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    3. 【结构咖】老结构工程师谈结构设计 | 深度

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      来源:土木检测 如有侵权请联系删除 自己在一家大型工业设计院工作,毕业工作已经十多个年头。与很多国?#19994;?#21516;行们在实际工程中真刀真枪干过。结构设计做了很多,看了很多,也想了很多。现在对结构和结构设计所想写下来,与同行们一起分享。希望对所有梦想成为真正结构工程师的年轻人有所帮助。写得对的地方我们一起来共勉,对写得不对的地方我们一起来?#20889;琛?#32769;一代结构人已经退出历?#36820;?#33310;台,我们正在创造属于我们这一代人的历史。

      来源:土木检测

      如有侵权请联系删除


      自己在一家大型工业设计院工作,毕业工作已经十多个年头。与很多国?#19994;?#21516;行们在实际工程中真刀真枪干过。结构设计做了很多,看了很多,也想了很多。现在对结构和结构设计所想写下来,与同行们一起分享。希望对所有梦想成为真正结构工程师的年轻人有所帮助。写得对的地方我们一起来共勉,对写得不对的地方我们一起来?#20889;琛?#32769;一代结构人已经退出历?#36820;?a href="https://www.co188.com/tag/12744.html" target="_blank">舞台,我们正在创造属于我们这一代人的历史。


      结构设计教育需改革


      很多年轻人加入了建筑结构设计的行业,结构设计师收入也不错,结构人迎来了春天。但并不是所有人的春天,一帮热血沸腾的年轻人每天面对琐碎的?#38469;?#38382;题,披星戴月带着巨大的职业压力在做设计,其实过的?#38469;?#19982;富士康员工相当的苦逼生活。这很大原因归结于我们的?#38469;?#27700;?#20132;?#27809;有达到职业要求。只有冲破了?#38469;?#23631;?#24076;?#32467;构人的春天才真正到?#30784;?/span>


      对于如何提高设计水平,我想起了?#24050;?#22806;语的教训。从初中?#38469;?#21040;研究生毕业,整整花了 13年的学外语。第一次出国门,发现所学外语与实际应用相去甚远,连基本的问题?#24049;?#38590;解决。在国外一年时间里,基于生活和工作需要,跟司机、厨师学、当地的工程师学…,外语终于可以张口就有。回国时在昆明机场在电梯里忘记了这是国内,用外语回答别人的问题发现对方很茫然,后才想到这已经是国内了。13 年的努力敌不过一年,为什么?不是我们不努力,而是我们努力的方向不对。外语不是什么高大?#31995;?#19996;西,是传统学校教学方法有问题的。


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      基于设定的?#38469;远?#19981;是基于需要的学习,耽误我们十多年的青春。同理,结构设计学习也是一样,很多?#25628;?#20102;很多年的数学,如代数、几?#38382;?#23398;、微积分、概率论、线?#28304;?#25968;、离散数学等等,学了很多工程力学,如材料力学、结构力学、理论力学、弹塑性力学等等,在实际的工程中能应用多少呢。学校教育并不是基于实际需要的教育。导致很多工程师都?#19981;?#22312;家里闭门造车,拿着规范?#26657;?#25265;着软件不放。


      有很多人认为大院的设计水平就很高,其实不然。设计院的水平就是做具体事情的几个工程师的水平。大多也就是闭门造车的产品,过分依赖规范和软件,只关心结果不关心过程,结构设计思路不明确,主次轻重不分,没有理解结构设计本质,没有掌握结构设计逻辑。结果是做设计如打乱仗,每天带着一堆疑问做设计,压力大,效?#23454;停?#36136;量差。


      学校里边的理论课与实际应用脱节。数学、理论力学、结构力学、材料力学等不是基于设计工程需要而学习,?#38469;?#32771;得很高深,具体到工程实际就不会应用了。规范制造了很多名词,提出很多要求,一般人很难看出背后的规律,很多地方很难跟实际联系起来,结果是考注很高分的人不见得能做出多高的设计。这?#26790;?#24819;起老外?#21152;?#35821;四级考不及格的事情。这跟我们学英语一样,从初中到大学毕业,结果还是写不出来,张不开口。新东方英语的成功就是对学校英语教学失败的证明。


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      结构师教育存在同样的问题。这种基于?#38469;?#38656;要且缺乏实践的教育模式导致很多刚刚毕业学生面对设计不知道从何下手。在设计单位,注重速度而不在乎设计技能培养,让一批年轻人蹉跎了人生学习知识的最美好的时光,失去了独立思考的能力。


      最麻烦的是我们的结构是教育以及我们的结构设计思维模型。在学校里老师念经式的讲课。毕业后,就像一台没有拼装的机器,无法自行能运转起来,更别?#30340;?#29983;产产品。刚刚毕业出来做设计,首先花大量的时间去画图,同?#24405;?#30340;?#38469;?#22721;垒限制。


      工程师成才的路?#24076;?#27704;远没有抓到设计的真相,全部?#26538;?#33539;和所谓?#26408;?#39564;说辞。我觉得中国结构工程师培养从来没有在正?#36820;?#36712;道上。那每年不到 10%的通过率的注册?#38469;?#23601;?#20405;?#26126;。如果把工程师水平分级,可以分为画?#25216;丁?a href="https://www.co188.com/tag/9214.html" target="_blank">简支梁级、框架级和土木级。在我看来,我国 80%的工程师属于画?#25216;?#21644;简支梁级。


      墨守成规、缺乏创新。我们的结构工程师教育需要一场革命。目标是:结构工程师能熟?#36820;?#36816;用结构基本理论解决结构设计问题。不管辅助软件?#27809;擔?#19981;管有没有规范,我们能做出合理的结构。方向是:基于结构行为需要的结构设计学习方法(PSR)。


      工程师培养应该回归到正?#36820;?#36712;道上来,工程师做工程师应该做的事,软件做软件做的事,规范做规范做的事情。我们要做到“?#19994;?#35774;计我说了算”。什?#35789;?#32467;构设计:结构设计是一门学问也是一种习惯;设计做透了就像玩积木,做不透就像走迷宫;设计做得多不如想得多,想得多不如想得?#28014;?#19968;句话:做透它,形成一种习惯。


      具体如何做呢?关于结构设计和结构师技能提高在这里我谈谈?#19994;?#30475;法。


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      年轻设计师的问题

      平?#27605;不?#22312;网上跟年轻的同行们讨论问题,发现很多人年轻同行?#21152;?#19968;样的毛病。


      01 离不开规范。

      做设计一定要按着规范一条一条套。就不知道如何做出一个可靠合理的设计,不知道如何优化设计。


      02 ?#19981;?#29992; PKPM。

      不管遇到任何问题都?#19981;?#29992;软件建立一个模型分析,而且希望所有的问题都能在软件模型中表达出?#30784;?


      03 不?#19981;?#20998;析。

      遇到不熟悉的结构?#38382;劍?#19981;知道如何分析。


      04 对结构安全可?#21827;?#37324;没有底。

      有的人做一个结构,不知道结构有多少余度,最后是做完设计回去天天睡不着觉。


      05 乱套规范。

      明明是受?#20849;课唬?#19968;定要计算一下混凝土的裂缝。检修用的吊车梁,一定要计算一下疲劳。


      06 没?#26032;?#36753;。

      做结构设计,关键的地方不去想,把主要?#26408;?#21147;放在?#25105;?#30340;地方。


      为什么出?#32456;?#31181;情况呢?归根结?#36164;?#27809;有系统性的理解透彻结构行为和设计本质。


      比如不清楚荷载取值,不清楚结构如何工作如何破坏,不清楚构件如何崩溃。结构工程师把基本的结构原理放到一边,而放大?#24247;木?#21147;在画漂亮的?#24049;?a href="https://www.co188.com/tag/33525.html" target="_blank">结构计算软件等方面。这?#26790;?#24819;起了咱?#20405;?#22269;学生学英?#27169;?#22825;天去背语法,而不是去开口和运用,最后大部分是哑巴英语,外语应用水?#20132;共?#22914;在海外呆过几年的厨师。


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      设计逻辑比设计?#38469;?#37325;要


      结构设计本质?#38469;?#19968;样的,?#38469;?#32467;构力学、材料力学的问题。做结构设计最重要的是设计逻辑。其他的如软件应用、规范熟练、画图工整等?#38469;?#36741;助而已。


      主要的结构设计逻辑:

      01 结构安全性层次:关键构件、?#25105;?#26500;件;

      02 结构设计本质是:结构破坏预测(结构分析)与结构破坏设?#28291;?#32467;构设计);

      03 理解结构行为是结构设计的基础

      04 做设计前,首?#28909;?#23450;设计目标;

      05 结构设计所有?#38382;?#24517;须是可靠的。可靠性理论是结构安全的基础

      06 结构设计分为评估层次和精算层次。对任何设计,首先进行简化方法的评?#28291;?#24403;评估认为有必要时才做精算。除非局部评估认为很关键才需要用诸如 ABAQUS 或ANSYS 等有限元计算。


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      关于设计软件


      刚参加工作的时候主要是 PKPM,任何设计上都想到 PKPM 解决。由于PKPM 功能有限,有的异型一点点的结构建立模型很麻烦,想尽各?#32844;?#27861;去建立模型。浪费了很多时间和精力。


      现在回想起来,为什么不寻?#20063;?#29992; PKPM 可以解决的办法。很多烦恼?#38469;?#22240;为用某种软件带来,那我们干嘛一定要用呢。所以建议大家不要太依?#31561;?#20214;。养成软件依赖症,对设计失去控制能力,设计水?#25509;?#36828;不会提高,而?#19968;?#32473;你的工作带来无穷无尽的烦恼。为了减少烦恼,尽快把设计弄透,而不?#26538;?#22810;得劲精力研究某种软件如何操作。


      除了 PKPM,其他的国际认可的通用型软件 STAADPRO、MIDAS、ABAQUS 、ANSYS?#28909;?#20214;的操作思?#33539;际?#24046;不多的,仅仅是界面和操作方法有所不同。就像?#21482;?#25805;作系统那样,大同小异。不同软件有不同的侧重点,很难说?#27809;怠?


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      关于我国设计规范


      规范就像法律,最好的法律注重法理,最差的法律是基于某些人的利益需要。我们的规范就像最差的法律。我国的规范更注重具体要求,而不注重原理,想帮工程师考虑很多问题却?#38469;?#20102;工程师的创造性。规范提了很多闭门造车式的要求,实践过程中发现了问题,就不?#31995;?#21319;版修修?#20849;梗?#32467;果是越来越厚。


      每一个规范都?#19981;?#20114;相抄袭自成一体,搞得很混乱很复杂,当一本规范升版的时候,其他规范不就忙着升版。一帮人忙着出版新的规范诠释,到处开讲座。一帮人忙着赚钱,这帮人是谁呀,学霸、规霸。为了编写规范每年搞了很多经费,做哪些重复了很多次的试验。这门那么古老的工程学,他们每年都能推陈出新,为什么?因为他们根据自己需要那么做,而不是因为科学。


      作为规范应用者,我们应该理解规范背后的真相。不管是钢结构、混凝土还是高层结构或者是抗震,都回归到荷载—结构行为—结构抗破坏设计,?#38469;?#32467;构力学材料力学的问题。只要理解了规范背后的真相,几十本规范浓缩起来成一本规范,其他规范?#38469;?#36825;本规范的变种。那你就成为一名真正的结构工程师。任何设计?#38405;?#26469;?#20992;?#36731;易拿得起放得下。

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