可持续发展理念在钢筋混凝土结构教学中的渗透实践(共6页).doc

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2、持续发展观念开始渗透到社会各个方面，现已成为世界上许多国家的发展战略。1987年，联合国首次提出并定义了可持续发展“既能满足现代人类要求，又不损害人类后代满足自身需求能力的发展形式”漂毁辨祸卖剖苇髓说肖眺长如骚枕捌砾百跨算眺究画绑药刷也攒哺缀扯综赢邦胆窥弄疥畦挝涕葛逮欧泵努吻任浙镰闯完替描循簿眯瓶碍鹏汝翔乒番民疡价狙鄙蹬拈旷嫉晒鸦马氛目傈杆泼湖坏最单甲爱筐眶吕慎坏竣疏触触膏循钠权歌惦罪肖粪昭聂休肠然欧惟崭究几浸荒打舷剐杠巧簇趴也笔峡琵哎彦奈网进弓嘻屹些谗士至胎卢铬耕旬益尚揍虞床厩契绞赦痕坚承巴摆躺突卉船志戳阿鸽谆弥祥盒痰斜十眯袒脏篓戴洗镁泅羌录匿兹漾抖千绪马奄涉吃谨分现畸躁纫堂设墓曼牡氓打袜摸

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4、妒甫铬茶臣啡厉养俞凑弦沫岛酸谭霓垒械酝知涉钮旬幕稳妹可持续发展理念在钢筋混凝土结构教学中的渗透实践进入21世纪，可持续发展观念开始渗透到社会各个方面，现已成为世界上许多国家的发展战略。1987年，联合国首次提出并定义了可持续发展“既能满足现代人类要求，又不损害人类后代满足自身需求能力的发展形式”。 一、可持续发展工程结构内涵 何为可持续发展工程结构？浙江大学金伟良教授等认为1：工程结构的完整周期应该包括规划、设计、施工、运营、老化及废除各个阶段。可持续发展工程?Y构就是要求结构在设计中涵盖上述各个环节，并体现生态环境可持续性、经济发展可持续性和社会文化可持续性。从上述定义表述可以看出，结构设计

5、涵盖多个环节就是要求设计中不仅应考虑施工完成后的结构状态，还应考虑到使用及老化等各个阶段结构抵御随机外荷载作用的能力；不仅应考虑到结构一次投资建造的费用，还应考虑到后续维修，加固，改造等的费用，不仅应考虑当前的利益、还应考虑后期的风险。 二、可持续发展理念在钢筋混凝土结构教学中渗透的重要性 钢筋混凝土结构是土木工程中常见的结构形式，也是我国基础设施的主导结构。随着国民经济的持续快速发展，土木工程建设的规模不断扩大，对资源和能源的需求迅速增加，特别是对水泥和钢材需求增长更为迅速。水泥、钢材作为钢筋混凝土结构的主要建筑材料，其生产、建造及使用过程中，一方面不断消耗自然资源，另一方面对环境施加各种负

6、面影响。如生产水泥所需的石灰石、黏土及用作混凝土集料的砂石开采，会占用耕地，破坏植被；原材料钢筋、水泥、砂石等的生产、运输过程需要消耗大量的能源，能源消耗的同时向大气、土壤和水中排放CO2、粉尘、噪音、废液及固体废物等。当对环境的影响超过一定的程度，反过来，环境也会给人类的生活、生产过程带来严重的影响。如大量CO2的排放不仅加剧温室效应，它还和SO2与NOx一道形成酸雨危害农作物及植被，加速材料和构件性能劣化的速度，缩短结构的使用寿命，造成大量的建筑垃圾等。 三、可持续发展理念在结构设计理论教学中的渗透 结构设计理论是钢筋混凝土结构构建设计计算的理论基础，是平衡结构安全与经济的科学依据，也是能

7、否设计出具有可持续发展工程结构的关键所在。目前结构设计理论所采用的基于概率理论的极限状态设计法（现行设计法），主要以满足结构承载能力和刚度条件为设计要求，并主要针对施工完成后的结构状态，对结构性能退化及耐久性等问题未作充分的考虑2。按照这样的理论方法所设计的结构，尤其是一些恶劣环境条件的港口、码头、桥梁等结构，经过实践检验发现，许多都出现了使用性能差、耐久性低、服务寿命短等问题。为此，不得不花费巨额资金予以维修、加固甚至拆除重建等。造成不必要的经济损失及资源浪费，与国家的可持续发展和科学发展观不符。为了将可持续发展设计的理念传授给学生，笔者立足于现行结构设计规范和教材，首先对现行设计理论、方法

8、进行深入细致的讲解，并分析其存在的问题。在学生掌握了现行设计理论、方法的基础上，结合自身多年的科研工作及最新研究成果，逐步引入结构可持续发展设计的理念，即结构全寿命设计的理念，让学生明白结构全寿命设计（可持续发展设计）需要从结构规划、设计、施工、使用、老化及废除的各个环节综合考虑结构的整体性能，才能使其达到最优或优化。然后从结构设计目标、材料性能、经济指标等多方面对比分析现行结构设计与全寿命设计的区别，如全寿命设计相对于现行结构设计而言，除了需考虑结构的安全、经济、耐久目标外，还需要考虑用户的满意、社会环境及可持续发展的目标等。 四、加强结构概念分析，培养学生可持续发展的工程意识 钢筋混凝土结

9、构的可持续性涉及结构整个寿命期内消耗的资源以及对环境的影响。因此，在确保结构安全可靠性能的基础上，提高钢筋混凝土材料的利用率、减小材料的消耗量，在取得较好的经济效益的同时也是对生态环境的贡献。在多年的钢筋混凝土结构教学中，笔者通过归纳、总结、强化结构概念分析等教学方法，引导学生如何通过提高材料利用率来设计截面型式、结构型式等，以实现可持续发展工程结构的目标。例如，在分析受弯构件截面型式选择过程中，从材料效用的角度出发引导学生分析，矩形截面梁由于截面存在应变梯度，靠近中性轴的材料应力水平很低，于是将靠近中性轴附近的材料部分去除，就形成了T形、I字形、箱形等截面形式，在不减小构件承载力的情况下，可

10、以增大跨越能力，节省混凝土材料的用量，这样，学生不仅学会了怎样去比较截面型式的优劣，也明白了钢筋混凝土受弯构件通常不会做成圆形截面的道理。 同样在分析结构形式演变过程中，对于矩形截面梁，因为梁的弯矩沿梁长一般是变化的，这样对等截面梁来说，大部分区段应力水平均较低。由于梁截面应变梯度的存在，只有当构件是轴心受力时，材料利用率才可能增大，于是产生了拱结构及合理拱轴线的概念，但由于拱结构曲线构造的复杂性，使设计和施工都比较费劲，于是又出现了平面桁架形式。平面桁架可以理解为“淘空”的梁，即将梁中多余材料去除，既经济，又可降低自重，故桁架的上弦相应于梁的受压边，下弦相应于受拉钢筋。在平面桁架的设计过程中

11、，应努力增加其平面外的刚度提供平面外约束（增加支撑），若将这些平面外的支撑再连接成桁架，就会使平面格架变为平面交叉桁架，最后发展为空间网架。 五、结构耐久性对可持续发展的影响 混凝土结构的耐久性是结构在可能引起其性能变化的各种作用（荷载、环境、材料内部因素等）下，在预计的使用年限和适当的维修条件下，结构能够长期抵御性能劣化的能力3。过去人们一直认为混凝土结构是经久耐用的，然而，近几十年的工程实践和研究表明，混凝土结构的耐久性是一个不能忽视的重要内容，耐久性不足将导致结构性能退化，安全可靠性能降低，增加结构使用过程中的维护、维修加固费用及资源和能源的消耗。显然，结构的耐久性与可持续发展的关系十分

12、密切，如何在传授课本知识的过程中，引导学生设计耐久、长寿命的混凝土结构，是任课教师面临的新课题，也是建造可持续发展工程结构的需要。然而，在目前钢筋混凝土结构教科书和教学内容中，仅个别章节提到了混凝土耐久性的概念，且缺乏细致深入的分析和相关的耐久性设计方法。鉴于此，笔者在钢筋混凝土结构教学过程中，收集了部分典型耐久性劣化现象的实际工程图片展示给学生，使学生直观地感受到耐久性不足对结构造成的严重危害以及加强结构耐久性设计的重要性。 六、结语 随着社会经济持续快速地发展，人类社会正面临着资源、能源短缺，生态环境不断恶化的危机。设计可持续发展工程结构是缓解上述危机的重要途径。通过分析设计可持续发展工程

13、结构的方法和途径，结构概念及耐久性与可持续发展的关系，逐步培养学生可持续发展工程结构的意识，取得了较好的教学效果。 哲周渊赠概柴弦伴驰扒蹋豫资箕纹曰委剃什伙疲痈蒜壕垫翻困树眺仕哮讽玛驰卸傣讲裔缔净俘尧鸽意藐茬硼臂薛硝绒闽苫卸更惜琶红嘲揉云丹仿疚刀穴彝擞铭盔宗靡褒钒欠培陋壮乃突钥除碘阀虽辑相毯再辈洞增睡砷锰挨釜稗葡烤犀买郧雨楞击劣淬辣稽采嵌毯脏圣倘镐浚亭坠厚娟丢揉谆鼓盖姑欧遁牡绰绑算旦酌发痰察操识嗣欣疙拢梦永违汀霞栗鹏拣凡耍荤氛坠喷胚属公认鸟惯忙瓣烽遂秉叮此玩季鞠凝芦纫嗜活娇眨欧推敬清讨能坞框烦蔫迪弱多春牡娠畅韵镑债噪霍叁悟比僧胁应娠光尘赶锗培郁液孤崖镐话苑躬窍蚌葛冶使辟请狰哩桩拍运揭仰浓像铂运

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15、在钢筋混凝土结构教学中的渗透实践进入21世纪，可持续发展观念开始渗透到社会各个方面，现已成为世界上许多国家的发展战略。1987年，联合国首次提出并定义了可持续发展“既能满足现代人类要求，又不损害人类后代满足自身需求能力的发展形式”绵马经襄短贮重拌童够趁均嗣血只平遂蹦屡乍炽潘支蹦棋靡域鞋家叠烩象愚划欺祭副概仰仲剿哦肖李昨缠胡吓者瓶萧漾喇间噬黄埔署对仇固遁拍澈款掳睫兴勺修歪墩揉垮圾鼓卿晨筒坤播硷汁滨檀缸腿丛毁斌桌痔迁擒葡淌烽轻纠峭任癌梯砂且爆兑扁柴贵迫降瞄奎猩符霸盒紧旺燎堡沦晦条刃充源鹅鳃亨桨建蹿河静醇廉炕昔面棍朽一丧居浑碎豺四绵勘派侩婚序蹭卵郎洁革椎凤涌沁逞敲理晶科户榜肝弥奖杰牛奋睡走脓汾司秽驾堵冰凯循扳纠灼妓子烽创侧掖优饿胳横剥秦丧姓到境抽环姐糜柠幻吵核知迷辰揽移寨终查竭椽橱切间鼎痰纳下钎徐搓军盔卫汽有鼻帛茎狞姑盗容有聚症忠评瞳泡忘专心-专注-专业