Архитекторы и инженеры: совместная работа над проектированием конструкций

1. Резюме Студенты исследуют интерфейс между архитектурой и проектированием. В связанной с этим практической...
2. Цели обучения
3. Образовательные стандарты
4. Международная ассоциация инженеров-технологов - технология
5. Основы урока и концепции для учителей
6. Сопутствующая деятельность
7. Словарь / Определения
8. оценка
9. Мероприятия по продлению урока
10. Рекомендации
11. Авторы
12. авторское право
13. Вспомогательная программа
14. Подтверждения

Резюме

Студенты исследуют интерфейс между архитектурой и проектированием. В связанной с этим практической деятельности студенты выступают как архитекторы и инженеры, проектируя и строя небольшой гараж.

Инженерное соединение

Обязанности инженеров и архитекторов часто пересекаются. Обе профессии являются неотъемлемой частью проектирования и строительства конструкций, таких как здания и мосты. Архитекторы проектируют пространство, чтобы удовлетворить потребности клиентов, а также эстетический внешний вид внутри и снаружи здания. Основная ответственность инженеров - обеспечить безопасность конструкции и соответствие всем соответствующим строительным нормам и правилам. Инженеры заботятся о том, чтобы сделать здания безопасными и функциональными, выбирая конструкционные материалы, определяя конструктивные элементы конструкции, а также определяя электрические, отопительные, вентиляционные, кондиционерные и сантехнические системы. Один из способов, которым инженеры и архитекторы сообщают друг другу свои идеи, - это чертежи или технические чертежи.

Цели обучения

После этого урока студенты должны быть в состоянии:

• Объясните роли архитектора и инженера.
• Приведите пример различных обязанностей архитекторов и инженеров при проектировании зданий.
• Объясните, что разработка стали была ключевой предпосылкой для строительства небоскребов.

Образовательные стандарты

Каждый урок или деятельность TeachEngineering соотносится с одним или несколькими образовательными стандартами K-12 в области науки, техники, техники или математики (STEM).

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проектом D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , государством; внутри источника по типу; например , наука или математика; в пределах типа по подтипу, затем по классу и т . д.

Международная ассоциация инженеров-технологов - технология

Введение / Мотивация

День Олимпийского футбольного матча наконец настал! Ваш класс арендовал экологичный автобус, чтобы доставить вас на Олимпийский стадион. Когда вы приближаетесь к точке высадки, вы в восторге от того, сколько людей вокруг стадиона. Парковочная конструкция забита полностью, машины упакованы во все 10 уровней. Парковочная конструкция выглядит очень современно - со всякими причудливыми штрихами и украшениями. Это действительно впечатляет. Вы знаете, что инженеры-строители помогают строить здания, но немного интересует, кто еще может быть вовлечен в этот процесс. Как вы думаете, кто еще может быть вовлечен в процесс строительства зданий? Другие типы инженеров, архитекторов, планировщиков землепользования, строителей, среди прочего, все участвуют в создании зданий.

Два главных проектировщика здания - архитектор и инженер . Поначалу это может показаться немного запутанным, поскольку роли и обязанности инженеров и архитекторов не совсем четкие и частично совпадают. Давайте попробуем прояснить ситуацию, начиная с того, что мы знаем.

Кто такой инженер? Инженер - это человек, который проектирует и строит вещи на благо общества. Инженеры используют математику и естественные науки для проектирования и строительства конструкций, оборудования и процессов. (необязательно: показать студентам Что такое инжиниринг? видео )

Кто такой архитектор? Архитектор - это человек, который разрабатывает креативные проекты для зданий или сооружений. Таким образом, работа инженера и архитектора, хотя и схожа, варьируется в некоторых деталях.

Как архитекторы и инженеры работают вместе? Архитектор больше заботится о внешнем виде конструкции, тогда как инженер в первую очередь заботится о безопасности и функциональности конструкции. Инженер выясняет, какие материалы использовать и как безопасно построить здание, задуманное архитектором. Небоскребы - хороший пример. Подумайте о небоскребах и о том, насколько они высоки - какой огромный подвиг спроектировать и построить такую ​​высокую конструкцию.

Рисунок 1. Прочные стальные «двутавровые балки» позволяют строить небоскребы.

Copyright © 2006 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Редмонд, Вашингтон 98052-6399 США. Все права защищены.

Кто-нибудь когда-нибудь был в небоскребе? Небоскребы существовали лишь около 90 лет назад. До появления небоскребов самые высокие здания могли иметь высоту всего лишь 10 этажей. Это было потому, что основным материалом, использованным при строительстве конструкций, была древесина. У архитекторов были планы и надежды на более высокие здания, но имеющиеся в то время материалы не позволяли зданиям выдерживать вес зданий, превышающих около 10 этажей. Инженеры начали разрабатывать стальные балки, которые намного прочнее деревянных и могут использоваться при строительстве зданий и мостов. Сегодня мы называем эти прочные балки двутавровыми балками (см. Рисунок 1). Разработка стальных двутавровых балок была именно тем, что нужно архитекторам для строительства более высоких зданий; в результате небоскребы начали взлетать высоко в небо.

Очевидно, что современные города - с их удивительными горизонтами - являются результатом совместных усилий инженеров и архитекторов. Высота и красота зданий и других конструкций не могут быть достигнуты без усилий обоих видов техники.

Рисунок 2. Архитекторы обсуждают план.

Copyright © 2006 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Редмонд, Вашингтон 98052-6399 США. Все права защищены.

Итак, мы знаем, что архитекторы хотели создавать более крупные и сложные здания, а инженеры помогли им понять, как это сделать. Таким образом, кажется, что архитекторы выдвигают идею, а затем составляют план, который инженеры помогают им выполнить. У плана архитектора есть специальное название - он называется планом (см. Рисунок 2). Кто-нибудь видел план? Какова цель проекта? После того, как архитектор создает проект (план здания), инженер просматривает проект архитектора и решает, какие материалы должны быть использованы, чтобы довести проект архитектора до конца и сделать здание достаточно прочным для использования.

Многие типы инженеров также работают с другими системами в здании, такими как лифты, освещение, отопление, вентиляция, кондиционирование, сантехника и многое другое. Для проектирования, строительства и окончательной подготовки здания для ежедневного использования требуется много командной работы инженеров. От выбора подходящей мебели до энергоэффективных оконных покрытий и звукоизоляционного ковра, есть много деталей, которые входят в дизайн здания.

Основы урока и концепции для учителей

Архитектор и инженер участвуют в проектировании и строительстве здания, будь то дом или небоскреб. Архитектор проектирует и составляет планы зданий, мостов и других сооружений. Целью дизайна архитектора является удовлетворение требований заказчика, создание внешнего вида конструкции по вкусу и выполнение качественных работ. Студенты могут попрактиковаться в применении этих соображений и навыков для проектирования собственного гаража с Требования и ограничения: изготовление моделей парковочных гаражей деятельность.

Инженеры-строители, инженеры-строители и инженеры-строители обязаны применять проект архитектора и доводить его до строительства. Цель этих инженеров состоит в том, чтобы удовлетворить требования заказчика и сделать конструкцию функциональной и безопасной. Другими инженерами, которые могут быть вовлечены в проектирование зданий, являются, в частности, инженеры-электрики для систем освещения, инженеры-механики для лифта и инженеры-сантехники для системы сантехники.

Рисунок 3. Масштабный чертеж.

Copyright © 2006 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Редмонд, Вашингтон 98052-6399 США. Все права защищены.

Ключевое различие между архитектором и инженером заключается в том, что архитектор больше внимания уделяет мастерству и дизайну здания, а инженер больше внимания уделяет технической и структурной стороне. В то время как архитектор заботится о том, чтобы здание было эстетически привлекательным, инженер следит за тем, чтобы здание было функциональным и безопасным. (Конечно, существует много совпадений, но эти определения должны дать студентам общее представление.) Архитекторы проектируют структуру с учетом потребностей и требований заказчика. Инженеры проектируют структуру согласно проекту архитектора, включая электрические чертежи, структурную схему и водопровод. Для разработки и представления своих проектов архитекторы и инженеры используют технические чертежи, называемые чертежами . План - это подробный чертеж, представленный архитектором или инженером, который описывает их дизайн. Чертежи можно рисовать или рисовать на компьютере с помощью компьютерной программы для рисования, такой как AutoCAD® или SolidWorks®.

При проектировании любой конструкции архитектор должен планировать свои идеи, делая масштабный чертеж (см. Рис. 3). Прежде чем инженер сможет одобрить проект архитектора, он должен проанализировать проект и выбрать материалы, которые могут безопасно поддержать конструкцию. Инженер берет план, представленный архитектором, и определяет, возможно ли его построить, и какие материалы лучше всего использовать. Разные материалы имеют разные преимущества, такие как большая прочность или большая гибкость. Например, одним из преимуществ древесины является то, что она обеспечивает большую прочность, но ее также можно легко сократить до нужного размера. Сталь, однако, лучше подходит для высоких зданий, потому что она прочнее дерева и может быть изготовлена ​​из длинных балок. Есть много решений, которые входят в каждую незначительную деталь проектирования и строительных конструкций. Для проектирования безопасных конструкций, которые будут работать в течение многих десятилетий, инженеры должны быть в курсе свойств материалов, знать о недостатках конструкции и исследовать новые инженерные технологии.

Сопутствующая деятельность

Закрытие урока

Время приближается к игровому времени, и ваш класс решает отправиться на стадион, чтобы занять свои места до начала действия! Когда вы идете на Олимпийский стадион, вы все еще думаете о том, что вы только что узнали об архитекторах и инженерах. Вы знаете, что есть много разных площадок для различных олимпийских событий: футбольное поле, спортзал, плавательный комплекс и многое другое. Некоторые из этих зданий выглядят очень аккуратно и, должно быть, потребовали много работы как от архитекторов, так и от инженеров! Посмотрим, сможете ли вы вспомнить разницу между ролями архитектора и инженера. Кто может сказать мне, что делают архитекторы? (Ответ: архитектор больше внимания уделяет мастерству и дизайну здания.) Отлично! А что делают инженеры? (Ответ: Инженер больше внимания уделяет технической и структурной стороне.) Может ли кто-нибудь привести пример того, как инженеры и архитекторы имеют разные обязанности при проектировании здания? (Возможные ответы: архитекторы решают, где должны быть окна и освещение, где должны располагаться дверные проемы и лестницы, где должны быть встроены книжные полки и прилавки и т. Д. Инженеры заботятся о том, чтобы сделать здания безопасными и функциональными, выбирая конструкционные материалы, решая, где следует возводить конструкцию Участники проекта должны пойти, и проектирование электрических, систем отопления, вентиляции, кондиционирования и сантехники.)

У меня есть еще один вопрос к вам. Кто помнит, что должно было произойти, прежде чем архитекторы и инженеры смогли построить высокие небоскребы? Вот так! Сталь, которая прочнее дерева, должна была быть изобретена. Это прекрасный пример того, как инженерные разработки позволяют архитекторам реализовать свое видение удивительно высоких зданий.

Рисунок 4. Пример совместной работы инженеров и архитекторов для воплощения замысла архитектора в жизнь.

Copyright © Пекинская муниципальная комиссия городского планирования, http://www.bjghw.gov.cn/forNationalStadium/indexeng.asp

Словарь / Определения

Архитектор: Человек, чья профессия - проектирование и составление планов зданий, мостов и домов, а также многих других сооружений.

Blueprint: Подробный план дизайна, обычно в масштабе.

Системы автоматизированного проектирования: Разработка программного обеспечения, используемого в архитектуре и технике для создания точных чертежей; также известный как CAD.

Инженер: Человек, который использует математику и науку, чтобы проектировать и создавать вещи на благо человечества и нашего мира.

оценка

Оценка перед уроком

Вопросы для обсуждения: сбор, обобщение и обобщение ответов учащихся.

Кто-нибудь знает, что делает инженер? (Ответ: Инженер - это человек, который проектирует и строит вещи на благо общества. Инженеры используют математику и науку для проектирования и строительства конструкций, оборудования и процессов.) Кто может объяснить, что делает архитектор? (Ответ: архитектор - это человек, который разрабатывает креативные проекты для зданий или сооружений.) Может ли кто-нибудь подумать, когда эти две профессии будут работать вместе? (Ответ: при проектировании и строительстве небоскреба, олимпийского стадиона или любой другой конструкции) Какие инженеры, помимо гражданских инженеров, участвуют в создании конструкции? (Ответ: инженеры-электрики, инженеры-землеустроители, инженеры-светотехники, инженеры-механики и т. Д.)

Оценка после введения

Олимпийский дизайн: в качестве класса выберите одно олимпийское здание или площадку, а затем составьте список различных задач, которые выполняются при проектировании этой структуры. Некоторые из этих задач включают в себя:

• Выяснение правильного размера дверных проемов, количества ванных комнат, где разместить выключатели света, какой кровельный материал использовать и т. Д. Постарайтесь выяснить, являются ли эти задачи частью проекта архитектора или чертежа / дизайна инженера. (Ответы: дверные проемы - архитектор; ванные комнаты - архитектор; выключатели света - инженер; кровельные материалы - инженер.)

Когда студенты вызывают компоненты, напишите различные части в двух столбцах - один в разделе «Архитекторы», а другой в разделе «Инженеры». Попросите студентов помочь вам решить, к какой колонне должны относиться различные части здания. Спросите студентов, помнят ли они, что нужно было разработать, чтобы построить высокие и сложные здания. (Ответ: стальной). Напомните учащимся, что возведение конструкции может быть довольно сложным, поэтому очень важно, чтобы архитекторы и инженеры хорошо работали в команде, чтобы удовлетворить потребности и желания заказчика.

Обсуждение специальных структур: Обсудить в классе:

• Какие есть разные структуры, которые архитекторы и инженеры спроектировали и построили вместе? (Ответ. Практически любая конструкция, включая мосты, школы, дома и предприятия, является результатом совместной работы архитекторов и инженеров. Если вы выполняете эту работу в составе Олимпийской инженерной группы, используйте примеры из Олимпийских игр в Пекине.)

Итоговая оценка урока

Рисование. Предложите ученикам нарисовать свой олимпийский отель и сделать «чертеж» своей комнаты. План должен включать дверные проемы и части комнаты, а не мебель или аксессуары, если они не встроены в отель. Попросите учащихся обозначить детали, разработанные инженером (выключатели, сантехника и т. Д.). Скорее всего, вам понадобится нарисовать примерный план на доске, и было бы также полезно объяснить, что подразумевается под «видом сверху» на комнату или здание.

Мероприятия по продлению урока

Попросите студентов исследовать строение и попытаться найти чертежи здания. Кроме того, попросите студентов посетить библиотеку и почитать книгу с чертежами, в которых они заинтересованы.

Предложите студентам исследовать небоскребы и обнаружить другие инженерные достижения, которые имели решающее значение для развития небоскребов (например, лифты, компьютерные информационные мониторы, телефоны и т. Д.).

Рекомендации

Муниципальная комиссия по городскому планированию Пекина, «Презентация конкурса на проектирование архитектуры национального стадиона (Главный стадион Олимпийских игр 2008 года)», 2002 г. www.bjghw.gov.cn/web/static/catalogs/catalog_itl/itl.html Доступен 2 ноября. , 2006

Беллис, Мэри. About, Inc., About.com, «История небоскребов», 2006. http://inventors.about.com/library/inventors/blskyscapers.htm По состоянию на 2 ноября 2006 г.

Penn State, факультет архитектурного проектирования, FAQ для абитуриентов. www.engr.psu.edu/ae/advising/prospective_faq.asp Принято 2 ноября 2006 г.

Rangaswamy, Aswin, Ассоциация инженеров-строителей PE в Южной Калифорнии, «FAQ», 2006. http://www.seaint.org/SEAOSC/public/faq.htm По состоянию на 2 ноября 2006 г.

Фонд Викимедиа, Инк. Википедия, Свободная энциклопедия, «Архитектурное проектирование», 31 октября 2006 г. www.wikipedia.org По состоянию на 2 ноября 2006 г.

Фонд Викимедиа, Инк. Википедия, Свободная энциклопедия, «Небоскреб», www.wikipedia.org. Доступно 2 ноября 2006 г.

Фонд Викимедиа, Инк. Википедия, Свободная энциклопедия, «Чертеж», www.wikipedia.org По состоянию на 2 ноября 2006 г.

Авторы

Сара Стемлер; Мелисса Стратен; Кэтрин Беггс; Денали Ландер; Эбигейл Уотроус; Джанет Йоуэлл

авторское право

© 2006, Регенты Университета Колорадо.

Вспомогательная программа

Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Подтверждения

Содержание этого учебного плана по созданию цифровой библиотеки было разработано в рамках гранта Фонда усовершенствования последипломного образования (FIPSE), гранта № Министерства образования США и Национального научного фонда GK-12. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны соглашаться на одобрение со стороны федерального правительства.

Последнее изменение: 27 мая 2019 г.

Похожие

Комментарии