時(shí)間：2022-12-19 11:28:04
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇土木工程論文論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：土木工程概論 教學(xué) 工程美學(xué)教育
前言
為了配合教育部對(duì)本科土木工程專業(yè)課程設(shè)置的要求，土木工程專業(yè)在第一學(xué)期開設(shè)《土木工程（專業(yè)）概論》課，旨在對(duì)土木工程專業(yè)的新生進(jìn)行專業(yè)啟蒙教育。幾年來，土木工程專業(yè)由單一的建筑工程正向著更廣泛的“大土木”工程方向發(fā)展，如何適應(yīng)更高層次上的“大土木”工程的教學(xué)要求，需要進(jìn)一步整合與擴(kuò)展《土木工程概論》課程的教學(xué)內(nèi)容，并積極改進(jìn)教學(xué)方法與手段來提高教學(xué)效果，我們進(jìn)行了不斷地探索與實(shí)踐。
1.在“大土木”工程基礎(chǔ)上構(gòu)建合理的教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容
土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)、技術(shù)和工程的總稱，包涵的范圍非常廣泛，如建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、碼頭工程、環(huán)境工程等。在這一“大土木”工程范疇內(nèi)，應(yīng)構(gòu)建更寬泛的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。經(jīng)過精心篩選，結(jié)合本校土木工程專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)整合與擴(kuò)展，形成了簡(jiǎn)明、實(shí)用、合理的教學(xué)內(nèi)容。主要有：土木工程專業(yè)概述、土木工程的內(nèi)涵與發(fā)展歷史、土木工程中的材料、土木工程的力學(xué)與結(jié)構(gòu)概念、各類土木工程概述、土木工程中的災(zāi)害、木工程的展望、土木工程專業(yè)的教學(xué)安排與學(xué)習(xí)方法。這些教學(xué)內(nèi)容安排由淺入深，逐步引導(dǎo)學(xué)生全面了解土木工程的類型及其各類工程領(lǐng)域的基本內(nèi)容和發(fā)展情況，初步具備土木工程建設(shè)的基本知識(shí)；使學(xué)生清楚自己所學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置與進(jìn)程安排，明確教學(xué)要求與努力方向，建立理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)理念，為學(xué)生今后積極主動(dòng)地學(xué)好本專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。
2.注重對(duì)學(xué)生工程意識(shí)與專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)
土木工程的綜合性、實(shí)踐性比較強(qiáng)，要求工程技術(shù)人員要具有很強(qiáng)的工程意識(shí)和專業(yè)技能。專業(yè)技能有待于日后不斷學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練得到充實(shí)，而工程意識(shí)的養(yǎng)成非一朝一夕之功，它是集專業(yè)知識(shí)、技能、經(jīng)驗(yàn)、甚至是教訓(xùn)的不斷積累而逐漸形成的綜合素質(zhì)。在現(xiàn)階段，學(xué)生還沒有積累足夠的專業(yè)知識(shí)與技能，主要是使學(xué)生建立完整的工程概念并從專業(yè)角度理性分析問題的意識(shí)。例如：在討論房屋工程的建設(shè)過程時(shí)，介紹它包括規(guī)劃、審批、勘察、設(shè)計(jì)（建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備）、施工、驗(yàn)收、交付使用等階段，使學(xué)生清楚工程建設(shè)的過程是各部門、多工種全面協(xié)調(diào)合作的過程，牽一發(fā)而動(dòng)全身，從而建立統(tǒng)籌整體、協(xié)同工作的大局意識(shí)。工程意識(shí)的培養(yǎng)關(guān)鍵在于教學(xué)過程中不能照本宣科，而要理論聯(lián)系實(shí)際，灌輸實(shí)際工程具有系統(tǒng)性和完整性的思想，使學(xué)生對(duì)土木工程有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，形成一個(gè)完整的工程概念，樹立專業(yè)的思維方式，為工程意識(shí)逐漸形成日后的自覺行為打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.適當(dāng)引入工程美學(xué)教育，突出“美學(xué)育人”的功能
當(dāng)今中國(guó)理工科高等教育中美學(xué)教育缺失現(xiàn)象比較嚴(yán)重，人們一提到土木工程，就認(rèn)為是“土”和“木”的簡(jiǎn)單結(jié)合，仿佛我們培養(yǎng)的就是“又土又木”的工匠；土木工程冰冷、死板的外表使人們似乎處于鋼筋水泥的“叢林”中，缺少藝術(shù)氣息。其實(shí)，土木工程既是物質(zhì)產(chǎn)品也是藝術(shù)品；工程技術(shù)的實(shí)踐過程也是藝術(shù)的創(chuàng)作過程，所以，在授課過程中應(yīng)適當(dāng)引入工程的美學(xué)教育。通過史詩(shī)般的土木工程發(fā)展史、大量豐富的世界著名建筑典范、千姿百態(tài)的橋梁工程、功績(jī)卓越的建筑大師與橋梁專家的不凡人生來激蕩學(xué)生的心靈，激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛及對(duì)美好未來的憧憬；這些靜止的建筑與橋梁工程猶如凝固的音樂，與人文歷史相結(jié)合，增加工程教育的“文化”內(nèi)涵，突出“美學(xué)育人”的功能，學(xué)生從中既領(lǐng)略了工程博大精深的藝術(shù)內(nèi)涵，又樹立了實(shí)用與審美、技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的工程設(shè)計(jì)理念。
4.改進(jìn)教學(xué)方法與手段是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵
《土木工程概論》課的內(nèi)容繁雜，涉及面廣，圖片豐富，敘述性強(qiáng)，如果以課堂灌輸?shù)姆绞浇虒W(xué)，不僅教師講的口干舌燥，而且學(xué)生聽得枯燥乏味，為了提高教學(xué)效果，關(guān)鍵是要采取靈活多樣的教學(xué)方法與手段。
4.1 利用多媒體教學(xué)
以多媒體為載體，通過豐富的圖片、視頻和動(dòng)畫等素材實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與工程實(shí)際的結(jié)合，使學(xué)生對(duì)土木工程的知識(shí)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展動(dòng)態(tài)能夠有比較清晰的了解和感知。制作與教學(xué)內(nèi)容相符的教學(xué)課件，通過大量直觀明了的圖像配合抽象內(nèi)容的敘述，并結(jié)合參觀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，如充分利用校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)基地（如土木工程模型室、材料樣品室、施工工藝操作實(shí)踐教學(xué)基地等）；或者通過參觀校園內(nèi)的現(xiàn)有建筑及建筑工地現(xiàn)場(chǎng)等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，使學(xué)生的工程意識(shí)得到極大提高。其次，可觀看與土木工程有關(guān)的DVD錄像片，欣賞優(yōu)雅聞名的悉尼歌劇院、令人驚嘆的埃及金字塔、氣勢(shì)恢宏的故宮建筑群、雄偉壯觀的萬里長(zhǎng)城、融合最前沿技術(shù)的奧運(yùn)場(chǎng)館（鳥巢、水立方）等，這些古今中外優(yōu)秀的工程范例深深吸引著學(xué)生，激勵(lì)學(xué)生為之奮斗，既對(duì)學(xué)生進(jìn)行了工程美學(xué)教育，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力與社會(huì)責(zé)任感。
4.2 結(jié)合問題式教學(xué)，使學(xué)生養(yǎng)成查閱文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)習(xí)慣
“填鴨式”的課堂教學(xué)使師生間缺少必要的互動(dòng)與學(xué)生的獨(dú)立思考，況且學(xué)時(shí)有限，學(xué)習(xí)知識(shí)光靠老師課堂傳授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，采用問題式教學(xué)可啟發(fā)學(xué)生深入思考。如古代土木工程離我們較遠(yuǎn)，講起來比較抽象、乏味，若提問：山西應(yīng)縣木塔為何歷經(jīng)多次大地震仍完好無損？埃及金字塔在歷史上有什么作用？古人是怎樣開采如此巨型石材的？又如何建造高程如此精確的工程的？這些問題既活躍了課堂氣氛，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師也可留些問題讓學(xué)生課后解決，如在“土木工程中的災(zāi)害”之“地震”一節(jié)中，在講解地震發(fā)生的原因、危害及抗震防震的方針及措施等問題后，聯(lián)系1906年美國(guó)舊金山大地震，1923年日本關(guān)東大地震，1976年唐山大地震，再讓學(xué)生回去查閱5.12四川汶川地震的發(fā)生原因、強(qiáng)度等級(jí)、危害范圍、社會(huì)影響（包括心理方面）等文獻(xiàn)，并思考今后如何防震減災(zāi)，作為工程技術(shù)人員應(yīng)肩負(fù)起哪些社會(huì)責(zé)任等。學(xué)生通過查閱資料將課本知識(shí)融會(huì)貫通，學(xué)會(huì)汲取前人或他人的知識(shí)，提升理性的思維能力；并通過撰寫讀書報(bào)告或總結(jié)報(bào)告，訓(xùn)練學(xué)生寫作的能力，為今后書寫摘要、論文、報(bào)告等文章奠定寫作基礎(chǔ)，養(yǎng)成遇到問題查閱文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
5.結(jié)語
總之，《土木工程概論》課的內(nèi)容十分龐雜，而實(shí)踐性、綜合性又強(qiáng)，需要在“大土木”工程要求的基礎(chǔ)上建立合理的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，引入工程美學(xué)教育，通過現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和參觀等實(shí)踐環(huán)節(jié)，采取靈活多樣的教學(xué)方法與手段，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生形成完整的工程脈絡(luò)，具備初步的專業(yè)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生順利邁進(jìn)專業(yè)的大門。
注：本文作者宿曉萍為在讀博士。
課題項(xiàng)目：本譚題得到吉林省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目支持，吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目支持。
參考文獻(xiàn)：
3年半的留學(xué)生活簡(jiǎn)單而又充實(shí)，通過導(dǎo)師的指導(dǎo)和自己的不懈努力，在博士留學(xué)期間，所獲得的成果已形成英文論文十?dāng)?shù)篇發(fā)表于國(guó)際知名雜志及國(guó)際會(huì)議，成果得到了領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者的一致認(rèn)可。
因?yàn)槲业膶?dǎo)師三田彰教授在到慶應(yīng)義塾大學(xué)工作之前曾在日本的清水建設(shè)株式會(huì)社作為研究人員工作了很長(zhǎng)的時(shí)間，所以我們研究室跟清水建設(shè)一直有著很多的合作，這樣也就使我有機(jī)會(huì)到清水建設(shè)的研究部門進(jìn)行一些相關(guān)研究。
在接觸他們的研究之前，我的觀念還一直停留在土木工程師的主要責(zé)任是保證結(jié)構(gòu)的安全，但是他們?cè)谧龅囊呀?jīng)從簡(jiǎn)單地追求結(jié)構(gòu)的安全可靠發(fā)展到了追求建筑與人融為一體的體驗(yàn)。比如智能建筑，所有的建筑功能都由傳感器和機(jī)器人通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，例如哪個(gè)位置有人活動(dòng)，哪個(gè)位置就自動(dòng)提供照明和空調(diào)。如果要開會(huì)，你只要到達(dá)指定的會(huì)議區(qū)域，相應(yīng)的桌椅等會(huì)議設(shè)施會(huì)自動(dòng)展開，會(huì)議結(jié)束之后所有的物品自動(dòng)收起。所有的這一切都不是通過人的指令來完成，而完全是通過智能的傳感器和機(jī)器人自動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。
他們另外一個(gè)研究重點(diǎn)就是綠色建筑。建筑的能耗在與人相關(guān)的所有能耗中是最大的，所以建造綠色建筑就成了最切合實(shí)際的選擇。近些年，包括美國(guó)、日本在內(nèi)的很多國(guó)家都在著力發(fā)展綠色建筑，而我的研究方向恰恰是綠色建筑和智能建筑的結(jié)合點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)智能監(jiān)測(cè)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)如果能在實(shí)際建筑中得到應(yīng)用，現(xiàn)在大家普遍擔(dān)心的結(jié)構(gòu)安全問題就都可以由某一個(gè)大型的技術(shù)服務(wù)中心提供智能、及時(shí)的監(jiān)控與預(yù)警，配合智能建筑中的傳感器及機(jī)器人技術(shù)，在平時(shí)可以為建筑的節(jié)能減排提供一個(gè)神經(jīng)中樞一樣的支持，而在災(zāi)害來臨之時(shí)可以通過智能引導(dǎo)人們疏散，以及實(shí)時(shí)評(píng)估結(jié)構(gòu)狀態(tài)而極大地減少人員及財(cái)產(chǎn)損失。
2012年底，我開始思考未來的就業(yè)方向。留在日本，清水建設(shè)株式會(huì)社提供了與智能建筑和綠色建筑相關(guān)的研究崗位，年收入起薪也達(dá)到800-1000萬日元左右。如果選擇回國(guó)，由于兩地不同的薪酬制度，收入下降是確定無疑的。但是我是一個(gè)中國(guó)人，有一顆中國(guó)心，雖然選擇留學(xué)日本是我一直以來的追求，但絕不是因?yàn)檫@里舒適的生活環(huán)境和優(yōu)厚的待遇，而是因?yàn)槲以趪?guó)內(nèi)的研究領(lǐng)域是結(jié)構(gòu)工程的防災(zāi)與減災(zāi)，在同濟(jì)大學(xué)讀研期間主要從事的是結(jié)構(gòu)工程的振動(dòng)控制等，而日本是地震多發(fā)國(guó)家，其工程抗震學(xué)科的發(fā)展在世界上處于領(lǐng)先地位。出國(guó)前的理想就是能學(xué)成歸國(guó)，用我所學(xué)報(bào)效我的祖國(guó)。而智能建筑與綠色建筑的研究作為新興的研究領(lǐng)域，在我國(guó)才剛剛興起，距離國(guó)際領(lǐng)先水平還有很大的距離。能為中國(guó)在這兩個(gè)領(lǐng)域的研究中貢獻(xiàn)一點(diǎn)自己的力量也是我所期待的。
恰在此時(shí)，在參觀大型展覽《復(fù)興之路》時(shí)的講話更加堅(jiān)定了我回國(guó)的想法，也讓我迅速地投入到回國(guó)的準(zhǔn)備當(dāng)中，當(dāng)時(shí)的想法就是回到祖國(guó)，報(bào)效祖國(guó)，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)貢獻(xiàn)自己的一份微薄的力量。
雖然回國(guó)的想法已經(jīng)定下來了，但是落實(shí)到找工作卻是一項(xiàng)繁瑣而又具體的事情，陸陸續(xù)續(xù)向國(guó)內(nèi)的一些單位投出了自己的簡(jiǎn)歷，也參加了幾家單位的面試，但是并沒有找到一個(gè)真正稱心如意的。一方面作為一個(gè)剛剛興起的研究領(lǐng)域，智能建筑和綠色建筑在國(guó)內(nèi)的研究開展范圍還較小，絕大多數(shù)科研院所并沒有對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)的意識(shí)和動(dòng)作。另外作為一名土木工程專業(yè)的博士生，我始終擺脫不了的是工程情節(jié)，時(shí)刻想著能和自己將來的同事們一起解決工程中實(shí)際遇到的問題，能將自己的研究成果應(yīng)用到實(shí)際工程中去。
在尋找工作的過程中，上海建工集團(tuán)走進(jìn)了我的視野。我了解到，上海建工集團(tuán)正在原國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心的基礎(chǔ)上籌備成立工程研究總院，特別是上海建工已經(jīng)意識(shí)到綠色建筑的重要性，于2012年6月成立了專門的研究機(jī)構(gòu)——綠色建造研究所，專門從事綠色建造相關(guān)研究工作。
我聯(lián)系了上海建工集團(tuán)，集團(tuán)的總工程師、工程研究總院院長(zhǎng)龔劍教授親自面試了我，詳細(xì)地向我說明了工程研究總院的目標(biāo)、職能以及架構(gòu)等問題，同時(shí)也表示工程研究總院非常歡迎留學(xué)歸國(guó)人員的加入。
龔總務(wù)實(shí)的工作態(tài)度和對(duì)工程技術(shù)的創(chuàng)新理念給我留下了深刻的印象，經(jīng)過慎重考慮，我決定加入上海建工集團(tuán)工程研究總院，來實(shí)現(xiàn)我的事業(yè)規(guī)劃和職業(yè)理想。就在這時(shí)，我接到了國(guó)家留學(xué)基金委關(guān)于我獲得2012年度“國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”的通知，祖國(guó)的關(guān)心與認(rèn)可讓我更加堅(jiān)信我的選擇是正確的。
確定了工作單位，關(guān)于未來具體的研究方向，我也進(jìn)行了慎重的思考，原有的工程技術(shù)創(chuàng)新主要還是集中于在工程建造的過程中對(duì)施工技術(shù)方式方法的創(chuàng)新，但是建筑作為一個(gè)與人們的生活息息相關(guān)的主體，其本身也是有生命力的。我們的關(guān)注點(diǎn)不應(yīng)該僅僅局限在建筑的某一個(gè)階段，而應(yīng)該將建筑的整個(gè)使用周期看作是一個(gè)完整而有生命力的整體，建筑在整個(gè)生命周期中的可持續(xù)發(fā)展才是我們所要追求的。
具體來說，在建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造及后期使用和管理中我們都要遵循以人為本的原則，這個(gè)“人”不但包括建筑現(xiàn)階段的使用者，也包括我們的子孫后代?，F(xiàn)有建筑要在整個(gè)生命周期中為我們現(xiàn)階段的使用者提供安全舒適的生活、工作空間，也要通過建筑生命周期各階段的節(jié)能措施為后來人留下足夠的可持續(xù)發(fā)展的空間和資源。
關(guān)鍵詞城市設(shè)計(jì)碩士；專業(yè)學(xué)位；必要性；可行性
1概述
為適應(yīng)我國(guó)新時(shí)期國(guó)家建設(shè)對(duì)于城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才的迫切需求，完善人才培養(yǎng)體系，豐富人才培養(yǎng)類型，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，建議依托建筑學(xué)一級(jí)學(xué)科，針對(duì)已經(jīng)獲得建筑學(xué)學(xué)士或建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的建筑從業(yè)人員，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位。
2必要性
首先，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位是積極響應(yīng)國(guó)家建設(shè)亟須和研究生教育改革精神的具體體現(xiàn)。2012年，黨的十提出建設(shè)“美麗中國(guó)”的發(fā)展目標(biāo)。2015年12月，時(shí)隔37年的中央城市工作會(huì)議在北京舉行。會(huì)議報(bào)告中提出，要加強(qiáng)城市設(shè)計(jì)，提倡城市修補(bǔ)，加強(qiáng)控制性詳細(xì)規(guī)劃的公開性和強(qiáng)制性。要加強(qiáng)對(duì)城市的空間立體性、平面協(xié)調(diào)性、風(fēng)貌整體性、文脈延續(xù)性等方面的規(guī)劃和管控，留住城市特有的地域環(huán)境、文化特色、建筑風(fēng)格等“基因”。會(huì)議報(bào)告中還提出，要全面開展城市設(shè)計(jì)，完善新時(shí)期建筑方針，科學(xué)謀劃城市“成長(zhǎng)坐標(biāo)”。目前，我國(guó)共有39種碩士專業(yè)學(xué)位，其中包括建筑學(xué)碩士（1993年設(shè)置）、風(fēng)景園林碩士（2008年設(shè)置）、城市規(guī)劃碩士（2010年設(shè)置）3個(gè)人居環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的碩士專業(yè)學(xué)位。設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位可以依托建筑學(xué)一級(jí)學(xué)科下的“城市設(shè)計(jì)及其理論”二級(jí)方向。這已經(jīng)成為國(guó)家建設(shè)中刻不容緩的需求。其次，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位有助于大力培養(yǎng)具有城市設(shè)計(jì)意識(shí)和水平的專業(yè)人才。今天，中國(guó)的城鄉(xiāng)建設(shè)對(duì)城市設(shè)計(jì)人才的需求越來越大。設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位（非全日制和全日制）已成為當(dāng)務(wù)之急。這樣的專業(yè)學(xué)位設(shè)置方式也與世界上大部分建筑院校建筑系中設(shè)置的、作為非評(píng)估類第二碩士學(xué)位的城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位接軌。目前，在職職業(yè)建筑師獲得碩士學(xué)位大多以建筑與土木工程領(lǐng)域的工程碩士專業(yè)學(xué)位（非全日制）為途徑。這樣的方式部分滿足了行業(yè)需求。但是，由于工程碩士學(xué)位設(shè)置的專業(yè)針對(duì)性不強(qiáng)，無法滿足培養(yǎng)城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才的需求。設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位可以通過授予非全日制城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位的方式，大幅度提升獲得建筑學(xué)學(xué)士專業(yè)學(xué)位在職建筑師的學(xué)位層次，在較短時(shí)間內(nèi)輸送國(guó)家建設(shè)所急需的城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才。而針對(duì)已獲得建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的職業(yè)建筑師，也可以將城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位（非全日制）作為其第二專業(yè)碩士學(xué)位。事實(shí)上，不少已獲得國(guó)內(nèi)建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的畢業(yè)生選擇了去國(guó)外攻讀城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位。針對(duì)獲得建筑學(xué)學(xué)士專業(yè)學(xué)位的應(yīng)屆畢業(yè)生，可以通過設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位（全日制），系統(tǒng)地培養(yǎng)應(yīng)屆畢業(yè)生成為職業(yè)建筑師中的城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才。最后，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位可以徹底解決我國(guó)建筑學(xué)專業(yè)學(xué)位重復(fù)頒發(fā)的問題。我國(guó)在學(xué)士層次上設(shè)置的專業(yè)學(xué)位僅有一個(gè)，即建筑學(xué)學(xué)士。大部分立志成為職業(yè)建筑師的建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生在獲得建筑學(xué)學(xué)士學(xué)位后，如果希望獲得更高層次的學(xué)位，只能選擇繼續(xù)攻讀建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位。隨著建筑學(xué)專業(yè)教育評(píng)估工作的持續(xù)開展，越來越多的建筑院校獲得了建筑學(xué)本科和建筑學(xué)碩士的專業(yè)學(xué)位授予資格。這意味著，越來越多的畢業(yè)生同時(shí)獲得建筑學(xué)學(xué)士和建筑學(xué)碩士?jī)蓚€(gè)專業(yè)學(xué)位。這部分畢業(yè)生既包括連續(xù)攻讀本科和碩士的學(xué)生，也包括在本科畢業(yè)一段時(shí)間后再攻讀碩士學(xué)位的學(xué)生。這是學(xué)位資源浪費(fèi)的一種表現(xiàn)。近年來，部分建筑院校免試推薦碩士研究生的名額增加，使得畢業(yè)生在同一所建筑院校獲得建筑學(xué)學(xué)士和建筑學(xué)碩士?jī)蓚€(gè)專業(yè)學(xué)位的現(xiàn)象越來越普遍，專業(yè)學(xué)位重復(fù)頒發(fā)，造成學(xué)位資源浪費(fèi)的狀況日趨嚴(yán)重。因此，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位，可以豐富碩士學(xué)位類型設(shè)置，徹底解決建筑學(xué)專業(yè)學(xué)位重復(fù)頒發(fā)問題。
3可行性
首先，我國(guó)建筑院校已擁有充足的師資力量，可以開展城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位的人才培養(yǎng)工作。目前，我國(guó)建筑院校從事城市設(shè)計(jì)課程教學(xué)的教師呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。他們?cè)诔鞘性O(shè)計(jì)教學(xué)、研究以及設(shè)計(jì)實(shí)踐等方面取得了豐碩成果，積累了指導(dǎo)建筑學(xué)碩士研究生進(jìn)行城市設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法研究的豐富經(jīng)驗(yàn)。在通過建筑學(xué)碩士專業(yè)教育評(píng)估的38所建筑院校中，特別在具有博士學(xué)位授予權(quán)的建筑院校中，相當(dāng)一部分建筑學(xué)專業(yè)碩士研究生導(dǎo)師的研究領(lǐng)域?qū)儆诔鞘性O(shè)計(jì)范疇或與城市設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。這為設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位提供了充足的師資保障。其次，我國(guó)建筑院校已開設(shè)大量城市設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)課程。今天，我國(guó)大部分建筑院校特別是通過評(píng)估的建筑院校已將城市設(shè)計(jì)課程作為碩士研究生的必修課程。城市設(shè)計(jì)引論、城市設(shè)計(jì)理論與方法等課程成為建筑學(xué)碩士培養(yǎng)方案中不可缺少的必修環(huán)節(jié)。2009年全日制專業(yè)型碩士研究生培養(yǎng)模式推行以來，在貫穿整個(gè)培養(yǎng)過程的設(shè)計(jì)課程中，城市設(shè)計(jì)課程更是其中的必要環(huán)節(jié)?？梢哉J(rèn)為，已開設(shè)的大量城市設(shè)計(jì)專業(yè)課程，為設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位奠定了基礎(chǔ)。最后，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)已擁有成熟的實(shí)踐基地，可以提供城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位人才培養(yǎng)所要求的實(shí)習(xí)培養(yǎng)環(huán)節(jié)。我國(guó)的專業(yè)學(xué)位設(shè)置對(duì)實(shí)踐基地有著明確要求。在過去的幾十年中，越來越多的建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)院、境內(nèi)外建筑事務(wù)所等設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)將學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)踐作為其發(fā)展的重要平臺(tái)，形成了一大批既具有豐富工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，又掌握教學(xué)規(guī)律的高水平建筑師。特別是2009年全日制專業(yè)型碩士研究生培養(yǎng)模式推行以來，體制化的設(shè)計(jì)實(shí)踐基地快速成長(zhǎng)。這為設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位搭建了實(shí)踐平臺(tái)。在新時(shí)期，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位，既是積極響應(yīng)國(guó)家建設(shè)亟須和研究生教育改革精神的直接體現(xiàn)，又具備很強(qiáng)的可操作性。通過這一專業(yè)學(xué)位的設(shè)立，建筑院?？梢院托袠I(yè)共同協(xié)作，大力培養(yǎng)城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才，為提升我國(guó)城市設(shè)計(jì)專業(yè)水平奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4附錄
4.1城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位設(shè)置方案（草案）
（1）為適應(yīng)我國(guó)新時(shí)期國(guó)家建設(shè)對(duì)于城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才的迫切需求，完善人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新人才培養(yǎng)類型，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，依托建筑學(xué)一級(jí)學(xué)科，針對(duì)已經(jīng)獲得建筑學(xué)學(xué)士或建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的建筑從業(yè)人員，設(shè)置城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位。（2）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位英文名稱為MasterofUrbanDesigninArchitecture，簡(jiǎn)稱MUDA。（3）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)具備良好的政治思想素質(zhì)和職業(yè)道德素養(yǎng)，掌握城市設(shè)計(jì)的理論、方法和技術(shù)，熟悉相關(guān)學(xué)科的理論和知識(shí)，能夠勝任城市設(shè)計(jì)相關(guān)行業(yè)工作的高層次、應(yīng)用型專門人才。（4）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位的招生對(duì)象，一般為建筑學(xué)學(xué)士學(xué)位獲得者，或已獲得建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的職業(yè)建筑師。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位學(xué)制為2年，分為全日制和非全日制兩種培養(yǎng)模式。（5）城市設(shè)計(jì)碩士的課程設(shè)置要充分反映城市設(shè)計(jì)實(shí)踐領(lǐng)域?qū)ｉT人才知識(shí)與素質(zhì)的要求，注重以城市設(shè)計(jì)的思路、理論和方法創(chuàng)造性地解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。課程體系應(yīng)體現(xiàn)整體性、綜合性、實(shí)用性和一定的前瞻性，應(yīng)以設(shè)計(jì)課程為重點(diǎn)，貫穿整個(gè)培養(yǎng)過程。（6）城市設(shè)計(jì)碩士的培養(yǎng)過程須突出城市設(shè)計(jì)實(shí)踐導(dǎo)向，增加實(shí)踐教學(xué)。研究生進(jìn)行城市設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)的時(shí)間不少于半年。（7）城市設(shè)計(jì)碩士專任教師須具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐能力和教育教學(xué)水平。重視吸收來自城市設(shè)計(jì)實(shí)踐領(lǐng)域的專業(yè)人員承擔(dān)專業(yè)課程教學(xué)，構(gòu)建多樣化的師資結(jié)構(gòu)。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位指導(dǎo)教師宜由建筑院校教師和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)實(shí)踐基地的建筑師擔(dān)任。（8）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）選題應(yīng)與城市設(shè)計(jì)實(shí)踐緊密結(jié)合。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)有一定前瞻性、難度及必要的工作量，其形式可以為城市設(shè)計(jì)理論研究或城市設(shè)計(jì)專題。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）必須由攻讀城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位者獨(dú)立完成，能體現(xiàn)其綜合應(yīng)用城市設(shè)計(jì)理論和方法解決實(shí)際問題的能力。（9）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱人和答辯委員會(huì)成員中，均需有城市設(shè)計(jì)實(shí)踐領(lǐng)域具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)的專家。（10）修滿規(guī)定學(xué)分、完成城市設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)并通過論文（設(shè)計(jì)）答辯者，由國(guó)家批準(zhǔn)的研究生培養(yǎng)單位授予城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位。（11）根據(jù)2015年7月國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部印發(fā)關(guān)于《學(xué)位證書和學(xué)位授予信息管理辦法》的通知，城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位證書由學(xué)位授予單位自行印制。
4.2城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位簡(jiǎn)介（草案）
（1）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的性質(zhì)與特點(diǎn)。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位是為適應(yīng)我國(guó)新時(shí)期國(guó)家建設(shè)對(duì)于城市設(shè)計(jì)專業(yè)人才的迫切需求，完善人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量而設(shè)置的。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位的目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、適應(yīng)城市設(shè)計(jì)行業(yè)和職業(yè)實(shí)際工作需要的應(yīng)用型高層次專門人才。專業(yè)學(xué)位與工學(xué)學(xué)位處于同一層次，培養(yǎng)規(guī)格各有側(cè)重，在培養(yǎng)目標(biāo)上有明顯差異。工學(xué)學(xué)位按學(xué)科設(shè)立，以學(xué)術(shù)研究為導(dǎo)向，偏重理論和研究，培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究人才；而專業(yè)學(xué)位以專業(yè)實(shí)踐為導(dǎo)向，重視實(shí)踐和應(yīng)用，培養(yǎng)在專業(yè)和專門技術(shù)上受到正規(guī)的、高水平訓(xùn)練的高層次人才。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的特點(diǎn)在于突出城市設(shè)計(jì)實(shí)踐導(dǎo)向，課程設(shè)置充分反映城市設(shè)計(jì)實(shí)踐領(lǐng)域?qū)ｉT人才的知識(shí)與素質(zhì)要求；加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重分析能力和創(chuàng)造性解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)；課程體系應(yīng)體現(xiàn)整體性、綜合性、實(shí)用性和一定的前瞻性。（2）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)具備良好的政治思想素質(zhì)和職業(yè)道德素養(yǎng)，系統(tǒng)掌握城市設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)的理論、方法和技術(shù)，熟悉相關(guān)學(xué)科的理論和知識(shí)，能夠勝任城市設(shè)計(jì)工作和城市設(shè)計(jì)管理工作的高層次、應(yīng)用型城市設(shè)計(jì)專門人才。（3）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的培養(yǎng)方式。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育采用全日制和非全日制兩種學(xué)習(xí)方式；學(xué)制一般為2年；采用課程學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)和學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）并重的培養(yǎng)方式。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育采用學(xué)校導(dǎo)師和實(shí)踐基地導(dǎo)師“雙導(dǎo)師”培養(yǎng)，或?qū)W校導(dǎo)師負(fù)責(zé)的指導(dǎo)方式?！半p導(dǎo)師”培養(yǎng)模式中，城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位研究生導(dǎo)師由本單位相關(guān)學(xué)科具有高級(jí)職稱的教師擔(dān)任，并聘請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)實(shí)踐基地中具有高級(jí)職稱的專業(yè)人員擔(dān)任聯(lián)合導(dǎo)師。（4）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的培養(yǎng)特色。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的培養(yǎng)特色主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，在培養(yǎng)目標(biāo)上，培養(yǎng)城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域中具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論和寬廣的專業(yè)知識(shí)，具有較強(qiáng)的解決實(shí)際問題的能力，能夠承擔(dān)專業(yè)技術(shù)或管理工作，具有良好職業(yè)素養(yǎng)的高層次應(yīng)用型專門人才。第二，在培養(yǎng)方式上，專業(yè)學(xué)位課程設(shè)置以設(shè)計(jì)實(shí)踐為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標(biāo)，以綜合素養(yǎng)和設(shè)計(jì)能力的提高為核心。教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)理論性與實(shí)踐性課程的有機(jī)結(jié)合，突出設(shè)計(jì)實(shí)踐課程；教學(xué)過程重視運(yùn)用設(shè)計(jì)專題教學(xué)方法；注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)踐問題的意識(shí)和能力。在整個(gè)培養(yǎng)過程中，要求有為期至少半年的實(shí)踐環(huán)節(jié)。（5）專業(yè)碩士研究生教育的培養(yǎng)方式。學(xué)位培養(yǎng)計(jì)劃包括3個(gè)主要環(huán)節(jié)：第一，專業(yè)課程學(xué)習(xí)1年，以城市設(shè)計(jì)專題為主干課程；各專業(yè)課程重視和加強(qiáng)與城市設(shè)計(jì)實(shí)踐的關(guān)聯(lián)性，培養(yǎng)學(xué)生的城市設(shè)計(jì)能力和城市設(shè)計(jì)管理能力。第二，專業(yè)實(shí)習(xí)0.5年，確保每位學(xué)生都能夠在城市設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行至少為期6個(gè)月的專業(yè)實(shí)習(xí)，并由相關(guān)單位出具專業(yè)實(shí)習(xí)證明。第三，學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）工作0.5年，學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)當(dāng)針對(duì)城市設(shè)計(jì)實(shí)踐中的理論問題和設(shè)計(jì)問題開展研究，或與較為重要的城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目相結(jié)合。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）應(yīng)有一定前瞻性、難度及必要的工作量，其形式可以為城市設(shè)計(jì)理論研究或城市設(shè)計(jì)專題。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）由兩位具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱的專家評(píng)閱，其中必須有一位來自校外的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)或管理部門中具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)的專家。學(xué)位論文的答辯委員會(huì)由至少3位具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱的專家組成，其中至少包含一位來自校外的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)或管理部門中具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)的專家。（6）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的招生。招生對(duì)象主要為獲得建筑學(xué)學(xué)士專業(yè)學(xué)位的應(yīng)屆畢業(yè)生和已獲得建筑學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位的職業(yè)建筑師。城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位研究生需參加碩士生全國(guó)統(tǒng)一入學(xué)考試，擇優(yōu)錄取。考試科目為：政治理論，全國(guó)統(tǒng)考。英語一，全國(guó)統(tǒng)考。城市設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，由招生院校組織命題和考試?？荚噧?nèi)容包括：城市設(shè)計(jì)理論、建筑學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、中外建筑史、中外城市規(guī)劃史等。以簡(jiǎn)答題、論述題為主要題型，考卷滿分為150分。城市設(shè)計(jì)考試內(nèi)容：以快題設(shè)計(jì)形式完成2~5公頃范圍地段的城市設(shè)計(jì)?？荚嚂r(shí)間為3小時(shí)，考卷滿分為150分。（7）城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位教育的就業(yè)與未來職業(yè)發(fā)展方向。城市設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，城市設(shè)計(jì)碩士研究生畢業(yè)后選擇的主要用人單位是從事建筑設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃等領(lǐng)域的相關(guān)機(jī)構(gòu)和管理部門。今天，中國(guó)城市發(fā)展的重點(diǎn)已經(jīng)由規(guī)模和數(shù)量的增加轉(zhuǎn)變?yōu)槠焚|(zhì)和質(zhì)量的提升。城市設(shè)計(jì)關(guān)注空間的形式與風(fēng)格，其目標(biāo)在于創(chuàng)造美好的城市風(fēng)貌。從國(guó)際上看，幾乎所有的境外建筑事務(wù)所，包括著名的建筑師事務(wù)所都把城市設(shè)計(jì)作為其主要的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。也就是說，建筑師是建筑行業(yè)中城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主力軍。目前，中國(guó)越來越多的建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)立了城市設(shè)計(jì)所、城市設(shè)計(jì)中心等專業(yè)部門，在城市設(shè)計(jì)的理論研究和實(shí)踐創(chuàng)作方面取得了大量?jī)?yōu)秀成果。不少建筑院校已經(jīng)設(shè)置了城市設(shè)計(jì)研究所等教學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，并為國(guó)家培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的、在本地區(qū)和本行業(yè)中有影響力的城市設(shè)計(jì)人才。同時(shí)，很多高校的建筑設(shè)計(jì)研究院在城市設(shè)計(jì)實(shí)踐中同樣取得了豐碩成果。新時(shí)期建設(shè)“美麗中國(guó)”的發(fā)展目標(biāo)，意味著中國(guó)未來的城鄉(xiāng)建設(shè)對(duì)城市設(shè)計(jì)人才的需求將越來越大。
4.3城市設(shè)計(jì)碩士專業(yè)學(xué)位授權(quán)點(diǎn)申請(qǐng)基本條件（草案）
翻譯：成正華3， 審核：林文修4
摘要：對(duì)用于碳纖維外包加固鋼筋混凝土梁的有機(jī)粘結(jié)膠和無機(jī)粘結(jié)膠的性能作了比較研究。試驗(yàn)內(nèi)容是測(cè)定用無機(jī)粘結(jié)膠粘結(jié)碳纖維加固鋼筋混凝土梁的各項(xiàng)性能。試驗(yàn)是模仿一個(gè)早先的試驗(yàn)，在那個(gè)試驗(yàn)中，鋼筋混凝土梁以同樣的方式用有機(jī)粘結(jié)膠加固。對(duì)兩種粘結(jié)膠加固后梁的強(qiáng)度、剛度、延性、破壞特征和裂縫開展?fàn)顩r等作了比較。結(jié)果表明，用無機(jī)粘結(jié)膠加固后梁強(qiáng)度和剛度的提高與用有機(jī)粘結(jié)膠加固后的情形同樣有效，只是在延性上降低一點(diǎn)。破壞機(jī)理也從有機(jī)粘結(jié)膠加固情形的片材剝離破壞變?yōu)闊o機(jī)粘結(jié)膠加固情形的片材破裂破壞。破壞機(jī)理的改變是由于無機(jī)粘結(jié)膠的脆性導(dǎo)致了聚合物中裂縫的形成和聚合物與混凝土交界面上變形積累最小。
引言
眾所周知，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)和修復(fù)存在著廣泛的需求。許多的修補(bǔ)和修復(fù)技術(shù)正在被應(yīng)用。20世紀(jì)60年展起來的外包粘鋼法加固鋼筋混凝土梁就是其中之一。最近，高強(qiáng)度的碳纖維、玻璃纖維等聚合物材料作為鋼板的替代物正在被發(fā)展和應(yīng)用 [aci440-r-57（“美國(guó)”1996）]。這些被稱作纖維增強(qiáng)聚合物（frps）的系列具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)：自重輕、耐腐蝕和應(yīng)用便捷等。自重輕可以減少施工時(shí)間和工程造價(jià)，因?yàn)椴恍枰匦蜋C(jī)械。應(yīng)用時(shí)， frps不僅可以一層一層的粘貼使用，還可以以薄板的形式使用。
有機(jī)粘結(jié)膠聚合物的一個(gè)缺點(diǎn)是耐火性差。一些聚合物還容易在紫外線下變性老化，導(dǎo)致長(zhǎng)期的耐久性問題。由于碳纖維、 玻璃纖維不但能夠堅(jiān)持于正常地暴露于火中，而且能夠忍受紫外線的照射。因此，將這些纖維織物與混凝土粘結(jié)在一起的有機(jī)粘結(jié)膠就成了一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。本文論述的無機(jī)粘結(jié)膠不易燃，而且在紫外線下不會(huì)發(fā)生變性老化。用無機(jī)粘結(jié)膠粘結(jié)碳纖維聚合物做的溫度暴露試驗(yàn)表明：暴露于80℃中1小時(shí)后，僅僅37%的碳纖維聚合物開始喪失抗彎承載力（foden et al 1996）。
無機(jī)粘結(jié)膠是一種低粘性樹脂，適用于粘結(jié)碳纖維、玻璃纖維等片材或織物。它的預(yù)先配制是混合一種鋁矽酸鹽粉末和一種以水為基礎(chǔ)的催化劑。在室溫情況下，大約可以存放3個(gè)小時(shí)。
無機(jī)粘結(jié)膠已經(jīng)被應(yīng)用于粘結(jié)碳纖維片材加固鋼筋混凝土梁中。下面的部分分別講述了這些內(nèi)容：有關(guān)無機(jī)粘結(jié)膠聚合物的背景資料；有機(jī)粘結(jié)膠加固鋼筋混凝土梁性能的綜述；無機(jī)粘結(jié)膠和碳纖維加固鋼筋混凝土梁的性能；用兩種粘結(jié)膠加固后，梁在強(qiáng)度、剛度、延性、破壞特征和裂縫開展?fàn)顩r等方面的比較。
無機(jī)粘結(jié)膠的特性—高強(qiáng)度纖維聚合物
由無機(jī)粘結(jié)膠混合碳纖維、玻璃纖維和鋼筋纖維或片材制成的聚合板的力學(xué)性能在下面這些參考文獻(xiàn)中已經(jīng)有了論述（國(guó)際專利應(yīng)用文摘 pct/fr91/00177 wo91/13830；foden et al 1996；lyon et al 1997；hammell et al 1998；foden 1999）。聚合板的耐久性以及外包連續(xù)或不連續(xù)纖維織物加固的混凝土棱柱的耐久性也已有研究。主要的結(jié)論如下：
l 無機(jī)粘結(jié)膠系列應(yīng)用非常方便，所有用于有機(jī)粘結(jié)膠的技術(shù)也適用于它。
l 無機(jī)粘結(jié)膠和碳纖維、玻璃纖維能很好的協(xié)調(diào)工作。以單向纖維的方式，碳纖維聚合物能承受650mpa的拉應(yīng)力、550mp的受彎應(yīng)力和30mpa的剪應(yīng)力。相比而言，有機(jī)粘結(jié)膠粘結(jié)的碳纖維聚合物的這些值在一定程度上要低一些，這是由于無機(jī)粘結(jié)膠的脆性。
l 無機(jī)粘結(jié)膠能很好地與木材、混凝土或鋼材粘結(jié)。在外包鋼板之間的受剪承載力為15mpa。
l 在無機(jī)粘結(jié)膠加固體系和有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中，疲勞性能相當(dāng)。
迄今為止，所有的研究成果表明，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)修補(bǔ)方面，無機(jī)粘結(jié)膠有著非常巨大的應(yīng)用潛力。
有機(jī)粘結(jié)膠和碳纖維片材加固鋼筋混凝土梁的綜述
在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有許多研究者對(duì)用frps板或片材加固的鋼筋混凝土梁進(jìn)行了廣泛的研究。梁可以用預(yù)先制作的frps板（ritchie et al 1991；saadatmanesh and ehsani 1991a；sharif et al 1994；ross et al 1999）加固，也可以柔軟的片材或織物（m'baszaa et al 196；nakamura et al 1996；arduini and nanni 1997）加固。在所有的這些實(shí)驗(yàn)中，一種二組份的環(huán)氧樹脂被作為粘結(jié)膠使用。
在最先的研究報(bào)告（saadatmanesh and ehsani 1990）中，玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（gfrp）板被粘在4根不同的鋼筋混凝土梁上，并且用不同的環(huán)氧樹脂粘結(jié)，這些環(huán)氧樹脂有著從1%到170%的變形能力。由此得出的結(jié)論是，這項(xiàng)加固技術(shù)中最適用的粘結(jié)膠是它必須具有足夠的粘性。因此，在后來的研究（saadatmanesh and ehsani 1991a）中，使用的是一種橡膠粘性的環(huán)氧樹脂，它具有超過40%的變形能力。然而，在gfrp板中，記錄的最大變形僅僅只有0.8%。在那次研究（saadatmanesh and ehsani 1991a）中，最常見的破壞特征是frp板的剝離破壞。
ritchie et al（1991）也得出同樣的結(jié)論：最適用于結(jié)構(gòu)修補(bǔ)的粘結(jié)膠是它具有足夠的粘性。他們?cè)u(píng)價(jià)了14根鋼筋混凝土梁的性能，這些梁用一種二組份橡膠粘性的環(huán)氧樹脂粘結(jié)碳纖維、玻璃纖維等聚合物板。在這次研究當(dāng)中，最常見的破壞特征是在鋼筋水平位置發(fā)生混凝土保護(hù)層的受剪破壞。
從這些研究中得出的主要結(jié)論如下：
l 外包聚合物板的鋼筋混凝土梁的抗彎承載力有明顯提高，并且低配筋率梁的效果更加顯著。
l 裂縫的數(shù)量增多但平均裂縫寬度減小。
l 由于板材的剝離破壞或鋼筋螺紋水平位置上的混凝土保護(hù)層受剪破壞所引起的失效行為需要進(jìn)一步的試驗(yàn)和分析研究。這些破壞模式的破壞準(zhǔn)則需要建立，以便正確地推測(cè)梁的極限承載力。
其它一些論文的作者也得出同樣的結(jié)論。所有這些研究的一個(gè)共同特點(diǎn)是，由于聚合物破裂而引起破壞的情形幾乎沒有。
研究程序
這次研究的焦點(diǎn)是比較粘結(jié)纖維片材加固鋼筋混凝土梁時(shí)脆性的無機(jī)粘結(jié)膠和柔軟的有機(jī)粘結(jié)膠的性能。要做的主要比較有：
l 兩種破壞模式的區(qū)別。
l 相對(duì)各自的基準(zhǔn)梁，承載力增加的大小。
l 相對(duì)各自的基準(zhǔn)梁，剛度增加的大小。
l 撓度和延性。
l 裂縫開展特征。
設(shè)計(jì)的試驗(yàn)程序是模仿sherbrooke大學(xué)，quebec，canada（m'bazaa et al 1996）的試驗(yàn)。因此，在比較無機(jī)粘結(jié)膠和有機(jī)粘結(jié)膠的性能時(shí)減少了試驗(yàn)梁的數(shù)量，僅僅澆灌了4根與sherbrooke相似的鋼筋混凝土梁并且養(yǎng)護(hù)28天。然后，其中三根梁用碳纖維片材和無機(jī)粘結(jié)膠加固。所有4根梁都是簡(jiǎn)支梁。
在sherbrooke大學(xué)的研究中，有機(jī)粘結(jié)膠的拉伸強(qiáng)度是這次研究中無機(jī)粘結(jié)膠的13倍。另外，變形能力是65倍，粘性是1000倍。盡管有這些力學(xué)性能上的重要差異，無機(jī)粘結(jié)膠和有機(jī)粘結(jié)膠加固的梁仍然具有相當(dāng)?shù)某休d力提高和剛度增加，只是延性要低一些。
試驗(yàn)步驟
如上面提到的，這次試驗(yàn)是模仿m'bazaa et al（1996）的試驗(yàn)。在那次試驗(yàn)中，一共澆注了8根梁，跨度為3000mm，并在三分點(diǎn)進(jìn)行加載。基本的變量是碳纖維的長(zhǎng)度、端部錨固長(zhǎng)度和加固量。梁在受拉區(qū)表面粘貼了三層單向的碳纖維片材，片材寬為166.7mm，長(zhǎng)為2900mm（圖1），這根梁對(duì)這次試驗(yàn)來說特別重要，因?yàn)樘祭w維的面積是相當(dāng)?shù)?。面積為0.826cm2。
這次澆注的梁與它具有相同的長(zhǎng)度、寬度、高度（3000×200×300mm）和保護(hù)層厚度，見圖1。梁分別用2層、3層和5層單向碳纖維片材加固，面積分別為0.285cm2、0.427cm2和0.711cm2。
混凝土強(qiáng)度通過實(shí)驗(yàn)室配合比控制，組成原料有astm i 水泥、自然砂、最大粒徑為19mm的碎石骨料和自來水。通過直徑為150mm的圓柱體進(jìn)行試驗(yàn)得到抗壓強(qiáng)度為47.3mpa。而sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)中的混凝土抗壓強(qiáng)度為44.3mpa。
sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)中，受彎鋼筋是2根no 10m 的鋼筋，總面積為200mm2，而這次試驗(yàn)中，受彎鋼筋是2根no 4 的鋼筋，總面積為258mm2。取3根鋼筋試件進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn)，平均屈服強(qiáng)度為447mpa，極限強(qiáng)度為693mpa。sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)中相應(yīng)的強(qiáng)度分別為439mpa和703mpa。
圖1 試驗(yàn)梁尺寸詳圖
在兩次試驗(yàn)中，梁的抗剪承載力都是設(shè)計(jì)富余的，因?yàn)?，試?yàn)的目標(biāo)是使梁發(fā)生受彎破壞。sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)中，no 10m 的箍筋，間距為100mm，受剪承載力為281kn；這次試驗(yàn)中，no 3 的箍筋，間距為95mm，受剪承載力為226kn。在一次試驗(yàn)中可能遇到的最大剪力為55.0kn。因此，受剪性能不是影響因素。
梁的配筋和碳纖維加固情況詳見表1。
表1
試驗(yàn)梁匯總
梁的編號(hào)
受彎鋼筋
碳纖維面積（cm2）
粘結(jié)膠類型
oc
2 #10m
無
無
ic
2 #4
無
無
os
2 #10m
0.826
有機(jī)粘結(jié)膠（環(huán)氧樹脂）
is1
2 #4
0.285
無機(jī)粘結(jié)膠
is2
2 #4
0.427
無機(jī)粘結(jié)膠
is3
2 #4
0.711
無機(jī)粘結(jié)膠
加固步驟
現(xiàn)在的研究程序
貼碳纖維之前，先用磨輪將表面的浮漿皮去掉和將粗糙突出的骨料磨平。然后，對(duì)表面噴砂和用熱水洗，最后晾干。
表面用無機(jī)粘結(jié)膠找平，并自然干燥直到它具有粘性（大約1小時(shí)）。同時(shí)，碳纖維用樹脂浸漬，并自然干燥直到具有粘性。再將作為粘結(jié)層的粘結(jié)膠刷在找平層上，然后，立即將浸漬好的碳纖維貼上。碳纖維必須滾壓以去掉多余的粘結(jié)膠。其余各層碳纖維都以同樣的步驟粘貼。
碳纖維粘貼好后，修補(bǔ)部位必須包扎以去掉空氣和使樹脂均勻飽滿。修補(bǔ)部位先用teflon 薄膜包裹，在用致密織物，然后用尼龍薄膜包扎。包裹要密封，并用真空泵抽成大約740mmhg的氣壓。最后，將梁加熱到80℃養(yǎng)護(hù)24小時(shí)。
比較研究（m'bazaa et al 1996）
m'bazaa et al（1996）的試驗(yàn)中，梁的表面處理大致相同。接著用一種低粘性的二組份環(huán)氧樹脂找平，并在室溫下養(yǎng)護(hù)24小時(shí)。然后，將作為粘結(jié)層的二組份環(huán)氧樹脂刷在找平層上，再立即貼碳纖維片材。然后，用襯紙包裹保護(hù)，接著滾壓碳纖維片材以使粘結(jié)膠浸入碳纖維。然后，去掉襯紙，并用橡膠抹刀將額外的環(huán)氧樹脂抹進(jìn)碳纖維片材中。然后，以同樣的步驟粘貼其余各層碳纖維。最后，置于室溫養(yǎng)護(hù)。
儀器布置
試驗(yàn)梁是簡(jiǎn)支梁，跨度為3000 mm。端部支撐為鋼軸，鋼軸置于混凝土墩上，混凝土墩固定于實(shí)驗(yàn)室反力地板上。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過手控液壓千斤頂加載，千斤頂垂直地安裝于梁頂，并固定于實(shí)驗(yàn)室反力板上。荷載通過一根置于梁上的鋼制分配梁三分點(diǎn)加載（距離每邊支座1000mm）。荷載以每次2.24kn的方式典型施加。荷載通過置于千斤頂和分配梁之間的荷載傳感器測(cè)量。
4個(gè)電子電阻應(yīng)變片置于跨中。2個(gè)12mm標(biāo)距長(zhǎng)度的應(yīng)變片貼于受彎鋼筋上。1個(gè)應(yīng)變片貼于梁的上表面，1個(gè)應(yīng)變片貼于碳纖維上，標(biāo)距長(zhǎng)度都為50mm。
將一個(gè)機(jī)械表（百分表）置于跨中并固定于實(shí)驗(yàn)室反力地板上以測(cè)量撓度，它必須垂直地安裝在梁底。每加一次荷載都讀取一個(gè)讀數(shù)。
結(jié)果和討論
在后面部分討論的主要內(nèi)容是：破壞模式、裂縫特征、荷載撓度關(guān)系、承載力提高和變形。表2列出了結(jié)果的匯總。
注意到試驗(yàn)中使用的碳纖維片材具有差異這一點(diǎn)很重要。對(duì)有機(jī)粘結(jié)膠加固體系做的試驗(yàn)，用來加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碳纖維經(jīng)過了完善的發(fā)展。碳纖維排列很好，并且有一種特別的襯紙和有機(jī)膠料保護(hù)。有機(jī)粘結(jié)膠也經(jīng)過特別的處理，在粘結(jié)碳纖維時(shí)能夠達(dá)到最佳的效果。這個(gè)體系發(fā)展了很多年，碳纖維排列很好，并且具有盡可能高的強(qiáng)度和剛度。
對(duì)無機(jī)粘結(jié)膠加固體系，使用的是商業(yè)上提供的一般紋路的碳纖維。不象有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中的碳纖維有一種特別的襯紙保護(hù)，而且，這個(gè)體系使用的碳纖維是從生產(chǎn)交叉紋路玻璃纖維的地方生產(chǎn)的。與有機(jī)粘結(jié)膠體系相比，這種生產(chǎn)程序只能提供劣等排列的碳纖維。另外，在操作時(shí)更容易損壞，因?yàn)橹挥休^少的有機(jī)膠料保護(hù)碳纖維。
表2
試驗(yàn)結(jié)果匯總
梁的編號(hào)
荷 載（kn）
撓 度（mm）
最大變形
破壞模式
鋼筋屈服
極限狀態(tài)
鋼筋屈服
極限狀態(tài)
延 性
混凝土
碳纖維
oc
45.06
63.61
10.77
88.90
8.25
0.00145
—
適筋破壞
ic
57.83
74.51
11.00
93.98
8.55
0.00182
—
適筋破壞
os
67.30
99.64
12.27
28.19
2.30
0.00129
0.00693
剝離破壞
is1
73.40
80.51
12.95
20.14
1.55
0.00075
0.00553
碳纖維破裂
is2
75.62
91.90
12.90
23.32
1.81
0.00131
0.00581
碳纖維破裂
is3
84.52
110.09
13.97
24.05
1.72
0.00142
0.00641
碳纖維破裂
據(jù)作者的所知，這是第一次無機(jī)粘結(jié)膠加固體系的使用。經(jīng)過特別預(yù)先處理進(jìn)一步提純的碳纖維一定能提高其性能。
破壞模式和裂縫特征
sherbrooke大學(xué)的試驗(yàn)和這次試驗(yàn)中的基準(zhǔn)梁（設(shè)計(jì)編號(hào)分別為oc和ic）都是標(biāo)準(zhǔn)的適筋梁破壞：鋼筋先屈服，然后混凝土被壓碎。ic梁比oc梁有更高的開裂剛度、屈服荷載和極限荷載。兩根梁的荷載—撓度關(guān)系見圖2。
圖2 基準(zhǔn)梁的荷載—撓度曲線
sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)中的加固梁編號(hào)為os，這次試驗(yàn)中的加固梁編號(hào)為is1，is2，is3。os梁是碳纖維片材的剝離破壞，而is1，is2，is3梁是碳纖維的破裂破壞。這是一個(gè)重要的結(jié)論，因?yàn)榫酆衔锇宀牡钠屏言谖墨I(xiàn)中幾乎沒有報(bào)道，而片材的分層破壞已經(jīng)有比較普遍的報(bào)道了。
已經(jīng)有了論述的是：os梁的裂縫特征是它的裂縫間距比基準(zhǔn)梁的要小，而且裂縫分兩個(gè)階段開展。在第一階段出現(xiàn)的是垂直的受彎裂縫，而在鋼筋屈服后的第二階段出現(xiàn)的是斜裂縫；并且斜裂縫延伸不及梁高的1/6。
為了作裂縫特征的對(duì)比，采用了ritchie et al（1991）的結(jié)果。因?yàn)榱旱目缍?、高度和配筋量是相同的，并且ritchie et al提供了更加詳細(xì)的描述。使用的粘結(jié)膠是一種橡膠粘性的環(huán)氧樹脂。典型的ritchie et al（1991）的裂縫特征見圖3。
對(duì)兩根基準(zhǔn)梁，裂縫特征是典型的適筋梁破壞，見圖3?；鶞?zhǔn)梁底部ritchie et al（1991）有21條裂縫，見圖3(a)，而這次研究的ic梁底部有19條裂縫, 見圖3(c)。
加固后的os梁底部有52條裂縫, 見圖3(b)；而is3梁底部?jī)H僅有25條裂縫，見圖3(d)。因此，裂縫數(shù)量的增加對(duì)有機(jī)粘結(jié)膠加固體系和無機(jī)粘結(jié)膠加固體系分別為148%和32%。裂縫的這些參數(shù)表明，有機(jī)粘結(jié)膠體系比無機(jī)粘結(jié)膠體系產(chǎn)生了更多的裂縫。作者認(rèn)為，這是因?yàn)闊o機(jī)粘結(jié)膠在裂縫的位置沒有足夠的粘性保持碳纖維和混凝土的粘結(jié)，抑制了應(yīng)力向鄰近的混凝土傳遞，而這一點(diǎn)是產(chǎn)生更多裂縫的必要條件。另外，混凝土中的裂縫貫穿了碳纖維聚合物，這又促使應(yīng)力向碳纖維傳遞。相比而言，粘性的有機(jī)粘結(jié)膠能保持碳纖維和混凝土在每條裂縫附近的粘結(jié)，致使應(yīng)力向鄰近的混凝土傳遞，這樣就產(chǎn)生了更多的裂縫。
圖3 極限荷載時(shí)裂縫的比較：
（a）有機(jī)粘結(jié)膠基準(zhǔn)梁（ritchie et al 1991）；（b）有機(jī)粘結(jié)膠加固梁（ritchie et al 1991）；
（c）無機(jī)粘結(jié)膠基準(zhǔn)梁（ic）；（d）無機(jī)粘結(jié)膠加固梁（is3）。
延性和荷載—撓度關(guān)系
有機(jī)粘結(jié)膠加固梁的荷載—撓度曲線見圖4。正如所料，增加碳纖維面積導(dǎo)致了開裂剛度、屈服剛度和極限荷載的提高。為了和以前研究的荷載—撓度曲線作比較，并考慮到基準(zhǔn)梁的差異，將荷載—撓度曲線作標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化即是將ic、is1、is2、is3梁的荷載乘以一個(gè)系數(shù)：
oc梁的屈服荷載 / ic梁的屈服荷載
大量的撓度點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整以保證曲線的連續(xù)。所有梁的標(biāo)準(zhǔn)化荷載—撓度曲線見圖5。從圖5中可以看出，無機(jī)粘結(jié)膠加固的梁和有機(jī)粘結(jié)膠加固的梁的荷載—撓度曲線的特征相似。用大致相同的碳纖維面積加固的is3梁和os梁具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、剛度和延性。
圖4 有機(jī)粘結(jié)膠加固梁的荷載撓度曲線 圖5 所有梁的標(biāo)準(zhǔn)化荷載撓度曲線
對(duì)有機(jī)粘結(jié)膠加固體系和無機(jī)粘結(jié)膠加固體系，加固梁與基準(zhǔn)梁相比，延性都有降低。對(duì)前者，撓度延性從8.25減到2.30；對(duì)后者，撓度延性從8.55減到1.55和1.81之間。比較用相同碳纖維面積加固的is3梁和os梁，is3梁的延性僅有os梁的75%。
承載力提高的比較
承載力的提高通過加固梁和基準(zhǔn)梁最大彎矩的差值來量化。為了考慮碳纖維用量的差異，用單位碳纖維面積上彎矩的增加來計(jì)算，如下方程：
單位碳纖維面積上彎矩的增加 = m / acar （1）
其中 m表示相對(duì)基準(zhǔn)梁彎矩的增加（kn-m）； acar 表示碳纖維的面積（m2）。
表3 承載力提高的比較
梁的編號(hào)
極限彎矩（kn-m）
彎矩的增加（kn-m）
單位碳纖維面積上
彎矩的增加
oc
31.805
—
—
ic
37.255
—
—
os
49.820
18.015
218.2
is1
40.225
3.000
105.4
is2
45.950
8.695
203.9
is3
55.045
17.790
250.2
承載力提高的比較見表3。對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)觀察得到下面的結(jié)論：
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系和有機(jī)粘結(jié)膠加固體系提供了相當(dāng)?shù)募庸绦Ч?。單位碳纖維面積上彎矩的增加，is2梁和os梁非常接近，is3梁比os梁高，而is1梁比os梁低。
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系，單位碳纖維面積上彎矩的增加隨著碳纖維面積的增加而增加，這意味著使用更厚的碳纖維板將達(dá)到更佳的加固效率。在以前，這種趨勢(shì)還沒有被觀察到，這一定程度上是因?yàn)榧庸堂娣e引起的效率問題還沒有被系統(tǒng)的研究。
剛度提高的比較
每根梁在開裂階段和屈服階段的抗彎剛度（ei）都用下式計(jì)算：
（2）
其中 p=總荷載（kn），等于兩點(diǎn)荷載的和；
=跨中撓度（m），用荷載p和跨度 （m）表示。
方程（2）是基于所有的材料是彈性，并且ei是常量的假設(shè)。由于撓度隨位置的改變而改變，抗彎剛度應(yīng)該考慮為有效剛度的平均值。
對(duì)于開裂剛度，先在荷載—撓度曲線上找出開裂點(diǎn)和屈服點(diǎn)，然后在它們之間擬合一條二次退化曲線，這樣來確定（p/）項(xiàng)。對(duì)于屈服剛度，先在荷載—撓度曲線上的屈服段找出直線部分，然后在這些點(diǎn)之間擬合一條最佳的曲線，這樣來確定（p/）項(xiàng)。
剛度的提高通過加固梁的抗彎剛度減去基準(zhǔn)梁的抗彎剛度來量化。與承載力的提高一樣，考慮碳纖維面積的影響，用單位碳纖維面積上剛度的增加來計(jì)算：
單位碳纖維面積上剛度的增加 = ei / acar （3）
其中 ei 表示相對(duì)基準(zhǔn)梁剛度的增加（kn-m2）；
acar 表示碳纖維的面積（m2）。
剛度提高的比較見表4。
表4
剛度提高的比較
梁的編號(hào)
開裂階段
屈服階段
抗彎剛度（kn-m2）
抗彎剛度的增加（kn-m2）
單位碳纖維面積抗彎剛度的增加
抗彎剛度（kn-m2）
抗彎剛度的增加（kn-m2）
單位碳纖維面積抗彎剛度的增加
oc
2310
—
—
276
—
—
ic
3544
—
—
261
—
—
os
3889
1579
19121
2015
1739
21058
is1
3972
428
15044
1093
832
29244
is2
4379
835
19578
1449
1188
27855
is3
4864
1320
18565
2322
2061
28987
對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)觀察得到下面的結(jié)論：
l is梁和os梁開裂剛度的增加相當(dāng)。在單位碳纖維面積上開裂剛度的增加，無機(jī)粘結(jié)膠加固的3根梁中有1根梁的比os梁大，但是，所有的差異都非常小。
l 至于單位碳纖維面積上屈服剛度的增加，is梁都比os梁的大。這一點(diǎn)特別有意義，因?yàn)闊o機(jī)粘結(jié)膠聚合物本身的剛度比有機(jī)粘結(jié)膠聚合物小。無機(jī)粘結(jié)膠聚合物只有200gpa的拉伸模量（foden 1999），而有機(jī)粘結(jié)膠聚合物有240gpa的拉伸模量（廠家提供的資料，作者注）。有機(jī)粘結(jié)膠加固梁屈服剛度較小可以這樣解釋，在高變形下混凝土和粘結(jié)膠之間有較軟的交接面。這一點(diǎn)可以由os梁的撓度—荷載曲線比is梁的更具有非線性而得到進(jìn)一步的證實(shí)。
應(yīng)力和應(yīng)變的比較
試驗(yàn)中，梁os、is1、is2和is3的碳纖維的極限應(yīng)變分別為0.00693、0.00553、0.00581和0.00641。假定os梁中聚合物的拉伸模量為240gpa（forca 1996，作者注），is梁中聚合物的拉伸模量為200gpa（foden 1996）。碳纖維的極限應(yīng)力計(jì)算見表5。在此，os梁在碳纖維應(yīng)力大約為1663mpa時(shí)發(fā)生剝離破壞；而is梁在碳纖維平均應(yīng)力大約為1184mpa時(shí)發(fā)生破裂破壞。注意到下面這一點(diǎn)：在無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中，當(dāng)粘結(jié)膠出現(xiàn)裂縫時(shí)關(guān)鍵的應(yīng)力出現(xiàn)在碳纖維中，而在無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中，碳纖維板和粘結(jié)膠像一塊聚合物板一樣工作；這是因?yàn)檎承缘挠袡C(jī)粘結(jié)膠有比無機(jī)粘結(jié)膠更高的變形能力。
表5
碳纖維和交接面中最大的應(yīng)力
梁的編號(hào)
碳纖維
交接面
極限應(yīng)力（mpa）
承載力提高百分比（%）
極限荷載（kn）
極限平均剪應(yīng)力（mpa）
os
1663
39
137.33
867.2*
is1
1107*
79
31.49
217.5
is2
1161*
83
49.52
342.0
is3
1283*
92
91.22
630.1
注：* 表示破壞
表5計(jì)算出了在極限荷載時(shí)碳纖維和混凝土交接面上的平均剪應(yīng)力。計(jì)算方法是用碳纖維承受的最大力除以剪跨范圍內(nèi)的粘結(jié)面積。根據(jù)這個(gè)計(jì)算，os梁中平均極限剪應(yīng)力為867mpa。作為比較，ritchie et al（1991）推測(cè)平均極限剪應(yīng)力在758mpa和827mpa之間。但是，is梁的平均極限剪應(yīng)力卻不能估計(jì)出，因?yàn)樘祭w維沒有發(fā)生剝離破壞。然而，is3梁承受了630mpa的平均剪應(yīng)力還沒有發(fā)生分層破壞，意味著平均極限剪應(yīng)力至少為630mpa。
對(duì)于給出的力學(xué)性能的差異，無機(jī)粘結(jié)膠的平均極限剪應(yīng)力至少是有機(jī)粘結(jié)膠的70%這一點(diǎn)非常有意義。無機(jī)粘結(jié)膠的剪力承載力足夠使碳纖維破裂這一點(diǎn)也很重要。
其它的結(jié)果
所有的is梁都是因?yàn)樘祭w維的破裂而失效。 從is3梁上剝下的碳纖維片材的圖片見圖6。多數(shù)的碳纖維片材都粘有混凝土碎片。在恒彎區(qū)段，碳纖維片材不能被剝下。
圖6 無機(jī)粘結(jié)膠體系—碳纖維破裂 圖7 有機(jī)粘結(jié)膠體系—碳纖維剝離
作為比較，圖7顯示了用一種粘性的環(huán)氧樹脂和碳纖維加固鋼筋混凝土梁時(shí)碳纖維發(fā)生剝離破壞的情況（作者在一個(gè)相關(guān)研究中做的試驗(yàn)）。這個(gè)加固體系與os梁很相似，都包括環(huán)氧樹脂找平層、環(huán)氧樹脂粘結(jié)膠和碳纖維片材。其中的碳纖維和sherbrooke大學(xué)試驗(yàn)用的一樣；環(huán)氧樹脂也一樣，變形能力為2.0%，拉伸強(qiáng)度為45mpa，拉伸模量為3gpa。圖6中的剝離是斷斷續(xù)續(xù)，而圖7中是連續(xù)均勻的。圖7中，粘在粘結(jié)膠上的砂粒也具有一致的現(xiàn)象，沒有局部失效的跡象，而局部失效的跡象意味著有粘結(jié)滑移。圖7中也沒有裸露的碳纖維，這表明碳纖維和混凝土之間的粘結(jié)沒有破壞。拍攝圖片之前，碳纖維上也有一層疏松的骨料，這意味著剝離破壞是由于集合體從混凝土漿中脫出。
傳力機(jī)理的比較
如前面敘述的，有機(jī)粘結(jié)膠的粘性比無機(jī)粘結(jié)膠大1000倍；變形能力大65倍；盡管存在這些力學(xué)性能上的差異，無機(jī)粘結(jié)膠加固體系和有機(jī)粘結(jié)膠加固體系的性能仍然是相當(dāng)。這些令人驚訝的結(jié)果意味著在傳力機(jī)理上存在著重要的差異。
為了闡明傳力機(jī)理上的差異， 一個(gè)關(guān)于混凝土塊粘結(jié)碳纖維片材然后受拉的示意圖見圖8。最初，混凝土和碳纖維片材粘在一起沒有受拉，見圖8（a）。為了比較無機(jī)粘結(jié)膠和有機(jī)粘結(jié)膠，對(duì)粘在一起的混凝土和碳纖維片材施加拉力，分別見圖8（b）和圖8（c）。
圖8（b）部分地基于作者在另一個(gè)相關(guān)試驗(yàn)研究上得出的結(jié)論，那個(gè)試驗(yàn)是使用同樣的有機(jī)粘結(jié)膠。當(dāng)有機(jī)粘結(jié)膠加固體系受拉，可以觀察到極細(xì)的裂縫出現(xiàn)在交接面上，但基本上不連續(xù)延伸。這些極細(xì)的裂縫出現(xiàn)的原因有下面幾點(diǎn) ：
l 有機(jī)粘結(jié)膠的粘性要比波特蘭水泥漿大得多。因此，混凝土破裂所需的能量比粘結(jié)膠和骨料交接面之間破裂所需的能量要少。所以，盡管在高應(yīng)變下粘結(jié)膠和骨料之間的粘結(jié)也不會(huì)破壞。
l 典型水泥漿的受拉變形能力大約是0.0003mm/mm，在os梁中，碳纖維的這個(gè)值要超過它20倍以上。
因此，為了變形的協(xié)調(diào)，在很強(qiáng)的粘結(jié)膠—骨料交接面和較低變形能力的水泥漿之間必須產(chǎn)生交接裂縫。假如將骨料看作剛性體并且粘結(jié)是完好的，那么交接裂縫達(dá)到骨料尺寸的大小將導(dǎo)致水泥漿和骨料粘結(jié)的瓦解。
從圖8（c）中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用無機(jī)粘結(jié)膠時(shí)沒有產(chǎn)生微小的交接裂縫。原因有下面幾點(diǎn) ：
l 有機(jī)粘結(jié)膠的粘性和水泥漿的相當(dāng)。它不足以保持和骨料的粘結(jié)，而這一點(diǎn)是水泥漿和骨料之間產(chǎn)生交接裂縫的必要條件。因此，在高應(yīng)變下是粘結(jié)膠失效而不是水泥漿。
l 在粘結(jié)膠裂縫變形為0.0007 mm/mm時(shí)，混凝土出現(xiàn)裂縫并且貫穿粘結(jié)膠聚合物，這導(dǎo)致了碳纖維應(yīng)力的增加和聚合物剛度的減少。
在傳力機(jī)理上的主要差異是，粘性的有機(jī)粘結(jié)膠使水泥漿和骨料的粘結(jié)瓦解，而脆性的無機(jī)粘結(jié)膠導(dǎo)致不連續(xù)的粘結(jié)失效和碳纖維上應(yīng)力的局部集中。
圖8 荷載傳力機(jī)制的比較：（a）碳纖維粘在混凝土上；
（b）粘性粘結(jié)膠粘結(jié)的碳纖維受拉；（c）脆性粘結(jié)膠粘結(jié)的碳纖維受拉；
脆性無機(jī)粘結(jié)膠的性能與混凝土中鋼筋的粘結(jié)行為相似。圖9中闡明了眾所周知的混凝土中的鋼筋螺紋的粘結(jié)行為。圖9（b）中表明了在鋼筋上施加拉力和達(dá)到平衡的裂縫間距后環(huán)帶的滑移是它的粘結(jié)特征。在高應(yīng)變的情況下，鋼筋在裂縫附近的粘結(jié)實(shí)際上已經(jīng)失效。
圖9 鋼筋：（a）鋼筋在混凝土中；(b) 受拉后荷載的傳遞
總之，作者認(rèn)為無機(jī)粘結(jié)膠在高應(yīng)變的情形下通過局部剝離來保持和碳纖維的粘結(jié)。碳纖維僅僅在不連續(xù)的間隔上保持和混凝土的粘結(jié)。這個(gè)機(jī)理使混凝土交接面沒有承受很高的拉伸應(yīng)變。因此，混凝土保持著較高的受剪承載力，能夠承擔(dān)所受的剪應(yīng)力而不發(fā)生失效。而粘性的粘結(jié)膠不允許有局部的粘結(jié)失效。為了保持碳纖維和交接面上變形的協(xié)調(diào)，混凝土承受了很高的拉伸變形，而很高的拉伸變形使骨料和水泥漿之間的粘結(jié)變得松散，從而降低交接面的受剪承載力。
結(jié)論
基于本文提供的試驗(yàn)結(jié)果和與其它文獻(xiàn)中試驗(yàn)結(jié)果的比較，得出下面的結(jié)論：
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系和有機(jī)粘結(jié)膠加固體系在提高鋼筋混凝土梁的抗彎承載力方面相當(dāng)。
l 對(duì)無機(jī)粘結(jié)膠加固體系，單位碳纖維面積上梁承載力的提高隨碳纖維層數(shù)的增多而更加顯著。
l 在無機(jī)粘結(jié)膠加固體系和有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中，梁開裂剛度的增加相等。而且發(fā)現(xiàn)，單位碳纖維面積上梁開裂剛度的增加也大致相等。
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁屈服剛度的增加要比有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁屈服剛度的增加要顯著。而且發(fā)現(xiàn)，單位碳纖維面積上無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁屈服剛度的增加也要多一些。
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁破壞時(shí)的撓度比有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁破壞時(shí)的撓度要少25%。
l 無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁都以碳纖維的破裂破壞而失效。相比而言，有機(jī)粘結(jié)膠加固體系中梁都以碳纖維的剝離破壞而失效。這一點(diǎn)是由于聚合物和混凝土母體之間的傳力機(jī)理不同而引起的。
l 作者認(rèn)為無機(jī)粘結(jié)膠加固體系中粘結(jié)膠的粘結(jié)行為和混凝土中的粘結(jié)行為相似。裂縫附近的粘結(jié)失效使碳纖維中的粘結(jié)發(fā)生局部滑移，從而粘結(jié)是間斷的。這個(gè)機(jī)理降低了在混凝土中交接面的拉伸變形。當(dāng)應(yīng)變不是很高時(shí)，完全的剝離是不會(huì)出現(xiàn)的，這是因?yàn)榻唤用嫔系氖芗舫休d力很強(qiáng)。這個(gè)觀念值得進(jìn)一步的觀察研究，因?yàn)樗鼘?duì)外包加固混凝土梁中粘結(jié)失效行為的進(jìn)一步研究具有重要的意義。
致謝
作者非常感謝國(guó)家科學(xué)基金（cms 9909830；vijaya gopu，program manager）的大力支持。還要感謝熟練的施工人員和geopolymer的dr, joseph davidovits與the ffa技術(shù)中心的dr. richard lyon of提供的技術(shù)建議。
附錄 i 參考文獻(xiàn) （略）
附錄 ii 注釋
本文應(yīng)用的符號(hào)如下：
acar = 碳纖維面積 fy = 鋼筋的屈服強(qiáng)度
