時間：2022-11-26 03:34:30
導語：在虛擬裝配技術(shù)論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
Abstract： This paper， through virtual reality technology， constructed a aero-engine virtual teaching experiment system which can achieve the functions of engine simulation assembly， engine structure display， engine working mechanism demo， engine simulation test. Through the three-dimensional interaction and visual simulation means of this system， the students can get the vision， hearing， touch and other sensory experiences， with a very strong interaction and immersion. Engine virtual teaching experiment system effectively overcome the high cost， operational difficulties and other issues of traditional teaching experiment， so it has great significance to the promotion of China's aviation technical personnel training.
關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動機；虛擬教學；三維仿真；人機交互
Key words： aero-engine；virtual learning；three-dimensional simulation；human-computer interaction
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）11-0181-02
――――――――――――
作者簡介：劉振俠（1963-），男，陜西西安人，教授，研究方向為航空發(fā)動機推進理論與工程。
0 引言
航空發(fā)動機是當代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是工業(yè)技術(shù)“皇冠上的明珠”，對國民經(jīng)濟、國防建設起著戰(zhàn)略性的作用。隨著軍事需求、民用航空的發(fā)展，航空發(fā)動機技術(shù)日新月異，新的設計構(gòu)造不斷涌現(xiàn)。但是長期以來，由于人才短缺、基礎薄弱等原因，我國航空發(fā)動機技術(shù)始終與國外先進國家存在著較大的差距。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型的航空發(fā)動機人才對促進我國航空發(fā)動機技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。
實踐教學是航空發(fā)動機教學工作中的重要一環(huán)，對促進學生了解發(fā)動機內(nèi)部復雜結(jié)構(gòu)、理解相關(guān)理論知識起著重要作用。傳統(tǒng)的實踐教學內(nèi)容主要包括參觀發(fā)動機樣機、進行發(fā)動機試車實驗等。但是，由于航空發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復雜，難以觀測到內(nèi)部細致結(jié)構(gòu)；進行一次航空發(fā)動機試車實驗不僅花費高昂，而且對操作者要求極高，只能由專業(yè)技術(shù)人員操作，學生的參與度很低；另外，航空發(fā)動機技術(shù)日新月異，教學實驗設備難以及時更新，使學生所學知識與實際應用嚴重脫節(jié)。
為了提高學生教學質(zhì)量，解決航空發(fā)動機教學設備陳舊、實驗費用高昂等問題，本文將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與發(fā)動機專業(yè)教學相結(jié)合，建設了了航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)組成與功能
實驗系統(tǒng)旨在建立數(shù)字化的三維虛擬航空發(fā)動機實驗室，可以實現(xiàn)發(fā)動機結(jié)構(gòu)的虛擬裝配，發(fā)動機試車臺實驗仿真，發(fā)動機內(nèi)部工作原理及內(nèi)部流場展示等多個教學實驗內(nèi)容。學生能夠通過這個虛擬空間觀看發(fā)動機教學實驗，并通過視、聽、觸等感知行為去體驗，學生能夠主動操作實驗，實驗系統(tǒng)具有很強的交互性與沉浸感。
如圖1所示，為航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)的軟硬件組成。硬件包括人機交互所用的傳感設備（如數(shù)據(jù)手套、六自由度鼠標、觸覺與力度反饋器等）、顯示設備（如頭盔、投影屏）、虛擬環(huán)境產(chǎn)生器（包括高性能圖形工作站、立體聲音響）；支撐軟件包括對象模型生成軟件、虛擬視景軟件以及程序編輯平臺等。
通過軟硬件結(jié)合，航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)能實現(xiàn)由發(fā)動機虛擬裝配、?；瘜嶒?、流場顯示等三個模塊的多種功能。
1.1 發(fā)動機虛擬裝配模塊。學生能夠在全場景、沉浸式的虛擬環(huán)境下任意角度觀測到航空發(fā)動機各大部件及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過配戴數(shù)據(jù)手套實時交互地對發(fā)動機三維模型進行虛擬裝配，加強學生對發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)和部件間的連接關(guān)系的認識；
1.2 航空發(fā)動機?；虒W視景仿真模塊。此平臺可模擬發(fā)動機在工作過程中內(nèi)部的運行情況，利用視景仿真技術(shù)模擬渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，氣流在發(fā)動機內(nèi)外函道的流動以及燃燒室和尾噴管的火焰現(xiàn)象，并能通過對油門桿的交互操作實現(xiàn)對這些動態(tài)現(xiàn)象的控制，可以使學生從視覺上對航空發(fā)動機內(nèi)部工作狀態(tài)有形象直觀的認識；
1.3 發(fā)動機試車實驗仿真模塊。能夠模擬能使發(fā)動機試車的操作過程，可以使學生了解發(fā)動機試車的具體步驟，培養(yǎng)學生對試車實驗的實際操作能力；通過曲線歷程圖和實時數(shù)據(jù)反映發(fā)動機特性參數(shù)的變化，加深對發(fā)動機工作原理和氣動特性的理解；提供發(fā)動機試車的立體音效和控制臺視景仿真，加強了系統(tǒng)的沉浸感；
1.4 流場顯示仿真模塊。能夠模擬發(fā)動機內(nèi)流場質(zhì)點的流動軌跡，可以使觀測者直觀了解如葉柵繞流等實驗現(xiàn)象及其機理，加深對相關(guān)專業(yè)課的認識和理解，達到較好的教學效果。
2 系統(tǒng)設計方案
為了應用相應的軟硬件設備，完成航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)應滿足的需求與功能，采取了以下設計流程來完成系統(tǒng)的搭建，如圖2所示。
2.1 第一層為硬件層，主要由虛擬現(xiàn)實人機交互系統(tǒng)、大屏幕立體顯示系統(tǒng)和小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)組成。其中小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)包括高端PC工作站、VR專業(yè)三維立體圖形發(fā)生器、紅外立體眼鏡及播放器組成和CRT彩色顯示器組成。而人機交互系統(tǒng)包括由六自由度三維空間立體鼠標、數(shù)據(jù)手套等組成。其中六自由度立體鼠標可實現(xiàn)x、Y、z三個方向上的移動和旋轉(zhuǎn)功能；而數(shù)據(jù)手套可以真實地模擬人手的裝配動作和觸覺感應。大屏幕立體顯示系統(tǒng)由投影儀、立體轉(zhuǎn)換器、硬幕、偏振片和偏振立體眼鏡組成。
2.2 第二層為硬件接口層，主要用于獲取六自由度三維空間鼠標、數(shù)據(jù)手套等的虛擬裝配環(huán)境結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，設定立體眼睛雙目視覺間隔參數(shù)等。
2.3 第三層為3D模型層，首先可利用Creator、CAD等建模工具，采用體素法、輪廓掃描法和實體掃描等方法建立幾何模型，對物體的形狀、位置、大小等幾何信息，以及發(fā)動機各部件間連接關(guān)系等拓撲信息進行描述，獲得物體重心、表面積、體積、密度、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量等幾何、物理參數(shù)。
2.4 第四層為支持工具層，在本例中為VEGA虛擬環(huán)境開發(fā)系統(tǒng)，運行于vC++6.O工作平臺，它提供了大量的處理窗口、環(huán)境以及實現(xiàn)虛擬動作的函數(shù)。
2.5 第五層為驅(qū)動層，包括數(shù)據(jù)手套、六自由度三維空間鼠標、位置跟蹤器、立體顯示設備等的驅(qū)動程序。
2.6 第六層為應用層，可采用vc++6.O開發(fā)出面向用戶的友好的虛擬裝配環(huán)境。最終用戶并不需要了解繁瑣的函數(shù)調(diào)用和硬件接口，只需通過空間立體鼠標、力反饋數(shù)據(jù)手套等輸入裝配控制指令，并通過立體眼鏡、頭盔顯示器等設備觀看到實時的裝配效果。
3 系統(tǒng)應用與前景
航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與航空發(fā)動機專業(yè)教學與實驗相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)教學方法設備更新困難、試驗費用高昂等問題，突破了傳統(tǒng)教學方式的局限性，有效地推動了教學方式的改革與創(chuàng)新。通過航空發(fā)動機虛擬教學實驗系統(tǒng)在教學實踐中的應用，系統(tǒng)有效提高了專業(yè)學生的培養(yǎng)質(zhì)量，節(jié)約了實驗教學成本，將我國航空動力專業(yè)的教學工作推上了一個新的臺階。同時，虛擬教學實驗系統(tǒng)的思想在土木建筑、軍事教育、醫(yī)學教學等領域具有廣泛的應用前景。隨著計算機與多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬實驗教學必將突破傳統(tǒng)教學方式得到廣泛應用。
參考文獻：
[1]謝晶妮，張茂軍.虛擬現(xiàn)實發(fā)展趨勢展望.計算機工程，2002，28（7）：19.
[2]周前詳，姜世忠，姜國華.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望.計算機仿真，2003，20（7）.
[3]趙士濱，吳秋峰.虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入高校實驗教學的研究.教育發(fā)展研究，2000，（8）：77-80.
[4]石教英.虛擬現(xiàn)實基礎及使用算法.北京：科學出版社，2002：1-10.
[5]Bryson S. Implementing virtual reality. ACM SIGGRAPH.1993，43：1-49.
[6]楊寶民，朱一寧.分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應用.科學出版社，2000：55-59.
[7]魯鵬壽.虛擬現(xiàn)實軟件系統(tǒng)的研究，電子科技大學碩士學位論文，2002：8-12.
[8]陳慶華.城市景觀虛擬現(xiàn)實應用研究.吉林大學碩士論文，2004：7-40.
[9]盧仁甫.基于vega平臺的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究.華中師范大學碩士學位論文，2006.
[關(guān)鍵詞]NX（UG） 機制本科 教學改革
[作者簡介]孫芹（1979- ），女，山東威海人，山東英才學院機械學院，講師，碩士，研究方向為機械制造、數(shù)控加工。（山東 濟南 250104）
[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2013）29
當今社會機械制造業(yè)的發(fā)展壯大，得益于日趨激烈的市場競爭。面對機遇與挑戰(zhàn)，制造業(yè)只有不斷吸收機械、電子、信息及現(xiàn)代企業(yè)管理等多方面的成果，并應用于產(chǎn)品生命周期的全過程，才能不斷推出新品，富有競爭力。集成化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化、虛擬化以及智能化是使傳統(tǒng)制造系統(tǒng)成為信息時代、知識經(jīng)濟時代的先進制造系統(tǒng)的最主要內(nèi)容。目前，在眾多企業(yè)中廣泛應用的CAD/CAM技術(shù)是現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)成功滲入傳統(tǒng)制造業(yè)的結(jié)果。
為使學生進入企業(yè)后，能夠熟練掌握一門CAD/CAM軟件，盡快適應自己的工作崗位，山東英才學院結(jié)合機制專業(yè)的自身特點，選擇NX（UG）作為CAD/CAM教學軟件。通過到兄弟院校走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在教學過程中，CAD/CAM單獨作為一門課程一般開設在第六學期或第七學期，雖然該課程設置的目的是為了起到連接作用，為后續(xù)的畢業(yè)設計和學生就業(yè)提供好的繪圖工具。但作為一門課程，學生學完后，很難做到融會貫通，沒有達到預期的教學效果。為了提高學生學習的主動性，讓枯燥的機械課程變得簡單易懂，提高學生學習的興趣，增強各門課程之間的聯(lián)系。在機制本科的教學過程中，嘗試運用NX的CAD/CAM一體化功能來輔助教學，實踐表明，這對學生理解和掌握專業(yè)課程有很大的幫助。
一、NX軟件在“機械制圖”課程中的應用——NX 三維造型模塊
“機械制圖”是工科重要的主干專業(yè)技術(shù)基礎課程，在機械工程科學人才培養(yǎng)體系中占有重要地位。該課程以形體構(gòu)造和圖形表達為核心，以形象思維為主線，培養(yǎng)學生空間想象能力、形象思維能力、圖形表達能力和創(chuàng)新構(gòu)形能力等工程科學的基本素質(zhì)，并為進一步學習機械設計類、機械制造類和工程實踐類后續(xù)課程提供必備的制圖基礎知識與基本技能。
在制圖的教學過程中，仍以講授為主，部分教學環(huán)節(jié)借助模型和掛圖等輔助工具，學生往往是被動學習，建立空間思維相對困難，學生普遍反映課程太難學，從而對課程產(chǎn)生了厭倦，降低了學習積極性。到了高年級，進入專業(yè)課程學習、課程設計和畢業(yè)設計階段，學生反而不會畫圖了。畢業(yè)后，進入社會，就業(yè)將更加困難。因此，嘗試將NX軟件引入“機械制圖”課程教學環(huán)節(jié)。建立機械制圖虛擬模型庫，讓學生有整體的概念，通過旋轉(zhuǎn)、剖切三維圖形，可以對三維模型進行動態(tài)仿真，讓學生理解模型各個方向的形狀，增加圖形的直觀性，搭建投影和三維實體之間的橋梁，這樣再來學習制圖的投影原理及其他表達方式，將變得非常輕松。同時，NX為參數(shù)化建模，方便對模型進行修改，可以根據(jù)教學大綱的變化，及時修改模型。可將模型庫上傳到網(wǎng)絡課程中，學生自主學習，大大提高了學生學習興趣，為后續(xù)課程的學習奠定了堅實的基礎。
二、在“數(shù)控機床編程”課程中的應用——NX加工模塊
“數(shù)控機床編程”課程是機械制造本科專業(yè)重要的專業(yè)課程。大部分院校數(shù)控機床編程主要以手工編程為主，講授數(shù)控車床編程和數(shù)控銑床（加工中心）編程。為了提高學生的學習興趣，手工編程的內(nèi)容也會借助NX軟件，講授自動編程應如何實現(xiàn)。如在車削的教學過程中，相應會講解軸類零件、螺紋類零件、綜合實例等自動編程過程，通過手工程序和自動生成程序的對比，學生對編程有更深刻的理解，更喜歡數(shù)控編程課程，為機床實訓打下基礎。
手工編程雖然有不少優(yōu)點，如方便快捷，可以省略很多走空刀的地方，能最大地優(yōu)化加工路徑等。但手工編程無法編制復雜工件，如非常規(guī)曲面的程序編制，同時手工編程對編程人員有較高的要求，一個點計算錯誤，將會造成嚴重的后果。當手工編程無法完成或是編程比較困難的零件，可以通過自動編程完成，NX軟件有強大的數(shù)控加工CAM模塊，包括平面銑削、型腔銑削和深度銑削、固定軸曲面輪廓銑削、多軸銑削和孔加工等，基本可以加工任意復雜的曲面。NX數(shù)控加工的一般流程為零件3D建模—指定工藝方案—進入CAM環(huán)境—創(chuàng)建程序節(jié)點、創(chuàng)建刀具節(jié)點、創(chuàng)建幾何節(jié)點、創(chuàng)建加工方法節(jié)點—設定參數(shù)—生成刀軌并驗證—機床后置處理—數(shù)控程序（NC代碼）。
三、在“機械設計基礎”課程中的應用——NX仿真、裝配和工程圖模塊
“機械設計基礎”課程主要包括機械原理和機械零件設計兩部分，以機械原理部分學習過程中的四連桿機構(gòu)為例，在學習四連桿機構(gòu)時，如果僅僅通過理論講解，學生對四連桿的運動特性理解的不夠充分，可以利用NX運動仿真模塊，首先通過三維建模，虛擬裝配，設定連桿，設定驅(qū)動，完成平面四連桿機構(gòu)的三維動畫運動仿模擬。
機械設計基礎課程學完后，要進行課程設計。以減速器課程設計為例，學生要完成減速器裝配圖及零件圖的繪制。給定參數(shù)后，如果學生憑空想象，采用二維軟件即使完成了減速器的裝配圖，并拆畫零件圖，也不知道所繪制的減速器各零件間是否會產(chǎn)生干涉，能否保證加工后的零件能夠安裝。因此，可以利用NX的裝配模塊，將所設計的減速器零部件進行裝配，通過仿真建模，查看各個零部件之間是否存在干涉，為后續(xù)加工的零件的順利裝配打下基礎。并且，NX軟件可以將三維模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖形。如果零部件模型尺寸進行了修改，裝配圖形也會自動做相應的修改。
四、在本科畢業(yè)（論文）設計中的應用——NX 綜合運用
畢業(yè)（論文）設計是每個本科生畢業(yè)前要完成的最重要的一項任務。機械設計制造及其自動化專業(yè)的本科畢業(yè)生主要從事的工作崗位為：數(shù)控機床操作崗位（數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機床的機床操作工），數(shù)控工藝技術(shù)崗位（數(shù)控加工工藝設計師、數(shù)控工藝文件管理員、數(shù)控程序編寫技術(shù)員、電腦繪圖員等），普通機電設備設計師助理等技術(shù)工作崗位，這些崗位的共同特點是動起手來能干活，拿起電腦可設計。因此，畢業(yè)設計對他們來說尤其重要，畢業(yè)論好了，進入企業(yè)后，就能更快適應工作崗位。
在教學過程中，為實現(xiàn)應用型本科的人才培養(yǎng)目標，減少理論型、研究型論文，要求畢業(yè)論文題目需“來自企業(yè)”，即學生的畢業(yè)論文內(nèi)容既要包含設計又要包含制造，而且學生必須在數(shù)控機床上至少加工出畢業(yè)論文中的一個中等復雜的零件，若能借助NX軟件，自動生成數(shù)控加工程序，并對刀路和程序進行優(yōu)化，會起到事半功倍的效果。通過畢業(yè)設計，讓學生掌握機械零件從設計到制造的全過程，為工作后以最短的時間適應企業(yè)要求奠定基礎。
五、在機制專業(yè)各種大賽中的應用――NX 提升
雖然將NX軟件融入多門專業(yè)課程的教學過程，使學生學習積極性大大提高了，教學效果明顯，但由于課時的限制， NX軟件強大的功能模塊，教學過程不可能面面俱到，很多模塊不能深入講解，一般是按照一定的講課模式完成教學任務。
教學過程中理論講解的思路和方法肯定與實際工作有一定的差距。針對學生的不同要求，鼓勵學生參加競賽來提高自己的能力。主要組織學生參加山東省數(shù)控大賽、山東省機電產(chǎn)品設計大賽和全國3D大賽等。在每項技能競賽中，都要求學生完成真實的產(chǎn)品，大賽的環(huán)境更接近于真實的工作環(huán)境，通過參加不同類型的大賽，學生會對NX軟件更加的熟悉，對自己感興趣的模塊有更深刻的了解。同時，大賽能拓寬學生的視野，提高團隊合作精神，提升自身的設計、制造和創(chuàng)新能力，拓寬將來的就業(yè)范圍，提高了就業(yè)機會。教師通過指導大賽，與學生進行溝通，更了解學生的想法。通過參加大賽，與其他院校進行交流，相互借鑒，獲得更多的信息，把握更新的教學理念，并不斷滲透到自己的教學過程中，使教學更貼近實際，使本來枯燥的課堂變得更加生動。技能大賽可以讓學生認識到學習中的不足，明確自己的學習方向。
把NX（UG）軟件應用于機制本科“機械制圖”“數(shù)控機床編程”“機械設計基礎”等課程中，使學生感覺枯燥、難懂專業(yè)課程變得生動、易懂、易學，學生自主學習能力得到了提升，學習積極性得到了提高，同時，在本科畢業(yè)（論文）設計和各種大賽中，充分合理地選用NX軟件的相應模塊，滿足了不同層次、不同要求的學習需求，教師更容易了解學生，可使教學更能滿足學生的需求，更能貼近社會實踐的要求。學生上學期間打下的堅實基礎，也為今后的就業(yè)奠定了堅實的基礎。
[參考文獻]
[1]程德蓉，何玉林，李彩霞.基于CBR的“CAD/CAM技術(shù)-UG”課程的教學改革[J].教育與職業(yè)，2011（6）.
[2]焦麗麗.UG軟件用于機械專業(yè)課程的教學改革[J].裝備制造技術(shù)，2008（12）.
[3]嚴潮紅，夏建生，王旭華，等.基于UG NX的工程本科應用型人才培養(yǎng)[J].鹽城工學院學報：社會科學版，2010（3）.
[4]暢為航，段江軍，張洪峰.基于UG軟件的《機械制圖》課程改革探索[J].裝備制造技術(shù)，2009（12）.
一、《設計素描》在課程體系中的地位和作用
1.虛擬現(xiàn)實專業(yè)的專業(yè)特點及技能要求。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有超越現(xiàn)實的虛擬性，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。作為一門先進的人機交流技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已被廣泛應用于視景仿真、軍事模擬、虛擬制造、虛擬設計、虛擬裝配、科學可視化等領域。制作人員在掌握基礎的造型能力的基礎上，通過軟件運用實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實空間的設計制作，通過虛擬技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)實與虛擬世界的交流互動。
2.《設計素描》在課程體系中的地位?！对O計素描》是設計類的專業(yè)基礎課，在虛擬現(xiàn)實專業(yè)的課程體系中處于相同的位置，為輔導專業(yè)學習，還開設平行課程：透視、五大構(gòu)成、二維游戲設計等基礎課，后續(xù)課程有CAD、圖像處理、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等專業(yè)核心課。
二、課程改革新的教學重點的修改
原有教學重點與改革后教學重點的對比。設計素描原教學重點為訓練學生的整體造型能力和空間的表現(xiàn)力，而課改的目的是增強學生的工作技能，讓每一個學科都輔助提高學生的技能的培養(yǎng)，讓每一門課都不光是一門學科的訓練，而是真實的與將來的就業(yè)擇業(yè)聯(lián)系起來，并與整體的制作流程相關(guān)聯(lián)。
三、課程改革在教學方法上的設計改革
為了突出能力本位的課程改革教學思想，將原有傳統(tǒng)的教學方法進行有益的改革，重點突出訓練學生的形體塑造能力和空間的表現(xiàn)力，放棄一些藝術(shù)上的修飾，注重寫實與空間運用上的創(chuàng)意。
1.以項目貫穿整個教學過程。在教學過程中，將學院本專業(yè)正在進行的虛擬現(xiàn)實的項目引進課堂，與實訓制作相結(jié)合，盡量同步進行，并在項目的完成過程中對設計作業(yè)進行檢驗，通過項目中的檢驗反饋教學設計中與表現(xiàn)上的不足。
2.表現(xiàn)技法方面素描表現(xiàn)與建筑手繪表現(xiàn)相結(jié)合。整個教學內(nèi)容的安排，按照學生的入學水平，從結(jié)構(gòu)素描造型的訓練開始，快速恢復和訓練學生的造型能力和畫面的表現(xiàn)力，引入新校區(qū)標致性造型的設計項目，從表現(xiàn)和設計思維的訓練兩方面入手進行專業(yè)的教學。以校區(qū)場景畫面的表現(xiàn)和規(guī)劃為中期的教學內(nèi)容，重點訓練學生場景的表現(xiàn)力和空間的布局和空間層次的表現(xiàn)能力。后期教學，引入新校區(qū)外觀的造型設計和布局的表現(xiàn)。重點訓練學生的手繪建筑表現(xiàn)和建筑外觀的設計能力。內(nèi)容設計由淺入深，表現(xiàn)技法素描與手繪相結(jié)合。
3.成績考核從學生的能力和項目的完成兩方面結(jié)合考核。《設計素描》的成績考核，以學生的能力考核為主要目的，從作業(yè)的完成情況、在項目中的檢驗情況及起到的作用和效果、平時課上的團隊協(xié)作能力和課上表現(xiàn)相結(jié)合，進行綜合能力的評定。①作業(yè)的完成情況及在項目中起到的作用和效果。學生的作業(yè)成績占總成績的70%。學生的作業(yè)成績評定分為課上作業(yè)和課下作業(yè)兩部分，兩個項目雙向并行。課上師生共同進行數(shù)字校園的場景、標致物、新校區(qū)建筑表現(xiàn)的設計與表現(xiàn)。課下以小組為單位進行室內(nèi)造型設計與家俱的簡單設計。課下項目主動聯(lián)系裝飾裝修公司的負責人，聯(lián)系項目并進行項目的驗收檢驗。課上項目通過數(shù)字校園的實訓項目的制作與設計稿的采納程度進行成績的認定。②平時課上的團隊協(xié)作能力和課上表現(xiàn)相結(jié)合。平時成績占總成績的30%。平時成績的認定，從學生上課時的課堂表現(xiàn)和出勤情況進行綜合性的成績評定，要求學生在上課時有一個積極的專業(yè)態(tài)度，有一種上進的學習心態(tài)，課上遵守相應的課堂秩序。在出勤方面，嚴格考勤，對遲到、曠課、早退學生進行量化處理，嚴格約束。
四、實施效果及改進措施
1.實施效果。在經(jīng)歷了兩學期的課堂教學的檢驗后，對這種教學改革和項目制作教學的方法是肯定的，學生的專業(yè)技能的提高和教學效果也是明顯的。通過這種項目制作的教學方法，學生在整個的設計素描的教學過程中，初步的接觸到了虛擬現(xiàn)實專業(yè)的前期制作內(nèi)容，通過基礎課與專業(yè)的有益的相融，讓學生更明確專業(yè)的工作流程和制作的方法。從而提高學生學習的目的性和積極性。
2.存在的問題及改進的方法措施。①存在的問題分析。在經(jīng)過兩學期的教學后，在教學上取得了一定的成果，但也看到了一定的不足，主要問題反映在學生的基礎差，學時少導致學生的學習不扎實，表現(xiàn)能力不強，表現(xiàn)方法與手段運用的不豐富、不靈活，設計能力與設計性思維還需要更多的項目實訓及操作來提高。給予學生更多的表現(xiàn)與設計的機會，才能使他們更多的成長。②對于存在的問題，準備進行改進的方法與措施。針對在教學中存在的問題，我有目的的進行了有計劃的調(diào)整，在以后的教學中，準備做以下的改進，以提高學習的質(zhì)量，增強學生學習的積極性。
論文摘要：介紹了構(gòu)建交互式農(nóng)田虛擬現(xiàn)實場景的關(guān)鍵技術(shù) ，利用VRML技術(shù)設計了交互式農(nóng)田虛擬現(xiàn)實的場景環(huán)境原型，詳述了模型開發(fā)過程中的建模 、轉(zhuǎn)換 、裝飾和交互等關(guān)鍵技術(shù)。用戶可以直接與農(nóng)田虛擬現(xiàn)實場景中的農(nóng)作物 地塊和道路等事物交互，產(chǎn)生身臨其境的效果，從而使用戶在虛擬空間中得到與自然世界同樣的感受，并為農(nóng)業(yè)裝備的虛擬試驗提供了接口和場景空間。
0 引言
眾所周知，大田糧食作物的生產(chǎn)具有明顯的季節(jié)性特征。新的農(nóng)業(yè)裝備研制開發(fā)出來后，如果沒有正好趕到使用的季節(jié)，研究者就很有可能需要等到下一季才能夠?qū)嵉卦囼灆z測裝備的各項指標，而且很有可能在實地試驗后需要對農(nóng)業(yè)裝備做進一步的改進，因此可能要再等到下一季才能夠安排測試。這樣的情形長期以來一直制約著農(nóng)業(yè)裝備的研發(fā)速度和周期，嚴重妨礙了國家農(nóng)業(yè)裝備的更新?lián)Q代和創(chuàng)新水平的提升。隨著計算機軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和光機電液一體化技術(shù)的巨大進步，開發(fā)全天候、高度模擬真實大田作業(yè)環(huán)境和農(nóng)作物長勢的、可以完全替代季節(jié)性田間試驗的農(nóng)田虛擬場景及其農(nóng)業(yè)裝備虛擬試驗系統(tǒng)，受到了國內(nèi)外學者的廣泛重視和研究。在車輛和部分農(nóng)業(yè)裝備的室內(nèi)試驗中，基于虛擬場景的虛擬試驗研究 已取得 了良好的效果。
美國MDI公司開發(fā)的ADAMS軟件是構(gòu)造產(chǎn)品虛擬原型的一個很好的平臺，利用其中的 CAR模塊 ，工程師可以快速建造高精度的整車虛擬樣機 (包括車身、懸架、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機、轉(zhuǎn) 向機構(gòu)和制動系統(tǒng)等)，并進行仿真，通過高速動畫直觀地顯示在各種試驗工況下整車動力學響應，輸出標志操縱穩(wěn)定性、制動性、乘坐舒適性和安全性的特征參數(shù) ，從而減少對物理樣 機 的依賴。VTL(Virtual Test Lab)系統(tǒng) 是由美國 MTS(Mechanical Test System)公司研制的虛擬試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)在產(chǎn)品或部件上安裝虛擬傳感器并將虛擬原型安裝在不同的試驗環(huán)境中，一旦虛擬模型確定 ，可以反復進行試驗，并根據(jù)虛擬試驗結(jié)果對設計進行反復修改，從而獲得最佳設計方案。
就國內(nèi)來講，吉林大學汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室對汽車防抱制動系統(tǒng)(ABS)混合仿真試驗臺進行了系統(tǒng)分析 ；喬彬和李尚萍等對甘蔗收獲機械智能收獲系統(tǒng)虛擬試驗平臺進行了研究；王鳴和劉喜昂等研究了基于 VRML的虛擬試驗系統(tǒng)；趙明和劉春光等開展了VRML在電傳動裝甲車輛虛擬試驗 中的應用研究；周鵬等對潛土逆轉(zhuǎn)旋耕刀的重構(gòu)及拋土問題進行了虛擬試驗的研究；陸林等開展了基于 ADAMS的油菜收割機清選裝置仿真與試驗研究，利用虛擬樣機軟件 ADAMS對收割機的清選裝置進行三維實體建模在此基礎上對清選裝置進行了清選過程仿真和虛擬試驗。關(guān)于虛擬 場景 的建立 ，國內(nèi)眾 多研究者就VRML技術(shù)在遠程教育、道路、地理環(huán)境三維漫游和交互式設備虛擬裝配等方面的應用問題展開了廣泛 的研究。結(jié)合農(nóng)業(yè)裝備虛擬試驗的需要，本文就交互式農(nóng)田三維虛擬場景構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)與過程進行研究。
1 VRML簡介
虛擬 建模 語 言 VRML(Virtual Reality ModelingLanguage)是最近幾年才興起的一門新型語言，它可以通過創(chuàng)建一個虛擬場景而達到現(xiàn)實中的效果。VRML支持三維動畫，其實時交互功能大大克服了原來互聯(lián)網(wǎng)上單調(diào)和交互性較差的弱點，從而創(chuàng)建一個全新 的可進入和可參與的三維立體虛擬現(xiàn)實世界。
VRML是一種描述語言標準，規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言，它的基本原理包括 ：文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。VRML描述的虛擬場景由多種場景對象構(gòu)成 ，對象及其屬性用節(jié)點(node) 描述，節(jié)點按照一定規(guī)則構(gòu)成場景圖(SceneGraph)。場景圖中的一類節(jié)點用于從視覺和聽覺角度表現(xiàn)對象，它們按照層次體系組織起來，反映了場景的空間結(jié)構(gòu)；另一類節(jié)點參與事件產(chǎn)生和路由機制，形成路由圖(RouteGraph)，確定場景隨時問的推移如何動態(tài)變化。因此，VRML是以節(jié)點和事件路由為基本組成要素，來描述三維對象和交互行為，經(jīng)過瀏覽器解釋執(zhí)行后，用戶就可感受到一個有聲有色的虛擬世界。
VRML虛擬現(xiàn)實建模語言用來創(chuàng)建逼真的三維虛擬場景 。它改變 了網(wǎng)絡上2D畫面的狀態(tài)，并能實現(xiàn)3D動畫效果 ，特別是改變了當前網(wǎng)絡與用戶交互的局限性，使得人機交互更加方便與靈活，使虛擬世界的真實性 、交互性 和 動態(tài)性得到了更充分的體現(xiàn)。在VRML建立的虛擬場景中，用戶可以直接與場景中的事物交互，產(chǎn)生身臨其境的效果 ，從而使人在虛擬場景中得到與自然世界同樣的感受。
2 虛擬農(nóng)田場景的設計
2．1 建立虛擬場景應用背景
虛擬現(xiàn)實農(nóng) 田場景設計是利用人造景觀和自然景觀相結(jié)合，為檢測農(nóng)機作業(yè)機組在農(nóng) 田中的工作性能、減小能耗、提高功效以及檢測關(guān)鍵部件的工作性能提供一個實用的軟件開發(fā)試驗平臺。例如 ，通過與虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景的交互，就可以不受季節(jié)限制，完成對收獲機割臺工作性能的測試，掌握其動力消耗、損失率和傳動配合等情況，進而測試整機設計方案的合理性。虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景設計針對農(nóng) 田路況 、農(nóng)作物布局和行走作業(yè)機組進行虛擬仿真，創(chuàng)造出逼真的三維立體場景 。
2．2 虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景設計
虛擬現(xiàn)實農(nóng) 田場景設計是利用虛擬現(xiàn)實程序設計語言進行軟件的設計開發(fā)，使虛擬農(nóng)田場景與現(xiàn)實農(nóng)田場景融合，從而創(chuàng)建出逼真的三維立體農(nóng)田場景。虛擬現(xiàn)實農(nóng) 田場景包括玉米地、土地、人行道和行走車輛等。在虛擬現(xiàn)實農(nóng)田中，可以體驗虛擬世界給人們帶來的現(xiàn)實無法比擬的感受。
虛擬現(xiàn)實農(nóng) 田場景軟件設計，是利用先進的漸進式軟件開發(fā)模式對虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景進行需求分析、設計和編碼 ，包括路面設計 、人行道設計 、作物設計和車輛設計等。設計采用模塊化和組建化設計思想，開發(fā)設計層次清晰、結(jié)構(gòu)合理的虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景。虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景設計的層次結(jié)構(gòu)如圖 1所示。
2．3 農(nóng)田三維源數(shù)據(jù)獲取
農(nóng)田三維源數(shù)據(jù)多種多樣，主要有地形圖、專題地圖、衛(wèi)星影像、航空相片和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)文件以及相應的海量屬性數(shù)據(jù)等，包含等高線、高程點、溝渠、田間道路 、田埂、植被類型、農(nóng)作物等圖層或數(shù)據(jù)類型。不同格式的源數(shù)據(jù)的采集獲取方式也不同，主要包括全野外數(shù)字測圖、地形圖數(shù)字化和數(shù)字攝影測量等。
2．3．1 農(nóng)田三維地理對象建立
對于大范圍農(nóng) 田地形數(shù)據(jù)，采用內(nèi)聯(lián) VRML文件，將整個復雜的地形分為幾個部分，每一部分用一個相應的 VRML文件創(chuàng)建，最后用 Inline節(jié)點將這幾部分的VRML文件集合到一個 VRML文件中，得到整個地形模型。對于田埂、溝坡、田邊樹木和溝渠等農(nóng)田設施，需要單獨三維建模。建模時，將其分為點、線狀地物和面狀地物，以便分別建模描述表達?？梢赃x用 Auto CAD，3DS MAX，ISB(Intemet Space Builder)等作為三維模型的開發(fā)工具，然后通過文件轉(zhuǎn)換工具轉(zhuǎn)換成．wrl文件。為營造出真實農(nóng)田環(huán)境的氛圍，在戶外用數(shù)碼相機采集農(nóng)作物真實紋理，并進行適當?shù)奶幚?，得到理想的材質(zhì)圖片。
采用 VrmlPad編輯器來對 VRML文件編輯。Vrm1．Pad編輯器在編寫 VRML文件時，除具有一般 的文本編輯功能外，還可以提示選擇 VRML語言的關(guān)鍵字，而且用戶定義的節(jié)點名和事件名等會 自動地動態(tài)加入關(guān)鍵字庫 中，參與提示選擇，編程人員無需記憶VRML眾多的關(guān)鍵字。VrmlPad編輯器支持打開文件時的預覽，支持對節(jié)點效果的預覽和整體場景預覽。通過對 VrmlPad編輯器中瀏覽器控制按鈕的選擇 ，用戶可以從不同角度觀看場景。
2．3．3 交互式場景的實現(xiàn)
VRML場景沒有地面屬性，行進中的拖拉機難以感知當前路面狀況，如土壤的堅實度 、空隙率、密度和土壤應力等，給虛擬試驗 帶來 了諸 多不便。根據(jù)VRML的事件驅(qū)動機制和 Script編程技術(shù)，在場景開發(fā)中進行了場景地面信息的列表，給出了不同地面坐標下的地面屬性(主要包括路面介質(zhì)參數(shù)或坡度等)。場景運行 中，通過編程節(jié)點實時采集當前車輛坐標，并調(diào)用地面信息列表，將地面屬性反饋給仿真模型，以實時調(diào)整仿真參數(shù)和運行姿態(tài)。
2．3．4 虛擬現(xiàn)實農(nóng) 田場景源程序
虛擬現(xiàn)實農(nóng)田場景設計，利用虛擬現(xiàn)實程序設計語言中的基本幾何節(jié)點、復雜節(jié)點和動態(tài)感知節(jié)點進行開發(fā)設計，包括背景節(jié)點、視角節(jié)點、節(jié)坐標變換節(jié)點、內(nèi)聯(lián)節(jié)點、組節(jié)點 、重定義節(jié)點、重用節(jié)點、面節(jié)點、時間傳感器節(jié)點、動態(tài)插補器節(jié)點、事件和路 由等，并利用內(nèi)聯(lián)節(jié)點實現(xiàn)子程序調(diào)用，并實現(xiàn)模塊化和組件化設計。該設計利用動態(tài)插補器節(jié)點設計行駛的車輛景更加逼真、生動和鮮活。
在建立農(nóng) 田虛擬場景時，要求無論場景怎么移動，農(nóng)作物始終面向瀏覽者，所以在建立農(nóng)作物場景時引用了布告牌節(jié)點 (Billboard)。在 Billboard節(jié)點中，通過對域值 axisOfRotation的設定，使 Billboard自動地以其局部坐標系的z軸圍繞旋轉(zhuǎn)，從而保證布告牌造型始終面向瀏覽者。通過引用坐標變換節(jié)點(transform)，可以完成對多個農(nóng)作物的導人。利用改變該節(jié)點中 translation的值以及引用 inline節(jié)點，可逐個導入農(nóng)作物，從而構(gòu)建整個農(nóng)田場景。構(gòu)建農(nóng) 田場景的程序代碼由于篇幅所限從略。用 VRML語言設計的虛擬農(nóng)田場景如圖2所示。
參考文獻：
[1] 周鵬．潛土逆轉(zhuǎn)旋耕刀的重構(gòu)及拋土虛擬試驗[D]．鎮(zhèn)江：江蘇大學，2007：1—17．
[2] 楊國治．虛擬試驗場技術(shù)的研究與開發(fā) [D]．上海 ：同濟大學，2005：12—23．
[3] 陸林．基于ADAMS的油菜收割機清選裝置仿真與試驗研究[D]．鎮(zhèn)江：江蘇大學，2005．
[4] 郭天太．基于VR的虛擬測試技術(shù)及 其應用基礎研究[D]．杭州：浙江大學，2005．
[5] 喬彬，李尚萍．甘蔗收獲機械智能收獲系統(tǒng)虛擬試驗平臺的研究 [J]．機械制造，2007，45(3)：4—6．
[6] 趙明．VRML在電傳動裝甲車輛虛擬試驗中的應用[J]裝甲兵工程學院學報，2005，19(2)：85—88．
[7] 張文春，張濤．基于 VRML的道路三維虛 擬景觀構(gòu)建[J]．吉林建筑工程學院學報，2007，24(2)：22—24．
【關(guān)鍵詞】：鋼結(jié)構(gòu)；連接節(jié)點；預埋件；混凝土構(gòu)件
中圖分類號： TU391 文獻標識碼： A
1引言
改革開放以來，隨著鋼產(chǎn)量的提高，國家政策導向也開始轉(zhuǎn)變?yōu)楣膭钿摻Y(jié)構(gòu)應用于建設工程中[1]。 鋼結(jié)構(gòu)設計中鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)體系的樞紐，節(jié)點的主要作用是連接多個構(gòu)件和傳遞桿件內(nèi)力。因此節(jié)點設計是設計中十分重要的環(huán)節(jié)[2]。有限元理論和技術(shù)的發(fā)展以及計算機計算能力的不斷提高促進了計算機輔助技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設計中的應用。一些大型結(jié)構(gòu)分析通用軟件，如SAP、ANSYS、ADINA等，可以進行各類鋼結(jié)構(gòu)的靜動力、彈塑性分析[3]。鋼構(gòu)預埋件與混凝土構(gòu)件在前期設計及實際施工十分復雜和困難，需各單位相互配合協(xié)調(diào)。本文結(jié)合某體育館工程實例來討論鋼構(gòu)預埋件與混凝土構(gòu)件連接節(jié)點所存在的問題及相關(guān)建議。
2工程介紹
該工程為東南某省某市體育館，建筑面積約一萬三千平方米左右，頂部為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架頂棚，底部為混凝土看臺及基礎。體育館設計時涉及混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻等多個結(jié)構(gòu)專項設計。
本工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為一級，結(jié)構(gòu)設計基準期為50年，結(jié)構(gòu)設計使用年限為100年。建筑抗震設防類別為乙類。本工程結(jié)構(gòu)承載力按100年重現(xiàn)期設計，撓度按50年重現(xiàn)期設計。本工程抗震設防類別為重點設防類，工程所在地區(qū)的抗震設防烈度為6度，地震作用計算按7度（0.10g）、抗震構(gòu)造措施按7度考慮。鋼結(jié)構(gòu)設計時根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50017-2003)、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)等國家規(guī)范。
3鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件連接設計問題
混凝土部分設計時，其本身的復雜性，本構(gòu)關(guān)系隨受力狀態(tài)的不同而變化；加上頂部鋼結(jié)構(gòu)對其影響，而變得更加復雜。但通常僅將頂部鋼結(jié)構(gòu)的荷載輸入到混凝土結(jié)構(gòu)計算模型中。混凝土核心筒承擔主要豎向和水平荷載,支撐上部桁架鋼結(jié)構(gòu),形成鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu) [4]。在現(xiàn)今的體育場館設計中，由于鋼結(jié)構(gòu)部分與混凝土部分是分別由不同設計人員設計，因而往往在設計時缺乏相互協(xié)調(diào)。因此鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件連接節(jié)點的設計是體育場館設計上的一個盲區(qū)，容易產(chǎn)生設計問題，存在設計安全隱患。
對于頂部鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架通過鋼結(jié)構(gòu)設計軟件單獨進行受力計算后將其荷載加載到底部看臺混凝土梁柱上，對應的鋼構(gòu)件與混凝土梁柱構(gòu)件連接節(jié)點主要承受抗拔力，通過設計抗拔預埋件（如圖1所示）埋入混凝土中實現(xiàn)抗拔效應（參考圖2）。
圖1.預埋件示意圖
圖2.抗拔效應示意圖
3.1預埋件體積對其抗拔能力有削弱影響
預埋件設計體積太大使得混凝土梁柱構(gòu)件中混凝土用量大幅減少。預埋件所在位置為混凝土梁柱端部，這些位置均為箍筋加密區(qū)且配有較多縱向鋼筋。這將導致混凝土構(gòu)件內(nèi)部由大量鋼筋及鋼預埋件組成而混凝土實際含量變少。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2010）[5]中第9.7條對于預埋件及連接件的規(guī)定，未對預埋件體積與混凝土構(gòu)件的比例進行規(guī)定。
參照鋼筋抗拔性能的規(guī)定，抗拔力主要通過預埋件與混凝土接觸面的咬合能力實現(xiàn)的，形成一種內(nèi)約束。如果預埋件與混凝土的接觸面不足，將對其抗拔能力有著嚴重的削弱。在混凝土看臺結(jié)構(gòu)設計時，通常未考慮預埋件埋入后對框架梁受力改變的影響。鋼預埋件埋入后（如圖3、4所示）等同于增大了梁端部的實際用鋼比率，同時也削減的混凝土用量，并且改變了兩端部的受力性能；同時，巨大預埋件埋入有密集鋼筋網(wǎng)的混凝土梁端或柱端后，勢必對現(xiàn)場混凝土下料和工人振搗操作造成困難，容易造成內(nèi)孔洞。這也將使得預埋件的抗拔能力大大幅減少，甚至喪失抗拔能力。
因此建議：（1）設計單位在原有鋼筋總用量基本不變的情況下，繪制預埋件安裝二次深化圖。通過將鋼筋的截面面積和間距同時增大等辦法來實現(xiàn)較大的空間，減小密度同時使施工時更為便利。（2）優(yōu)化基礎混凝土的強度設計，以彌補接觸面不足等問題；分批多次澆筑混凝土，使混凝土的收縮在多階段完成，減少混凝土的水化熱現(xiàn)象，也可以使大體積混凝土的收縮應力和溫度應力減少，降低混凝土收縮開裂的可能性。（3）混凝土澆筑時, 預埋件處混凝土澆筑要對稱均勻下料, 振搗也需對稱。振搗棒在預留排氣孔內(nèi)均勻振搗，使混凝土中氣泡充分排除，混凝土高度高出預埋件表面，使混凝土與預埋件充分接觸，不發(fā)生空鼓。
圖3.預埋件置入示意圖
圖4. 預埋件埋入示意圖
3.2鋼結(jié)構(gòu)預埋件的埋入勢必會對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生一定的破壞
目前體育場館的鋼結(jié)構(gòu)頂棚和底部混凝土看臺經(jīng)常分包施工。由于是兩個施工單位分別承包施工，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土連接節(jié)點常常在施工上出現(xiàn)不協(xié)調(diào)。
由于鋼結(jié)構(gòu)預埋件設計時并未考慮混凝土構(gòu)件中鋼筋的分布，使得在實際情況下大體積鋼結(jié)構(gòu)預埋件難以埋入有密集鋼筋的梁端和柱頂。施工時為了將預埋件放到對應位置，往往要大費周章，影響施工進度。當框架梁端部的配筋率太大時往往使框架梁產(chǎn)生超筋破壞。這種超筋脆性破壞將使得混凝土壓碎脫落后鋼筋尚未屈服，喪失結(jié)構(gòu)延性。借鑒混凝土的超筋破壞，大體積鋼預埋件埋入混凝土梁端后，用鋼率過大可能產(chǎn)生同混凝土梁超筋破壞相似的脆性破壞。
因此，對于預埋件的設計、施工這一重要環(huán)節(jié),需要設計單位間相互協(xié)調(diào)，完成埋件件深化設計。將原設計柱頂梁鋼筋在設計規(guī)范允許的條件下作相應變更，讓出預埋件預埋空間，就配筋率、鋼筋的綁扎方式、混凝土的澆筑位置等交叉設計，在完成施工圖確認后，針對預埋件的施工編制作業(yè)方案；施工與設計單位互相合作，予以安裝指導和檢查，施工單位應嚴格按照設計圖紙內(nèi)容和相關(guān)規(guī)范安裝作業(yè)。如遇特殊情況需做出變更，應得到設計單位主管的認可。
柱子頂端設置預埋件時，鋼結(jié)構(gòu)施工單位為了保證預埋件能夠埋入混凝土構(gòu)件中，由于柱頂錨固鋼筋內(nèi)彎加上梁頂部有縱向鋼筋通過（如圖5所示），現(xiàn)場施工時往往通過減少柱子縱筋錨固長度和撬動梁兩端箍筋與縱向鋼筋來埋入柱頂預埋件，使得梁端箍筋間距與設計不符，更有甚者會剪短梁端箍筋，這也從某種程度上降低混凝土柱節(jié)點的受力性能?？蚣芰憾瞬抗拷罴用軈^(qū)是梁主要受剪部位，混凝土梁柱節(jié)點是結(jié)構(gòu)抗震的重要部位，是混凝土結(jié)構(gòu)概念設計中要重點加強的位置。變大箍筋間距或者裁斷箍筋使得其受剪承載力大幅降低。梁端預埋件與混凝土交界處是受剪斜裂縫最常出現(xiàn)的部位。如果此處缺乏箍筋起到的抗剪切能力將會嚴重影響結(jié)構(gòu)的承載能力，存在嚴重的工程結(jié)構(gòu)的安全隱患。
因此建議：（1）應與設計單位設計人員協(xié)調(diào),解決前期圖紙中梁頂部所出現(xiàn)的縱向鋼筋和柱端內(nèi)彎鋼筋影響預埋件安裝做出調(diào)整，繪制預埋件安裝二次深化圖。梁頂部的縱向鋼筋由原來的單排布筋更改為雙排布筋；也可將原有的梁主筋過柱面的通長筋，變更為梁主筋在柱面處斷開，錨入框架柱內(nèi)。將柱端少量影響到預埋件安裝的內(nèi)彎鋼筋更改為直接通過柱面錨入預埋件內(nèi)部的加長筋，為預埋件提供埋設空間。但上述方案必須經(jīng)過設計單位主設計人的同意。（2）預埋件的施工屬于隱蔽工程，預埋件在完成埋設后，混凝土澆注前，須派人在現(xiàn)場對其進行監(jiān)測檢查，如發(fā)現(xiàn)問題應及時匯報并解決。
圖5.縱向鋼筋通過柱頂示意圖
4 總結(jié)
對于以上幾點鋼構(gòu)件與混凝土構(gòu)件連接節(jié)點的問題，無論是理論分析還是試驗研究都還處于空白階段。因此有必要針對鋼構(gòu)件和混凝土構(gòu)件的連接節(jié)點進行實驗研究和理論分析。同時規(guī)范應提出關(guān)于預埋件的構(gòu)造規(guī)定與實際破壞情況相符合的計算公式。設計上應對鋼構(gòu)件和混凝土構(gòu)件的連接節(jié)點進行有針對交叉設計。鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土結(jié)構(gòu)部分的設計應相互協(xié)調(diào)，方便施工。設計時要避免由于預埋件的埋入對混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的不利影響。施工時要保證混凝土構(gòu)件中鋼筋不受破壞等要求。本文以工程實例簡述建議，僅供參考。
參 考 文 獻
[1]上官磊. 基于Java3D的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的虛擬裝配 [D]. 武漢科技大學碩士論文.2010：1.
[2]趙衛(wèi)東，孫浩波，衛(wèi)剛，等．三維鋼結(jié)構(gòu)CAD軟件中的節(jié)點設計[J]．計算機工程，2003，29(7)：33-34．
[3]楊武. 基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設計系統(tǒng)的研究與開發(fā) [D]. 武漢科技大學碩士論文.2010：3.