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当然在艺术设计专业课堂中引入计算机也不全是优点,它同其它事物一样,具有两面性。在当前教学应用中也存在很多问题需要注意。第一,学生已开始就接触计算机设计,忘记了原有的基础训练。计算机功能比较强大,对青少年也有很强吸引力,但是如果学生设计时都采用计算机,而对原本的基础训练就会减少,甚至没有。这样虽然学生的设计能力也能提高,但是基本功却越来越差,以至于在实际应用时的手工绘图能力减弱,设计质量也不好。第二,增加老师的依赖性。有些老师为了教学方便,在讲解设计内容时内容更新不及时,只采用以往教学时应用过的图形,导致学生不能获取最新的设计思想。或者老师为了节约课堂时间,本来应该在课堂上将设计思路、图形绘制过程等全部在学生面前展示的,直接在课下绘制好,学生不能参与绘制过程,也就不利于对设计思想的吸收,老师的授课效率也会逐渐降低。第三,学生实践能力不强。老师在课堂上如果都用计算机进行设计,学生也就不再进行基础手工练习,即使安排手工训练课堂,由于学生平常用惯了计算机,手工绘图能力也会减弱。而在实际应用时,很多场合都是需要先手工绘制一些样图,最终定稿之后才在计算机上绘制,以供最终需要。用惯了计算机的学生在实际工作之后,实际动手能力就会大不如从前。第四,院校设计专业课程安排不合理。高校为了迎合社会的发展,在进行课程安排时往往存在不合理的现象,对设计专业的学生安排的课程大多都是专业课,或者是一些与专业设计相关的软件讲解,很少有针对实际应用的课程。真正到实践时,都只会用一些基本的软件,很难有一些创新设计思想。
2针对教学中存在的问题所提出的一些措施
对于当前艺术设计专业引入计算机课堂教学所存在的问题,笔者提出几点自己的看法。第一,在用计算机辅助设计时也不能忘记基础的手工训练。任何学科的学习都要具备扎实的基本功,对于设计来说,没有牢固的基本功,想要对设计进行很大创新几乎是不可能的。因此,艺术设计课堂虽然需要计算机,但是也只能将其作为辅助设计,还是要将基础手工绘制图形作为主要教学方式。第二,对于老师来说不能依赖计算机。上课的时候如果要用计算机进行设计,还要让学生参与绘图过程,不能只是简单的展示。要将设计思想以及一些基础知识向学生讲解清楚,不能让学生脱离课堂。第三,培养学生的实际动手能力。在讲授专业知识的同时,还要注重实际应用,让学生将自己的设计思想以手工的形式绘制出来。第四,高校教学课程要合理安排。不能将最原始的想法改变,计算机只是在艺术设计教学中用以辅助设计,不能摒弃原有教学方法,在接受新事物的同时还要结合传统教学方法的优势,要将新旧事物相结合,以达到最好的效果。
3结语
1.引言
随着多媒体技术和网络通信技术的发展,基于Internet的计算机远程教学作为一种全新的教学手段,越来越受到人们的关注。计算机远程教学是指利用多媒体技术和网络通信技术,在网络环境下开展的教学活动。它有着传统教学模式所无可比拟的优点,它创造了一种全新的教学模式,打破了传统教学模式在时间、空间上的限制,采用了先进的教学手段和教学方法,大大提高了教学效率和教学效果,使教学活动上了一个新台阶。
作者所在单位承担我校除计算机系以外的所有系所的计算机基础公共课(包括《计算机应用基础》、《C语言》、《Foxpro》等课程)的教学任务,每学期平均有3000多学生,各教师均负责2~3个班共200~300多人的教学,教学任务繁重。为了使教师能通过先进的教学手段提高教学效率,增强学生应用Internet网络服务的能力,以此来加强和巩固对课程内容的理解和掌握,我们从1999年开始,开发了《计算机基础课程远程教学》系统(以下简称《远程教学系统》)。在Internet/Intranet环境下实现作业、考试、授课、答疑/辅导等功能,使用一年多来,取得了很好的教学效果,以下讨论该系统的设计与实现方法。
2.《远程教学系统》的体系结构
《远程教学系统》是在Internet/Intranet环境下实现的,是典型的浏览器/服务器模式。服务器以WindowsNT4/2000Server为操作系统平台,MicrosoftSQLServer7.0为RDBMS,客户端通过浏览器访问系统提供的服务。系统不允许匿名访问,它要求用户提供帐号/密码,通过验证后才能进入系统主页,以此追踪用户身份。本系统将用户分为三类:系统管理员、教师、学生,他们都有各自的主页,访问系统的权限也不相同。其中权限最高的为管理员,其次为教师,最低为学生。权限高的能访问其下级所能访问的所有资源,反之则不然。例如教师能进入学生主页,而学生则不能访问教师主页所提供的功能(布置作业、批改作业等)。本系统可同时为不同课程的多组教师/学生(上一门课的教师及其学生为一组)提供服务,它们之间既有一定的隔离性(例如某个教师帐号不能批改属于另一个教师的学生的作业等),又有资源的共享性(例如公共作业、试题的共享等),很好地解决了本单位各个教师负责不同班级,课程也有所不同的问题。《远程教学系统》体系结构按用户角色的不同,划分如下:
图1《远程教学系统》体系结构
2.1管理员模块
由于《计算机基础课程远程教学》系统可同时为多组教师/学生提供服务,各组间的课程不尽相同,因此教师/学生组间应具有一定的隔离性。例如一门课程的教师对其学生具有管理权,但不能对属于其它教师的学生进行管理、某个学生只能访问其教师的作业等。因此系统主页需要教师或学生均以帐号/密码登录后才能访问,以此追踪用户访问系统资源的身份。而用户帐号的开设与删除、教师与学生的对应关系、课程名称、学生人数等信息,由系统管理员负责管理。这里,我们将系统资源访问帐号作为操作系统帐号开设,由WindowsNT和Web服务器IIS负责进行用户验证。这样做的好处,一是可以充分利用操作系统的安全机制,使操作系统与数据库服务器(SQLServer)无缝集成;二是可同时为用户提供其它辅助服务,如:电子邮件、个人主页、FTP服务等。使系统应用与课程内容紧密结合,学生在应用系统的使用过程中可进一步加深对课程内容的理解。
2.2教师模块
教师模块中包含了教师授课所需的各种功能。如:网上实时授课广播、布置作业、批改作业、出试卷、评卷、考试结果统计分析、网上答疑、课程资料(素材)制作、学生帐号管理(修改学生密码)、设置联机会议等。系统使用组件对象模型(COM)以及OfficeAutomation技术自动批改《计算机应用基础》课程作业并登记成绩。教师可对作业结果进行查询、统计。教师可利用OutLook向系统请求联机会议,以此进行网上答疑、群体或个别辅导。
2.3学生模块
学生模块包含查看教师布置的作业、(在网上或本地)做作业、测验(考试)、教师授课视频广播收看、点播、网上答疑、课程资源浏览、辅助服务等。学生使用浏览器访问系统主页时,需要提供帐号/密码进行用户验证,通过验证后,在浏览器关闭之前,均以该帐号身份访问系统资源。《计算机应用基础》课程的作业可直接在浏览器中完成并提交,对于《C语言》课程作业,为学生提供Web界面,完成作业程序的编辑、编译、链接、运行,一气呵成。远程考试功能既提供选择题形式的传统笔试试题,也提供实际操作形式的试题。考试通过WWW界面进行,有时间限制。学生在规定时限之前完成考试内容时可通过"交卷"按钮提交试卷;若考试时限到达时学生仍未交卷,则系统自动将考生当前的考试结果提交。试卷的批改、考试结果的统计均由程序自动完成。自我测验功能则提供测验试卷,不限时间,由学生自主选择进行,测验完毕后系统立即评卷并给出成绩及学生测验时的选项与正确答案的对照表,以便学生查阅。为了更好地提高学生对网络的应用能力,增强学生对教学内容的兴趣,本系统为每位使用《计算机公共课远程教学》系统的学生和教师提供Email、FTP、个人主页、BBS、联机会议(在线聊天Chat、应用程序共享、白板)、等功能。让学生在实际操作中提高对课程内容的理解以及对课程学习的兴趣。另外,本系统还配备资源库,内置与教学内容相关或与网络应用相关的多媒体资料,供学生课外浏览、学习。
3《计算机基础课程远程教学》系统的特点
《计算机基础课程远程教学》系统功能涵盖了教学活动的各个方面,用户界面完全由浏览器提供,维护方便。其中采用了多项现时多媒体和网络的最新技术,如下所述:
3.1组件对象模型(COM)技术
组件对象模型(ComponentObjectModel,简称COM)是一个软件规范,它是基于对象的编程模型,只要遵循COM规范,应用程序和组件对象之间就可实现二进制代码级别上的重用,解决了对编程语言和环境的依赖。COM是Microsoft其它许多技术的核心,它允许用某种语言编写的位于二进制代码中的对象,为其它语言所访问(或称二进制兼容)。COM技术已经渗透到Microsoft的各个产品中,如:
WindowsNT/2000、SQLServer、VisualStudio、Office97/2000、BackOffice等。《计算机基础课程远程教学》系统使用C++或ASP脚本、Perl脚本作为编程语言,其中大量采用了基于COM的技术,例如:
3.1.1ADO(ActiveXDataObject)
ADO是数据库访问组件,应用程序通过ADO访问数据库的原理如下:
图2ADO存取数据示意图
上图中OLEDB是Microsoft继ODBC后新的数据访问机制,它不但可以访问数据库数据,而且还可以访问其它非数据库类型的数据,如Email、目录服务(LDAP)等。ADO是位于OLEDB上层的应用程序接口,操作较为简单。
《计算机基础课程远程教学》系统中作业、试卷、考试结果等信息都是保存在SQLServer数据库中,系统使用ASP脚本通过ADO对象访问数据库以及电子邮件、进行全文索引,如下图所示:
图3《计算机基础课程远程教学》系统数据存取示意图
3.1.2OfficeAutomation对象
《计算机基础课程远程教学》系统利用OfficeAutomation对象,使教师利用程序自动批改学生提交的《计算机应用基础》课程(Word、Excel)的作业,以此提高教学效率。
3.1.3ADSI
ADSI(ActiveDirectoryServiceInterface)是WindowNT/2000活动目录接口。利用该接口对象实现操作系统帐号的管理(开帐号、删除帐号、帐号属性设置)以及访问权限设置,简化帐号管理任务。
3.1.4DeveloperStudio对象
Microsoft的VisualStudio相信是广大程序员喜爱的开发工具,但大家都不太注意其中的DeveloperStudio对象:
ApplicationDebugger
BreakpointProject
使用他们,可以使程序的开发达到一定程度的自动化。许多在VisualStudio集成环境下通过菜单完成的命令或功能,都可以用DeveloperStudio组件对象的属性或方法来实现,如程序的语法分析、编译、链接、调试、表达式求值等。而这些都是教师批改C语言作业所要进行的操作。我们使用这些对象辅助教师批改C语言作业,减轻教师负担。
3.2视频流技术
在Internet/Intranet环境下,文字、静态图像信息的传输是不成问题的。对于视频/音频信息的传送,则由于网络带宽等原因,需要进行特殊处理。而远程教学系统中的授课功能就要求在Internet/Intranet环境下传送大量视频/音频数据,以便实现教师授课的实时广播和视频点播(VOD)。在有限的网络带宽资源的限制下,视频/音频数据必须经压缩处理后才在网络中传输。以往多采用MPEGI等压缩技术,其特点是用户必须等待压缩文件完全下载到客户端后再播放,增加了客户等待的时间。目前,视频/音频数据采用经特殊算法处理的流技术,使视频/音频数据边下载边播放。流技术的典型代表是Microsoft的MediaTechnologies(Netshow)和RealNetwork的RealVideo/Audio。《计算机基础课程远程教学》系统主要采用了MediaTechnologies压缩技术,使用其Multibit功能在一个流文件中压缩适合多种网络带宽(从28.8Kbps~3Mbps)的视频/音频流(最多6个)。由视频服务器根据客户访问时的实际网络传输能力选择其中一种带宽流向客户传输。另外,还根据Netshow和RealVideo/Audio支持多播(Multicast)的特点,在网上对教师授课场景进行直播(广播)。在授课功能中,单是教师的授课图像是远远不够的,还必须配有同步的教师授课演示文稿(Powerpoint或HTML网页),真正将课堂搬到网上。
图4同步视频点播
3.3网上实时交互
《计算机基础课程远程教学》系统中的一个重要的特点就是教师与学生之间、学生与学生之间在网络环境下通过文字、视频、音频的实时交互,以此实现课堂讨论、教师操作示范演示、学生个别辅导等功能。教师通过浏览器或Outlook向系统发出联机会议(OnlineConference)请求,在联机会议持续时间内,学生可通过浏览器加入会议,并使用系统提供的聊天(文本)、白板(图画)功能与与会者进行讨论;教师可通过应用程序共享功能向全体与会者演示某个程序的操作过程,或(通过语音)要求指定学生完成某个操作(个别辅导)。客户端使用NetMeeting,还可以实现一对一的视频/音频交互、聊天、白板、文件传输等。
1毕业设计(论文)各环节要求和存在问题
1.1出题
1.1.1要求。由指导教师出题,各学科组织人员对本学科教师所报题目进行审核后上报学院,学院将再次组织人员对各学科所报题目进行审核后公示。
1.1.2存在问题。(1)部分题目过于简单,工作量不够。(2)部分题目有新意,但难度偏大。(3)部分教师题目与往年重复。(4)部分题目表述不清楚,功能模块或关键技术描述不清。
1.2选题
1.2.1要求。学生对公示的毕业设计题目进行选定。共公示两次,学生可以在一次公示后经指导老师同意后申请更改论文题目。
1.2.2存在问题。学生选题时发现没有合适自己的题目,无法进行选题。
1.3开题
1.3.1要求。(1)立题依据:包括研究的目的与意义及国内外现状。(2)研究主要内容:包括计划解决的具体问题或实现的基本功能。(3)研究中的重难点分析、实用性及创新性分析,预期达到的成果等。(4)研究方法与实验条件:关键技术及技术路线分析,项目实施中的实验条件分析,项目应用环境和系统测试环境分析等。(5)研究计划与进度安排。(6)主要参考文献:指撰写开题报告所参考的学术文献。
1.3.2存在问题。开题报告中需要填写的参考文献是撰写毕业设计(论文)过程中的参考文献。
1.4中期检查
毕业论文和设计进度过半。各位指导教师在中期检查期间,按照进度要求对所指导学生的设计进行中期检查,并填写“本科生毕业论文(设计)中期检查表”。在此期间学院将按10%比例抽取学生进行中期检查答辩。
1.5初稿检查
1.5.1要求。毕业论文初稿完成和毕业设计的系统已成形。指导教师在此时间段内,按照进度要求对所指导学生的设计进行检查,并填写“本科生毕业论文(设计)初稿检查表”。
1.5.2存在问题。(1)学生实际进度与计划进度不符。(2)指导教师不能认真履行职责:指导教师没有认真检查学生的毕业设计情况和部分初稿检查表为学生填写。
1.6毕业论文格式审查与论文
要求:(1)毕业论文格式审查:学院安排专人对所有论文的格式按照规定标准进行审查。(2)论文重复率检测:学院通过“论文相似性监测系统”检测所有论文的重复率,检测标准按照学校有关规定执行,论文具有一票否决作用,未达到标准者不能参加答辩,直接视为毕业设计不合格。
1.7导师答辩前审核
1.7.1要求。导师审核所指导的学生的毕业设计(论文),同时给予是否能参加一次答辩的意见。
1.7.2存在问题。指导教师不能客观的评价学生的毕业设计,不管情况如何均同意答辩。
1.8一次答辩
1.8.1要求。参加答辩的每位学生必须通过PPT汇报,评委进行提问,按照评分标准进行打分。
1.8.2存在问题。(1)分组过多,造成评判标准不一致。(2)答辩时间、形式、要求等不统一。(3)评委老师准备不充分,提问问题随意,造成后期有学生复议的情况。(4)论文和系统中出现问题。
1.9二次答辩
要求:二次答辩过程要求与一次答辩过程相同,并且答辩过程全程录像。
2采取的对策
2.1选题阶段的变化。如果没有合适的题目,由学院指定指导教师,经指导教师同意后在选题结果一次公示后申请更换题目。
2.2开题阶段的变化。(1)学生开题过程中发现毕业设计题目不合适者,经指导教师同意后,可申请更换题目。(2)对于考研学生如需推迟毕业设计工作,可在提交开题报告时,同时提交推迟毕业设计申请,申请上学生和指导教师务必手工签字。(3)指导教师签署开题意见时,需要按照开题报告具体内容逐项评价,并手工签字,不能只填写“同意开题”。
2.3中期检查阶段的变化。(1)学生在中期检查阶段需提交前期工作材料(论文及系统),并向指导教师汇报进展。(2)指导教师对学生课题进展情况进行检查,并在中期检查表中结合开题报告对该生课题进展情况进行评价,并对是否按照计划进度执行给予明确意见。(3)学生不能私自填写检查表。如果老师强制要求,学生有权向学院反映。
2.4初稿检查阶段的变化。学生需按照进度要求提交成型的系统(作品)及论文初稿,并且学院进行抽查。
2.5答辩阶段的变化。(1)答辩安排。首先减少答辩分组,抽取部分教师担任评委;其次答辩时间缩短为1周内完成;最后答辩按照统一的评价标准进行评分。(2)对学生答辩的要求。①PPT汇报;②系统演示、回答问题;③学生可以提前熟悉答辩环境,提前部署系统。
3结语
毕业设计是学生在具备基础课、专业基础课、专业课等理论知识后,用近八个月的时间,学生结合实际课题和所学的理论知识,在指导教师的监督、管理、协调下自己动手分析和解决实际问题,得到设计和研究的基本锻炼,将所学的知识融会贯通。严格规范的毕业设计过程管理则是必不可少的关键因素。
参考文献:
暖通工程设计阶段的预算管理不仅会对工程项目建设的后续管理效率产生直接影响,而且是整个项目投资能否取得良好效益的关键所在。但是,长期以来,我国暖通工成本程建设者在整个工程项目的预算管理过程中,往往将主要精力放在施工阶段的审核施工图预算以及竣工决算阶段,而忽视了设计阶段的预算管理,从而导致当前我国暖通工程设计阶段的预算管理工作仍存在诸多问题。具体而言,主要表现在如下三个方面:第一,从事暖通工程设计阶段预算管理工作的专业人士较少,在对工程投资项目进行可行性分析的时候,不能充分结合工程所在地的实际情况设计有效的暖通能源供应、资金投入、运行成本以及暖通负荷等指标,导致出现初投资增加、能耗过大以及运行费用过高等不良情形,从而使业主因费用过高、投资不足等原因而被迫停工或修改设计,造成一定的经济损失;第二,暖通工程设计人员在工作过程中大多只重视专业技术水平的提升,而缺乏一定的经济观念,加之受地域、经济水平等条件差异的影响,设计阶段的预算人员又大多采取静态式的预算,一味沿用当地主管部门颁布的现行定额、计算程序、收费标准等办事,导致投资预算质量不高,使暖通工程设计技术和预算之间出现较大缺口,导致暖通工程预算难以控制,甚至出现预算过高现象,进而无法在实际工作过程中发挥其应有的指导作用;第三,部分暖通工程设计人员在实际工作过程中,还容易出现方案设计和预算指标不相符、不做详细的负荷计算和设备选型计算、设计思想保守等问题,从而导致在选择空调方案或设计系统时,出现诸多问题,如不将业主的经济利益放在第一位,只根据估算指标选择暖通设备,从而出现主机选择不当、系统设计不合理等不良现象,这不仅会增加初投资,而且会提高运行成本。
2解决暖通工程设计阶段预算管理工作中存在问题的措施
2.1降低暖通工程设计项目的变更频次由于受设计图纸不完善、设计深度不够以及人为恶性竞争等因素的影响,都会导致设计项目发生变更,而对于暖通工程而言,设计阶段方案的变更就意味着工程规模、建设标准以及相关专业设计内容等诸多方面均可能发生重大变化,这不仅会增加成本费用导致投资失控,而且会对工程进度产生不利影响。因此,这就要求暖通工程建设项目相关负责人在实际工作中应当做好如下几个方面的工作:首先,应当加强对设计阶段合同的管理,给设计单位充足的设计时间,使其充分做好设计前的准备工作,并对暖通工程项目的方案设计、初步设计、施工图设计各阶段进行严格的审批,并实时与设计单位进行沟通,使其充分理解设计意图和功能需求;其次,在暖通工程进行设计阶段预算的过程中,应当权衡工程全寿命建设周期等因素,最大限度的规避设计项目的变更风险;最后,在对暖通工程设计方案进行选择时,应当综合考虑可能对设计方案造成影响的各种因素,从而控制变更频次,减少不必要的预算变更。
2.2设置合理的暖通工程控制目标系统暖通工程作为一项庞大的系统性工程,具有施工周期长、建设复杂、规模巨大、数量多、变化大等特点,因此,要想对暖通工程的投资预算进行有效的控制,就必须充分结合暖通工程的特点,实行分段管理,根据暖通工程不同阶段的特性设置不同的暖通工程控制目标系统。具体而言,暖通工程控制目标系统主要包括投资估算、设计概算以及设计预算三个方面,其中投资估算是方案设计和初步设计阶段的控制目标,设计概算是技术设计和施工图设计的控制目标,而设计预算则是建安工程投资的控制目标。三个阶段不同的控制目标相互影响,相互补充共同构成了暖通工程控制目标系统。在实际工作过程中,合理的控制目标系统会对暖通工程建设产生积极的促进作用,相反,过高或过低的控制目标系统均会对暖通工程建设产生不利影响。
2.3大力推广暖通工程设计监理制当前,在暖通工程建设过程中施工监理制已经得到了广泛应用,而设计监理制则仍处于起步阶段,因此,这就要求在实际工作过程中,应当尽早让监理公司参与暖通工程项目建设,使其在施工前期对项目的可行性进行研究,并参与到设计方案的制定以及财务评价工作中去,从技术和经济方面对设计方案进行综合评定,严格审查设计预算,降低设计环节错误的发生率,减少不必要的资源浪费,从而在保证暖通空调系统在安全、合理、可靠、经济的前提下,实现高效的暖通工程预算管理。
2.4严格执行暖通工程限额设计办法限额设计是指严格按照批准的设计任务书及投资估算来控制初步设计,并按照批准的初步设计概算控制施工图设计,将总控制额分解到各专业的过程。就暖通工程而言,限额设计就是指暖通工作人员在制定设计方案的过程中,应当综合考虑技术经济因素,对工程设计的技术和经济效果进行科学的评估,并将预算理念贯穿到设计阶段实际工作的全过程,从而保证工程预算在可控范围内。此外,还可以设置相应的设计奖惩制度,对采用新材料、新工艺、新设备而使初投资成本和运行费用下降的单位和个人给予相应的奖励,而对设计错误、漏项过多的给予一定的惩罚,做到奖罚分明,提高暖通工程设计阶段预算管理的有效性。
3结语
如果是中小企业,刚刚起步发展,没有较为雄厚的资金实力,专业人员较为缺乏,没有应用较多的IT,没有较高的个性化需求,那么通用性就需要重视,个性化专业性可以稍微忽略一点,通过共享云,来将企业信息化建设给开展下去。对于成熟的企业,有着较为稳定的生产流程和业务流程,通过IT服务,需要促使生产效率得到提升,竞争力得到强化,那么云服务中的计算资源是企业所需求的,也就是运行在平台上的应用程序被企业所独享,可以自主定制和管理独享程序的相关流程。
2云计算信息化建设模式需要注意的一些问题
2.1安全问题
首先要对数据安全性进行审查,避免有风险出现于用户的接入过程中,供应商需要将管理员的详细信息给提供出来,以便对系统管理员充分的了解;因为在云计算环境下,可以共享所有的用户数据,那么企业就需要将一系列的加密措施应用过来,以便有效隔离企业的数据;其次是筛选安全数据,在企业发展过程中,会有一些核心数据存在,为了保证可以安全转移于云平台中,企业需要首先向云平台中转移非核心数据,没有问题之后,方可以对其他核心数据进行迁移。最后是容灾备份计划,为了避免有崩溃风险出现于云计算提供商系统中,企业需要向自己的数据中心实时备份自己的数据。
2.2网络问题
对于云计算来讲,要想提升云计算的效率,就需要保证高速网络连接不会出现中断问题,如果无法连接到网络,或者没有较快的网速,就会导致一系列的问题出现,为了避免云计算应用受到在线和离线问题的制约作用,就可以将在线交付和离线应用的模式给应用过来,也就是即使处于离线模式下,用户依然可以在本地虚拟服务器中存储相关的业务数据,之后恢复网络连接之后,向服务器中在线传输数据,这样数据同步就可以实现。因此,在将云计算技术应用过来时,供应商就需要将离线应用方案提供给企业,并且为了保证可以稳定和可靠的使用,需要不断的测试,这样方可以不间断的使用在线服务。
2.3费用问题
部分企业将一次性付费模式采用过来,这种云计算模式在实践过程中暴露出来了诸多的问题,那么就需要应用按需付费的模式,企业结合自身具体情况对计费体系进行构建,对比每月的租金和管理费用,计算何时方可以平衡收支,避免有预算超支问题出现于云计算中,并且为了避免日后出现超支问题,对于一些不需要的IT服务,就不要接受。而将按需付费模式应用过来,企业在衡量计费的时候,就可以从TCO角度出发,这样更加的全面,云计算的隐性支出成本也可以得到考虑。
2.4内部管理问题
对于云计算部门的人员,企业需要大力培训,丰富他们的知识,提升他们的专业技能,为了与互联网的发展要求所适应,企业需要用扁平化的管理模式替代过去的金字塔式管理模式,将客户或者服务对象的导向作用给充分发挥出来。如今越来越多的企业开始认识到这个问题,开始将单个功能的系统发展到大系统大业务,这样就可以更好的共享资源和信息,整合业务流程,推动企业获得更好的发展。
3结语
1.1资源共享困难我国卫生行业处于建设阶段,所以存在很多问题,行业的标准也不规范,尤其表现在信息标准以及编码的混乱,这在很大程度上影响了医院软件的开发,医院信息的对接需要一个规范的标准,否则很难做到兼容,而且国家忽略了整合各个医疗机构的信息,因此,每一个独立的医院机构都形成了自身的信息系统,做到资源共享是非常困难的。
1.2缺乏系统规划医院信息化建设并不是一蹴而就的事,既要进行整体的规划,还要对医院的各个部门的业务进行调查研究,这样做才能够为建立一个适应医院信息化系统建立打下良好的基础。但是由于现在很多医院都想快速建立信息化,没有考虑到各个部门之间进行资源的共享,而是建立了独立的信息系统,而这其中又包含许多小系统,比如:挂号系统等等,最后导致了医院的数据库里资源特别复杂、混乱,影响了医院的信息化发展进程,在发现新系统更加适用时,就会放弃旧的信息系统,也造成了资源浪费,违反了可持续发展的原则。
1.3各地区信息化发展水平不同、从业人员素质水平偏低一个地区的经济发展水平也会影响当地医院机构的信息化建设经济发达的城市就会较落后地区信息化水平更高;虽然医院信息化程度在不断加深,但是医院的工作人员并不能跟随脚步,对于系统地使用,没有达到预期的使用效果,对于医院的信息化工作也大打折扣。
2云计算技术在医院信息化建设中的应用
2.1医疗资源的高效整合通过上文对云计算技术优势的阐述,通过云平台将所有信息资源都存入云端,而不是放在一个医院系统中,这样就可以将所有使用者都联系起来,使用者授权,医生就可以看他的病例,这样就可以实现远程治疗,一个医生可以治疗更多的病人,既节约了时间,又可以实现医生的更大的价值,特别是专家。数据的集中,将各个医疗资源进行高效整合,计算并被广大使用者合理利用。
2.2灵活且价格优惠因为使用云计算技术的使用者群体相对比较庞大,医院不需要花大笔资金去购买,只需要将使用的那部分缴费就可以获取自己想要的服务了,云计算的灵活应变可以根据使用者的要求进行人性化定制,这样也就避免了重复开发,造成资源浪费。
2.3交互友好且多平台支持随着云计算技术的出现也在很大程度上解决了传统医院系统中界面不友好的情况,由于使用云计算不需要更多的专业知识,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较低也不妨碍信息化办公。由于云计算在云端开发的优势,保障了多平台支持,无论是目前的3G、4G,乃至未来的更多的平台,云计算技术都可以正常使用,通过连接云端系统,进行日常的医疗诊断,推动医院的信息化发展。
3结论
目前,钢结构因其优良的性能被广泛应用于大跨度结构、高层建筑、重型厂房、高耸建筑物和桥梁结构等。结构设计首先要保证安全性,对于一般的结构构件,强度计算是基本要求,但是对钢结构构件而言,其构件材料强度高,截面小,稳定计算往往是工程设计中的控制因素。【1】:钢结构,陈绍蕃
失稳和屈曲的概念
Bazant [14]、Farshad [15]、Huseyin [16]等引述和讨论了稳定和屈曲的定义,他们从不同的角度和范围描述了失稳现象,并指出屈曲是众多失稳现象中的一个模式,屈曲是发生在结构中的一种失稳。文献[14]-[18]讨论了结构产生屈曲的原因,可以定义结构的屈曲为处于高位能的结构由平衡临界状态随着能量的释放向处于低位能的结构平衡临界状态转移的过程,发生平衡转移的那个瞬间状态,就是临界状态。这也是目前比较广泛被接受的解释[19]。具体地讲有三种:
1) 、从能量的角度来说,结构失稳就是储存在结构中的应变能形式发生转换。
2) 、从力学要素的性质方面来说,失稳是结构中承载的主要力学要素的性质发生了变化。
3) 、从变形角度来说,失稳在实际上也可以被认为是一种从弹性变形到几何变形的变形转移。
钢结构构件以轴压、压弯构件居多,如上所述,其核心问题是稳定问题。就单个钢结构构件而言,影响稳定的主要因素有残余应力的分布、初始缺陷、截面形状、几何尺寸、材料强度和构件的长度等。【2】张志刚。而近年来,采用新技术设计和建造的大型复杂空间钢结构形式(如网壳结构、拱、弦支穹顶结构等)越来越多,通常这类结构整体上或某些较大区域内承受很大的压力作用,也即某些构件承受很大轴向压力,使得这类结构容易引发整体失稳或某区域内的局部失稳现象。大型复杂结构 的这一力学特征显著不同于传统的小跨度或小规模简单结构,因而,在设计这类结构时,除按常规设计规范验算结构构件的强度及稳定性,结构的刚度外,设计者还要验算结构的整体稳定性。【3】整体结构稳定
在现阶段的钢结构设计中,常以计算长度系数法来进行整体结构的整体稳定性分析。以钢框架为例【3】P94
目前大部分工程师在设计钢框架结构承载力时,常分两步进行。第一步进行结构分析,通过一阶弹性分析确定构件在各种外荷载与作用组合工况下的内力效应;第二步进行构件设计,首先查得采用弹性近似分析法确定的构件计算长度系数,然后按现行《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的计算公式求得构件的承载力。如果所有构件的承载力大于外荷载产生的效应,则认为结构体系整体和构件均满足承载力要求。 这种设计方法以通过计算长度系数把构件承载力验算和结构整体稳定承载力验算联系起来,被称为计算长度系数法。
对于一些大跨空间结构杆件的计算长度系数取值,规范缺乏详细的规定,没有提出明确的计算方法。针对实际工程设计时,杆件计算长度系数的取值往往无据可依。为了设计方便,
工程上常通过反推的方法来确定计算长度系数。方法有两种
1) 反推法
为了钢结构设计应用上的方便,可以把各种约束条件的构件屈服荷载Pcr 值换算成相当于两端铰接的轴心受压构件屈曲荷载的形式,其方法是把端部有约束的构件用等效长度为l0
22P =πEI /l cr 0的构件来代替,这样。等效长度通常称为计算长度,而计算长度l0与构件
实际的几何长度之间的关系l 0=μl ,这里的系数μ称为计算长度系数。对于均匀受压的等截面直杆,此系数取决于构件两端的约束。这样一来,具有各种约束条件的轴心受压构件的屈曲荷载转化为欧拉荷载的通式是:
π2EI P cr =(μl ) 2
构件截面的平均应力称为屈曲应力:
P cr π2EI π2E σcr ===2A (μl /i ) 2λ
式中A 为面积,λ为长细比,λ=μl i ;而i
为回转半径,i =关。计算长度系数的理论值可写作:
μ=
其中PE 为欧拉荷载,即两端铰接的轴心受压构件的屈曲荷载。
对两端固接
自由=μ= 0.5,两端铰接μ= 1.0,一端固接,一端铰接μ= 0.7,一端固接,一端μ= 2.0。
2) 反弯点法
通过对整体结构进行屈曲分析,可以得到结构及杆件发生屈曲时弯矩图或变形曲线图。弯矩图和变形曲线图均可以反映出杆件反弯点之间的距离l0。因为反弯点的弯矩为零,因此与铰支点的受力相当。L0可以代表该杆件的计算长度。根据不同的约束条件,反弯点可能落在杆件的实际长度范围之内,也可能在其延伸线上。由于约束条件是多种多样的,有时很难在变形曲线上表示出反弯点之间的距离。反弯点法主要包括以下3个步骤:
1) 由屈曲分析得到结构及杆件的屈曲模态;
2) 提取杆件屈曲模态对应的弯矩图或变形曲线中变形位移曲线;
3) A ) 确定弯矩图中反弯点的位置,从而得出杆件的计算长度及计算长度系数;
4) B) 根据图()中杆件发生屈曲时的变形曲线,可以根据杆件已有的变形拟合出此杆
件在理想铰接状态下的变形曲线。对比两个曲线图,确定杆件变形曲线的拐点(即反弯点)位置,从面可以得出杆件的计算长度及计算长度系数。
计算长度系数的推导方法:
计算长度系数的推导
图4-1 无侧移刚接框架柱的计算简图
图4-1给出的是无侧移多层钢框架的子结构,利用受弯构件和压弯构件的转角位移方程,代入θE =θF =-θB ,θG =θH =-θA ,且θC =-θB ,θD =-θA 建立与节点A 有关的梁端与柱端力矩:
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 根据无侧移弹性压弯构件转角位移方程确定:
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根据节点平衡条件:
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
同时,可求出节点B 的弯矩平衡条件为
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)组成无常数项的联立程。要得到θA 和θB 的非零解,必须系数行列式等于零。这就是说,子结构失稳时应满足下列条件
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,即得下列临界条件:
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与K 2分别表示柱下端与上端的梁的线刚度之和与各柱的线刚度之和的比值,说明计算长度系数μ的值取决于K 1与K 2。
对于有侧移框架也可以按以上方法推导,过程从略,得到的临界条件为:
2⎡⎛π⎫⎤
⎢36K 1K 2- μ⎪⎪⎥t ⎢⎝⎭⎥⎣⎦⎛π⎫π⎪a +6(K +K ) =0 12 μ⎪μ⎝⎭
(4-8)
《高层民用建筑钢结构技术规程》第6.3.2条,
指出对于框架柱的计算长度系数可采用下列的近拟公式计算:
1. 有侧移时
μ=
2. 无侧移时 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与K 2分别表示柱下端与上端的梁的线刚度之和与各柱的线刚度之和的比值 其中有侧移框架常指纯框架体,无侧移结构常指有支撑和(或)剪力墙的体系
4.1 计算长度系数确定方法
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)(以下简称“规范”) 对框架柱的计算长度系数有明确的规定。在框架平面内框架的失稳分为有侧移和无侧移两种,有侧移框架的承载力比无侧移的要小得多。因此,确定框架柱的计算长度时首先要区分框架失稳时有无侧移。框架柱的分析方法有两种:一是采用一阶分析方法(计算长度法),即分析框架内力时按一阶理论,不考虑框架二阶变形的影响,计算框架时用计算长度代替柱的实际长度考虑与柱相连的影响;二是采用二阶或近似二阶分析方法求得框架柱的内力,稳定计算时取柱的几何长度。目前国内外大多数国家的规范采用了计算长度法。该方法的计算步骤为:首先采用一阶分析求解结构内力,按各种荷载组合求出各杆件的最不利内力;然后按第一类弹性稳定问题建立框架达到临界状态时的特征方程,确定各柱的计算长度;最后将各杆件隔离出来,按单独的压弯构件进行稳定承载力的验算。验算中考虑了材料非线性和几何缺陷等因素的影响。该方法的最大特点是采用计算长度系数来考虑结构体系对被隔离出来构件的影响。该方法对比较规则的结构可以给出比较好的结果,而且计算比较简单。
柱的计算长度系数与相连的各横梁的约束程度有关。而相交于每一节点的横梁对该节点所连柱的约束程度,又取决于相交于该节点各横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比。因此,柱的计算长度系数就由节点各横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比确定,常见的钢框架设计方法中均给出了根据框架柱端部约束条件直接查用的计算长度系数表格或曲线。“规范”将框架分为无支撑纯框架和有支撑框架,根据支撑抗侧移刚度的大小,有支撑框架又可分为强支撑框架和弱支撑框架。
根据不同的情况,不同支撑框架柱可分别选用有侧移框架柱和无侧移框架柱的计算长度系数μ[47]。
“规范”有侧移和无侧移框架柱的计算长度系数μ均为根据一定理想化的假定得到。对于需要确定无侧移框架计算长度的柱子以及与之相连的4根梁和上下两根柱的计算模型如图4-1。对有、无侧移框架均采用了理想化的假定[46,48,49]。
无侧移框架柱确定计算长度系数μ时的基本假定[46]:1) 、梁与柱的连接均为刚接;2) 、柱与上下两层柱子同时失稳,即图4-1中,柱AB 与柱BD 、AC 同时屈曲;
3) 、刚架屈曲时,同层的各横梁两端转角大小相等,方向相反;4) 、横梁中的轴力对梁本身的抗弯刚度的影响可以忽略不计;5) 、柱端转角隔层相等;6) 、各柱
的这里P 是柱子的轴力,P E 是柱子计算长度系数为1时的欧拉临界力;7) 、失稳时各层层间位移角相同;8) 、材料为线弹性材料。
有侧移框架柱确定计算长度系数μ时同无侧移框架柱的基本假定大体相同,只是在第3点:刚架屈曲时同,同层的各横梁两端转角大小相等但方向相同。
4.1.2 网壳规程的规定
《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)根据节点的型式,规定了构件的计算长度。对于双层网壳杆件计算长度应按表4-1采用,单层网壳按表4-2采用。
表4-1 双层网壳杆件的计算长度l 0
节 点
杆件
螺栓球
弦杆及支座腹杆
腹 杆 l l 焊接空心球 0.9l 0.9l 板节点 l 0.9l
表4-2 单层网壳杆件的计算长度l 0
节 点
弯曲方向
焊接空心球
壳体曲面内
壳体曲面外 l l 毂节点 0.9l 0.9l
“规范”及网壳规程的这些规定有很大的局限性:对于其它节点型式,特别
是大型网壳结构,杆件规格多、截面尺寸大、构造复杂,采用上述节点型式将很不合理,导致无法采用现成的规范条文;而且本章后续的研究表明:网壳规程所取的计算长度系数,特别是单层网壳,存在较大的安全隐患,不能直接运用于设计中;构件的计算长度系数也不仅仅简单地与节点型式相关;当前规范针对大跨空间结构构件的计算长度取值,缺乏明确的规定,更没有提出计算方法,导致结构设计人员无据可依。实际工程设计中,通常将需要稳定设计的构件近似为轴压构件,通过欧拉公式反推的方法来确定计算长度系数,常见的各种方法如本章4.4节所述。
4.4.1 工程设计常用的方法
欧拉荷载的推导:
加图:(P31)【5】陈骥的书
所图所示两端铰接的挺直的轴心受压构件,按照小挠度理论求解中性平衡状态时弹性分岔弯屈屈曲荷载。
如图所示,两端铰接的轴心受压杆件,在压力P 的作用下,根据构件屈曲时存在微小弯曲变形的条件,先建立平衡微分方程,再求解构件的分岔屈曲荷载。在建立弯曲平衡方程时作如下基本假定:
(1) 构件是理想的等截面挺直杆。
(2) 压力沿构件原来的轴线作用。
(3) 材料符合胡克定律,即应力和应变呈线性关系
(4) 构件变形之前的平截面在弯曲变形后仍为平面。
(5) 构件的弯曲变形是微波的。曲率可以近似地用变形的二次微分表示,即()
可取如图隔离体,列方程:(EIy``+PY=0)推导得出:P=n2pi()2EI/l2,其中式中n=1时为构件具有中性平衡状态时的最小荷载,即分岔屈曲荷载Pcr ,又称为欧拉荷载Pe=pi^2EI/l2
采用计算长度系数进行稳定设计的原因:
的概念:
稳定问题具有多样性、整体性及相关性三个问题:【5】陈绍蕃P94
1) 多样性:轴性受压杆件有弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲等多种形式。
2) 整体性:构件作为结构的组成单元,其稳定性不能就其本身去孤立地分析,而
应当考虑相邻构件对它的约束作用。这种约束作用显然要从结构的整体分析来确定。稳定问题的整体性不仅表现为构件之间的相互约束作用,也存在于围护结构与承重结构之间的相互约束作用中,只不过在通常的平面结构(框架和桁架)的分析中被忽略了。
3) 相关性:具体体现在不同失稳模型之间有耦合作用、局部屈曲与整体屈曲互有
影响、组成构件的板件之间发生屈曲时有相互约束用等。
【5】P169
结构和构件丧失稳定属于整体性问题,需要通过整体分析来确定它们的临界条件。不过,为了计算简便,目前在设计工作中的做法是所计算的受压构件(或压弯构件)从整体结构中分离出来计算,计算时考虑结构其他部分对它的约束作用,并用计算长度来体现这种约束。
计算长度的概念:
计算长度的概念来源于理想轴心压杆的弹性分析。其把端部有约束的压杆化作等效的两端铰接的杆件,等效条件为两者的承载力相同。
构件在荷载作用下的变形曲线图可以反映出了反弯点之间的距离,此距离代表了该构件的计算长度;因为反弯点的弯矩为零,因此与铰支点的受力相当。根据不同的约束条件,反弯点可能落在构件的实际长度范围之内,也可能在其延伸线上[46]。
常见的结构形式的受压构件的计算长度系数在相应的规范及规程中都有所体现。将规范涉及到的可以直接使用的规范例举如下:
1) 钢结构设计规范第5.3条:桁架:含弦杆、单系腹杆(用节点板与弦杆连接)、交叉腹杆,
均分平面内与平面外的计算长度考虑;
框架:依据侧移刚度将框架分为无支撑、弱支撑和强支撑框架三种,分别按照本规范的附录D 的表格D-1至D-2查找框架柱的计算长度系数;
单层厂房的阶形柱(单阶柱及双阶柱):按本规范附录D-3至D-6查找相应的计算长度系数
2) 钢高规:第6.3.1及6.3.2条规定了钢框架柱的计算长度取值
指出1)重力荷载作用下的稳定计算,应按钢结构设计规范相应条文进行,并指出相应的近似公式:。。。。
2)结构在重力和风力或多遇地震作用组合下的稳定计算相应的计算长度系数。
网壳结构技术规程:第5.1条,根据钢壳的分类及其节点的做法形式,分别定义其计算长度系数
3) 空间网格结构技术规程:第5.1条,根据网架、双层网壳、单层网壳、立体桁架及其杆
件分类和节点形式,分别定义其计算长度系数
对于梁-柱钢框架结构体系,可直接采用规范查表的方法或实用公式确定构件的计算长度系数。但对于大多数不规则(非梁-柱钢框架结构体系)的大跨空间结构构件的计算长度取值,如上所述,规范不可能包含所有的结构类型,也缺乏明确的规定,没有提出计算方法,导致结构设计人员无据可依。
因此为了设计方便,工程上通常将其近似为轴压构件,通过反推的方法来确定计算长度系数。
大跨度结构及其杆件的稳定问题都是一个整体问题,各杆件互相支承、互相约束,任何一个构件的屈曲都会受到其他构件的约束作用,影响因素较多。而对于空间钢结构杆件的计算长度系数,规范(桁架体系、网壳结构)根据杆件位置规范一般规定在0.8~1.0范围内取值。有学者的研究资料表明:对于复杂结构体系中部分杆件,采用低于1.0的计算长度系数取值可能偏于不安全。因此,工程上常从整体结构稳定性角度出发,取重力荷载(自重+附加恒载+活荷载)标准值工况组合作用作为初始态,根据计算长度系数的物理意义,通过整体结构线性屈
曲分析来研究各主要杆件的计算长度系数,主要包括以下3个步骤[56]:
1) 、由线性屈曲分析得到结构的各阶屈曲模态以及屈曲临界荷载系数;
2) 、检查各阶屈曲模态形状,确定该杆件发生屈曲时的临界荷载系数,乘以相应的初始态轴力,得到该构件的屈曲临界荷载P cr ;
3) 、由欧拉临界荷载公式反算各杆件的计算长度系数,即:
π2EI P cr =
2(μl )
μ=式中:EI 为杆件发生屈曲方向的弹性抗弯刚度;P cr 为杆件对应的屈曲临界荷载;l 为杆件的几何长度;μ为杆件计算长度系数。
由4.3.2节可知,当某个方向的荷载(如水平荷载)较大时,确定计算长度系数的初始态应采用各工况的组合,这样,根据不同的荷载组合下(初始态)反推出来的计算长度系数是不同的。
确定计算长度系数主要是确定欧拉临界荷载P cr 。
本文以确定一平面无侧移框架柱的计算长度为例,详细地介绍工程设计中。如图4-6所示的有侧移,横梁与柱均为刚接,柱的截面为H500×400×12×20, I c =1.019×109mm 4,为保证柱先于梁发生屈曲,设梁的截面为1000×400×30×30, I b =9.80×109mm 4,钢材采用Q235。作用在梁上的荷载标准值q=60kN/m,柱高l c =6m,梁长度l b =6m。
图4-6 无侧移刚架
按规范的设计方法,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根据钢结构规范附录D 表D-1,采用插值法μ=0.7341, 或采用实用公式的方法:
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 整体屈曲法
通过整个结构的屈曲分析确定该构件的计算长度,其方法是将该构件放在整体模型中,进行屈曲模态分析,从而得到欧拉临界力和屈曲系数的方法。整体模型的屈曲分析具有较为直观的屈曲模态,可以直接看到结构整体的屈曲变形,通过判断各阶屈曲模态对应的变形来判断具体结构构件是否发生屈曲,从而得到其对应的屈曲临界力[57]。该方法较难判断具体构件应对应的屈曲模态,常导致计算结果偏于保守;但该方法考虑了诸多计算长度系数的影响因素,与实际情况也相符合,较为合理。
本文采用SAP2000做钢框架的屈曲分析。在荷载q 的作用下,钢框架的轴力如图4-7(a)所示,图(b)为构钢框架的第一阶屈曲模态,从变形图可以看出,柱子发生了屈曲。 -180-180
(a) q作用下的轴力(kN) (b) 第一阶屈曲模态(η=784.547)
图4-7 荷载作用下的轴力及屈曲模态
所以,柱子的临界荷载为:
P cr =ηP =180⨯784.547=141218.46kN
由欧拉临界荷载公式反算各杆件的计算长度系数:
μ===0.638
由此可见,两者非常接近。工程中的一系列对比,也说明这些做法是正确的,下面以笔者的一个实例来说明些方法在工程实践中的运用。
本算例取决于某工程的施工顶升架,顶模钢平台由桁架层、支撑柱和支撑钢梁组成,钢平台桁架层由主桁架、次桁架、三级桁架和边桁架及内部小次梁、吊架梁等构件组成。桁架层高2.05m ,支撑柱高12.6m ,两层支撑钢梁间距4.5m 。顶模钢平台设计采用SAP2000软件,图2.1.1至图2.1.3为顶模钢平台sap2000计算模型。
图2.1.1顶模钢平台三维图
图2.1.2 顶模钢平台立面图
图2.1.3 顶模钢平台平面图
荷载考虑:恒荷载、活荷载、风荷载(考虑三种情况:施工状态及提升状态下遭遇八级风、
施工状态下遭遇十级风、施工状态下遭遇台风荷载)、顶升不同步位移、施工电梯荷载。
1.1 边界约束条件
根据边界约束条件的不同,钢平台分为两种计算模型。施工状态时,假定两道支撑梁两端为铰接,如图2.3.1所示;顶升状态时,忽略支撑梁的约束作用,将千斤顶与支承柱的连接简化为铰支座,如图2.3.2所示。
图2.3.1施工状态支承柱的约束边界
下列仅以施工状态 图2.3.2顶升状态支承柱的约束边界
1.1.1.1 支承柱计算长度取值(根据屈曲分析)
采用十级风施工状态模型:
以结构整体模型为基础,对结构进行特征值屈曲分析。正常施工状态下取D+L计算屈曲工况,圆管柱及格构柱在Mode98的屈曲模态下首次发生屈曲。其屈曲变形及屈曲荷载如下:
圆管柱在D+L工况下的最小轴力值为:-2634kN ,则根据屈曲分析结果,施工阶段的支承柱的一阶弹性屈曲临界荷载为2634×11.05=29105.7kN,根据欧拉公式可以反推得到理论计算长度系数:
μ=π2EI
P cr l 23. 142⨯2. 06⨯105⨯5. 355⨯109==1. 40 29105. 7⨯103⨯138002
1.1.1.1 钢结构构件计算应力比
将各计算长度系数值手工输入模型中,应力比计算结果如下图所示:
具体各构件应力比数值可在模型中查看,圆管柱最大应力比为0.378,格构柱应力比均小于0.95,满足规范要求。
整体稳定性计算步骤如下【3】P61
钢结构系统整体稳定性理论分析的主要步骤包括:
(1) 建立完善结构力学模型
按理论设计结构构型建立完善结构计算模型,包括确定结构几何模型、构件单元模型、构件规格尺寸、构件材料特性、结构边界条件等。
确定整体稳定性验算的荷载组合
荷载组合常采用标准组合。对于活荷载需要按不同的分布模型分别进行组合; 对于风荷载需要按不同的风向分别进行组合。
结构线性整体稳定性分析
对每一种荷载组合,通过对稳定特征方程的分析,分别计算结构线性整体稳定的临界荷载因子()及相应的屈曲模态矩阵()
确定结构的初始几何缺陷模型
对每一种荷载组合,确定相应的初始几何缺陷模式及幅值,可采用“一致缺陷模态法”模拟。若第一临界点为重临界点,应选用与临界荷载因子()相应的所有模态。对于第一临界点附近频率密集的结构,应多选用几个模态。
结构大位移几何非线性整体稳定性分析
包括完善结构和有缺陷结构分析,获得相应的整体稳定最小临界荷载因子()和()
判断构件是否出现屈服变形现象
判断在几何非线性分析过程中,当荷载达到整体稳定最小临界荷载因子()之前,主要构件是非否屈服,若未屈服,则转第(8)步,进行结构整体稳定性评定,否则,进入第(7)步。
结构大位移弹塑性整体稳定性分析
分析缺陷结构的弹塑性整体稳定性,获得相应的整体稳定最小临界荷载因子() 结构整体稳定性判定
目前社区教育发展都是以两个平台为依托:一是人网,即传统的实体社区教育管理及教学平台。二是地网,即数字化网络平台。“云”平台的随处可得弥补了社区教育学习的时间不确定、场所、人员的随意性。云计算的数据都保存在数据中心,数据的管理和维护都是云维护,它有足够的计算能力和存储空间为社区的居民在任何时间、任何地点通过云终端来进行学习。社区教育“i-实验”就是一种新型的社区教育教学模式,其主要针对教育实验中某项具体工作来进行策划。其主题是“动脑动手装点家庭生活,网络互动分享民众智慧”,它有五层含义:一是创新(innovation),意思是突破社区教育以面授为主的教学模式,创新以网络为主的教学模式;二是个性(individual),意在面向每个家庭,凸显个性;三是互动(interactive),意在线上线下结合,自主与协作结合;四是兴趣(interesting),意在强调“寓学于网络,寓乐于合作,寓情于生活”;五是激发(inspire),意在激发创作意识,实现知识共享。目前国家开放大学已经建有多个“i-实验”实验室,并将这种教学模式推向了社区和家庭。从实验室的运行来看多功能的网络平台是其中一个最主要的条件。
二、基于“云计算”的社区教育教学实验教学
“云计算”以无维护无升级低成本的优势吸引着各类用户。在基于“云计算”的社区教育教学实验中,“用户需求”向“云服务”发出一种请求,它以用户熟知的浏览器或者软件作为界面,将数据存储在云端,用户将按需使用服务,这种实验模式或者说是实践模式可以按基础教学类和综合实训类去开展教学。
(一)以开放大学为依托,提供基础教学,整合
微力量,玩转微实验以开放大学为依托,为社区教学实验提供教学资源。在社区原有的信息化网络建设基础上,开展社区教育信息化的实践。一方面,社区的实验室除了提供实体的实验设备之外,也可以兼做云教室,它可以提供专业基础的基本能力培训,也可通过云教室进入各高校或者国家开放大学的微课程平台进行学习。微课程的时间都是5~16分钟,社区居民的时间碎片化,这种微课程的学习方式非常适合白天上班,晚上进行学习的社区居民。比如社区教育的i-摄影实验室,i-烹饪实验室,i-舞蹈实验室等等都可以利用微课程去进行教学;另一方面,在社区的电脑教室装上从云上下载的社区教育的应用软件,比如物流专业的停车管理软件、智能家居系统、会计专业的一些基本应用软件。这种教学模式,不仅健全了天网、地网、人网三网并进的网络格局,而且创新了社区教育的载体和管理模式,三网并进,彰显了时代特征。
(二)利用虚拟实验室进行实验教学
利用网络平台把实物实验向虚拟实验过渡,提高实验项目的操作率,构建虚拟实验室是现代远程开放教育实验室建设的方向。虚拟实验室能更好地描述事物动态的变化,其真实感强,交性能好,可根据需要设计、添加实验内容。在社区的虚拟实验室,居民们通过人机交互的功能,可以拥有与实物实验类似的实验空间,进行模拟实物实验,达到与实物实验相同的效果。利用软件去实现是其中的一种方式。学习电子电路的学员利用multisim10.0软件进行仿真实验。可以很好地解决在社区教学里理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真实验更好地再现;也可以用虚拟仪器技术创造出自己的仪表,并通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路,了解电路行为,通过改进、整合设计流程,减少建模错误。利用网页的仿真平台去实现是另外一种方式。在国家开放大学的网站上齿轮泵的拆装实验平台,就是通过三维实物仿真的演示,直观地了解齿轮泵各组成部件的结构,用鼠标点击各零件,零件可以按你拖动位置去进行组装,并设置有出错提示。随着虚拟实验技术的成熟,其在教育领域的应用价值日益显露。虚拟平台易于维护,随时随地可学,是未来实验室建设的发展方向。在虚拟实验室中,学员利用器材库中的器材自由搭建实验项目,有利于培养的操作能力、设计及创新能力。
(三)利用云平台提高各社区实验的运行能力