如何學好工民建專業

2021-09-19 11:19:10 字數 4791 閱讀 4136

一、工業與民用建設專業的基本內容和培養目標

土木工程是人類最古老的學科之一,可以說自從人類脫離穴居野外的生活以來,就有了土木工程。土木工程在歐美各國稱之為civilengineering,直譯就是「民用工程」。解放以後,我國高等教育設定專業,從龐大的土木工程總學科中,劃出了工業與民用建築,公路與城市道路,鐵路工程,橋梁工程,給水排水工程,暖氣通風工程等學科,設定了專業,工民建專業是其中專業面最寬應用最廣的乙個專業。

工民建專業主要培養從事工業建築、民用建築中的結構設計、施工以及工程管理方面的人才。雖然對於房屋我們已司空見慣,也許有不少人從他的生活經驗出發,可以對一幢房屋的房間劃分、朝向、採光、通風等提出中肯而合理的意見,但很少有人能注意到和理解到結構的合理與否,因為這已遠遠超出了我們日常生活的常識範圍,需要有一定的力學和工程結構方面的知識,至於近代的超高層建築,複雜的工業廠房,各種高聳的塔架以及特殊的管、罐、儲倉等,它們的結構設計與施工就更為複雜了,所以說工民建專業有著相當深廣的科學內容,至今也還存在廣闊的科學領域,要我們去探索和開發。這裡還要說明一下,許多人往往對工民建專業與建築學專業混為一談,其實這本來就是兩個方向,各有自己的專業內容。

一般說來,有關房屋的造型,根據功能要求的布局以及平面、立面的裝飾處理,是建築師的工作範圍,而有關房屋的結構設計,地基處理,各種構件(如梁、柱)尺寸的最後確定及其加工,抗震問題以及施工等則是工民建專業出身的結構工程師、施工工程師的工作範圍。由於建築學具有濃厚的藝術色彩,所以在國外有些學校,建築學不屬於工學院,而設於藝術學院中。這兩個專業關係極為密切,彼此互為依存,特別是各種大型公共建築,既對建築藝術有很高的要求,使人以美的感受,同時又由於造型、空間、功能等多方面的要求與條件,結構必然很複雜,這就要求兩種專業人員的緊密合作。

二、組成工民建專業各門課的任務及彼此之間的關係

翻開自學考試的教學計畫,即可初定它是由15門課組成的。雖然這個自學考試的教學計畫,由於它的特殊性,存在有不盡合理之處,但總的說來,它保留了正規本科專業教學計畫中的精華,並且是緊緊圍繞培養目標的。除政治經濟學做為必須掌握的社會科學外,其餘諸課都是緊緊圍繞著結構設計和施工這一培養目標而設立的。

並且貫串著一條主線,就是力學——結構。力學包括理論力學、材料力學和結構力學,它是建築結構設計的理論基礎,三大力學各有分工,學習的次序也不容顛倒,僅可以略有交叉。結構又可分為上部結構與下部結構,鋼筋混凝土與磚石結構,鋼結構,主要講的是地面以上的結構設計理論,故稱上部結構,而地基基礎,則講地面以下的結構的設計理論,故稱下部結構。

為了學好力學課和結構課,就必須要有數學的基礎,所以高等數學又是力學、結構的共同基礎,當前從事建築結構理論研究工作的同志,都有乙個共同的認識,就是對許多問題的深入研究,必須依賴於數學和力學,缺乏深厚的數學、力學基礎,是難以解決現代化複雜結構的理論與實踐問題的。

測量、製圖和建築材料是土建技術人員必備的看家本領,處處用得到。通常說圖紙是工程師的語言,乙個土建工程技術人員,如果不能識圖,不會繪圖,那是大笑話,因為無論是力學的模式,結構的構造和加工以及最後的房屋施工,總離不開圖紙,設計人員通過設計計算,最後用圖紙的形式把設計的意圖和資料表達出來,施工更是以圖紙為依據。不學好製圖課,後面的房屋建築、力學和結構課程也難學下去。

建築材料是為建築結構與施工服務的,由於材料性質的不同才導致各種結構的不同設計理論,例如鋼筋混凝土結構和鋼結構,就是以力學為其理論基礎的,但由於材料性質的差異,設計計算方法就完全不一樣。甚至可以說,如果傳統的建築材料有了新的突破,那必將導致設計方法和準則的全部革新。

房屋建築學是講房屋構造的,必須具備製圖知識,最好在有了材料力學知識之後再學習。

建築施工課是講如何根據圖紙進**屋施工,即如何將房屋建築起來。不少人有一種錯覺,認為現場施工,主要是個如何幹的問題,可以不需要力學與結構知識。其實這是十分錯誤的,施工工程師必須懂得力學和結構,並且還要求有較豐富的知識面,這樣他才有可能正確的處理技術問題和指揮施工。

至於建築經濟與企業管理課,則是講述建築中的經濟問題和施工的質量以及企業的管理的學科,過去的大專畢業生,往往缺乏經濟觀點和管理能力,在講求建設速度與經濟實效的時代,工程技術人員必須具備這方面的基本知識和技能。

三、掌握房屋結構的特點,打好基礎,學好專業

各類房屋都有自己的特點,乙個初學者對於一般常見的房屋結構及其計算原理,我認為首先要掌握兩大特點:

1、一般的工業與民用房屋的上部結構可以看成是由許多桿件連線起來的(這裡暫且撇開薄殼、板、網結構),尤如小朋友搭積木那樣。大家只要留神觀察一下未完工的工業廠房,對這點就可明白了。

2、不包括房屋在內的各種建築結構是不動的、不能動的,即使不得已時,也只允許有非常非常微小的移動或轉動。

第乙個特點告訴我們,我們常見到的許多房屋屬於桿件體系,所有荷載是由各種桿件(如述檁條、桁架梁、柱等)承擔的,由上至下最終傳到地基。至於居住房屋常見的磚混結構,只不過是用承重牆來代替柱子的功能而已。同時它還告訴我們,為什麼我們在計算時可以用簡單的直線條來代替真實的粗壯的梁、柱和桁條。

並且我們總是將本來是立體的房屋,簡化為平面來設計計算,因為這樣就可以大大簡化了計算工作量和許多困難,對於桿件體系在精度上的要求可以得到保證。此外,這也是我們在各門結構課中,總是先從單個基本構件(梁、柱等)設計入手的重要依據。

第二個特點告訴我們必須牢記和掌握力的平衡問題。對於建築結構而言,不論是單個構件或是整個結構物,都始終處於平衡狀態。因此,在本專業不論是在三大力學課中還是各門結構課中,廣泛地使用了 x=0, y=0, m=0,三大平衡方程,它們的物理意義是:

所有力在x軸方向投影的代數和等於零;所有力對任意一點的力矩之和等於零。三者都是等於零,就是說沒有任何的移動或轉動,桿件或整個結構保持平衡狀態,否則就不平衡,不平衡就要發生移動或轉動,這是我們禁忌的,也是不允許的。再就單個桿件來說,如果外力超過了它本身的內力(抗力),這就發生了不平衡,那就會導致桿件的失穩或破壞。

平衡問題,對建築結構來講至關重要,必須牢記和掌握。

前面講過,三門力學課是建築結構課的理論基礎。必須努力學習。三門力學彼此聯絡,又各有分工。

理論力學是研究物體運動一般規律的學科,即研究在力的作用下,物體運動狀態的變化,而平衡是其中的特殊形式,但對於建築結構而言卻又最為重要。理論力學一般分為靜力學和運動學兩大部分,靜力學就是研究物體在力作用下的平衡規律。至於運動學則是研究物體的運動形式和規律的,運動學對以後學習結構動力學和結構抗震很有用處。

材料力學的主要內容是研究桿狀構件在拉壓、剪下、彎曲、扭轉等作用下桿件的內力和位移的問題,材料力學與理論力學的主要區別在於理論力學只講力和力作用下的運動(包括平衡),不涉及物體的強度和應力問題,而材料力學則主要研究了桿件的強度問題,因此,有的外文書直名為「材料強度學」。

至於各門結構課,則是在數學力學的基礎上,聯絡到實際材料和真實構造以及加工製造等問題,進行實際的計算和設計。

鋼筋混凝土結構是由複合材料(混凝土和鋼筋)組成的結構物,在國內外應用最為廣泛,因此它是工民建專業的主要課程。磚石結構是研究由磚或石砌成砌體結構的計算理論問題的,在當前民用建築中有很大的實用意義。到於鋼結構,由於鋼材質地均勻,故最符合力學的分析計算,並且鋼材強度高,所以鋼結構自重輕,桿件的尺寸小,最宜建造高層建築和大型建築。

但由於**高,目前國內還不能廣泛應用。

這裡要特別提一下地基基礎問題,因為它是設在地面以下的結構物,承擔所有上部結構傳來的荷載,故稱為下部結構。由於它周圍的介質是土壤,故先要學習土力學。很多人只注意看得見的上部結構,不重視下部結構,要知在房屋建築中,地基基礎是很費工和費錢的,一般民間建築,基礎資金要佔到20%,到於高層建築和大型建築所佔比例更高,對基礎的設計要求也更高,所以這門課與其他結構課一樣,非常重要。

四、講求學習法

對於學習方法,古往今來不知有多少名人、學者講了多少哲理和具體的方法。誠然,這些來自前人的成功經驗值得我們今天學習和借鑑,但也應該結合我們所學專業的特點以及各人的自身特點來靈活應用。因此,結合工民建專業自學考試的這個特點,提出以下的參考意見。

1、要緊緊圍繞教學計畫和教學大綱進行學習。建築結構工程內容極為深廣,即使是某門課的某一部分,國內外的文獻資料也浩如瀚海。因此對於乙個初學者來說,首要的是掌握最主要的基本知識,這就要根據教學計畫和各課大綱循序漸進。

教學計畫規定了這個專業的必修課程,而教學大綱規定了這個專業的必修課程,而教學大綱則規定了每門課必須學習和掌握的主要內容。當然,計畫中的15門課,並不能包括建築結構的全部領域,況且科學在不斷發展,新的學科層出不窮,因此教學計畫給出的是根據我國當前實際,對自學考試的基本要求,掌握了這些基本要求,進一步深造也是可以的。

2、反覆學習,處理好區域性與整體。我們認識事物,常常是從特殊到一般,但要對事物本質的更深入的理解,還必須要有從一般回到特殊的這一反覆,初學一門學科,最容易犯的毛病是常常對單個公式、計算方法的推導下了功夫,而忽略了它的具有普遍意義的物理概念;對個別章節弄懂了,但忽略了各個章節之間的關聯。因此學到最後,往往感到學到的知識是零碎的,甚至是零亂的,缺少乙個完整的、邏輯性的總概念。

因此,我們在學習的同時,要反反覆覆,既要重視對乙個公式一條定理的理解,也不能忽略對整個學科乃至整個專業的了解和認識。

3、要多做習題。搞工程的,總離不開計算和繪圖,因此學習各門工程學科,不能滿足於看懂書本,還必須加強實際的運算訓練。「學而不思則罔」,做習題,就是促使你思考問題,訓練你解決問題的思維方法和運算能力。

4、適量閱讀參考書。各門課都規定了教材,這自然是必讀的,但還應適量的看些參考書。因為每本書、每個作者都有自己的風格和特色以及習慣的語言文字,你對教本中某些問題可能理解不了的但看看別的書,也許可能會有啟發,所以適量看點參考書,會幫助你加深理解,開闊思路。

5、注意實踐。提出這個問題,可能引起同志們的意見,因為自學考試,根本沒有試驗室,教學計畫也把教學實踐排在第15門,平時哪有什麼實踐機會。我認為這個意見有點片面。

因為它忽略了社會這個實驗室。當前的大好形勢,到處的施工現場,為我工民建專業創造了最廣闊、最方便的實踐場地,即使在不大的城鎮裡,只要你留意,可以在乙個很短的時間內見到從開挖到地基到房屋結頂的全部過程。因此你只要帶著問題,無論是測量的、製圖的、材料的、力學的或結構的,去細心觀察,虛心請教,你定能有所受益。

所以,我們應該充分利用社會上的基本建設增加我們的感性認識,學好我們的專業。

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