建筑结构分区

一位当代结构工程师对于概念设计的审视

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1.我们结构工程师在设计什么?    也就是民国期间,我们的建筑工程师们建造了一大批杰出的结构工程,中山纪念堂(上部钢结构,下部混凝土结构),包括新中国建国以后的建筑结构,如北京火车站,上海同济大礼堂等等一批当时在物资极度匮乏的境况下,研究土木工程史就知道当时处于前列,欧美的在工程师很惊讶中国的水平。当时西班牙,德国,瑞士,墨西哥等国际友人注意到了中国的结构设计水平。 现在呢,各类软件充斥整个设计院,真伪有限元充斥中国设计院,黑匣子充斥设计院,标准图集充斥设计院。比如一个悬臂梁宽900,梁端部配筋50 根32,稍微有结构概念的设计师就知道,弯矩图端部为0,根据构造配筋足以!计算机根据裂缝控制条件给出的计算结果。预埋板几乎无法安置!比如楼梯配筋,厚度按照标准图,要知道楼梯一般是现浇筑混凝土结构,与结构整体浇筑在一起,K 型支撑作用哪里去了?一位助理结构工程师拍桌子讲PKPM 就没有考虑,全国都没有考虑,你为什么让我考虑呢?我怎么会考虑?! 罢。居然某些大院老总也如此认为!

1.我们结构工程师在设计什么?

   也就是民国期间,我们的建筑工程师们建造了一大批杰出的结构工程,中山纪念堂(上部钢结构,下部混凝土结构),包括新中国建国以后的建筑结构,如北京火车站,上海同济大礼堂等等一批当时在物资极度匮乏的境况下,研究土木工程史就知道当时处于前列,欧美的在工程师很惊讶中国的水平。当时西班牙,德国,瑞士,墨西哥等国际友人注意到了中国的结构设计水平。

现在呢,各类软件充斥整个设计院,真伪有限元充斥中国设计院,黑匣子充斥设计院,标准图集充斥设计院。比如一个悬臂梁宽900,梁端部配筋50 根32,稍微有结构概念的设计师就知道,弯矩图端部为0,根据构造配筋足以!计算机根据裂缝控制条件给出的计算结果。预埋板几乎无法安置!比如楼梯配筋,厚度按照标准图,要知道楼梯一般是现浇筑混凝土结构,与结构整体浇筑在一起,K 型支撑作用哪里去了?一位助理结构工程师拍桌子讲PKPM 就没有考虑,全国都没有考虑,你为什么让我考虑呢?我怎么会考虑?! 罢。居然某些大院老总也如此认为!

结构程序的出现很大程度的减轻了计算工作量,当变成黑匣子的时候,又把设计师眼睛上蒙上了一块黑布,标准图又是一匹瞎马,业主的“科学发展观”的鞭打下,可谓“盲人骑瞎马,夜半临深池”!


2.距离结构真实是近了远了?

   拉丁格言:简单是真的标志,美是真理的光辉!

   近代土木工程从十七世纪中叶到二十世纪中叶的约300年间,经历了最初以伽利略、牛顿和虎克所创建的力学理论为标志的“奠基时期”(1660-1765)和以英国工业革命为标志的“进步时期”(1765-1900)以及第一次世界大战前后包括20世纪30年代欧美各国大兴土木的“成熟时期”(1900—1945)。尤其现在的计算机诞 ,有限元的强大实力,一切结构成为可能!结构设计自由了!果真如此吗?

   我们大学的博士,硕士,在学习弹性,塑性,大举进军弹塑性的时候,又有谁去到现场,又有谁了解我们的建造者呢?我们的农民兄弟! 有人称他们是:文盲+流氓!当我们的塑性设计进入执行阶段时,是不是早已经进入了超塑性了!欧拉、贝努力的平截面假定大大解放生产力的时候,当克拉夫动力学如一盏亮指引人前进时,混沌来了,抹煞一切结构工程概念,将结构变成0110 时,上帝笑了!


3.离开计算机,我们仍旧是结构工程师吗? 结构概念与有限元工具?


   一块挡土墙,怎设计,高端的有限剖分一下,在配筋。正好没有计算机软件狗,没有办法计算,没有狗不行我们结构师不行呀!只有狗才行!只能这样告诉业主。

    对老少皆学习花费大量精力学习有限元,土木工程有限元,航空工程有限元的时候,学习完成之后,摆出大有登天入地之势!

    如果不从结构的基本概念入手而直接进入有限元,老人学习可谓:‘百岁老翁攀枯枝。’小孩子学习可曰: ‘井上辘轳卧婴儿。’


4.当代我们结构设计缺乏什么?

    有幸在今年北京遇到英国曼奇斯特的大学教授季教授,他和他伙伴和博士的一个研究兴趣之一就是分析50 年以前的结构概念设计,现代的计算手段进步发挥的作用远远不及结构概念的作用。我们为欢呼胜利的水立方结构,结构概念的提出来自于澳洲的PTW 和澳洲ARUP,和国人的有限元计算以及试验促使了成功!佛山世纪莲以及深圳宝安体育场均来自德国的SChlaich 的概念设计,拉丁的格言:简单是真的标志,美是真理的光辉!


5.结构工程师的出路?


    土木工程经历了四个时期,砖石木时代,罗马的拱结构,中国的赵州桥,当时的概念设计让现代的计算手段分析自愧不如。铁器时代:埃菲尔铁塔,中国的铁索桥,混凝土时代:sears大厦,金贸大厦,等典范。钢索时代:布鲁克林桥,苏通大桥,水立方,世纪莲,将结构引向轻型化方向。但也有背离的此方向的个别案例,仅仅在中国。

下一个时代是什么?当欧美的大师在学习东方哲学时,近代轻型结构的始祖德国大师(Frei otto)包括前国际空间与壳体结构主席川口卫很惊讶老子的哲学,自然的哲学。我们又该是不是把目光投向东方哲学。

    LY Lin先生取得了惊人的成绩时:他说; “我越发发现我自己有点骄傲了,因为我学会了东方的哲学,是我土木工程创新的源泉。”

    开拓空间形式和功能成为结构设计师的唯一出路 ,艺术和技术在古时是统一的 ,越来越走到工程设计师的方向 ,留给艺术家的仅仅是装修的东西 。研读林先生的著作不能发现,他不仅仅在概念方面著名,同时通晓制作,安装,造价等各个方面,这个就回答结构工程师的出路问题。


6.结构概念是结构设计的灵魂!结构是建筑的精髓!

    当今已经形成了世界的两个顶级的工程学派,斯图加特,芝加哥,如果追溯到春秋战国,空间张拉结构的开始应源自 墨子的风筝(用于军事),骨架式膜结构的开始;中国木塔结构,筒中筒结构,唐宋既有剪刀撑,早有领先西方的智慧和技术。

    现在结构领域一个不争的事实,西方领导东方,他们投放了大量的工具(BIM,高等有限元,流体分析,多场耦合),甚至是故意**,占领市场,因为他们到对中国的早时期的结构智慧感到惊讶同时看到了我们现代的技术实力不足以与其抗争。



7.少年强则国强,少年弱则国弱!

    梁启超先生的少年强则国强!

    德国斯图加特英才辈出的地方 如:莱昂哈特 邦德国桥梁结构工程和钢筋混凝土专家。1909年生于斯图加特。1931年毕业于斯图加特工业大学。1933年留学美国,在珀杜大学作研究生,1938年以《梁排的简化计算》论文,获斯图加特工业大学工学博士学位。1934年以后,莱昂哈特在国家高速公路总局斯图加特桥梁局和国家交通部等单位任工程师。自1958年起任斯图加特大学教授,1967年当选为斯图加特大学校长,1974年退休后任名誉教授。    莱昂哈特曾主持设计、建造过一些有名的桥梁如:德国第一座高速公路悬索桥;杜塞尔多夫—克尼斜张桥等10座莱茵河桥;美国著名的帕斯科—肯纳威克预应力混凝土斜张桥(1978年建成),主跨299米,采用新颖的悬浮体系。他创造了悬臂浇筑法、顶推法等先进的桥梁施工技术而多次获得世界桥梁设计竞赛的大奖,对桥梁,特别是对预应力混凝土桥的发展,作出了较大贡献。此外,1956年莱昂哈特还设计了第一座带有塔顶旋转餐厅的斯图加特预应力混凝土电视塔(高 210米)等其他结构。莱昂哈特在钢筋混凝土梁的抗剪理论方面有较深造诣。他曾先后出版了著名的《圬工结构教程》(已被译成多种文字出版),以及《桥梁──美学和造型》等著作。莱昂哈特曾任国际桥梁及结构工程协会、国际预应力协会以及国际壳体及空间结构协会等的领导职务。


    一个人完成完成大学教育22岁,如果工作到30岁也有8年时间,勤奋好学也进步可以成为领域专家。  完成研究生教育25岁,不断进取,5年


也基本成为该领域专家,完成博士生教育28岁,深入结构,2年基本也可能成为该领域专家。 我们相信: 机会属于那些不断改变,调整的知识结构,不断进取的人!

人的可贵的创作时间,如同生命过程其实很短暂,也就是10年。


工程师的生命周期:

18岁~25岁,接受优良高等教育。

25岁到35岁之间是,是积累技术资源,创造性工作的最佳时期。

35岁~45岁,是积累社会资源的高峰期,社会性工作的最佳时期

45~55岁,两类资源的交叉期间,需要传承后者,培养学生。

55岁~65岁,学生已经到了开始的25岁和35岁之间,一个轮回。

65~75岁,桃李满门,颐养天年。


8.亲爱自然,忠诚结构!  

    亲爱自然,忠诚结构!

    大师之所以大师,在于他的自然之心,宽厚仁义之心,在于他的感召力,在于探索自然的奥秘,真实地传承后人!真实地有益于社会的发展进程。而不是将所谓的天下技术化为己有,唯独所有。

如同后人传承的极具价值的精神财富:预应力先生,林同炎在预应力混凝土结构,以及结构概念与体系,德国莱昂哈特的,混凝土结构,桥梁美学等等杰出大师,托罗佳的结构哲学的著作,人类的财富!


9.概念不是经验的简单累计!  

    概念不是经验的简单累计,而是先验,更是直觉(insight)。杰出的工程师之所以具有直觉是在融合自身所有的优点和社会结合的最佳点

10. 杰出的概念,更需要杰出的执行力!  

    概念如同灯塔,指引方向,执行力如同船舰。世界上一等一的结构大师,不仅仅是在概念方面一等一,更重要是在执行力上。


11. 高度决定跨度,有多高就能看多远 !  


    梁的跨越能力取决于它自身的高度,更大的跨度就要体系上的革新,超越梁,不超越梁的体系就不可能有桁架,不可能有悬索,不可能有充气。站多高才能拿看多远。

12.当下的力量,富而后工 !  

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