安排。不能將最原始的想法改變,計算機只是在藝術設計教學中用以輔助設計,不能摒棄原有教學方法,在接受新事物的同時還要結合傳統(tǒng)教學方法的優(yōu)勢,要將新舊事物相結合,以達到最好的效果。
3結語
1.引言
隨著多媒體技術和網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展,基于Internet的計算機遠程教學作為一種全新的教學手段,越來越受到人們的關注。計算機遠程教學是指利用多媒體技術和網(wǎng)絡通信技術,在網(wǎng)絡環(huán)境下開展的教學活動。它有著傳統(tǒng)教學模式所無可比擬的優(yōu)點,它創(chuàng)造了一種全新的教學模式,打破了傳統(tǒng)教學模式在時間、空間上的限制,采用了先進的教學手段和教學方法,大大提高了教學效率和教學效果,使教學活動上了一個新臺階。
作者所在單位承擔我校除計算機系以外的所有系所的計算機基礎公共課(包括《計算機應用基礎》、《C語言》、《Foxpro》等課程)的教學任務,每學期平均有3000多學生,各教師均負責2~3個班共200~300多人的教學,教學任務繁重。為了使教師能通過先進的教學手段提高教學效率,增強學生應用Internet網(wǎng)絡服務的能力,以此來加強和鞏固對課程內(nèi)容的理解和掌握,我們從1999年開始,開發(fā)了《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)(以下簡稱《遠程教學系統(tǒng)》)。在Internet/Intranet環(huán)境下實現(xiàn)作業(yè)、考試、授課、答疑/輔導等功能,使用一年多來,取得了很好的教學效果,以下討論該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。
2.《遠程教學系統(tǒng)》的體系結構
《遠程教學系統(tǒng)》是在Internet/Intranet環(huán)境下實現(xiàn)的,是典型的瀏覽器/服務器模式。服務器以WindowsNT4/2000Server為操作系統(tǒng)平臺,MicrosoftSQLServer7.0為RDBMS,客戶端通過瀏覽器訪問系統(tǒng)提供的服務。系統(tǒng)不允許匿名訪問,它要求用戶提供帳號/密碼,通過驗證后才能進入系統(tǒng)主頁,以此追蹤用戶身份。本系統(tǒng)將用戶分為三類:系統(tǒng)管理員、教師、學生,他們都有各自的主頁,訪問系統(tǒng)的權限也不相同。其中權限最高的為管理員,其次為教師,最低為學生。權限高的能訪問其下級所能訪問的所有資源,反之則不然。例如教師能進入學生主頁,而學生則不能訪問教師主頁所提供的功能(布置作業(yè)、批改作業(yè)等)。本系統(tǒng)可同時為不同課程的多組教師/學生(上一門課的教師及其學生為一組)提供服務,它們之間既有一定的隔離性(例如某個教師帳號不能批改屬于另一個教師的學生的作業(yè)等),又有資源的共享性(例如公共作業(yè)、試題的共享等),很好地解決了本單位各個教師負責不同班級,課程也有所不同的問題?!哆h程教學系統(tǒng)》體系結構按用戶角色的不同,劃分如下:
圖1《遠程教學系統(tǒng)》體系結構
2.1管理員模塊
由于《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)可同時為多組教師/學生提供服務,各組間的課程不盡相同,因此教師/學生組間應具有一定的隔離性。例如一門課程的教師對其學生具有管理權,但不能對屬于其它教師的學生進行管理、某個學生只能訪問其教師的作業(yè)等。因此系統(tǒng)主頁需要教師或學生均以帳號/密碼登錄后才能訪問,以此追蹤用戶訪問系統(tǒng)資源的身份。而用戶帳號的開設與刪除、教師與學生的對應關系、課程名稱、學生人數(shù)等信息,由系統(tǒng)管理員負責管理。這里,我們將系統(tǒng)資源訪問帳號作為操作系統(tǒng)帳號開設,由WindowsNT和Web服務器IIS負責進行用戶驗證。這樣做的好處,一是可以充分利用操作系統(tǒng)的安全機制,使操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫服務器(SQLServer)無縫集成;二是可同時為用戶提供其它輔助服務,如:電子郵件、個人主頁、FTP服務等。使系統(tǒng)應用與課程內(nèi)容緊密結合,學生在應用系統(tǒng)的使用過程中可進一步加深對課程內(nèi)容的理解。
2.2教師模塊
教師模塊中包含了教師授課所需的各種功能。如:網(wǎng)上實時授課廣播、布置作業(yè)、批改作業(yè)、出試卷、評卷、考試結果統(tǒng)計分析、網(wǎng)上答疑、課程資料(素材)制作、學生帳號管理(修改學生密碼)、設置聯(lián)機會議等。系統(tǒng)使用組件對象模型(COM)以及OfficeAutomation技術自動批改《計算機應用基礎》課程作業(yè)并登記成績。教師可對作業(yè)結果進行查詢、統(tǒng)計。教師可利用OutLook向系統(tǒng)請求聯(lián)機會議,以此進行網(wǎng)上答疑、群體或個別輔導。
2.3學生模塊
學生模塊包含查看教師布置的作業(yè)、(在網(wǎng)上或本地)做作業(yè)、測驗(考試)、教師授課視頻廣播收看、點播、網(wǎng)上答疑、課程資源瀏覽、輔助服務等。學生使用瀏覽器訪問系統(tǒng)主頁時,需要提供帳號/密碼進行用戶驗證,通過驗證后,在瀏覽器關閉之前,均以該帳號身份訪問系統(tǒng)資源?!队嬎銠C應用基礎》課程的作業(yè)可直接在瀏覽器中完成并提交,對于《C語言》課程作業(yè),為學生提供Web界面,完成作業(yè)程序的編輯、編譯、鏈接、運行,一氣呵成。遠程考試功能既提供選擇題形式的傳統(tǒng)筆試試題,也提供實際操作形式的試題??荚囃ㄟ^WWW界面進行,有時間限制。學生在規(guī)定時限之前完成考試內(nèi)容時可通過"交卷"按鈕提交試卷;若考試時限到達時學生仍未交卷,則系統(tǒng)自動將考生當前的考試結果提交。試卷的批改、考試結果的統(tǒng)計均由程序自動完成。自我測驗功能則提供測驗試卷,不限時間,由學生自主選擇進行,測驗完畢后系統(tǒng)立即評卷并給出成績及學生測驗時的選項與正確答案的對照表,以便學生查閱。為了更好地提高學生對網(wǎng)絡的應用能力,增強學生對教學內(nèi)容的興趣,本系統(tǒng)為每位使用《計算機公共課遠程教學》系統(tǒng)的學生和教師提供Email、FTP、個人主頁、BBS、聯(lián)機會議(在線聊天Chat、應用程序共享、白板)、等功能。讓學生在實際操作中提高對課程內(nèi)容的理解以及對課程學習的興趣。另外,本系統(tǒng)還配備資源庫,內(nèi)置與教學內(nèi)容相關或與網(wǎng)絡應用相關的多媒體資料,供學生課外瀏覽、學習。
3《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)的特點
《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)功能涵蓋了教學活動的各個方面,用戶界面完全由瀏覽器提供,維護方便。其中采用了多項現(xiàn)時多媒體和網(wǎng)絡的最新技術,如下所述:
3.1組件對象模型(COM)技術
組件對象模型(ComponentObjectModel,簡稱COM)是一個軟件規(guī)范,它是基于對象的編程模型,只要遵循COM規(guī)范,應用程序和組件對象之間就可實現(xiàn)二進制代碼級別上的重用,解決了對編程語言和環(huán)境的依賴。COM是Microsoft其它許多技術的核心,它允許用某種語言編寫的位于二進制代碼中的對象,為其它語言所訪問(或稱二進制兼容)。COM技術已經(jīng)滲透到Microsoft的各個產(chǎn)品中,如:
WindowsNT/2000、SQLServer、VisualStudio、Office97/2000、BackOffice等。《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)使用C++或ASP腳本、Perl腳本作為編程語言,其中大量采用了基于COM的技術,例如:
3.1.1ADO(ActiveXDataObject)
ADO是數(shù)據(jù)庫訪問組件,應用程序通過ADO訪問數(shù)據(jù)庫的原理如下:
圖2ADO存取數(shù)據(jù)示意圖
上圖中OLEDB是Microsoft繼ODBC后新的數(shù)據(jù)訪問機制,它不但可以訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),而且還可以訪問其它非數(shù)據(jù)庫類型的數(shù)據(jù),如Email、目錄服務(LDAP)等。ADO是位于OLEDB上層的應用程序接口,操作較為簡單。
《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)中作業(yè)、試卷、考試結果等信息都是保存在SQLServer數(shù)據(jù)庫中,系統(tǒng)使用ASP腳本通過ADO對象訪問數(shù)據(jù)庫以及電子郵件、進行全文索引,如下圖所示:
圖3《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)數(shù)據(jù)存取示意圖
3.1.2OfficeAutomation對象
《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)利用OfficeAutomation對象,使教師利用程序自動批改學生提交的《計算機應用基礎》課程(Word、Excel)的作業(yè),以此提高教學效率。
3.1.3ADSI
ADSI(ActiveDirectoryServiceInterface)是WindowNT/2000活動目錄接口。利用該接口對象實現(xiàn)操作系統(tǒng)帳號的管理(開帳號、刪除帳號、帳號屬性設置)以及訪問權限設置,簡化帳號管理任務。
3.1.4DeveloperStudio對象
Microsoft的VisualStudio相信是廣大程序員喜愛的開發(fā)工具,但大家都不太注意其中的DeveloperStudio對象:
ApplicationDebugger
BreakpointProject
使用他們,可以使程序的開發(fā)達到一定程度的自動化。許多在VisualStudio集成環(huán)境下通過菜單完成的命令或功能,都可以用DeveloperStudio組件對象的屬性或方法來實現(xiàn),如程序的語法分析、編譯、鏈接、調試、表達式求值等。而這些都是教師批改C語言作業(yè)所要進行的操作。我們使用這些對象輔助教師批改C語言作業(yè),減輕教師負擔。
3.2視頻流技術
在Internet/Intranet環(huán)境下,文字、靜態(tài)圖像信息的傳輸是不成問題的。對于視頻/音頻信息的傳送,則由于網(wǎng)絡帶寬等原因,需要進行特殊處理。而遠程教學系統(tǒng)中的授課功能就要求在Internet/Intranet環(huán)境下傳送大量視頻/音頻數(shù)據(jù),以便實現(xiàn)教師授課的實時廣播和視頻點播(VOD)。在有限的網(wǎng)絡帶寬資源的限制下,視頻/音頻數(shù)據(jù)必須經(jīng)壓縮處理后才在網(wǎng)絡中傳輸。以往多采用MPEGI等壓縮技術,其特點是用戶必須等待壓縮文件完全下載到客戶端后再播放,增加了客戶等待的時間。目前,視頻/音頻數(shù)據(jù)采用經(jīng)特殊算法處理的流技術,使視頻/音頻數(shù)據(jù)邊下載邊播放。流技術的典型代表是Microsoft的MediaTechnologies(Netshow)和RealNetwork的RealVideo/Audio。《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)主要采用了MediaTechnologies壓縮技術,使用其Multibit功能在一個流文件中壓縮適合多種網(wǎng)絡帶寬(從28.8Kbps~3Mbps)的視頻/音頻流(最多6個)。由視頻服務器根據(jù)客戶訪問時的實際網(wǎng)絡傳輸能力選擇其中一種帶寬流向客戶傳輸。另外,還根據(jù)Netshow和RealVideo/Audio支持多播(Multicast)的特點,在網(wǎng)上對教師授課場景進行直播(廣播)。在授課功能中,單是教師的授課圖像是遠遠不夠的,還必須配有同步的教師授課演示文稿(Powerpoint或HTML網(wǎng)頁),真正將課堂搬到網(wǎng)上。
圖4同步視頻點播
3.3網(wǎng)上實時交互
《計算機基礎課程遠程教學》系統(tǒng)中的一個重要的特點就是教師與學生之間、學生與學生之間在網(wǎng)絡環(huán)境下通過文字、視頻、音頻的實時交互,以此實現(xiàn)課堂討論、教師操作示范演示、學生個別輔導等功能。教師通過瀏覽器或Outlook向系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)機會議(OnlineConference)請求,在聯(lián)機會議持續(xù)時間內(nèi),學生可通過瀏覽器加入會議,并使用系統(tǒng)提供的聊天(文本)、白板(圖畫)功能與與會者進行討論;教師可通過應用程序共享功能向全體與會者演示某個程序的操作過程,或(通過語音)要求指定學生完成某個操作(個別輔導)??蛻舳耸褂肗etMeeting,還可以實現(xiàn)一對一的視頻/音頻交互、聊天、白板、文件傳輸?shù)取?/p>
1畢業(yè)設計(論文)各環(huán)節(jié)要求和存在問題
1.1出題
1.1.1要求。由指導教師出題,各學科組織人員對本學科教師所報題目進行審核后上報學院,學院將再次組織人員對各學科所報題目進行審核后公示。
1.1.2存在問題。(1)部分題目過于簡單,工作量不夠。(2)部分題目有新意,但難度偏大。(3)部分教師題目與往年重復。(4)部分題目表述不清楚,功能模塊或關鍵技術描述不清。
1.2選題
1.2.1要求。學生對公示的畢業(yè)設計題目進行選定。共公示兩次,學生可以在一次公示后經(jīng)指導老師同意后申請更改論文題目。
1.2.2存在問題。學生選題時發(fā)現(xiàn)沒有合適自己的題目,無法進行選題。
1.3開題
1.3.1要求。(1)立題依據(jù):包括研究的目的與意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀。(2)研究主要內(nèi)容:包括計劃解決的具體問題或實現(xiàn)的基本功能。(3)研究中的重難點分析、實用性及創(chuàng)新性分析,預期達到的成果等。(4)研究方法與實驗條件:關鍵技術及技術路線分析,項目實施中的實驗條件分析,項目應用環(huán)境和系統(tǒng)測試環(huán)境分析等。(5)研究計劃與進度安排。(6)主要參考文獻:指撰寫開題報告所參考的學術文獻。
1.3.2存在問題。開題報告中需要填寫的參考文獻是撰寫畢業(yè)設計(論文)過程中的參考文獻。
1.4中期檢查
畢業(yè)論文和設計進度過半。各位指導教師在中期檢查期間,按照進度要求對所指導學生的設計進行中期檢查,并填寫“本科生畢業(yè)論文(設計)中期檢查表”。在此期間學院將按10%比例抽取學生進行中期檢查答辯。
1.5初稿檢查
1.5.1要求。畢業(yè)論文初稿完成和畢業(yè)設計的系統(tǒng)已成形。指導教師在此時間段內(nèi),按照進度要求對所指導學生的設計進行檢查,并填寫“本科生畢業(yè)論文(設計)初稿檢查表”。
1.5.2存在問題。(1)學生實際進度與計劃進度不符。(2)指導教師不能認真履行職責:指導教師沒有認真檢查學生的畢業(yè)設計情況和部分初稿檢查表為學生填寫。
1.6畢業(yè)論文格式審查與論文
要求:(1)畢業(yè)論文格式審查:學院安排專人對所有論文的格式按照規(guī)定標準進行審查。(2)論文重復率檢測:學院通過“論文相似性監(jiān)測系統(tǒng)”檢測所有論文的重復率,檢測標準按照學校有關規(guī)定執(zhí)行,論文具有一票否決作用,未達到標準者不能參加答辯,直接視為畢業(yè)設計不合格。
1.7導師答辯前審核
1.7.1要求。導師審核所指導的學生的畢業(yè)設計(論文),同時給予是否能參加一次答辯的意見。
1.7.2存在問題。指導教師不能客觀的評價學生的畢業(yè)設計,不管情況如何均同意答辯。
1.8一次答辯
1.8.1要求。參加答辯的每位學生必須通過PPT匯報,評委進行提問,按照評分標準進行打分。
1.8.2存在問題。(1)分組過多,造成評判標準不一致。(2)答辯時間、形式、要求等不統(tǒng)一。(3)評委老師準備不充分,提問問題隨意,造成后期有學生復議的情況。(4)論文和系統(tǒng)中出現(xiàn)問題。
1.9二次答辯
要求:二次答辯過程要求與一次答辯過程相同,并且答辯過程全程錄像。
2采取的對策
2.1選題階段的變化。如果沒有合適的題目,由學院指定指導教師,經(jīng)指導教師同意后在選題結果一次公示后申請更換題目。
2.2開題階段的變化。(1)學生開題過程中發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設計題目不合適者,經(jīng)指導教師同意后,可申請更換題目。(2)對于考研學生如需推遲畢業(yè)設計工作,可在提交開題報告時,同時提交推遲畢業(yè)設計申請,申請上學生和指導教師務必手工簽字。(3)指導教師簽署開題意見時,需要按照開題報告具體內(nèi)容逐項評價,并手工簽字,不能只填寫“同意開題”。
2.3中期檢查階段的變化。(1)學生在中期檢查階段需提交前期工作材料(論文及系統(tǒng)),并向指導教師匯報進展。(2)指導教師對學生課題進展情況進行檢查,并在中期檢查表中結合開題報告對該生課題進展情況進行評價,并對是否按照計劃進度執(zhí)行給予明確意見。(3)學生不能私自填寫檢查表。如果老師強制要求,學生有權向學院反映。
2.4初稿檢查階段的變化。學生需按照進度要求提交成型的系統(tǒng)(作品)及論文初稿,并且學院進行抽查。
2.5答辯階段的變化。(1)答辯安排。首先減少答辯分組,抽取部分教師擔任評委;其次答辯時間縮短為1周內(nèi)完成;最后答辯按照統(tǒng)一的評價標準進行評分。(2)對學生答辯的要求。①PPT匯報;②系統(tǒng)演示、回答問題;③學生可以提前熟悉答辯環(huán)境,提前部署系統(tǒng)。
3結語
畢業(yè)設計是學生在具備基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課等理論知識后,用近八個月的時間,學生結合實際課題和所學的理論知識,在指導教師的監(jiān)督、管理、協(xié)調下自己動手分析和解決實際問題,得到設計和研究的基本鍛煉,將所學的知識融會貫通。嚴格規(guī)范的畢業(yè)設計過程管理則是必不可少的關鍵因素。
參考文獻:
暖通工程設計階段的預算管理不僅會對工程項目建設的后續(xù)管理效率產(chǎn)生直接影響,而且是整個項目投資能否取得良好效益的關鍵所在。但是,長期以來,我國暖通工成本程建設者在整個工程項目的預算管理過程中,往往將主要精力放在施工階段的審核施工圖預算以及竣工決算階段,而忽視了設計階段的預算管理,從而導致當前我國暖通工程設計階段的預算管理工作仍存在諸多問題。具體而言,主要表現(xiàn)在如下三個方面:第一,從事暖通工程設計階段預算管理工作的專業(yè)人士較少,在對工程投資項目進行可行性分析的時候,不能充分結合工程所在地的實際情況設計有效的暖通能源供應、資金投入、運行成本以及暖通負荷等指標,導致出現(xiàn)初投資增加、能耗過大以及運行費用過高等不良情形,從而使業(yè)主因費用過高、投資不足等原因而被迫停工或修改設計,造成一定的經(jīng)濟損失;第二,暖通工程設計人員在工作過程中大多只重視專業(yè)技術水平的提升,而缺乏一定的經(jīng)濟觀念,加之受地域、經(jīng)濟水平等條件差異的影響,設計階段的預算人員又大多采取靜態(tài)式的預算,一味沿用當?shù)刂鞴懿块T頒布的現(xiàn)行定額、計算程序、收費標準等辦事,導致投資預算質量不高,使暖通工程設計技術和預算之間出現(xiàn)較大缺口,導致暖通工程預算難以控制,甚至出現(xiàn)預算過高現(xiàn)象,進而無法在實際工作過程中發(fā)揮其應有的指導作用;第三,部分暖通工程設計人員在實際工作過程中,還容易出現(xiàn)方案設計和預算指標不相符、不做詳細的負荷計算和設備選型計算、設計思想保守等問題,從而導致在選擇空調方案或設計系統(tǒng)時,出現(xiàn)諸多問題,如不將業(yè)主的經(jīng)濟利益放在第一位,只根據(jù)估算指標選擇暖通設備,從而出現(xiàn)主機選擇不當、系統(tǒng)設計不合理等不良現(xiàn)象,這不僅會增加初投資,而且會提高運行成本。
2解決暖通工程設計階段預算管理工作中存在問題的措施
2.1降低暖通工程設計項目的變更頻次由于受設計圖紙不完善、設計深度不夠以及人為惡性競爭等因素的影響,都會導致設計項目發(fā)生變更,而對于暖通工程而言,設計階段方案的變更就意味著工程規(guī)模、建設標準以及相關專業(yè)設計內(nèi)容等諸多方面均可能發(fā)生重大變化,這不僅會增加成本費用導致投資失控,而且會對工程進度產(chǎn)生不利影響。因此,這就要求暖通工程建設項目相關負責人在實際工作中應當做好如下幾個方面的工作:首先,應當加強對設計階段合同的管理,給設計單位充足的設計時間,使其充分做好設計前的準備工作,并對暖通工程項目的方案設計、初步設計、施工圖設計各階段進行嚴格的審批,并實時與設計單位進行溝通,使其充分理解設計意圖和功能需求;其次,在暖通工程進行設計階段預算的過程中,應當權衡工程全壽命建設周期等因素,最大限度的規(guī)避設計項目的變更風險;最后,在對暖通工程設計方案進行選擇時,應當綜合考慮可能對設計方案造成影響的各種因素,從而控制變更頻次,減少不必要的預算變更。
2.2設置合理的暖通工程控制目標系統(tǒng)暖通工程作為一項龐大的系統(tǒng)性工程,具有施工周期長、建設復雜、規(guī)模巨大、數(shù)量多、變化大等特點,因此,要想對暖通工程的投資預算進行有效的控制,就必須充分結合暖通工程的特點,實行分段管理,根據(jù)暖通工程不同階段的特性設置不同的暖通工程控制目標系統(tǒng)。具體而言,暖通工程控制目標系統(tǒng)主要包括投資估算、設計概算以及設計預算三個方面,其中投資估算是方案設計和初步設計階段的控制目標,設計概算是技術設計和施工圖設計的控制目標,而設計預算則是建安工程投資的控制目標。三個階段不同的控制目標相互影響,相互補充共同構成了暖通工程控制目標系統(tǒng)。在實際工作過程中,合理的控制目標系統(tǒng)會對暖通工程建設產(chǎn)生積極的促進作用,相反,過高或過低的控制目標系統(tǒng)均會對暖通工程建設產(chǎn)生不利影響。
2.3大力推廣暖通工程設計監(jiān)理制當前,在暖通工程建設過程中施工監(jiān)理制已經(jīng)得到了廣泛應用,而設計監(jiān)理制則仍處于起步階段,因此,這就要求在實際工作過程中,應當盡早讓監(jiān)理公司參與暖通工程項目建設,使其在施工前期對項目的可行性進行研究,并參與到設計方案的制定以及財務評價工作中去,從技術和經(jīng)濟方面對設計方案進行綜合評定,嚴格審查設計預算,降低設計環(huán)節(jié)錯誤的發(fā)生率,減少不必要的資源浪費,從而在保證暖通空調系統(tǒng)在安全、合理、可靠、經(jīng)濟的前提下,實現(xiàn)高效的暖通工程預算管理。
2.4嚴格執(zhí)行暖通工程限額設計辦法限額設計是指嚴格按照批準的設計任務書及投資估算來控制初步設計,并按照批準的初步設計概算控制施工圖設計,將總控制額分解到各專業(yè)的過程。就暖通工程而言,限額設計就是指暖通工作人員在制定設計方案的過程中,應當綜合考慮技術經(jīng)濟因素,對工程設計的技術和經(jīng)濟效果進行科學的評估,并將預算理念貫穿到設計階段實際工作的全過程,從而保證工程預算在可控范圍內(nèi)。此外,還可以設置相應的設計獎懲制度,對采用新材料、新工藝、新設備而使初投資成本和運行費用下降的單位和個人給予相應的獎勵,而對設計錯誤、漏項過多的給予一定的懲罰,做到獎罰分明,提高暖通工程設計階段預算管理的有效性。
3結語
如果是中小企業(yè),剛剛起步發(fā)展,沒有較為雄厚的資金實力,專業(yè)人員較為缺乏,沒有應用較多的IT,沒有較高的個性化需求,那么通用性就需要重視,個性化專業(yè)性可以稍微忽略一點,通過共享云,來將企業(yè)信息化建設給開展下去。對于成熟的企業(yè),有著較為穩(wěn)定的生產(chǎn)流程和業(yè)務流程,通過IT服務,需要促使生產(chǎn)效率得到提升,競爭力得到強化,那么云服務中的計算資源是企業(yè)所需求的,也就是運行在平臺上的應用程序被企業(yè)所獨享,可以自主定制和管理獨享程序的相關流程。
2云計算信息化建設模式需要注意的一些問題
2.1安全問題
首先要對數(shù)據(jù)安全性進行審查,避免有風險出現(xiàn)于用戶的接入過程中,供應商需要將管理員的詳細信息給提供出來,以便對系統(tǒng)管理員充分的了解;因為在云計算環(huán)境下,可以共享所有的用戶數(shù)據(jù),那么企業(yè)就需要將一系列的加密措施應用過來,以便有效隔離企業(yè)的數(shù)據(jù);其次是篩選安全數(shù)據(jù),在企業(yè)發(fā)展過程中,會有一些核心數(shù)據(jù)存在,為了保證可以安全轉移于云平臺中,企業(yè)需要首先向云平臺中轉移非核心數(shù)據(jù),沒有問題之后,方可以對其他核心數(shù)據(jù)進行遷移。最后是容災備份計劃,為了避免有崩潰風險出現(xiàn)于云計算提供商系統(tǒng)中,企業(yè)需要向自己的數(shù)據(jù)中心實時備份自己的數(shù)據(jù)。
2.2網(wǎng)絡問題
對于云計算來講,要想提升云計算的效率,就需要保證高速網(wǎng)絡連接不會出現(xiàn)中斷問題,如果無法連接到網(wǎng)絡,或者沒有較快的網(wǎng)速,就會導致一系列的問題出現(xiàn),為了避免云計算應用受到在線和離線問題的制約作用,就可以將在線交付和離線應用的模式給應用過來,也就是即使處于離線模式下,用戶依然可以在本地虛擬服務器中存儲相關的業(yè)務數(shù)據(jù),之后恢復網(wǎng)絡連接之后,向服務器中在線傳輸數(shù)據(jù),這樣數(shù)據(jù)同步就可以實現(xiàn)。因此,在將云計算技術應用過來時,供應商就需要將離線應用方案提供給企業(yè),并且為了保證可以穩(wěn)定和可靠的使用,需要不斷的測試,這樣方可以不間斷的使用在線服務。
2.3費用問題
部分企業(yè)將一次性付費模式采用過來,這種云計算模式在實踐過程中暴露出來了諸多的問題,那么就需要應用按需付費的模式,企業(yè)結合自身具體情況對計費體系進行構建,對比每月的租金和管理費用,計算何時方可以平衡收支,避免有預算超支問題出現(xiàn)于云計算中,并且為了避免日后出現(xiàn)超支問題,對于一些不需要的IT服務,就不要接受。而將按需付費模式應用過來,企業(yè)在衡量計費的時候,就可以從TCO角度出發(fā),這樣更加的全面,云計算的隱性支出成本也可以得到考慮。
2.4內(nèi)部管理問題
對于云計算部門的人員,企業(yè)需要大力培訓,豐富他們的知識,提升他們的專業(yè)技能,為了與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求所適應,企業(yè)需要用扁平化的管理模式替代過去的金字塔式管理模式,將客戶或者服務對象的導向作用給充分發(fā)揮出來。如今越來越多的企業(yè)開始認識到這個問題,開始將單個功能的系統(tǒng)發(fā)展到大系統(tǒng)大業(yè)務,這樣就可以更好的共享資源和信息,整合業(yè)務流程,推動企業(yè)獲得更好的發(fā)展。
3結語
1.1資源共享困難我國衛(wèi)生行業(yè)處于建設階段,所以存在很多問題,行業(yè)的標準也不規(guī)范,尤其表現(xiàn)在信息標準以及編碼的混亂,這在很大程度上影響了醫(yī)院軟件的開發(fā),醫(yī)院信息的對接需要一個規(guī)范的標準,否則很難做到兼容,而且國家忽略了整合各個醫(yī)療機構的信息,因此,每一個獨立的醫(yī)院機構都形成了自身的信息系統(tǒng),做到資源共享是非常困難的。
1.2缺乏系統(tǒng)規(guī)劃醫(yī)院信息化建設并不是一蹴而就的事,既要進行整體的規(guī)劃,還要對醫(yī)院的各個部門的業(yè)務進行調查研究,這樣做才能夠為建立一個適應醫(yī)院信息化系統(tǒng)建立打下良好的基礎。但是由于現(xiàn)在很多醫(yī)院都想快速建立信息化,沒有考慮到各個部門之間進行資源的共享,而是建立了獨立的信息系統(tǒng),而這其中又包含許多小系統(tǒng),比如:掛號系統(tǒng)等等,最后導致了醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫里資源特別復雜、混亂,影響了醫(yī)院的信息化發(fā)展進程,在發(fā)現(xiàn)新系統(tǒng)更加適用時,就會放棄舊的信息系統(tǒng),也造成了資源浪費,違反了可持續(xù)發(fā)展的原則。
1.3各地區(qū)信息化發(fā)展水平不同、從業(yè)人員素質水平偏低一個地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平也會影響當?shù)蒯t(yī)院機構的信息化建設經(jīng)濟發(fā)達的城市就會較落后地區(qū)信息化水平更高;雖然醫(yī)院信息化程度在不斷加深,但是醫(yī)院的工作人員并不能跟隨腳步,對于系統(tǒng)地使用,沒有達到預期的使用效果,對于醫(yī)院的信息化工作也大打折扣。
2云計算技術在醫(yī)院信息化建設中的應用
2.1醫(yī)療資源的高效整合通過上文對云計算技術優(yōu)勢的闡述,通過云平臺將所有信息資源都存入云端,而不是放在一個醫(yī)院系統(tǒng)中,這樣就可以將所有使用者都聯(lián)系起來,使用者授權,醫(yī)生就可以看他的病例,這樣就可以實現(xiàn)遠程治療,一個醫(yī)生可以治療更多的病人,既節(jié)約了時間,又可以實現(xiàn)醫(yī)生的更大的價值,特別是專家。數(shù)據(jù)的集中,將各個醫(yī)療資源進行高效整合,計算并被廣大使用者合理利用。
2.2靈活且價格優(yōu)惠因為使用云計算技術的使用者群體相對比較龐大,醫(yī)院不需要花大筆資金去購買,只需要將使用的那部分繳費就可以獲取自己想要的服務了,云計算的靈活應變可以根據(jù)使用者的要求進行人性化定制,這樣也就避免了重復開發(fā),造成資源浪費。
2.3交互友好且多平臺支持隨著云計算技術的出現(xiàn)也在很大程度上解決了傳統(tǒng)醫(yī)院系統(tǒng)中界面不友好的情況,由于使用云計算不需要更多的專業(yè)知識,操作者可以快速的掌握使用方法,即使使用者的信息化水平較低也不妨礙信息化辦公。由于云計算在云端開發(fā)的優(yōu)勢,保障了多平臺支持,無論是目前的3G、4G,乃至未來的更多的平臺,云計算技術都可以正常使用,通過連接云端系統(tǒng),進行日常的醫(yī)療診斷,推動醫(yī)院的信息化發(fā)展。
3結論
目前,鋼結構因其優(yōu)良的性能被廣泛應用于大跨度結構、高層建筑、重型廠房、高聳建筑物和橋梁結構等。結構設計首先要保證安全性,對于一般的結構構件,強度計算是基本要求,但是對鋼結構構件而言,其構件材料強度高,截面小,穩(wěn)定計算往往是工程設計中的控制因素?!?】:鋼結構,陳紹蕃
失穩(wěn)和屈曲的概念
Bazant [14]、Farshad [15]、Huseyin [16]等引述和討論了穩(wěn)定和屈曲的定義,他們從不同的角度和范圍描述了失穩(wěn)現(xiàn)象,并指出屈曲是眾多失穩(wěn)現(xiàn)象中的一個模式,屈曲是發(fā)生在結構中的一種失穩(wěn)。文獻[14]-[18]討論了結構產(chǎn)生屈曲的原因,可以定義結構的屈曲為處于高位能的結構由平衡臨界狀態(tài)隨著能量的釋放向處于低位能的結構平衡臨界狀態(tài)轉移的過程,發(fā)生平衡轉移的那個瞬間狀態(tài),就是臨界狀態(tài)。這也是目前比較廣泛被接受的解釋[19]。具體地講有三種:
1) 、從能量的角度來說,結構失穩(wěn)就是儲存在結構中的應變能形式發(fā)生轉換。
2) 、從力學要素的性質方面來說,失穩(wěn)是結構中承載的主要力學要素的性質發(fā)生了變化。
3) 、從變形角度來說,失穩(wěn)在實際上也可以被認為是一種從彈性變形到幾何變形的變形轉移。
鋼結構構件以軸壓、壓彎構件居多,如上所述,其核心問題是穩(wěn)定問題。就單個鋼結構構件而言,影響穩(wěn)定的主要因素有殘余應力的分布、初始缺陷、截面形狀、幾何尺寸、材料強度和構件的長度等?!?】張志剛。而近年來,采用新技術設計和建造的大型復雜空間鋼結構形式(如網(wǎng)殼結構、拱、弦支穹頂結構等)越來越多,通常這類結構整體上或某些較大區(qū)域內(nèi)承受很大的壓力作用,也即某些構件承受很大軸向壓力,使得這類結構容易引發(fā)整體失穩(wěn)或某區(qū)域內(nèi)的局部失穩(wěn)現(xiàn)象。大型復雜結構 的這一力學特征顯著不同于傳統(tǒng)的小跨度或小規(guī)模簡單結構,因而,在設計這類結構時,除按常規(guī)設計規(guī)范驗算結構構件的強度及穩(wěn)定性,結構的剛度外,設計者還要驗算結構的整體穩(wěn)定性?!?】整體結構穩(wěn)定
在現(xiàn)階段的鋼結構設計中,常以計算長度系數(shù)法來進行整體結構的整體穩(wěn)定性分析。以鋼框架為例【3】P94
目前大部分工程師在設計鋼框架結構承載力時,常分兩步進行。第一步進行結構分析,通過一階彈性分析確定構件在各種外荷載與作用組合工況下的內(nèi)力效應;第二步進行構件設計,首先查得采用彈性近似分析法確定的構件計算長度系數(shù),然后按現(xiàn)行《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)的計算公式求得構件的承載力。如果所有構件的承載力大于外荷載產(chǎn)生的效應,則認為結構體系整體和構件均滿足承載力要求。 這種設計方法以通過計算長度系數(shù)把構件承載力驗算和結構整體穩(wěn)定承載力驗算聯(lián)系起來,被稱為計算長度系數(shù)法。
對于一些大跨空間結構桿件的計算長度系數(shù)取值,規(guī)范缺乏詳細的規(guī)定,沒有提出明確的計算方法。針對實際工程設計時,桿件計算長度系數(shù)的取值往往無據(jù)可依。為了設計方便,
工程上常通過反推的方法來確定計算長度系數(shù)。方法有兩種
1) 反推法
為了鋼結構設計應用上的方便,可以把各種約束條件的構件屈服荷載Pcr 值換算成相當于兩端鉸接的軸心受壓構件屈曲荷載的形式,其方法是把端部有約束的構件用等效長度為l0
22P =πEI /l cr 0的構件來代替,這樣。等效長度通常稱為計算長度,而計算長度l0與構件
實際的幾何長度之間的關系l 0=μl ,這里的系數(shù)μ稱為計算長度系數(shù)。對于均勻受壓的等截面直桿,此系數(shù)取決于構件兩端的約束。這樣一來,具有各種約束條件的軸心受壓構件的屈曲荷載轉化為歐拉荷載的通式是:
π2EI P cr =(μl ) 2
構件截面的平均應力稱為屈曲應力:
P cr π2EI π2E σcr ===2A (μl /i ) 2λ
式中A 為面積,λ為長細比,λ=μl i ;而i
為回轉半徑,i =關。計算長度系數(shù)的理論值可寫作:
μ=
其中PE 為歐拉荷載,即兩端鉸接的軸心受壓構件的屈曲荷載。
對兩端固接
自由=μ= 0.5,兩端鉸接μ= 1.0,一端固接,一端鉸接μ= 0.7,一端固接,一端μ= 2.0。
2) 反彎點法
通過對整體結構進行屈曲分析,可以得到結構及桿件發(fā)生屈曲時彎矩圖或變形曲線圖。彎矩圖和變形曲線圖均可以反映出桿件反彎點之間的距離l0。因為反彎點的彎矩為零,因此與鉸支點的受力相當。L0可以代表該桿件的計算長度。根據(jù)不同的約束條件,反彎點可能落在桿件的實際長度范圍之內(nèi),也可能在其延伸線上。由于約束條件是多種多樣的,有時很難在變形曲線上表示出反彎點之間的距離。反彎點法主要包括以下3個步驟:
1) 由屈曲分析得到結構及桿件的屈曲模態(tài);
2) 提取桿件屈曲模態(tài)對應的彎矩圖或變形曲線中變形位移曲線;
3) A ) 確定彎矩圖中反彎點的位置,從而得出桿件的計算長度及計算長度系數(shù);
4) B) 根據(jù)圖()中桿件發(fā)生屈曲時的變形曲線,可以根據(jù)桿件已有的變形擬合出此桿
件在理想鉸接狀態(tài)下的變形曲線。對比兩個曲線圖,確定桿件變形曲線的拐點(即反彎點)位置,從面可以得出桿件的計算長度及計算長度系數(shù)。
計算長度系數(shù)的推導方法:
計算長度系數(shù)的推導
圖4-1 無側移剛接框架柱的計算簡圖
圖4-1給出的是無側移多層鋼框架的子結構,利用受彎構件和壓彎構件的轉角位移方程,代入θE =θF =-θB ,θG =θH =-θA ,且θC =-θB ,θD =-θA 建立與節(jié)點A 有關的梁端與柱端力矩:
M AG =M AH =
M AB =M AC EI b 22θA (4-1) l EI =c (C θA +S θB ) (4-2) h
其中,C 、S 根據(jù)無側移彈性壓彎構件轉角位移方程確定:
kl sin(kl ) -(kl ) 2cos(kl ) (kl ) 2-kl sin(kl ) ,S =,k =C =2-2cos(kl ) -kl sin(kl ) 2-2cos(kl ) -
kl sin(kl ) =π根據(jù)節(jié)點平衡條件:
可得:
EI ?EI ?EI 2 2b 2+C c ?θA +2S c θB =0l h ?h ? M AB +M AC +M AG +M AH =0
或 (2K 2+C )θA +S θB =0
(4-3)
式中:
K 2=I b 2/l I c /h
同時,可求出節(jié)點B 的彎矩平衡條件為
S θA +(2K 1+C ) θB =0 (4-4)
式中:
K 1=I b 1/l I c /h
由公式(4-3、4-4)組成無常數(shù)項的聯(lián)立程。要得到θA 和θB 的非零解,必須系數(shù)行列式等于零。這就是說,子結構失穩(wěn)時應滿足下列條件
2K 2+C
S
即 S =02K 1+C
C 2+2(K 1+K 2) C +4K 1K 2-S 2=0 (4-5)
把式中的C 和S 代入公式(4-5)整理后得,即得下列臨界條件:
2??π?2??π??π????π??π?? μ??+2(K 1+K 2) -4K 1K 2? μ??sin μ??-2?(K 1+K 2) μ??+4K 1K 2?cos μ??+8K 1K 2=0??????????????????
(4-6)
其中,式中的K 1與K 2分別表示柱下端與上端的梁的線剛度之和與各柱的線剛度之和的比值,說明計算長度系數(shù)μ的值取決于K 1與K 2。
對于有側移框架也可以按以上方法推導,過程從略,得到的臨界條件為:
2??π??
?36K 1K 2- μ???t ???????π?π?a +6(K +K ) =0 12 μ?μ??
(4-8)
《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》第6.3.2條,
指出對于框架柱的計算長度系數(shù)可采用下列的近擬公式計算:
1. 有側移時
μ=
2. 無側移時 7. 5K 1K 2+4(K 1+K 2) +1. 52 (4-9) 7. 5K 1K 2+K 1+K 2
μ=0.64K 1K 2+1.4(K 1+K 2)+3 (4-7) 1.28K 1K 2+2K 1+K 2+3
K 1與K 2分別表示柱下端與上端的梁的線剛度之和與各柱的線剛度之和的比值 其中有側移框架常指純框架體,無側移結構常指有支撐和(或)剪力墻的體系
4.1 計算長度系數(shù)確定方法
《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)(以下簡稱“規(guī)范”) 對框架柱的計算長度系數(shù)有明確的規(guī)定。在框架平面內(nèi)框架的失穩(wěn)分為有側移和無側移兩種,有側移框架的承載力比無側移的要小得多。因此,確定框架柱的計算長度時首先要區(qū)分框架失穩(wěn)時有無側移??蚣苤姆治龇椒ㄓ袃煞N:一是采用一階分析方法(計算長度法),即分析框架內(nèi)力時按一階理論,不考慮框架二階變形的影響,計算框架時用計算長度代替柱的實際長度考慮與柱相連的影響;二是采用二階或近似二階分析方法求得框架柱的內(nèi)力,穩(wěn)定計算時取柱的幾何長度。目前國內(nèi)外大多數(shù)國家的規(guī)范采用了計算長度法。該方法的計算步驟為:首先采用一階分析求解結構內(nèi)力,按各種荷載組合求出各桿件的最不利內(nèi)力;然后按第一類彈性穩(wěn)定問題建立框架達到臨界狀態(tài)時的特征方程,確定各柱的計算長度;最后將各桿件隔離出來,按單獨的壓彎構件進行穩(wěn)定承載力的驗算。驗算中考慮了材料非線性和幾何缺陷等因素的影響。該方法的最大特點是采用計算長度系數(shù)來考慮結構體系對被隔離出來構件的影響。該方法對比較規(guī)則的結構可以給出比較好的結果,而且計算比較簡單。
柱的計算長度系數(shù)與相連的各橫梁的約束程度有關。而相交于每一節(jié)點的橫梁對該節(jié)點所連柱的約束程度,又取決于相交于該節(jié)點各橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比。因此,柱的計算長度系數(shù)就由節(jié)點各橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比確定,常見的鋼框架設計方法中均給出了根據(jù)框架柱端部約束條件直接查用的計算長度系數(shù)表格或曲線?!耙?guī)范”將框架分為無支撐純框架和有支撐框架,根據(jù)支撐抗側移剛度的大小,有支撐框架又可分為強支撐框架和弱支撐框架。
根據(jù)不同的情況,不同支撐框架柱可分別選用有側移框架柱和無側移框架柱的計算長度系數(shù)μ[47]。
“規(guī)范”有側移和無側移框架柱的計算長度系數(shù)μ均為根據(jù)一定理想化的假定得到。對于需要確定無側移框架計算長度的柱子以及與之相連的4根梁和上下兩根柱的計算模型如圖4-1。對有、無側移框架均采用了理想化的假定[46,48,49]。
無側移框架柱確定計算長度系數(shù)μ時的基本假定[46]:1) 、梁與柱的連接均為剛接;2) 、柱與上下兩層柱子同時失穩(wěn),即圖4-1中,柱AB 與柱BD 、AC 同時屈曲;
3) 、剛架屈曲時,同層的各橫梁兩端轉角大小相等,方向相反;4) 、橫梁中的軸力對梁本身的抗彎剛度的影響可以忽略不計;5) 、柱端轉角隔層相等;6) 、各柱
的這里P 是柱子的軸力,P E 是柱子計算長度系數(shù)為1時的歐拉臨界力;7) 、失穩(wěn)時各層層間位移角相同;8) 、材料為線彈性材料。
有側移框架柱確定計算長度系數(shù)μ時同無側移框架柱的基本假定大體相同,只是在第3點:剛架屈曲時同,同層的各橫梁兩端轉角大小相等但方向相同。
4.1.2 網(wǎng)殼規(guī)程的規(guī)定
《網(wǎng)殼結構技術規(guī)程》(JGJ61-2003)根據(jù)節(jié)點的型式,規(guī)定了構件的計算長度。對于雙層網(wǎng)殼桿件計算長度應按表4-1采用,單層網(wǎng)殼按表4-2采用。
表4-1 雙層網(wǎng)殼桿件的計算長度l 0
節(jié) 點
桿件
螺栓球
弦桿及支座腹桿
腹 桿 l l 焊接空心球 0.9l 0.9l 板節(jié)點 l 0.9l
表4-2 單層網(wǎng)殼桿件的計算長度l 0
節(jié) 點
彎曲方向
焊接空心球
殼體曲面內(nèi)
殼體曲面外 l l 轂節(jié)點 0.9l 0.9l
“規(guī)范”及網(wǎng)殼規(guī)程的這些規(guī)定有很大的局限性:對于其它節(jié)點型式,特別
是大型網(wǎng)殼結構,桿件規(guī)格多、截面尺寸大、構造復雜,采用上述節(jié)點型式將很不合理,導致無法采用現(xiàn)成的規(guī)范條文;而且本章后續(xù)的研究表明:網(wǎng)殼規(guī)程所取的計算長度系數(shù),特別是單層網(wǎng)殼,存在較大的安全隱患,不能直接運用于設計中;構件的計算長度系數(shù)也不僅僅簡單地與節(jié)點型式相關;當前規(guī)范針對大跨空間結構構件的計算長度取值,缺乏明確的規(guī)定,更沒有提出計算方法,導致結構設計人員無據(jù)可依。實際工程設計中,通常將需要穩(wěn)定設計的構件近似為軸壓構件,通過歐拉公式反推的方法來確定計算長度系數(shù),常見的各種方法如本章4.4節(jié)所述。
4.4.1 工程設計常用的方法
歐拉荷載的推導:
加圖:(P31)【5】陳驥的書
所圖所示兩端鉸接的挺直的軸心受壓構件,按照小撓度理論求解中性平衡狀態(tài)時彈性分岔彎屈屈曲荷載。
如圖所示,兩端鉸接的軸心受壓桿件,在壓力P 的作用下,根據(jù)構件屈曲時存在微小彎曲變形的條件,先建立平衡微分方程,再求解構件的分岔屈曲荷載。在建立彎曲平衡方程時作如下基本假定:
(1) 構件是理想的等截面挺直桿。
(2) 壓力沿構件原來的軸線作用。
(3) 材料符合胡克定律,即應力和應變呈線性關系
(4) 構件變形之前的平截面在彎曲變形后仍為平面。
(5) 構件的彎曲變形是微波的。曲率可以近似地用變形的二次微分表示,即()
可取如圖隔離體,列方程:(EIy``+PY=0)推導得出:P=n2pi()2EI/l2,其中式中n=1時為構件具有中性平衡狀態(tài)時的最小荷載,即分岔屈曲荷載Pcr ,又稱為歐拉荷載Pe=pi^2EI/l2
采用計算長度系數(shù)進行穩(wěn)定設計的原因:
的概念:
穩(wěn)定問題具有多樣性、整體性及相關性三個問題:【5】陳紹蕃P94
1) 多樣性:軸性受壓桿件有彎曲屈曲、扭轉屈曲、彎扭屈曲等多種形式。
2) 整體性:構件作為結構的組成單元,其穩(wěn)定性不能就其本身去孤立地分析,而
應當考慮相鄰構件對它的約束作用。這種約束作用顯然要從結構的整體分析來確定。穩(wěn)定問題的整體性不僅表現(xiàn)為構件之間的相互約束作用,也存在于圍護結構與承重結構之間的相互約束作用中,只不過在通常的平面結構(框架和桁架)的分析中被忽略了。
3) 相關性:具體體現(xiàn)在不同失穩(wěn)模型之間有耦合作用、局部屈曲與整體屈曲互有
影響、組成構件的板件之間發(fā)生屈曲時有相互約束用等。
【5】P169
結構和構件喪失穩(wěn)定屬于整體性問題,需要通過整體分析來確定它們的臨界條件。不過,為了計算簡便,目前在設計工作中的做法是所計算的受壓構件(或壓彎構件)從整體結構中分離出來計算,計算時考慮結構其他部分對它的約束作用,并用計算長度來體現(xiàn)這種約束。
計算長度的概念:
計算長度的概念來源于理想軸心壓桿的彈性分析。其把端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的桿件,等效條件為兩者的承載力相同。
構件在荷載作用下的變形曲線圖可以反映出了反彎點之間的距離,此距離代表了該構件的計算長度;因為反彎點的彎矩為零,因此與鉸支點的受力相當。根據(jù)不同的約束條件,反彎點可能落在構件的實際長度范圍之內(nèi),也可能在其延伸線上[46]。
常見的結構形式的受壓構件的計算長度系數(shù)在相應的規(guī)范及規(guī)程中都有所體現(xiàn)。將規(guī)范涉及到的可以直接使用的規(guī)范例舉如下:
1) 鋼結構設計規(guī)范第5.3條:桁架:含弦桿、單系腹桿(用節(jié)點板與弦桿連接)、交叉腹桿,
均分平面內(nèi)與平面外的計算長度考慮;
框架:依據(jù)側移剛度將框架分為無支撐、弱支撐和強支撐框架三種,分別按照本規(guī)范的附錄D 的表格D-1至D-2查找框架柱的計算長度系數(shù);
單層廠房的階形柱(單階柱及雙階柱):按本規(guī)范附錄D-3至D-6查找相應的計算長度系數(shù)
2) 鋼高規(guī):第6.3.1及6.3.2條規(guī)定了鋼框架柱的計算長度取值
指出1)重力荷載作用下的穩(wěn)定計算,應按鋼結構設計規(guī)范相應條文進行,并指出相應的近似公式:。。。。
2)結構在重力和風力或多遇地震作用組合下的穩(wěn)定計算相應的計算長度系數(shù)。
網(wǎng)殼結構技術規(guī)程:第5.1條,根據(jù)鋼殼的分類及其節(jié)點的做法形式,分別定義其計算長度系數(shù)
3) 空間網(wǎng)格結構技術規(guī)程:第5.1條,根據(jù)網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼、單層網(wǎng)殼、立體桁架及其桿
件分類和節(jié)點形式,分別定義其計算長度系數(shù)
對于梁-柱鋼框架結構體系,可直接采用規(guī)范查表的方法或實用公式確定構件的計算長度系數(shù)。但對于大多數(shù)不規(guī)則(非梁-柱鋼框架結構體系)的大跨空間結構構件的計算長度取值,如上所述,規(guī)范不可能包含所有的結構類型,也缺乏明確的規(guī)定,沒有提出計算方法,導致結構設計人員無據(jù)可依。
因此為了設計方便,工程上通常將其近似為軸壓構件,通過反推的方法來確定計算長度系數(shù)。
大跨度結構及其桿件的穩(wěn)定問題都是一個整體問題,各桿件互相支承、互相約束,任何一個構件的屈曲都會受到其他構件的約束作用,影響因素較多。而對于空間鋼結構桿件的計算長度系數(shù),規(guī)范(桁架體系、網(wǎng)殼結構)根據(jù)桿件位置規(guī)范一般規(guī)定在0.8~1.0范圍內(nèi)取值。有學者的研究資料表明:對于復雜結構體系中部分桿件,采用低于1.0的計算長度系數(shù)取值可能偏于不安全。因此,工程上常從整體結構穩(wěn)定性角度出發(fā),取重力荷載(自重+附加恒載+活荷載)標準值工況組合作用作為初始態(tài),根據(jù)計算長度系數(shù)的物理意義,通過整體結構線性屈
曲分析來研究各主要桿件的計算長度系數(shù),主要包括以下3個步驟[56]:
1) 、由線性屈曲分析得到結構的各階屈曲模態(tài)以及屈曲臨界荷載系數(shù);
2) 、檢查各階屈曲模態(tài)形狀,確定該桿件發(fā)生屈曲時的臨界荷載系數(shù),乘以相應的初始態(tài)軸力,得到該構件的屈曲臨界荷載P cr ;
3) 、由歐拉臨界荷載公式反算各桿件的計算長度系數(shù),即:
π2EI P cr =
2(μl )
μ=式中:EI 為桿件發(fā)生屈曲方向的彈性抗彎剛度;P cr 為桿件對應的屈曲臨界荷載;l 為桿件的幾何長度;μ為桿件計算長度系數(shù)。
由4.3.2節(jié)可知,當某個方向的荷載(如水平荷載)較大時,確定計算長度系數(shù)的初始態(tài)應采用各工況的組合,這樣,根據(jù)不同的荷載組合下(初始態(tài))反推出來的計算長度系數(shù)是不同的。
確定計算長度系數(shù)主要是確定歐拉臨界荷載P cr 。
本文以確定一平面無側移框架柱的計算長度為例,詳細地介紹工程設計中。如圖4-6所示的有側移,橫梁與柱均為剛接,柱的截面為H500×400×12×20, I c =1.019×109mm 4,為保證柱先于梁發(fā)生屈曲,設梁的截面為1000×400×30×30, I b =9.80×109mm 4,鋼材采用Q235。作用在梁上的荷載標準值q=60kN/m,柱高l c =6m,梁長度l b =6m。
圖4-6 無側移剛架
按規(guī)范的設計方法,由K 1i =i b
c EI b /l b I b l c 9.80?109?6000====9.6173,EI c /l c I c l b 1.019?109?6000
K 2=0根據(jù)鋼結構規(guī)范附錄D 表D-1,采用插值法μ=0.7341, 或采用實用公式的方法:
μ=0.64K 1K 2+1.4(K 1+K 2) +31.4?9.6173+3==0.7404 1.28K 1K 2+2(K 1+K 2) +32?9.6173+3
.3.2 整體屈曲法
通過整個結構的屈曲分析確定該構件的計算長度,其方法是將該構件放在整體模型中,進行屈曲模態(tài)分析,從而得到歐拉臨界力和屈曲系數(shù)的方法。整體模型的屈曲分析具有較為直觀的屈曲模態(tài),可以直接看到結構整體的屈曲變形,通過判斷各階屈曲模態(tài)對應的變形來判斷具體結構構件是否發(fā)生屈曲,從而得到其對應的屈曲臨界力[57]。該方法較難判斷具體構件應對應的屈曲模態(tài),常導致計算結果偏于保守;但該方法考慮了諸多計算長度系數(shù)的影響因素,與實際情況也相符合,較為合理。
本文采用SAP2000做鋼框架的屈曲分析。在荷載q 的作用下,鋼框架的軸力如圖4-7(a)所示,圖(b)為構鋼框架的第一階屈曲模態(tài),從變形圖可以看出,柱子發(fā)生了屈曲。 -180-180
(a) q作用下的軸力(kN) (b) 第一階屈曲模態(tài)(η=784.547)
圖4-7 荷載作用下的軸力及屈曲模態(tài)
所以,柱子的臨界荷載為:
P cr =ηP =180?784.547=141218.46kN
由歐拉臨界荷載公式反算各桿件的計算長度系數(shù):
μ===0.638
由此可見,兩者非常接近。工程中的一系列對比,也說明這些做法是正確的,下面以筆者的一個實例來說明些方法在工程實踐中的運用。
本算例取決于某工程的施工頂升架,頂模鋼平臺由桁架層、支撐柱和支撐鋼梁組成,鋼平臺桁架層由主桁架、次桁架、三級桁架和邊桁架及內(nèi)部小次梁、吊架梁等構件組成。桁架層高2.05m ,支撐柱高12.6m ,兩層支撐鋼梁間距4.5m 。頂模鋼平臺設計采用SAP2000軟件,圖2.1.1至圖2.1.3為頂模鋼平臺sap2000計算模型。
圖2.1.1頂模鋼平臺三維圖
圖2.1.2 頂模鋼平臺立面圖
圖2.1.3 頂模鋼平臺平面圖
荷載考慮:恒荷載、活荷載、風荷載(考慮三種情況:施工狀態(tài)及提升狀態(tài)下遭遇八級風、
施工狀態(tài)下遭遇十級風、施工狀態(tài)下遭遇臺風荷載)、頂升不同步位移、施工電梯荷載。
1.1 邊界約束條件
根據(jù)邊界約束條件的不同,鋼平臺分為兩種計算模型。施工狀態(tài)時,假定兩道支撐梁兩端為鉸接,如圖2.3.1所示;頂升狀態(tài)時,忽略支撐梁的約束作用,將千斤頂與支承柱的連接簡化為鉸支座,如圖2.3.2所示。
圖2.3.1施工狀態(tài)支承柱的約束邊界
下列僅以施工狀態(tài) 圖2.3.2頂升狀態(tài)支承柱的約束邊界
1.1.1.1 支承柱計算長度取值(根據(jù)屈曲分析)
采用十級風施工狀態(tài)模型:
以結構整體模型為基礎,對結構進行特征值屈曲分析。正常施工狀態(tài)下取D+L計算屈曲工況,圓管柱及格構柱在Mode98的屈曲模態(tài)下首次發(fā)生屈曲。其屈曲變形及屈曲荷載如下:
圓管柱在D+L工況下的最小軸力值為:-2634kN ,則根據(jù)屈曲分析結果,施工階段的支承柱的一階彈性屈曲臨界荷載為2634×11.05=29105.7kN,根據(jù)歐拉公式可以反推得到理論計算長度系數(shù):
μ=π2EI
P cr l 23. 142?2. 06?105?5. 355?109==1. 40 29105. 7?103?138002
1.1.1.1 鋼結構構件計算應力比
將各計算長度系數(shù)值手工輸入模型中,應力比計算結果如下圖所示:
具體各構件應力比數(shù)值可在模型中查看,圓管柱最大應力比為0.378,格構柱應力比均小于0.95,滿足規(guī)范要求。
整體穩(wěn)定性計算步驟如下【3】P61
鋼結構系統(tǒng)整體穩(wěn)定性理論分析的主要步驟包括:
(1) 建立完善結構力學模型
按理論設計結構構型建立完善結構計算模型,包括確定結構幾何模型、構件單元模型、構件規(guī)格尺寸、構件材料特性、結構邊界條件等。
確定整體穩(wěn)定性驗算的荷載組合
荷載組合常采用標準組合。對于活荷載需要按不同的分布模型分別進行組合; 對于風荷載需要按不同的風向分別進行組合。
結構線性整體穩(wěn)定性分析
對每一種荷載組合,通過對穩(wěn)定特征方程的分析,分別計算結構線性整體穩(wěn)定的臨界荷載因子()及相應的屈曲模態(tài)矩陣()
確定結構的初始幾何缺陷模型
對每一種荷載組合,確定相應的初始幾何缺陷模式及幅值,可采用“一致缺陷模態(tài)法”模擬。若第一臨界點為重臨界點,應選用與臨界荷載因子()相應的所有模態(tài)。對于第一臨界點附近頻率密集的結構,應多選用幾個模態(tài)。
結構大位移幾何非線性整體穩(wěn)定性分析
包括完善結構和有缺陷結構分析,獲得相應的整體穩(wěn)定最小臨界荷載因子()和()
判斷構件是否出現(xiàn)屈服變形現(xiàn)象
判斷在幾何非線性分析過程中,當荷載達到整體穩(wěn)定最小臨界荷載因子()之前,主要構件是非否屈服,若未屈服,則轉第(8)步,進行結構整體穩(wěn)定性評定,否則,進入第(7)步。
結構大位移彈塑性整體穩(wěn)定性分析
分析缺陷結構的彈塑性整體穩(wěn)定性,獲得相應的整體穩(wěn)定最小臨界荷載因子() 結構整體穩(wěn)定性判定
目前社區(qū)教育發(fā)展都是以兩個平臺為依托:一是人網(wǎng),即傳統(tǒng)的實體社區(qū)教育管理及教學平臺。二是地網(wǎng),即數(shù)字化網(wǎng)絡平臺。“云”平臺的隨處可得彌補了社區(qū)教育學習的時間不確定、場所、人員的隨意性。云計算的數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)的管理和維護都是云維護,它有足夠的計算能力和存儲空間為社區(qū)的居民在任何時間、任何地點通過云終端來進行學習。社區(qū)教育“i-實驗”就是一種新型的社區(qū)教育教學模式,其主要針對教育實驗中某項具體工作來進行策劃。其主題是“動腦動手裝點家庭生活,網(wǎng)絡互動分享民眾智慧”,它有五層含義:一是創(chuàng)新(innovation),意思是突破社區(qū)教育以面授為主的教學模式,創(chuàng)新以網(wǎng)絡為主的教學模式;二是個性(individual),意在面向每個家庭,凸顯個性;三是互動(interactive),意在線上線下結合,自主與協(xié)作結合;四是興趣(interesting),意在強調“寓學于網(wǎng)絡,寓樂于合作,寓情于生活”;五是激發(fā)(inspire),意在激發(fā)創(chuàng)作意識,實現(xiàn)知識共享。目前國家開放大學已經(jīng)建有多個“i-實驗”實驗室,并將這種教學模式推向了社區(qū)和家庭。從實驗室的運行來看多功能的網(wǎng)絡平臺是其中一個最主要的條件。
二、基于“云計算”的社區(qū)教育教學實驗教學
“云計算”以無維護無升級低成本的優(yōu)勢吸引著各類用戶。在基于“云計算”的社區(qū)教育教學實驗中,“用戶需求”向“云服務”發(fā)出一種請求,它以用戶熟知的瀏覽器或者軟件作為界面,將數(shù)據(jù)存儲在云端,用戶將按需使用服務,這種實驗模式或者說是實踐模式可以按基礎教學類和綜合實訓類去開展教學。
(一)以開放大學為依托,提供基礎教學,整合
微力量,玩轉微實驗以開放大學為依托,為社區(qū)教學實驗提供教學資源。在社區(qū)原有的信息化網(wǎng)絡建設基礎上,開展社區(qū)教育信息化的實踐。一方面,社區(qū)的實驗室除了提供實體的實驗設備之外,也可以兼做云教室,它可以提供專業(yè)基礎的基本能力培訓,也可通過云教室進入各高?;蛘邍议_放大學的微課程平臺進行學習。微課程的時間都是5~16分鐘,社區(qū)居民的時間碎片化,這種微課程的學習方式非常適合白天上班,晚上進行學習的社區(qū)居民。比如社區(qū)教育的i-攝影實驗室,i-烹飪實驗室,i-舞蹈實驗室等等都可以利用微課程去進行教學;另一方面,在社區(qū)的電腦教室裝上從云上下載的社區(qū)教育的應用軟件,比如物流專業(yè)的停車管理軟件、智能家居系統(tǒng)、會計專業(yè)的一些基本應用軟件。這種教學模式,不僅健全了天網(wǎng)、地網(wǎng)、人網(wǎng)三網(wǎng)并進的網(wǎng)絡格局,而且創(chuàng)新了社區(qū)教育的載體和管理模式,三網(wǎng)并進,彰顯了時代特征。
(二)利用虛擬實驗室進行實驗教學
利用網(wǎng)絡平臺把實物實驗向虛擬實驗過渡,提高實驗項目的操作率,構建虛擬實驗室是現(xiàn)代遠程開放教育實驗室建設的方向。虛擬實驗室能更好地描述事物動態(tài)的變化,其真實感強,交性能好,可根據(jù)需要設計、添加實驗內(nèi)容。在社區(qū)的虛擬實驗室,居民們通過人機交互的功能,可以擁有與實物實驗類似的實驗空間,進行模擬實物實驗,達到與實物實驗相同的效果。利用軟件去實現(xiàn)是其中的一種方式。學習電子電路的學員利用multisim10.0軟件進行仿真實驗??梢院芎玫亟鉀Q在社區(qū)教學里理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學員可以很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真實驗更好地再現(xiàn);也可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出自己的儀表,并通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境,輕松設計電路,了解電路行為,通過改進、整合設計流程,減少建模錯誤。利用網(wǎng)頁的仿真平臺去實現(xiàn)是另外一種方式。在國家開放大學的網(wǎng)站上齒輪泵的拆裝實驗平臺,就是通過三維實物仿真的演示,直觀地了解齒輪泵各組成部件的結構,用鼠標點擊各零件,零件可以按你拖動位置去進行組裝,并設置有出錯提示。隨著虛擬實驗技術的成熟,其在教育領域的應用價值日益顯露。虛擬平臺易于維護,隨時隨地可學,是未來實驗室建設的發(fā)展方向。在虛擬實驗室中,學員利用器材庫中的器材自由搭建實驗項目,有利于培養(yǎng)的操作能力、設計及創(chuàng)新能力。
(三)利用云平臺提高各社區(qū)實驗的運行能力