原型建筑结构教学模型研制

第一章绪论
   
1. 1前言
    目前，我国正处于从收入偏低国家转向中等收入国家的重要过渡阶段。建筑行业由于可以吸收大量的从业人员并且相对而言，建筑行业的收入也比不少其它行业要高，故而拥有一支庞大的从业队伍。随着市场化的浪潮、房地产市场的开放以及从以计划经济体制为主导转化为以市场为导向这一种变化，无一不使我国的建筑业发生着深刻变化，且这种愈演愈烈的变化也随着经济的急剧发展变得更加明显。自1978年来，建筑业的市场规模不断扩大，建筑业在我国的产值增长了近30倍，增加值在国内生产总值的比例中占了7%，是拉动国民经济快速增长的命脉。2008年全年全社会建筑业实现增加值17071亿元，比上年增长7. 1%。全国具有资质等级的总承包和专业承包建筑业企业实现利润1756亿元，增长12. 5% 0  2009年1-3季度，建筑业占国内生产总值的比重达到5%，总量在国民经济15大产业中所占比重首次达5%，由上年的3. 7%上升到今年的5%，并呈现出快速增长的态势。其具体数据见下表1-1所示川:
   
1. 2建筑从业人员素质普遍偏低及其产生原因
    从上表可以明显看出，在目前的建筑业企业从业人员中，其他部分占据了主要的地位，那么，这部分其它人员是属于什么人员呢?经过调查可发现，这部分人员[[z]主要由私营企业从业人员、国有(集体)企业项目部下分包的施工班组成员、农民工等组成。该部分人员由于存在缺乏相应的专业知识、没有受过系统化的训练、组织机构松散、无证上岗、纪律观淡漠等问题，导致了施工中质量事故、安全事故、劳资纠纷等频频发生。尤其是质量和安全事故，很多部分是由于从业人员自身专业素质差，不负责任引起的。为此，国家提出工人上岗前应进行培训教育，持证上岗，不少企业也安排公司的人事部们对工人组织一些相应的培训，但从实践效果上来看非常的差，究其原因，不外乎培训针对性不强，理论与实践相互脱节，员工基础薄弱以至无法将所学的知识巩固下来，培训时间太短等。再则，不少刚出校门的施工员，由于在校学习期间理论不透，实践条件和时间均大为不足，故在较长时间内较难胜任工作岗位。
    另外，由于建筑业的飞速发展，也带使得的建筑行业成为了热门行业，各大专院校纷纷开设建筑结构类专业。但在建筑专业职业教育上，由于本行业实践性要求很强，而学院的教学往往偏重在理论上，与实践上的具体操作脱节的较厉害。虽然目前国家发了相关的文件，要求高职类的教育要实现教师师傅化，学生工人化等加强实践性教学的目标。但是，建筑行业的实践性教学存在以下常见的问题:
    （1）校园内无法建造供学生实训的实体建筑:由于每个建筑体量都非常的大，投资更是巨大，而每一届学生均动手完成一个建筑从基础到装修的实体操作几乎是不可能的，这不仅投资大，而且需大量的土地，如我院每年有14个班级在校学习，每个班级一幢建筑就需14幢建筑，这显然是不可能。所以在学院里由学生亲自动手建造一幢建筑是不可能的。
    （2)校外施工场地不欢迎学生参观或实训:由于施工项目部在施工的过程中，须严格控制质量和安全问题，故一旦有大批的学生在工地参观学习，现场安全不易控制;学生的参观将一定程度上妨碍工人施工及现场管理;在快节骤的施工中，项目部须安排专人给学生讲解工程情况及施工知识，这也常常无法实现;由于学院建筑工程技术专业班级多，每年均在20个班级左右，故而要在长达一个学期的过程中每周均安排学生到同个项目部参观学习，这也是项目部无法忍受的。
    (3)校外实训基地不稳定:由于工程施工完毕后就会转移施工场地，工地相关的负责人均可能发生变化，故人际关系处理也较难。每次实训开始之前分院均要忙着联系各个项目部，增加了很大的工作量且效果往往不能令人满意。
    (4)校外施工项目部施工的内容不能满足教学上的需求:由于在教学过程中，随着教学内容的变化，学生需要不断的跟着变化的实际教学情境。如在学习地下连续墙的施工时，我们需要一个与之相匹配的工程项目部，而实际上往往在当地无法找到合适的工地，有时找到了合适的工地却又拒绝你带这么多批次的学生参观学习。
    (5)工地讲解不利学生深入学习:在带队到工地学习的过程中，一则由于施工现场讲解人员本身教学水平存在缺陷，讲解不够深入浅出;二则学生无法看到相关的图纸、施工方案等内容，使图纸与实物不能很好的结合;三则学生无法动手试操作或试检测工程质量等工作，使工具的运用、质量的检测等还是停留在理论上;四则施工场地小，学生人数多，故而无法保证每个学生均能听到看到学到相关知识。故工地学习只能做为认知实习的一种手段，而无法做为教学的主要手段。
    综上所述，如何创建一个合理的培训教育模式，使从业人员能迅速且全面的掌握建筑工程相关知识就成为了企业和学院共同探索的一个问题。为此研制一个针对建筑工程专业培训的原型建筑结构教学模型，使员工或学生在培训教育的过程中能迅速把握相应的知识和施工要点就成为了本文研究的主要内容。我们拟首先通过研制一个包含各类建筑结构类型中的原型建筑结构教学模型;，再针对每个节点构造制作包含有图纸、录象、照片、施工工艺流程、规范知识等信息建立一个对应计算机查询目录;最后，通过公司组织员工在此教学模型内通过教学系统进行学习和教育培训，由于理论能与实际紧密相结合，容易接受相应的知识和操作，从而使员工能快速的掌握不同工程的施工，掌握施工工艺，控制施工质量，保证施工安全，从而为企业增加经济效益的同时也增加了社会效益，扩大了企业的知名度，同时该教学系统也为高等院校在专业教学上的提供一种教学改革方法，同时也积极的响应了国家关于职业教育培训的“校企合作、工学结合”理念。

1.3国内外原型建筑结构模型研究现状

    1.3. 1国内的研究现状
    通过对国内各大院校和各大企业培训教育的调查后我们发现，通过创建一个巨大的和实际实物一样大的1:  1建筑模型的培训教学方法，其中湖北城市建设职业技术学院和温州职业技术学院有所开展。通过对温州职业技术学院的参观学习，发现该院的建筑模型按建筑和结构分开建设，故有一建筑模型，还有一结构模型。该院的建筑模型是以砖混结构为建设对象，结构模型是以框架结构为建设对象，能较好的反应出建筑的构造组成，也能基本反映框架结构的结构构造和配筋情况[[s7。但也存在着一些缺点，主要有:
      （1）建筑结构类型单一:由于只有砖混结构和框架结构，没有展示出剪力墙结构和钢结构。所以适用面相对较少。
      (2)建筑构造节点数量较少:该模型总的构造节点展示量较少，不够全面，故在培训和教学时难免有些顾此失彼之虑。
      (3)节点展示方法欠妥:该模型的节点暴露力度不足，柱子的钢筋配筋对能暴露外围部分，内部情况无法展现，施工工艺流程无法展现，将会导致培训效果不良的现象出现。
      (4)不利于学生自学:该模型由于只做了实体建筑，四周配套的说明过于简单，在学习的时候如果出现疑问，无法得到很好的解决，故不利于学生在模型内自学。
      (5)体型相对较小:由于该学院的建筑模型是在己经建成的建筑内部后续施工完成的，故而决定了其体型不足，无法容纳较大量人在内部同时学习。故不利于班级或团队教学的开展。
    通过对湖北城市建设职业技术学院的实训基地内的建筑模型调查研究发现，该模型只是一个简单的砖混结构建筑，其闪光点是设计并完成了一个全真模拟的施工现场管理，但对具体的知识点的展示相对较少。
    总体来说，该学院在这方面的研究开创国内实体教学模型研究的先河，起到了一定的划时代的意义，由于条件所限，无法尽善尽美。本文的研究就在其基础上，发扬其教学理念和精神，全面的从结构、节点、操作等层次展现建筑工程[[6]，努力创建一个相对全面的1:  1建筑模型，并利用它来开展培训和教育，使学员能迅速的掌握施工要点，从而创造社会财富。

    1.3.2国外研究现状
    由于个人条件所限，只能通过网络搜索，没有在国外找到类似的研究。但国外与此类似的教育理念有所发现。主要有:
    (1）建构主义的教学观[0:建构主义强调教学不是通过教师向学生单向传递知识就可以完成的，知识也不是通过教师传授而得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人(包括教师和教学伙伴)的帮助，利用必要的教学资料，通过意义建构的方式而获得的。个人主要通过自身的经历和图式不断地建构个体对世界的认识，个体所掌握的有意义的知识是在他与知识的不断的互动教学中建构起来的。学习者的学习不是简单的知识接受，而是一个主动地建构内部心理表征的动态生成过程，在教学过程中学习者根据自己的经验背景，主动对新知识进行选择、加工和处理，从而建构自己的知识结构。其核心思想[lal可以概括为:以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。为了更好地揭示建构教学的本质，建构主义思想家们提出了教学过程必须要具备的四个基本要素，即教学情境、协作共享、对话交流、意义共建。其中的教学情境就是指教学环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构，教学设计不仅要考虑教学目标分析、教学内容安排，而且要重视有利于学生建构意义的情境的创设、问题的设计，并把情境创设看成是教学设计的最重要内容之一，以此建构起能灵活迁移应用的知识经验。针对于我们建筑工程，创建一个包含全面的知识的建筑模型就是为了创设一个良好的教学情境。
    （2)德国范例教学理论:范例教学(exemplarisches lehren undlernen)，又称为“示范方式教学”、“范例性教学”、“范畴教育”等，意指借助于精选材料中的示范性材料使学生从个别到一般，掌握带规律性的知识和能力。范例教学的目标和要求可以概括为“三个统一”，就是“问题解决学习与系统学习的统一”、“掌握知识和培养能力的统一”和“主体与客体的统一”。“问题解决学习与系统学习的统一”。即一方面要求针对学生存在的或提出的问题组织教学，从一个个课题出发进行教学，另一方面，课题是有系统的，都是学科系统中的一个有机组成部分，通过课题最后习得系统的知识结构。因而这种教学从片段出发，但学生学习的知识却不是零碎、孤立的，仍不失其系统。“掌握知识和培养能力的统一”，也称“与形式教育的统一”。知识与教给科学方法、这种统一要求把传授知识与培养能力统一在同一个教学过程中实质教育，把传授学习方法、发展能力结合起来。“主体与客体的统一。主体是指受教育者，客体是指教学对象，这里表示教学材料。它们的统一就是要求救师既要了解和熟悉教材，又要了解和熟悉学生的智力水平和个性。在教学中要把两个主要教学因素结合起来考虑。
    类似的教育理念还有很多，如美国的直观性教学、项目学习理论等等，将这些理念在建筑工程领域付诸实施却一直存在着很大的困难。究其原因，主要是因为建筑体型巨大，施工现场环境复杂，不利于建构理想的教学环境，故也无法得到较理想的实物范例。为了解决这个矛盾，研制一个与实际建筑一样大小的原型建筑结构模型，并以此作为建筑工程技术的实物载体，可以很好的达到这些教育理念的核心要求。1.4原型建筑结构模型现有研究中存在的问题
    在现有的原型建筑结构模型的研究中主要存在以下的一些问题:  (1>原型建筑结构模型体量小，包涵的信息量小。  (2)原型建筑结构模型类型少，知识面少。  (3)无法将节点的施工工艺流程展示出来。  (4)只有建筑模型没有相应的理论支持，不能很好的达到教育培训的效果。  (5)由于模型涵盖面较少，故不能满足学习和研究的需要。5本文课题的提出及主要内容
    针对建筑行业从业人员专业素质低下、标准化施工困难、安全事故频发，而现有的教育培训类方法不能很好的解决从业人员快速提高行业素质的现象。因此，本文提出通过研制原型建筑结构模型来提高教育培训的质量，主要内容有:
      (1）提供一个交互式教学和学习平台。模型是静}卜不动，只能展示相关的硬件构造内容，而相应的施工工艺流程、质量问题处理、施工资料编制等软件内容却无法展示，故在模型的基础上编制计算机教学系统，使学生能在实物前参观的时候方便的查询该实物的相关知识体系。
      (2)标准化节点和工程质量事故对照展示。建筑行业职业教育、继续教育、工程培训等教育中很多流于形式，没有标准工程的范本，本研究拟通过建造一个包含各种常见建筑结构类型各节点的原型建筑结构模型，通过规范性操作，达到标准化工序的目的。通过参观、学习等手段使学生和相关从业人员能在较短的时间内准确而快速的掌握正确的建筑施工技术。再通过有意识的将常见工程质量事故展示出来，加强学习的效果。
    (3)暴露各类节点内部实际构造。因普通建筑的梁板柱剪力墙等构件全被混凝土所包裹，使学生和相关从业人员无法很好的理解内部构造。故在建造此模型的时候将解决结构内容暴露和建筑物安全的问题，从而创造一个立体化的学习环境。
　　(4)解决理论与实际相脱节的教学问题。在传统的教育培训中，常将理论教学与实践教学相互分开，致使知识体系不能有效的与实际结合，又因为基础课与专业课程分开，在学习专业课的时候己经将不少基础理论忘掉了。拟采用项目化教学的方式构建计算机教学系统。

第二章 原型建筑结构............................ 16-26
2.1 原型建筑结构模型包...............................16-17
2.2 原型建筑结构模型总体............................. 17-18
2.3 原型建筑结构模型................................... 18-20
2.3.1 原型建筑结构模型................................. 18
2.3.2 原型建筑结构模型................................. 18-20
2.4 原型建筑结构模型........................................20-22
2.4.1 原型建筑结构模型节................................. 20
2.4.2 原型建筑结构模型内..................................... 20-22
2.5 原型建筑结构模........................ 22-26
2.5.1 挂牌助学.......................... 22-23
2.5.2 多媒体助学 ..............................23
2.5.3 现场讲解助学........................... 23-24
2.5.4 对错比较助学................................. 24-26
第三章 原型建筑结构模型.............................26-42
3.1 土钉墙支护展...................................26-28
3.1.1 土钉墙施工......................................... 26
3.1.2 土钉墙构造组成展示点..................................... 26-27
3.1.3 土钉墙常见施工质量............................... 27-28
3.2 地下连续墙支护展....................................28-29
3.2.1 地下连续墙施工工.............................. 28
3.2.2 地下连续墙构造组...................................28-29
3.2.3 地下连续墙部分施工............................. 29
3.2.4 地下连续墙展..............................29
3.3 人工挖孔桩展..................................29-31
3.3.1 人工挖孔桩施......................................... 30
3.3.2 人工挖孔桩构造组................................. 30
3.3.3 人工挖孔桩安.............................................. 30-31
3.3.4 人工挖孔桩施工......................... 31
3.4 锚杆展示设计...................................... 31-33
3.4.1 锚杆构造组成和施.......................... 32
3.4.2 锚杆施工中质量.................. 32-33
3.5 砖基础展示设计.................................... 33-35
3.5.1 砖基础构造.............................. 34
3.5.2 砖基础施工工............................ 34
3.5.3 砖基础砌筑的质............................ 34-35
第四章 原型建筑结构............................. 42-53
...................................................................................　　
   
结论与展望
    原型建筑结构教学模型是我们根据当前建筑行业存在的施工人员综合素质不高，建筑类大专院校在教学上理论与实际脱节，无法向学生及时准确的展示实物，同时，在施工员的培养过程中因为缺乏操作的对象，也常使知识流于书本。为此，我们精心设计和建造了本模型，本模型内包含的主要内容有:四种建筑结构类型即砖混结构、框架结构、剪力墙结构、钢结构;四个分部工程即地基基础工程、主体工程、屋面工程、装饰装修工程;一个多媒体查询系统;300多个工程节点，节点均根据国家相关规范制作并将施工过程有机设计展示。这些内容基本上涵盖了目前工程中常见的施工知识，是建筑工程从业人员必不可少的理论知识一操作技能的综合。通过此模型的参观观摩和质量安全检测操作能极大的提升从业人员对建筑各类节点构造和施工工艺的理解和掌握。
    原型建筑结构教学模型的设计和施工完成，对于我国建筑行业的教育培训起到了极大推动作用。此模型率先在浙江广厦建设职业技术学院建成，建成后投入到学院的教学工作和中等管理岗位培训中使用，先后接待了近万人次的参观观摩和质量检测操作，得到了学员的极大赞扬，普遍认为该模型能使学习的知识很快落实到实际物体中，对建筑各部分的构造组成、施工要求、质量安全注意事项等有较为深刻的理解和掌握。同时，该模型也引起了大中专院校的兴趣，先后接待了数十个兄弟单位的参观，并得到了专家的充分肯定。另外，此模型凭借其优秀的教学功能得到一定的推广，笔者于2010年帮助绍兴中专设计完成一个原型建筑结构教学模型，此模型目前快接近完工;于2011年3月接到台州职业技术学院的邀请，为其介绍并协助设计该院的建筑结构教学模型，此模型目前正在设计中。
　　综上所述，此模型包含的知识面广，各种节点信息量大，里面的展示内容能较好的满足建筑从业人员所需的专业知识。此模型设计时以面向工程土建施工为重点，从建筑整体上来说该模型研制中也存在一些缺点，如对最新的节能设计内容展示相对少，对沉降缝、伸缩缝、抗震缝等变形缝因场地大小不足而没做展示，对水电消防方面的内容展示过少等等。在今后推广过程中，我们将努力使之包含的节点内容更多，更全面，为我国建筑行业人才的培训工作添砖加瓦。

参考文献
[1] 郑伟. 建筑工程技术专业实训基地建设探讨[J]. 教育教学论坛. 2011(03)
[2] 宗培刚,房俊静. 某生产车间钢筋混凝土楼板裂缝的分析[J]. 山西建筑. 2011(03)
[3] 席红亮. 浅谈人工成孔灌注桩施工[J]. 山西建筑. 2011(01)
[4] 张琳. 高层建筑箱形基础大体积混凝土施工的质量控制[J]. 河南建材. 2010(06)
[5] 邓秋云. 砖混结构建筑的构造柱施工质量问题与控制[J]. 中国高新技术企业. 2010(33)
[6] 李成禹. 钢筋叠合产生的高差处理[J]. 建筑工人. 2010(12)
[7] 董桂平. 砖混结构墙体裂缝分析[J]. 安徽建筑. 2010(06)
[8] 李莉. UOS建筑教育一瞥——对中国建筑教育的一点反思[J]. 华中建筑. 2010(11)
[9] 张军. 剪力墙结构清水混凝土模板支设方法与细部控制措施[J]. 建材技术与应用. 2010(11)
[10] 程武. 框架—剪力墙结构设计中常见问题的探讨[J]. 四川建筑. 2010(05)