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【容柏生】院士教你如何做结构设计

发布于：2014-06-23 16:35:23 来自：建筑结构/武汉老庄结构院 [复制转发]

本帖最后由樱花满开于 2014-6-23 17:23 编辑

【容柏生】院士教你如何做结构设计

看看大师如何看待结构设计这项工作，相信看完本文对我们结构人员会有一定的启发。

本文着重说明了以下6个方面的内容：
1 提高工程师的水平并发挥工程师的主导作用
2 重视概念设计
3 推新创新，开展科研
4 做好抗震设计
5 完善和补充计算机程序的功能
6 争取有关工种和专业的支持

1 提高工程师的水平并发挥工程师的主导作用

设计工作是由工程师去完成的，也就是说，在设计工作中，工程师是主导者。工程师应该运用个人才智，控制整个设计，让设计出来的成品体现你的智慧和水平。当然，要是设计工程师自身的水平不高，纵使你控制了整个设计，那设计成果也只能体现你所具有的水平而已。因此，提高工程师的设计水平是首要的。提高设计水平，可以通过不断的努力，包括刻苦学习基础理论、钻研有关技术、认真积累和吸收经验、学习先进、推新创新、开展科学研究等途径来实现。总之，并无捷径，唯一靠的是刻苦努力。

除此以外，一些工作方法也能起到帮助提高设计水平的作用。如在设计开始前，充分收集有关资料并进行分析研究，从中发现和掌握其精华，把它运用在你的设计中；在设计过程中，积极运用思考去发现问题和解决问题，尤其对一些疑点，决不不求甚解，轻易放过，而是必求其解，弄个水落石出，这样不但可以保证设计的质量，还能从中悟出一些道理和培养敏锐的分析能力，对提高设计水平也有好处；在设计完成后，要很好地总结，发现优缺点，缺点不再犯，优点继续发扬和提高，等等。

其次是发挥工程师的主导作用问题。显而易见，要是你放弃了设计工程师的主导作用，不运用你具有的知识去控制你的设计，那么纵使你的设计水平很高，设计成果的水平也不可能高。

这里有两种情况，其一是责任心不强，懒得花功夫，这属于态度问题，要从思想方面去解决，这里就不谈了。其二是不自觉地失去了控制能力，这一点在普遍使用电脑进行设计的情况下往往容易出现。原因是有些人过于甚至于盲目相信电脑，对电脑的计算结果或者成图不作检查分析和判断，有时还被电脑的结果牵着走。其实电脑程序有一定的适用条件，而且它是根据计算简图和所输入的数据去工作的，适用条件不符、计算简图不能反映实际结构或者输入数据不正确，其结果就不准确甚至可能是错误的，盲目使用就等于失去控制，失去工程师的主导作用。要提高设计水平，就要求设计工程师既有高的设计水平，还得要能起到控制设计的作用，两者必须兼备，缺一不可。

2 重视概念设计

概念是一种反映事物本质属性的思维形式，它反映客观事物的一般的、本质的特征，是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。概念设计就是以工程概念为依据，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制，具体地说就是制定方案，包括总体系和所有分体系的布局和处理原则。

上面提过，设计工作是由工程师控制的。所谓控制，就是在设计的各个阶段对设计的各部分，设计工程师首先根据一般的工程结构概念和该类型工程的结构概念，结合该工程的具体外部条件，考虑一个结构设计方案，包括结构体系、结构布置、构造处理原则、采用的计算方法等，经过初步分析研究认为合理并可行后，以此作为原则进行具体的设计。由于这个原则来自有关概念，也就是说它是符合客观规律的，这样就保证了正确的设计方向，不犯原则上的错误。

当然，在具体细节中还要作这样或那样的调整才能完成设计，但这些调整不会影响大局。

掌握好概念设计不仅可以保证正确的设计原则，还可以通过它来解决设计中出现的问题以至提高设计水平。当发现某个技术问题时，可以根据概念来分析其原因，这往往比直接检查数据更快更有效，而且可以找到问题的症结所在。这个方法最适合用于判断电算结果，电算过程有上亿个数据，要跟踪数据是不可能的，只有用概念来判断其合理性或找原因，又用概念去解决问题才是出路。

概念设计运用得好，能使结构尽量满足外部条件并以最合理的受力状态去工作，从而带来结构更安全可靠和良好的经济效益。可以说，某些创新也是来自概念的，当你掌握某些体系、构件或构造的概念而又发现可以用更简单更合理的另外一些体系、构件或构造来代替它时，其结果就是创新。

概念设计是设计工程师的思维活动，必然贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平，这就保证了工程师在设计中的主导作用。概念设计的水平越高，设计成果的水平就越高。概念设计的水平来自深厚的基础理论、对结构原理和力学性质的深刻理解及丰富的工程经验（包括积累的和吸收的）等方面，要提高概念设计水平从而提高设计水平就要在这些方面下功夫。

3 推新创新，开展科研

提高结构设计水平，从另一角度看，意味着要使设计成品比现阶段的具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。这就得用推新和创新来解决，结构技术的不断发展就是靠推陈出新，作为结构设计工程师，有责任承担起这个任务。

要是安于现状，不求进取，甘于出“行货”，那么水平是提不高的。推新看来似乎比较容易，问题是往往得不到足够的重视。建设部陆续公布推广的新材料、新技术、新结构等是通过试验研究、鉴定，再经实践且证实有效和合乎经济效益的，得到推广将会提高建筑结构的水平。作为设计工程师应该在适合的条件下予以大力推广应用。

当然，在推广应用的过程中会遇到这样或那样的困难或阻力，设计工程师不应因难而退，而应耐心做工作，努力克服困难和阻力，当推新的积极支持者。不要把创新看得很神秘，也不要对它要求过高。大的改革往往是由小的改进开始或积累而成的，而小的改进也未尝不是提高。

创新最好结合实际工作进行，在设计过程中，只要本着勇于创新的精神，在各个环节上多动脑筋，注意是否还有可改进的地方；是否还有可以用更好的结构形式的地方；在理论或者计算方法上是否还有可深化或简化以致更新的地方，这样往往就会发现改进或改革的对象，在此基础上开展工作并深入下去，就有可能得出成果。这种做法来自生产，有了可行的结果又直接用于生产，就容易见效。

此外，创新工作宜联合有关部门如设计、科研、施工、以至业主等合作进行，以便能在研究过程中同时解决各方面的技术问题，使成果更全面和易于推广应用。创新工作必须有科学的态度，不应主观认定，更不能盲目实施。有了新的设想和方案，就要开展科学研究，从理论上探讨它的可行性和先进性，通过试验来证实它的正确性。对于较重大的改革还要通过实践的考验。

结构设计结构