时间：2023-03-22 17:33:43
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇设计方法论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关健词：海堤越浪量断面设计护面强度排水自然型海岸
一、概述
我国有总长3.2万公里的海岸线，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里，随着沿海地区社会经济的快速发展，台风暴潮造成的损失越来越大，已建海堤大部分已很难适应当前防潮、洪的要求。由于缺乏反映海堤自身特点和要求的国家标准，海堤工程设计、施工和管理难以做到安全适用、技术先进、经济合理、管理规范的要求。笔者近年为配合广东省“十项民心工程”的实施，编撰广东省地方标准《广东省海堤工程设计导则（试行）》DB44/T182-2004，期间，对现有海堤作了一些调研，并根据已有的设计工作经验，针对越浪海堤的断面设计，在此提出粗浅看法。
目前，海堤的设计以是否允许越浪划分为两大类，即不允许越浪和允许部分越浪。大部分的海堤建在软土地基上，若都按不允许越浪标准设计，则对堤顶高程和断面尺寸的要求较高，投资大，往往不经济合理，允许部分越浪的海堤的合理设计就成了设计者要认真考虑的问题。越浪海堤的断面设计主要解决越浪量、堤顶高程、堤身断面、护面强度及排水及恢复自然型海岸等方面的问题。
二、设计步骤
2.1堤顶高程
堤顶高程是确定堤身断面规模的关键设计参数。堤顶高程的确定要考虑海堤沉降量，可按下式计算：
（1）
式中——对应设计频率水位的堤顶高程（m）；
——与设计频率相应的位（m）；
——按设计波浪计算的累积频率为F%的波浪爬高值（m）；由于按允许部分越浪设计，取%；
——安全超高值（m），按表2规定值选取。
堤顶高程有两层含义，一是指防浪墙顶面，二是指堤身断面顶面，当堤顶临海侧设有防浪墙、且防浪墙稳定、坚固时，堤顶高程可算至防浪墙顶面。但堤身断面顶面的高程仍应高出设计（水）位0.5以上，且不得低于设计（水）位0.5m。
如何处理好堤顶高程与允许部分越浪的关系，设计时应以堤顶高程的要求初步确定某一高程，越浪量大于允许越浪量要求时，堤顶高程应重新确定，一般是加高堤顶或通过对堤顶、背海侧坡面加强防冲保护等方法来提高海堤允许越浪量。当海堤堤前波浪较大，通过前两种方法均难以满足要求时，也可采用人工消浪措施减小海堤堤前波浪，控制越浪量。沿海城市的沿海（江）堤防一般都有景观要求，为满足城市的总体规划要求，对堤路结合海堤堤顶高程的要求予以适当放宽，但须计算越浪水量，并根据水量设置完备的排水系统，与城市排水系统接驳，以保证越浪量及时排泄。
在考虑预留沉降量后，设计图上的堤顶高程应为考虑堤身固结、堤基附加沉降量后的工后堤顶高程，故设计者应在图纸的说明部分明示计算沉降量及施工时要求的预留沉降高程。
2.2越浪量
大部分的海堤的损毁均由于超标准潮浪的越浪水体作用，允许部分越浪的海堤其越浪量成为海堤断面结构设计的控制因素。海堤的越浪量是指1m单位宽度海堤上每秒钟波浪翻越海堤的水量，其单位为（m3/s.m）。当海堤越浪超过一定数量时，将导致堤身破坏，目前国内外对海堤允许越浪量的确定和越浪量计算方法的研究成果均建立在模型试验的基础上。
以上述值作为堤身越浪量的控制上限，通过越浪量计算，方法见文献第8章，可以令堤身的越浪量满足设计要求。当越浪量超出允许值时，可采取改变断面布置、调整护面结构措施削减波浪或增强护面的抗冲强度。对防护级别较高的1、2级海堤或有重要防护对象的海堤应结合模型试验确定允许越浪量，同时验证堤顶和内坡护面的防冲稳定性。当堤顶为混凝土或浆砌石护面、内坡为垫层完好且有效的干砌石护面时，除按设计重现期波浪条件计算越浪量外，还应提高一级波浪设计重现期校核越浪量，在校核条件下允许越浪量可放宽至0.07(m3/s·m)。
目前海堤允许越浪量和越浪量计算方法均建立在简单单坡和陡墙模型试验的基础上，计算方法和计算公式比较单一且精度有限，难于适应复杂断面结构型式海堤的越浪量计算。从安全和经济的角度考虑，对重要海堤结合模型试验确定越浪量是必要的。
2.3堤身断面
断面设计时，先参照已建类似工程初拟断面形式，根据波浪要素及海堤等级，确定堤顶高程，经过稳定计算，反复调整尺寸，最终确定合理的断面。断面调整的大前提是，降低堤顶高程，控制稳定，应从以下两各方面着手：
（1）断面内部调整
内部调整包括调整边坡、调整护面、调整高程。稳定不能满足时，放缓边坡是比较奏效的措施；调整护面结构，可以不改变断面形状而仅改变堤身护面，利用不同护面的糙率，削减波浪爬高，降低堤顶高程。
（2）断面形式调整
可对堤身设置消浪平台，平台位设置于多年平均位加50cm超高处，可以减少波浪爬高，且有利于断面的稳定性。堤前有滩涂的应采用非工程措施，种植红树林，既可减少波浪爬高，又能固滩保堤护岸。堤前水深较大时，可考虑堤前设置潜堤的工程措施来减少波浪爬高。
2.4护面强度
护面主要指的是临海侧面、堤顶、背海侧面护面的强度。
（1）临海面
临海侧直接经受波浪作用，护面结构主要从整体性、抗冲刷、消浪等角度综合考虑。该部分结构上部应能够承受波浪的打击、上吸。下部应能承受波浪的反复掏刷。因此要求护面结构强度要高，稳定性要满足要求，护面底要做好反滤，同时坡面要留足排水孔，浆砌或混凝土砌石护坡具有较好的整体性，外表美观，抗波浪能力较强，返修率低，管理方便。但适应变形能力差，当岸坡发生不均匀沉陷时，砌缝容易出现裂缝。应在堤身土体充分固结，基础沉降已基本完成，且土坡基本稳定后的堤段经稳定厚度计算，确定护面厚度。混凝土砌石，虽造价稍高于浆砌石，但砌筑质量要优于浆砌石。混凝土护面下的砂心堤段，在波浪破碎时，自波峰抛出的水流的冲击，对板产生周期性动力荷载，引起护面下砂土的运动。当波浪爬升和自斜坡上下落时，护面构件上的压力交换也引起运动。在波浪作用下，混凝土面板即使止水做得够好，也避免不了板下部填料的移动，这种移动最终导致板底脱空，波浪作用时击碎板面。对淤泥质堤基，堤身土体充分固结后，当迎潮面封闭时，可不留排水孔。护脚要有足够的支承力，要能防止底脚被淘刷，或发生淘刷时，仍有足够的能力支承护面结构。
（2）堤顶
堤顶则由于要满足越浪的强度要求，护面的强度要求同迎潮面，由于堤顶一般兼作防汛公路，根据这一特点，护面一般采用混凝土结构。为保证堤顶护面混凝土结构的平整度，要求堤身填土的沉降、固结量已基本完成，此时的堤顶护面结构不再留沉降缝，而只留伸缩缝，路面设计的术语为胀缝，缩缝。胀缝一般设在堤轴线平面曲线曲率变化的起止部位，直线段较长时，可每200m设一条，缝间通过可以伸缩的拉力杆（钢筋）连接。缩缝一般4～6m设置一条，采取诱导切割方式，在护面上切割深3～5cm，宽3～8mm的假缝形式，当护面板收缩时，将沿此最薄弱断面有规则地自行断裂。缝间填灌沥青类材料。
（3）背海侧面
爬上海堤临海侧坡的浪花，越过防浪墙，直接与堤顶或后坡碰撞，因此流速哀减迅速，故背海侧坡的防护主要以能承受垂直于坡面的冲击力为主，无波浪的回流水流的拖拽力，因此护面设置原则应为透水、消能。在保证良好的反滤垫层的基础上，按其造价高低排序，应为干砌石砂浆勾缝，预制混凝土板勾缝，浆砌石。虽然按部分允许越浪设计，但应按越浪量计算成果，使海水在堤顶汇集，通过排水沟排向前坡脚，创造条件使背水坡仍能采用生物措施保护，加铺一定厚度的腐质类土，一来可保证提高成活率，二来可为其繁植提供较丰富的营养积蓄地。背海侧坡脚应设置矮挡墙，既可得保护堤脚，又使工程界限明确，增加美观。
2.5排水
排水主要解决翻越堤身表面的越浪水量及降雨量在堤表面的引排问题。堤身表面排水分为漫坡排水和汇水沟集水排放两种形式。对背海侧采用工程护坡的越浪海堤，采用漫坡排水一般即可满足排水要求，只要在坡底设置汇水沟集水，统一汇入总排水系统。当采用堤顶汇集越浪水量，背海侧仍采用生物措施保护护面方式时，一般堤身高度小于6m的平直段堤围，漫坡排水不会引起集中冲刷，但曲线段则应设置适量的竖向排水沟，以通过引走堤表水流，防止水流冲刷坡面。这些竖向排水沟均设置在陡坡上，属于急流槽，因此，沟内应砂浆批荡。
越浪海堤的越浪量通过计算可以分析出，但一般堤段缺乏当地的高频率常遇洪水的自记雨量降雨强度资料，故可采用文献中介绍的方法，以5年一遇10min降雨强度等值线图及60min降雨强度转换系数等值线图，计算堤面降雨的排水设计径流量，与越浪水量相加则可进而确定坝面排水系统的断面尺寸，使得堤面排水系统的设计更加详尽。
2.6自然型海岸的恢复
所谓的自然型海岸，就是要保持、重现及创造海岸原有的多姿多彩的自然风情。越浪海堤的建设，临海侧、堤顶、背海侧采用的工程措施使得海岸的自然环境受到严重的干扰，因此，要将工程措施与生态学有机的结合，根据海堤所处的不同位置，采取不同的生态恢复措施。
对直接临海的堤，由于受海浪的频繁拍击，海岸生态建设的重点应放在堤前水域和背海侧坡面，应在堤前水域种植红树林，营造防风、防浪的生态林。应在背海侧坡面的干砌石、砼护面块体等工程措施护面的表面覆盖原位弃土，移植或种植草皮。
对堤前有滩地且不直接临海的堤，除了应在堤前积极营造生态林外，对临海侧堤面，也应尽量采用满足抗风浪要求的砌块护面，并上覆土，促成植物快速生长。
三、结语
越浪海堤控制住了上述关键设计环节，其安全性基本可得到保障。此文结尾时值得一提的是:
（1）一般的越浪海堤均建在软土地基之上，施工时应严格控制施工速率，急于求成，不但增加填筑工程量，而且地基破坏的滑弧切割堤身，引起堤身纵向裂缝，削弱堤身总体性，附加断面处理工程量。
（2）临海面、堤顶、背海侧面护面均应在堤顶沉降量小于8mm/月时，方可实施堤顶刚性工程保护措施。沉降未基本稳定时，应采用过渡性工程措施保护堤面，如干砌石护面。用此措施来保证刚性护面不出现裂缝而破坏结构的完整性。
只有精心设计的断面，越浪海堤的安全性才可得到充分的保障，才能达到既经济合理，又安全可靠的目的。只有在改造自然的同时又时时不忘与自然和谐共存，才是海堤设计的可持续发展之路。
参考文献
[1]广东省地方标准，广东省海堤工程设计导则（试行）》DB44/T182-2004，北京，中国水利水电
【关键词】生态设计产品设计产品生态设计
设计活动是为了创造更加美好的生活。然而，工业化所引发的高消费、高能耗却违背了设计的根本目的。为了人类未来的生活可持续性，人们开始提倡保护自然资源、保护环境、绿化环境。在设计界，更加提倡人与自然、人与环境的和谐设计。美化环境、保护环境、节约能源成为设计中需要考虑的重要因素。有人称之为“循环再生”设计，表明设计不仅仅是为产品设计而设计，也要为人类和自然的和谐生存设计。生态设计的思想由此应运而生。
一、生态设计涵义
生态设计也称之为生命周期设计，即利用生态学的思想，在产品生命周期内优先考虑产品的环境属性。除了考虑产品的性能、质量和成本外，还要考虑产品的回收和处理，同时也要考虑到产品的经济性、功能性和审美等因素。在以往的现代意识驱动下，人们追求更新、更好、更高级的产品。产品的不断更新，以刺激消费为动力，以市场需求为目标，追求人均占有的则富和能源，这些价值代表了现代化。在这种价值观念的驱使下，设计的产品往往寿命很短，不把产品的使用寿命放在第一位，无视后续的产品生产及使用过程中的资源消耗以及对环境的影响。但是，随着人们环保意识的提高，人们逐渐认识到设计对环保所起的重要作用，与环境友好的生态设计成为关注的焦点，从重新发现简朴，节制复杂性，优先使用来源充分、易再生、对人类和环境无害的材料，设计寿命长的产品，在未来设计中从真正意义上实现生态设计。
二、产品设计理念的演变历程
1.传统产品设计理念
产品设计是一个将人的某种目的或需要转换为一个具体的物理形式或工具的过程。传统的产品设计理念，是以人为中心，以满足人的需求和解决问题为出发点，无视后续的产品生产及使用过程中资源和能源的消耗以及对环境的污染。传统的产品设计一般包括产品功能需求分析、产品规格定义、设计方案实施、参考产品评价4个阶段。主要考虑的因素有:市场消费需求、产品质量、成本、制造技术的可行性等，很少考虑节省能源、资源再生利用以及对生态环境的影响。
2.产品绿色设计理念
为确保人类的生活质量和经济的可持续发展，自20世纪80年代以来，旨在保护环境的“绿色”行动在世界各国纷纷兴起。“绿色设计”、“绿色产品”、“绿色制造”等新概念、新理论、新方法层出不穷。产品绿色设计是指在产品的设计意识、设计定位及设计方法等问题上，将生态意识、环境因素融入到整个设计理念中，即在产品生命周期内，优先考虑产品的环境属性，以减少对环境的污染。
3.产品生态设计理念
由于绿色设计的局限，现代意义上的生态设计成为设计时尚。这种设计在产品生命周期内优先考虑产品的环境属性，除了考虑产品的性能、质量和成本外，还考虑产品的回收与处理，以及产品的经济性、功能性和审美等因素，从而设计出对环境友好又能满足人的需求的产品。在具体实施上就是将工业生产过程比拟为一个自然的生态系统，对系统的输入与产出进行综合平衡，而在这一平衡过程中需要进行整个寿命周期分析，即产品全生命周期分析，从而设计出安全可靠且具有耐久性的产品。
三、产品生态设计的方法
1.注重材料的性能。在产品满足设计功能的前提下，在制造、使用过程中材料、能源消耗得越少越好，对环境影响越小越好。对环境的影响包括:对空气的影响、水的消耗量和对水的污染、对土壤的影响、制造和使用时的发热和能量的消耗、废物再生可能性、使用寿命等等。德国标准研究所提出，与传统产品相比，对环境友好的产品应当满足使用要求.在制造、应用和回收处理中需要较少的资源，对环境造成较少的负担。这就是说除了高性能质量外，生态产品还要求产品的生态质量，产品制造过程中的生态制造以及回收处理的生态化。
2.选择对环境友好的材料。以来源充分自然生长的、对人体无害的、节省能源的材料来满足产品功能的需要，以最少的用料实现最佳的效果。TBMPS/2E微机的零部件百分之百可以回收重新利用，被称为绿色PC机。1994年德国公司Foron设计了无氟冰箱，它采用简单碳氢化合物物丙烷、丁烷作为制冷剂，首先使压缩机把它液化，然后让它汽化吸热，这种冰箱减少了70%的能耗，达到了既对环境无害又节约能源的双重功效。
四、我国企业如何开展产品生态设计
1.将产品生态设计纳入到企业战略管理层次中。产品的生态设计涉及企业各个部门，最关键的是得到企业领导的认可和支持。只有将产品生态设计纳入企业战略管理层次中，才能真正提高产品环境绩效。主要原因是致力于长期的产品设计战略可以较早地发现未来可能出现的环境机会和威胁，可以从根本上提高企业的环境绩效和企业竞争力。
2.注重企业内部合作。产品生态设计是一个系统工程。产品设计部门是生态设计的关键，但采购部门选购材料，生产部门生产产品，营销部门最终销售产品，这些部门都对产品的环境绩效起着不同的作用。目前，我国企业应该重视生态设计中各个部门之间的合作，如研发部门提出的设计方案需要得到企业内部其他各个部门的认可并提出意见。只有这样，才能保证生态设计的成功实施并切实有利于提高企业产品的环境绩效，提升企业的绿色形象和国际竞争力。
3.加强上、下游企业之间的合作。进行产品的生态设计，必须考虑上游供应商的生态设计状况，与环境效益良好的供应商紧密合作，才能真正生产出环境效益良好的产品。同时，只有对产品进行生态设计，才能成为重视环境效益的下游企业的供应商。
我国企业可以借鉴国外企业的成功经验。对于生产最终产品的企业，对上游企业的环境绩效进行评估，并把结果集成到产品生态设计中，实现从根本上提高企业的环境绩效，提高产品的国际竞争力;对于生产中间产品的企业，通过产品生态设计，改进产品的环境绩效，从而争取成为国外企业长期稳定的供应商。
参考文献:
[1]王庆斌.绿色包装之绿色设计[J].郑州工程学院学报，2001，(2):64-67.
一、实验设计教学的必要性
1996年上海高考第四（5）题要求测定陶瓷管上均匀电阻膜的厚度，就属于设计型实验．但由于题目给出了全部实验器材和所有相关量，使实验定位在电阻或电阻率的测定上，又大大降低了实验难度，只属于局部设计型实验．无论命题者出于何种考虑，设计型实验毕竟半遮半掩地出现了，这多少给教学工作者提了个醒．
1．从小处着眼，加强实验设计教学
上海作为高考改革的试点城市，其成功的改革将为全国高考提供可能的改革方向，甚至一些新颖的题型和情境，都可能为全国高考所借鉴．如1996年全国高考第21题就是从1995年上海高考第一（5）题脱胎而来的．无疑上海高考关于实验设计的考查是又一个成功的改革举措，极有在全国推广的价值．而物理《考试说明》中要求“会用在这些实验中学过的实验方法”，也为实验设计的考查在全国的推广提供了可能．
2．从大处着眼，加强实验设计教学
著名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中，曾严厉指出：“今天我们科学界有一个弱点，这就是思想不很活泼，这也许跟大家过去受的教育有一定关系……”我们常常教育学生“应该……”“必须……”；我们的考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件，最后只有一个小小的空格“是……”．这样培养选的人才在学校是好学生，步入社会是好职员，大脑中只是机械地跳动着两个问题：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相当漂亮，但思想僵化，毫无创见．这正是我们的悲哀！长期以来的这种教育选拔模式，致使我们现在仍只能在很羞涩地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪！
思想不活跃，是因为我们给了学生太多的“必须”的限制；思想僵化，是因为我们留给学生太少的“可能”的余地．实验设计的教学，正是活跃思想，培养能力的一种好方法，授以实验的基本方法，让学生自己去考虑有哪些可能的做法，自己会怎么做．
二、实验设计的基本方法
1．明确目的，广泛联系
题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点．实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系．对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的．
举例来说，要测定地球表面附近的重力加速度，我们就应检索：在所学知识范围内，哪些内容涉及到重力加速度，它与其他物理量有何定量关系，并一一罗列出来：
（1）在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力，即T＝N＝mg．若T（或N）和m能测出，则重力加速度g可测定．
（2）在超重或失重（但不完全失重）系统中，F－mg＝±ma．若F、a和m可测出，则重力加速度g可测定．
（3）在运动学中，物体从光滑斜面上由静止下滑，s＝12gsinθt2．若s、θ和t可测定，则重力加速度g也可测定．
（4）在运动学中，物体从粗糙斜面上由静止下滑，s＝12（gsinθ－μgcosθ）t2．若s、θ、μ和t可测，则重力加速度g也可测定．
（5）自由落体运动中，h＝12gt2．若h和t可测出，则重力加速度g也可测定．
（6）用重力加速度测定仪测定．
（7）在平抛运动中，竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δy＝gt2．若Δy和t可测，重力加速度g同样可以测出．
（8）在斜抛运动中，水平射程可以表示为x＝v02sin2θ／g．若x、v0和θ可测出，则重力加速度g也可测出．
（9）单摆做简谐振动时，其周期可以表示为T＝2πl／g．若T和l可测，则g可测．
（10）在焦耳测定热功当量的实验中，若能测出水的质量和升高的温度，算出水增加的内能，再测出重物的质量和下落的高度，同样可测定重力加速度．
（11）带电粒子在的匀强电场平行板电容器中平衡时，mg＝qU／d．若U、d和带电粒子的荷质比（q／m）可测定，则g可测出．
（12）假设一物体在地球表面附近绕地球做圆周运动，mg＝GMm／R2，g＝GM／R2．
…………
2．选择方案，简便精确
对于每一个实验目标，都可能存在多条思路、多种方案．教材中关于某个实验目标的实验方案，也只是众多方案中的一种，而且不一定是最好的一种，而只是较可行的一种．那么在众多实验方案中，我们应如何选择呢？一般来说，选择实验方案主要有三条原则：
（1）简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便，各量易测．应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量不易直接测量的实验方案．
（2）可行性原则实验方案的实施要安全可靠，不会对人身和器材造成危害；所需装置和器材要易于置备，不能脱离实际，不能超出现有条件．
（3）精确性原则不同的实验方案，其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入的误差是不同的．在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的实验方案．
以上三原则通常要综合考虑．
在前述方案中，方案（1）中常用的测力计误差较大；（2）中F和a均不易测定；（3）中θ和t不易测定且难以保证斜面足够光滑；（4）中θ、t和μ均不易测定；（5）中若用秒表计时人为因素较大，若用打点计时器计时，纸带受振针阻力与通常小物块所受重力相比不能忽略；（6）中仪器先进但一般中学没有；（7）中若用闪光照像技术则是一种好方案，但设备和技术都达不到要求，若用平抛运动的研究方法误差较大；（8）中θ和v0的测量难度较大；（9）中相对而言较切合中学实际；（10）中需测定的物理量多且很难采取绝热措施；（11）中学阶段不易测定荷质比；（12）只是一个思想实验，无法付诸实践，但可估算，代入数据得g＝9．857m／s2，与标准值9．81m／s2只相差4．8．综上所述，中学阶段通常采用单摆法测定重力加速度．
3．依据方案，选定器材
实验方案选定之后，考虑该方案需要哪些装置，被测量与哪些物理量有直接的定量关系，这些物理量分别需用什么仪器来测定，从而确定整个实验需要哪些器材．
在“用单摆测定重力加速度”的实验中，是利用单摆装置来进行实验的，故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆．重力加速度可表示为g＝4π2l／T2，周期需用秒表测定；摆长l是从悬点到摆球中心的距离，因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d．从实验原理表达式可以看出，实验与摆球质量无关，故毋需使用天平．
当然，从实验方便性和精确性角度考虑，还需对所选器材作进一步要求，以期把系统误差降到最小．如上述器材中，摆线的伸缩性和质量应较小，摆球的质量应较大．摆线伸缩性大，其长度会随拉力变化而变化；摆球与摆线质量相差越小，系统（摆线和摆球）质心偏离摆球中心越远，误差就越大．为了便于观察，摆球振动的路径宜长，但又要确保单摆做简谐振动，故摆线宜长些，常取1米左右．
4．拟定步骤，合理有序
实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，应从正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤．对一些可直接测量的物理量，可先行测量；对需通过实验装置才能测定的物理量，须先组装器材，再进行实验、观察和测量．
在“利用单摆测定重力加速度”的实验中．原理表达式g＝4π2l／T2中的l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期．因此应先组装单摆，再测定摆长，最后让单摆做简谐振动，测定周期T．根据所测数据计算出重力加速度g的值．至于过程细节不再赘述．
5．数据处理，误差分析
高考对此要求不高，但常用的数据处理和误差分析的方法还是应该掌握，在设计实验时也应予考虑．
三、建议
【关键词】人文主义;教学设计;方法论
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)11―0013―04
一 人文主义教学设计产生的背景
方法论是指导研究的观念思想体系,包括基本的理论假设、研究的哲学取向和原则,它关注的不是某一具体研究方法,而是对指导现有研究方法运用的理论体系的反思。[1]教学设计方法论就是指导教学设计理论研究的思想体系,其演变深受同时期西方哲学的科学主义与人文主义两种思潮的影响。科学主义影响下的教学设计更多看到教学活动规律性的一面,肯定了人在教育教学活动中的理性以及人在发展过程中的规律性,因而主张用理性的手段对教学加以控制和干预,这在本质上是一种机械论的世界观。它忽略了人存在的意义和价值,忽视了人类世界的复杂性。毋庸质疑,人有其理性的一面,这使得教学设计运用自然科学的研究方法成为可能和必要;但同时,人又有其非理性的一面,有自己的意识、意志、本能、冲动、情感、直觉等,决定了教学设计与其它设计过程不同,不能简单的运用一个方案设计出预期的结果。因此,越来越多的研究者对科学主义思潮中的教学设计产生质疑,认为这种设计的实施实际上是把动物的简单反应强加于人,将育人的事业与工业生产相提并论,试图寻求具有教学“投入―产出”高效率的方法和技术,其基本特点是教学目标的具体化与可操作性;教学内容的生硬灌输与线形设计;教学过程按部就班;教学评价的客观化、定量化和形式化等,对这种过分强调“物的客观”而非“人的主观”的方法论取向,应该深刻反思其合理性。
在这种背景下,西方现代人文主义思潮迅速渗透和移植到教学设计的研究之中,各种旨在提升人的主观意识、崇尚理解、混沌、模糊、多元化及非线性的相关理论给教学设计研究带来了新的生命力。如建构主义、解释学、混沌理论、后现代主义、活动理论、模糊逻辑等学习理论研究的思维直接动摇了科学主义教学设计的理论基础,为教学设计的研究提供了更加广阔的视野。然而,在对人文主义教学设计进行尝试的过程中发现,过分强调人的随意与自由、模糊的、混沌的人文主义教学设计在实践中很难把握,这里的“人”陷入了“自我意识”的泥潭。它过于关注问题复杂与无序的形式,而忽略教育、教学的内在规律性,使教学设计的操作性变为形式,进而滑向虚无主义。
二 人文主义教学设计的尝试
1 建构主义与教学设计
20世纪80年代,建构主义学习理论被乔纳森(Jonassen,D.)等人引入到教学设计研究领域中,人文主义教学设计的最初尝试便开始了。尽管许多学者对“建构主义的认识论是主观主义的,还是主客观相统一的”存在分歧(何克抗),但我们从建构主义的思想渊源中还是可以找到其人文主义的踪影。
建构主义在教学设计中逐渐走向成熟是在20世纪90年代以后,乔纳森(Jonassen,D.1992)用“建构主义的发展”和“建构主义的特点”两个模型来表示建构主义对教学设计的影响。[2]认为基于建构主义的教学设计不是接受权威的观点和理论体系的过程,而是根据一定的教学情境进行反思、诠释、批判、行动、共同构建、实践、欣赏和进行艺术化的工作。它不强调序列化、体系化的教学设计程式,容忍模糊、个性、矛盾、随意,关注现实教学情境的丰富性。
在建构主义眼中,教学设计不应是预设好的教学方案,学生不是简单的设计对象,他们应主动参与到教与学的活动中,而且在参与中获得的体验是因人而异的,这是因为他们的“先验意识”不同。建构主义视野中的教学设计注重高层次的学习结果的培养。认为以往的教学设计关注的是比较低级的、答案唯一、内容系统完整的学习,忽视高级学习。事实上,“我们所学的许多东西都涉及到非良构领域的高层次知识”[3]。还要强调的是,建构主义的教学设计关注“学习伙伴”的重要性,提倡小组合作学习的学习模式。如前所述,人的共同生存发展能力在未来社会中将发挥巨大作用。不仅如此,从建构主义对学习本质的理解来看,学习伙伴或合作学习对学习结果的影响也是巨大的。社会建构主义就主要强调了人类认知与知识形成的社会性基础。这种建构主义理论是美国学者伯格和拉克曼于1966年提出的,他们认为人类的理性是社会集体的产物。研究学习不能以个体的人为基础,更不能脱离社会情境和文化,应该研究人在社会群体中的互动性。因此,教学设计应该充分考虑合作学习模式。
这样,建构主义就确立了不同于科学主义教学设计的新的方法论特点,即学习者在复杂的情境中基于自己的经验解决结构复杂的问题,从而培养自己的能力。
2 解释学与教学设计
解释学(hermeneutics)又称为阐释学、释义学、诠释学,是20世纪西方最有影响的几个人文主义哲学流派之一。海德格尔、伽达默尔等人的研究把解释学推向更深更高的方法论层次。伽达默尔认为,理解是具有历史性的,理解的结果是解释者的“现代”(也将成为历史)与解释对象的历史相互作用、相互融合的统一物,我们称之为“视域融合”。[4]理解的对象是人及其一切活动,它们包括历史、文献、思想、创作等文本。这些文本都是作者的历史“视域”的产物。因而,当解释者以自己的“视域”去理解这些文本时,就出现了两种“视域”的对立;而只有把这种对立“融合”起来,即把历史的融合于现代的之中,构成一种新的和谐,才会出现具有意义的新的理解。这一过程,就是“视域融合”的过程。[5]因此,理解是循环往复的,我们对文本意义的理解只能是一种无限的可能性,永无终止之日。
显然,解释学为教学设计思维提供了一种有意义的视角。Jonassen等人曾从解释学的角度指出教学设计应“追求学习者对问题的理解,关注学习者对问题的诠释”,并提出了教学设计的解释学原则:理解沟/空白原则、偏见和自身利益原则、文本转换和差异原则以及和历史时期之间的协调原则。[6]
解释学对教学设计的影响具体表现为:(1)学习结果的预设对教学意义不大。首先,不存在对某一事物认识的唯一理解。施莱尔马赫认为学习者在学习之前由于“先验意识”的不同,不可能对事物取得同一性的理解。并且“先验意识”的内容是非常复杂的,受很多心理因素的支配,不可能分析清楚。第二,理解并不是一种僵硬的过程,它在解释者与解释对象的相互作用中产生,这一过程必然是动态的、永无止境的。因此,不可能存在单一的、静态的学习结果与复杂的、动态的学习过程(理解过程)相对应。(2)科学主义教学设计所强调的线性的行为评价方式在解释学这里受到了挑战。因为从解释学的观点来看,知识是一种社会协定,理解不可能与其所处的文化或社会情境相分离。对同一文本的解释,在不同历史时期,从不同的视角,会产生不同的意义差异,它是“视域融合”的过程。因此,文本的理解不可能通过文本的背诵而获得,那种一元化的、非此即彼的结论不能充当评价的标准,只能通过解释者的阐释。(3)不可能设计出一种最优的、普遍适用的教学策略来满足不同的教学需要。解释学强调,在运用文本互动和解释对话的过程中参与者必须不断地调整自己的思维方式。每个人要进行或分析交流的时候,都是在运用一种新的阐释策略。每个对话都是独特的,不可重复的。任何想自动地或系统地进行对话的企图,都是一种徒劳。[7]
至此,我们看到,与科学主义教学设计的“实证研究观”不同,一种新的颇具“人情味儿”的“解释研究”方法论,以相对立的姿态出现在教学设计研究的视野里。
3 混沌学与教学设计
自20世纪60年代混沌理论诞生以来,各门科学研究开始关注客观存在的“无序性”,把“过程”而不是“存在”看成科学的主题。在这种科学革命的浪潮中,混沌理论也逐渐渗透至教学设计研究领域。Jonassen、Dowding及You等学者对线性的、决定论的可预测性、封闭系统以及负反馈圈为显性特征的科学主义教学设计观提出了质疑,并试图将混沌学的非线性、非决定论的不可预测性、开放系统和正反馈圈等基本概念引入教学设计,以超越科学主义教学设计观的机械性。[8]
混沌理论中的蝴蝶效应、分形认识观点、以及奇异吸引子都对教学设计的理论研究产生了深远的影响。蝴蝶效应描述了对初始条件的敏感性,即系统内部初始条件的小变化会引发后续的大变化。[9]这说明了系统具有不确定性与不可预测性,即系统的非线性,教学系统也是如此。教学过程充满了未知因素,是不可预测的。那种科学主义教学设计中所强调的线性教学程序的操作性在混沌理论中失去了意义。对教学系统的认识由线性发展到非线性,是教学设计方法论上新的突破。分形是混沌理论中又一个重要的概念,它强调通过认识部分来映像整体,在系统科学上沿着微观认识再反映到宏观认识,形成了分形认识论[10]。它是关于整体与部分之间的关系的思维方法。[11]在教学设计中,由于人的思维的复杂性,应注意开发元认知能力,促进蝴蝶效应的产生。具体到对教学内容和教学策略的设计与安排,应考虑采用不同的教学方法。另外,奇异吸引子在混沌理论中同样是不可忽视的。它通过诱发系统的活力,使其变为非预设模式,从而创造了不可预测性。[12]这一研究进一步确证了教学系统设计的非线性形态。
应该说,人文主义教学设计颠覆了科学主义教学设计的线性的、精确的、可预测、可操作等理性思维的方法论特点。提出了认识世界的一种新的方法论,带给教学设计研究一种全新的思维模式。
三 人文主义教学设计的方法论反思
纵观人文主义教学设计的发展,我们可以看到:人文主义教学设计强调学生的主体性;关注教学过程的复杂性;关心学生的存在与价值,从学生的角度考虑如何设计教学;在研究方法上提倡用理解的方法研究学生的“客观精神”。这些正是科学主义教学设计所忽视的问题。对于研究“如何产生优化教学效果”的教学设计而言,或许,从学习的主体―学生的角度出发去设计教学过程更为合理。然而,人文主义教学设计由于作为其哲学基础的现代人文主义思想的局限,它的研究也存在着很大的片面性。
1 如何完整的看待人
伽达默尔认为,人的存在方式就是理解,理解的过程贯穿于人类生活的一切方面,它是人类和世界万物一切意义的来源。同时也体现了人与世界最基本的关系,它本身就是人生在世的经验。毫无疑问,人文主义者对人的阐释达到了至高点,但却把世界置于人的主观意识中。
人文主义教学设计虽然强调了人的意识、人的情感、人的内心活动对学习发生的重要作用,但他却从人的主观存在中理解和寻求教学设计的思路,由此而得到的结论是“教学设计已经死亡”(拉菲,1990年)[13]。极端激进的建构主义者古德曼(Goodman)等人全盘否定真实世界和客观实在在人类的心理活动之外,所谓真实世界都是个体心理活动所建构的产物,“实在”完全是个性化的,人类获得的知识完全是自己建构的结果。按照这种逻辑推导下去,就会得出只有我是存在的,其它的一切都是我的感觉和意识的产物。[14]也就是说,人最终都生活在自己知觉的主观世界里,人的所知所想,都存在于自己的意识。教学设计在这种思维观念中显得毫无意义。
因此,人文主义教学设计虽然看到了科学主义教学设计的片面性,反对将人看作“产品”进行设计、加工,却陷入了“人完全生活在自己的意识中”的泥潭。这里的“人”仍然是“单面人”,从一个极端走向了另一个极端。
2 混沌无序不是教学活动的唯一特性
人文主义教学设计对以线性、可预测性、可控制为显性特征的科学主义教学设计观提出了质疑。他们认为教学过程由于人的存在充满了复杂性,是未知的、不可预测的。学习发生的过程是神秘而复杂的,学习者的个体差异,如学习风格、个性意识倾向性、努力度、初始能力以及大量的才能倾向形式等以一种混沌的形式相互交织在一起,共同发挥作用,影响着每一个学习事件,因而在教学中无法把握与控制。另外,在教与学活动中,存在着大量的非良构问题。这类问题的解决存在着多种途径,有不同的答案,在解决过程中需要多种知识、多种能力。而且直觉对于问题的解决有着重要的作用,因而教学过程也就没有目标和控制可言。
可以肯定,看到教学过程的混沌与复杂对于客观认识教学设计的本质有着积极的作用。然而,过度强调问题复杂无序的外在形式而忽视教学内在规律性又使教学设计走向了相对主义的道路。众所周知,教育、教学中是有规律可循的:对于基础知识的学习一般采取由易到难,由简单到复杂的教学策略;学生学习的内部动机是可以影响和激发的;学习者的身心发展也有一定的自然规律,皮亚杰对此做过较为深入的研究。人文主义教学设计更多地关注问题的复杂性,认为目标的制定在教学设计中毫无意义。教学过程也由于其复杂性、不确定性而无法控制。这种只看到事物的“动”而否认其“静”的认识是形而上学的,它仅仅关注问题复杂与无序的形式,而忽视教学内在规律性的本质,使教学设计的操作性变为形式,进而滑向虚无主义。[15]
3 知识并非完全由人的主观意识所创造
人文主义教学设计站在主观主义知识论的立场上,认为人的观念、思想和意识等构成终极“实在”(Reality),观念或心灵的世界才是真正的实体(Entity)。狄尔泰也认为,这个世界本是“生命的客观化”的产物,它是由人的精神所创造的。[16]因而,要理解与认识这个世界必须通过人的精神才能实现。这样一来,学习者无法将来自于外部世界的知识迁移到记忆中。相反,他们只能基于个人的经验和互动来构建自身的解释。由于每个人对事物的解释是不同的,所以不存在学习者必须去掌握的客观现实。根据这一思路推导得出,不存在客观实在的教学内容,教学内容存在于每个学生的意识之中。这个结论显然违背了教学设计研究的初衷。
笔者认为,知识是由自然科学知识和人文科学知识组合而成,自然科学知识的学习为我们的生存奠定了物质基础,而人文科学知识的学习则帮助人们寻找真正的“幸福”,这种幸福是建立在物质基础之上,但又高于物质追求。人文主义把知识笼而统之纳入人的主观意识之中,否定基础知识、科学知识的重要性,将使教学设计从精确化的程序操作走向虚无主义。
4 人文主义教学设计在实践中难以操作和把握
科学主义教学设计由于其实证主义倾向,在具体教学实践中很容易控制和实施,而人文主义教学设计方案则难以操作和把握,这与研究者所采用的研究方法有关。
生命哲学家狄尔泰彻底划清了自然科学与人文科学在研究方法上的界限。他认为,自然科学的研究对象是没有意识、意志、理性和激情的自然界,是在意识之外的物质。他们都是机械的,并受因果关系所支配。而人文科学的研究对象则是由人的生命和精神所创造的社会历史,正是这个由社会历史构成的人文世界或“客观精神”的世界才真正体现了人的生命的本质。它是由人的精神所创造,因此要通过人的精神才能加以理解。自然科学的实证主义研究方法是以揭示自然界的因果联系为目的,而人文科学的解释方法是以人的精神理解作为目的。这样以来,在狄尔泰的理论中,解释学就被定位为人文科学所特有的区别于自然科学研究方法的一种普遍的方法论。
在具体的研究方法上,人文主义教学设计主张采用理解和体验的研究方法。认为知识的习得与人的发展都是在与复杂情境的相互作用中产生的,强调“人的先验意识”。主张在复杂真实的情境和社会背景中,依据个人经验建构知识意义。指出认识的结果不是对变量之间相互关系的确证,而是“揭示人的精神理解”(狄尔泰)和复杂的教育情境。然而,这种体验和理解的研究方法严重的依赖于个人的主观经验和个人的文化历史背景,因而,它经常被看成是“主观的、神秘的”,无法找到一个普遍的模式。
显然,理解的研究方法,拓宽了教学设计的研究思路,把握了人的意识、情感、本能等非理性因素,使得教学设计的研究充满人情味儿,但这种研究方法下的教学设计在实践中很难操作和把握。瑞格鲁斯曾于1991年指出,建构主义最多只是一种学习理论,在课程的水平上比较有意义,而在具体的教学设计实践中则无意义。托巴斯(Tobias,S.)甚至认为建构主义只是一个花哨的术语而已。
四 结束语
教学设计在经历了科学主义与人文主义的方法论取向后,暴露出各自的方法论局限。无论是科学主义教学设计还是人文主义教学设计,他们眼中的“人”都是单面的,对教学过程的理解也是不完整的。因此,教学设计将寻找一种多重的、动态的、复杂的思维方式作为存在的基础,并在此基础上发展。事实上,一些教学设计研究者已经开始摆脱极端的理性观与混沌观,在反思教学设计实践的基础上,注意将理性与非理性、科学主义与人文主义融合起来,形成反映设计本质特点的、更加科学的、更具创造性的教学设计观。
参考文献
[1] 李文光,杨开城.现代教学设计理论研究的内容及方法[J].中国电化教育,2004,(4):12-15.
[2] 何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2002:153155.
[3] [美]Peggy A. Ertmer, Timothy J.Newby著,盛群力译.行为主义、认知主义和建构主义――从教学设计的视角比较其关键特征(下)[J].电化教育研究,2004,(4):2731.
[4][16] 尹星凡等编著.现代西方人文哲学[M].南昌:江西人民出版社,2003:258261,260.
[5] 杨学功.论哲学经典的解释――解释学方法及其在哲学文献研究中的运用[DB/OL].
[6][7][9][12] 钟志贤.阐释学、模糊逻辑、混沌理论与教学设计[J].电化教育研究,2004,(2):914.
[8] 高文,王海澜编译.混沌学与教学系统设计[DB/OL].
[10] 吴祥兴,等.混沌学导论[M].上海:上海科学技术文献出版社,1996:38.
[11] 朱云东,钟玉琢.混沌基本理论与教学设计发展的新方向[J].电化教育研究,1999,(5):1318.
[关键词]问题导向；教学设计；增长模式；系统方法；教学设计三维模型
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009 8097（2013）11—0035—06
前言
教学设计是教育技术学研宄和实践中的一个重要领域，是一门连接教学理论与实践的桥梁学科。教育技术学以媒体技术为基础，教学设计为核心。教学设计旨在创设一个使教学效果最优化的教学系统。当前教学设计不仅运用于正规学校教育（基础教育、初等教育、中等教育、职业教育或是高等教育），而且也广泛运用于事业机关、企业、军事部门和服务等行业的教育培训中。另外，各种现代化教育形式（广播电视教育、网络教育、移动教育、泛在教育、云计算教育、计算机辅助教学、微课堂教学等）的实施也高度依赖于教学设计。
随着教学设计应用需求的增多，越来越多的教学设计模式被提出来。1991年，加斯塔夫生在有关教学开发模式的论著中则指出，自60年代出现第一个模式以来，在以教学技术为主的文献中已有数百个模式。虽然教学设计有了很多规范化的程序，然而，随着时代的发展，教育方式越来越呈现出多样性和复杂性，可以预计新的教学设计模式还会层出不穷，这也就使得教育教学的从业者对教学设计方法变得越来越难以学习、掌握和应用。我们不禁会有疑问：能否在认识论和方法论的高度给出教学设计的一般模式呢？这便是本研究所要关心和回答的问题。作者依据“问题”导向的科学技术哲学方法论初步尝试提出一个普适性的基于教学问题导向的教学设计一般模式，期待能达成共识，形成教学设计的新范式，提供给教学设计人员一种设计思路。因为，本研究是对教学设计方法本身的进一步认识和哲学反思，属于“方法论”的范畴，所以，本研究是关于教学设计的元方法的探索。
一 以问题为导向的科学技术哲学观点简介
摘要；文章阐述了抗震设计方法的转变，并介绍了两种不同设计方法的优缺点，对能量分析方法在抗震结构计算中的应用进行了分析。
关键词：推覆分析方法；结构能量反应分析；地震动三要素；耗散能量
目前世界各国的抗震设计规范大多数都以保障生命安全为基本目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准，据此制定了各种设计规范和条例。依此设计思想设计的各种建筑物在地震中虽然基本保证了生命安全，却不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震损失。特别是随着现代工业社会的发展，城市的数量和规模不断扩大，城市变成了人口高度密集、财富高度集中的地区，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的经济损失和人员伤亡。严重的震害引起工程界对现有抗震设计思想和方法上存在的不足进行深刻的反思，进一步探讨更完善的结构抗震设计思想和方法已成为迫切的需要。上个世纪九十年代，美国地震工程和结构工程专家经过深刻总结后，主张改进当前基于承载力的设计方法。加州大学伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震设计理论；日本建设省建筑研究院根据建筑物的性能要求，提出了一个有关抗震和结构要求的框架，内容包括建议方案，性能目标，检验性能水准等：我国学者已认识到这一思潮的影响，并在各自研究领域加以引用和研究，如王亚勇、钱镓茹、方鄂华、吕西林分别发表了有关剪力墙、框架构件的变形容许值的研究成果，程耿东采用可靠度的表达形式，将结构构件层次的可靠度应用水平过渡到考虑不同功能要求的结构体系，王光远把这一理论引入到结构优化设计领域，提出基于功能的抗震优化设计概念。
我国现行的结构抗震设计，主要是以承载力为基础的设计，即用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。结构的计算分析方法基本上可以分为弹性方法和弹塑性方法。当前在建筑结构抗震设计和研究中广泛地采用底部剪力法和振型分解反应谱法等。这些方法没有考虑结构屈服之后的内力重分布。实际上结构在强震作用下往往处于非线性工作状态，弹性分析理论和设计方法不能精确地反映强震作用下结构的工作特性，让结构在强震作用下处在弹性工作状态下工作将造成材料的巨大浪费，是不经济的。随着人们认识的提高，结构的地震反应分析设计方法经过了两个文献的转变：(1)静力分析方法到动力分析方法的转变：(2)从线性分析方法到非线性分析方法的转变。其中动力分析方法就经过了从振型分解反应谱法到时程分析法、从线性分析到非线性分析、从确定性分析到非确定性分析的三个大的转变。作为一种简化实用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到众多学者的重视。它属于弹塑性静力分析，是进行结构在侧向力单调加载下的弹塑性分析。具体做法是在结构分析模型上施加按某种方式(研究中常用的有倒三角形、抛物线和均匀分布等侧向力分布方式)模拟地震水平惯性力作用的侧向力并逐步单调加大，使结构从弹性阶段开始，经历开裂、屈服直至达到预定的破坏状态甚至倒塌。这样可了解结构的内力、变形特性和能量耗散及其相互关系，塑性铰出现的顺序和位置，薄弱环节及可能的破坏机制。这种方法弥补了传统静力线性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了动力时程分析方法过程中，计算工作量大的问题，仅用于近似评估结构抵御地震的能力。但是，传统的推覆分析方法基本上只适用于第一振型影响为主的多层规则结构，对于高层建筑或不规则的建筑，高阶振型的影响不容忽视，并且对于非对称结构，还必须考虑正、反侧反推覆的不同所带来的影响。此外推覆分析方法无法得知结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况，这限制了它在抗震性能设计中的使用。地震动能量是刻画地震强弱的综合指标，它综合体现了地面最大加速度和地震持时两个反映地面运动特性的重要因素。结构地震反应的能量分析方法是一种能较好地反映结构在地震地面运动作用下的非线性性质及地震动三要素(幅值、频谱特性和持时)对结构抗震性能影响的方法。地震时，结构处于能量场中，地面与结构之间有连续的能量输入、转化与耗散。研究这种能量的输入与耗散，以估计结构的抗震能力，是结构抗震能量分析方法所关心的问题。结构在地震(反复交变荷载)作用下，每经过一个循环，加载时先是结构吸收或存储能量，卸载时释放能量，但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗散能量”(耗能)，亦即一个滞回环内所含的面积。能量等于力与变形的乘积。一个结构(构件)所耗散的地震能量多，不仅因为它承担了较大的地震作用，还因为它产生了较大的变形。从这个意义上来看，耗能构件是用它自身某种程度破坏所作的牺牲，来维持整个结构的安全。所以，每次大的地震作用之后，人们看到那些没有其它途径耗散所吸收的地震作用的能量的结构，只有通过结构自身的破坏来释放所有的多余能量。因此，结构的抗震设计应当注意保证结构刚度、强度和变形能力的协调与统一，如结构的延性设计就是在传统的单一强度概念条件下进行的弹性抗震设计的基础上，充分考虑结构和构件的塑性变形能力，在设防烈度下允许结构出现可能修复的损坏，当地震作用超过设防烈度时，利用结构的弹塑性变形来存储和消耗巨大的地震能量，保证结构裂而不倒。
能量法在近半个世纪的研究中发现较快，但由于地震本身的复杂性能量与结构反应之间的关系仍需我们进行进一步的探索。
2.评估建筑用地：地段规划（例如建筑位置、凹凸轮廓、道路和铺装区域等）应该基于生态的土地使用方式。建筑要布置在地段内，对所处地方的生态系统产生最少的破坏和影响的部分。结合有当地特色的动植物种群，提高地段的生态价值。
评估风对当地的影响：减少风对步行者和周围建筑影响。
检验对其他建筑的阴影遮挡；确定建筑在地段中的位置，要避免存在的对附近建筑和地段的遮挡。建筑的体形可以基于地段的日照包络线，从而避免对附近的地段潜在的阴影遮挡。这一点影响到比邻地段潜在的太阳能应用以及温带气候地段的越冬情况。
检验室外噪音：通过设计，保证暴露的最近的居住建筑室外的噪音强度，低于一天中早晨7时至夜间11时中任何时段的背景噪声水平不少于5分贝，并且不超过至夜间11时至次日早晨7时中任何时段的背景噪声水平。
3.评估建筑的属性：加入材料的完整再生周期和再生可能性因素，考虑在建设和维护过程中用到的材料里体现出的能量价值的作用。考虑地方性材料在建筑主要构件中的作用。
评估建筑物对环境的影响：检验建筑生成物中材料和能源流动带来的环境影响。
评估自然资源消耗量和再生材料：具体安排材料来考虑自然资源枯竭（例如木材/来自可持续资源的木材产品）。适宜条件下破损材料的再利用。
评估危险材料：在任何可能的、无法获得经济的可供选择方案的场合，避免具体使用已知的危险材料（如木材防腐剂）。
评估建筑施工的影响：建筑施工操作不应当导致地段内以及附近地段的生态系统破坏。一个"可持续"的设计的长期成功，也需要对施工、委托和建筑使用的控制予以格外的重视。
需要承包商写进合同的环境操作包括：发展及实现一个该工程的环境方案；尽可能减少废物；充分利用能量及其他资源，防止污染；尽可能利用再生或可再生材料或部件；尽量减少交通需求（包括运进/出材料）；合理地处理不可避免的废物，包括完全服务从有关法规。工程结束时清理现场。
评估外部景观设计：通过地段规划和景观设计可以实现微观气候改善。四项主要因素影响人的舒适度：日光辐射、气温、空气流动、温度或降水。当这些要素的综合效果不对人产生不适的压力时，条件就达到了人的舒适范围。室外气候越接近这一范围，创造室内气候所需要的能量就越少。景观形式能够对建筑的能量消耗起到有益的作用，因而减少费用，改善微观气候。景观设计应当以改善建筑周围空间的微观气候为目的，为使用这个空间的人们提供更舒适的环境。提供一个建筑与景观结合的设计充实地段的特征。被设计的系统与景观植物的结合，造成当地生态系统的发展和弹性。利用竖向景观和植物降低周围的气温。
4.评估建筑操作的影响：最大限度地被动式能量系统利用周围能量的渠道：建筑体形、建筑朝向、立面设计、日光控制装置、建筑外观色彩、竖向景观、自然通风，要设计能够让所有使用者理解并且实现控制的简单的控制措施。
最大限度地利用不可更新资源（例如光电能源）。
减少由于消耗能量而产生的二氧化碳；控制二氧化碳生成少于50千克/年·平方米。
控制酸雨：锅炉的氮氧化物排放量，应低于200毫克/千瓦小时。
避免由于CFCs,HCFCs和卤素引起臭氧消耗：使用不含卤素的无臭氧消耗制冷设备；结构与围护部分用无臭氧消耗的隔离。
通过设计，实现可循环材料的储存：适宜条件下，为隔离储存供再利用的废物和可循环的收集物，提供充分的空间。
最大限度地利用自然通风的被动系统。被动吸烟和潮湿：把占多数的空间设计为自然通风，禁止在室内吸烟；避免需要潮湿的植物；在非自然通风场所，慎重设计温度系统；室内空气质量应当在C25升/人（例如不经过再流通的完全新鲜空气）；利用自然通风装置。
最大限度地利用自然和人工照明的被动系统：通过照明，在办公室提供高质量的视觉舒适。尽量扩大利用日光的工作面积，达到用于办公的总面积的至少80％，达到英国制定的日光照明标准BS8206的第二部分。有输出波动的所有灯具（例如荧光灯），都应当安装高频镇流器；使用灯具隔栅或特制玻璃等。
检验热舒适和过热：尽量减少由于利于被动式设计因素来补充计划中的自然通风和夜间制冷措施，而产生过热不适风险。通过CIBSE一致的计算实现令人满意的操作。
控制室内噪音：在办公室和会议室所实现舒适的声学环境。私人办公室和小会议室――40分贝；大会议室――45分贝，建筑的声音隔绝和降低噪声与英国标准BS8233：1987一致。
检查寿命周期内的能量消耗（例如能量转换的有效性），尽量减少操作中的能量消耗，它本身正是在建筑能量使用中占最大份额。
评估水污染：减少地段内水流失，以从地表水流失方面，在源头管理污染。促进水分吸收和返还地下水。
评估交通运输能量：尽量减少地段内小轿车停车；制定政策鼓励公共交通，不提倡使用小轿车。评估室内空气质量：微粒过滤；
评估空气质量/二氧化碳；装修/保养；通过可开启窗提供自然通风，保持CIBSE推荐的换气率。避免空气闭合流通；利用室内植物吸收VOCs。
设计内部水保存：以减少从干管到饮用水的需求量为设计目标。水循环计划；雨水利用；废水处理计划：下水道沉积物利用；水效率管理措施；水泄露；景观地区的浇灌系统应当利用；雨水应当被收集并循环（如用于卫生间冲水）。
减少或恢复废弃材料和热量：通过设计，恢复由建筑操作而产生的废弃材料和热量；考虑储藏运输供循环的材料。
检查内部装备：基础建筑提供可以变动位置的会议室和商务中心。通过设计，避免浪费；家具布置允许经过最小的改动而实现灵活的人员分组安排。检查危险材料的使用。
5．评估在建筑使用寿命结束后，所有材料和设备的修复：充分考虑再利用和修复的可能性。
三、结论
以上是利用现有通行的标准对生态设计的简单浏览。应当提醒设计者：这个清单并不是彻底全面的，而且适用标准是随着生态设计技术和理论的发展而变化的。
现代建筑设计方法主要就是指针对现代建筑的建设，全面的设计其建设过程中可能会采用到的各个施工环节和施工步骤，进而为后续的现代建筑施工打好坚实的基础，保障其施工过程的顺利进行，就当前现代建筑的发展来说，具体的现代建筑设计所包括的内容也越来越多，不仅仅包括传统建筑工程项目的建筑结构以及其它建筑组成部分的设计，还包括了建筑电气系统、建筑给排水系统以及暖通空调系统的设计等多个方面，并且这些方面在现代建筑设计中所占的比例也正在不断的提升。针对这种变化来说，针对传统的建筑设计方法进行必要的创新也就显得更为重要，如果仍然沿用以往的一些传统设计方法的话，很难满足这些新出现系统的设计要求，也必然会在具体的设计过程中导致各种设计问题的出现，影响其后期的正常使用。
2现代建筑设计方法创新应该遵循的基本原则
2．1综合性原则
针对当前我国现代建筑的基本发展现状来看，其表现出来的综合性越来越明显，这种综合性不仅仅体现在现代建筑中包含的系统和结构越来越复杂，更体现在这些系统和结构之间的关系也越来越密切，一旦任何一个环节出现了问题，必然就会在较大程度上影响到整个现代建筑的正常使用，因此，具体到现代建筑的设计阶段，也应该充分的关注到这种综合性的要求，对于具体的现代建筑设计方法的创新来说，也应该遵循这种综合性的基本原则，即在具体的设计中要针对整个的现代建筑进行全方位的设计和思考，避免出现单独拿出一个现代建筑子系统进行设计创新现象的出现，这样即使提升了该子系统的设计水平，也很难对于整个的现代建筑起到一定的积极作用，甚至还会存在一定的反作用，因此，针对现代建筑设计方法进行创新就应该抓住这种综合性，从整体的角度进行创新，这是最为基本得一个原则。
2．2动态性原则
对于现代建筑设计方法的创新来说，还应该遵循动态性的基本原则。和以往的建筑工程项目设计相比，这种动态性的设计要求是比较明显的，在以往的建筑工程项目设计中，仅仅依靠稳性的静态设计就能够达到相应的设计目的，而随着当前现代建筑的不断发展，其动态性设计的要求不断提升，因此，在具体的现代建筑设计方法创新中也应该遵循这种动态化的设计原则，在具体的设计中体现出动态化的趋势和设计目的来。具体来看，这种动态性的设计要求主要就是指现代建筑的设计不应该是静止不动的，应该针对整个的现代建筑过程进行动态化的设计，尤其是要针对整个现代建筑设计中出现的各种变化进行充分的思考，保障其设计的有效性和准确性，提升设计的活力，保障现代建筑设计的水平。
2．3最优化原则
在现代建筑设计方法的创新中还应该遵循最优化原则，这也是现代建筑具体设计的一个根本目的和追求所在，只有保障其设计的最优化，才能够体现出现代建筑设计的目的和价值，因此，不论是如何进行现代建筑设计方法的创新，都不能够脱离开这一个根本的目的和追求，要时时刻刻的注意这种最优化原则的体现。
3现代建筑设计方法创新的具体表现
3．1针对现代建筑的功能进行设计创新
对于现代建筑设计方法的创新来说，根据其设计的最终目的来看，着重加强对于现代建筑功能实现的设计是最为根本的一个设计创新要求，也应该作为最为典型的一种设计创新表现形式，因此，针对整个现代建筑设计进行创新就应该重点围绕着这种功能的实现展开，无论是对于具体现代建筑施工材料的选择设计，还是针对整个现代建筑内部空间组织结构进行设计，都应该以最大程度的实现现代建筑的功能为基本目的，并且这也是满足现代建筑需要的一个重要表现形式。
3．2针对现代建筑技术选择进行设计创新
对于现代建筑设计过程来说，相应的施工技术选择必然是极为关键的一环，也是保障其后期施工过程顺利开展的关键所在，针对这种现代建筑施工技术的选择进行设计创新也必然是极为重要的一个表现形式，具体来说，针对这种现代建筑具体施工技术的选择进行设计创新也是比较繁琐的，因为在具体的设计过程中，涉及到的施工技术类型是比较多的，针对不同的施工对象选择不同的施工技术是极为必要的，也是现代建筑技术选择设计创新的一个重要发展方向和基本要求。
3．3加强现代建筑设计的艺术美感
对于当前现代建筑的设计要求来说，在美感和艺术感方面提出了更高的要求，针对这些更高更新的要求来说，具体的设计方法也应该进行必要的创新以适应这种不断提高的美感和艺术感要求，对于这一创新表现来说，主要就是要求相应的设计人员必须与时俱进的加强对于相关现代建筑美感和艺术感要求的了解和掌握，并且要学会在具体的设计过程中体现出来，最终提升现代建筑的设计水平。
3．4加强对于现代建筑设计经济性的思考
针对当前现代建筑设计来说，其经济性要求也得到了较为明显的提升，这种经济性设计要求的提升也就对于具体的设计方法创新提供了新的发展途径，在具体的设计中应该把经济性作为比较关键的一个因素进行思考，进而无论是对于施工材料的选择，还是对于具体施工技术的确定都应该考虑到经济性因素，保障其施工的顺畅。
4结束语
购物车(0)
