谈谈对结构设计的认识

谈谈对结构设计的认识对结构的认识我觉得就如同对佛学中禅语的理解一样,有着“简单”（肤浅）一“复杂”（繁缛）一“简约”（像得道高僧的偈语，能一语中的、切中要害但又不失严谨）三个层面。对初涉结构专业的人员而言,因为他们的阅历、经验较少,思维还仅仅停留在单构件的认知层面，而使其对 结构的认识过于简单化其结构的知识点极其有限且又不能将各个知识点有机地组织起来当然,这也与 中国传统的结构教育方式不无关系。他们对结构的理解、认识缺乏“缩放式”的发散思维方法很多问题完 全可以用所学的材料力学等力学知识通过“缩小式”类比思维加以解决结构的内力可以视为一个悬臂构件 中的应力；从大的讲,也可通过“放大式”进行类比思考将结构中繁杂的构件与社会中形形色色的人“牵 强”地、对号入座般地等同起来,所以说做结构设计就是研究怎么做人，明白这一点，再做结构应该不是太难 了当然,因其对社会的认知、感悟有限,这种方法对于他们可能有点儿难度。对于5-10年（可能时间更长）的结构设计人员而言,结构设计是“复杂”的，这说明他们还没有悟到结构设 计的精髓所在，还不能从“复杂”中解脱出来。较为复杂结构的处理能力是必须有的 且“复杂”的思考是必 要的,但这决不应作为“炫”其结构水平的一种手段相反,在“复杂”中不要身陷其中、“作茧自缚”般地 挣扎不出来,关键是在“复杂”中不能迷失自我亦即结构可以繁冗,但思路必须有序,做不到这一点,有一定 实践经验的结构师只能是徒有其名、徒受其累！最后一个层面是我重点强调的，在这里，我很难以涉入结构专业时间的长短来界定是否达到了该层面 因为这不仅需要一定的实践经验，还需要智慧、灵性和悟性就如醍醐灌顶一样。达到了这个层面，其结构 方案的预估能力应该是不会太差。此时，他应该会深深体会到：结构不是完全靠软件计算出来的，在上机之前 做一些结构方案的勾画是非常必要的。正如国际结构权威Edward L Wilson所说：“完全依赖计算机而做结 构设计，简直是对结构设计师的侮辱”！这就需要设计者必须了解各种超限信息产生的原因，并且知道各个超 限信息的关联性泛泛地讲就是要对结构有一个全面的、纵深的理解。譬如：解决某一超限问题，既要有针 对性，但又不能顾此失彼、“按下葫芦起了瓢”，这种有“联动”效应的超限问题的处理，如果是单单靠“毅力” 一遍又一遍地调试解决，则不能说其结构水平达到了该层面，充其量只能说其做结构比较“有耐心”，因为他 可能还不清楚造成此超限问题的最根本原因是什么，或者说他在面对多个超限问题时，从思路上还找不到同时 搞掂所有超限问题的关键路线、寻求不到一个较佳的平衡点，没有这个技巧，如果转行的话，千万不要在中国 官场里混戏语！谈谈对结构设计的一些思考结构设计的本质任务：结构设计其实就是考察设计者对建筑结构在各力场作用下的综合组装能力一一可以将结构看作是一堆散 放在于旁边不限量的、截面及材料等属性待定的构件，怎样合理地将其组装起来，既能满足建筑空间的要求， 又能具有相当优异的结构工作效能（说白了就是其经济性指标），它是一个需要全面把握的系统工程一一仅仅 依靠软件计算后就完事大吉而不进行合理优化的结构设计根本谈不上所谓的技术含量一一其实做设计的是电 脑而不是人，刻薄地讲，做结构设计的千千万，但可以称得上设计师的又有多少呢！因此，从这个角度讲，结 构设计没有最优，只有更优！（详见结构的能效分析一文结构思维与规范的关系：它们之间的关系可以简单地用个比方来描述：结构思维就像一根近乎没底的管子，更多地需要做纵深的思 考，想得愈深对结构的理解可能愈通透；而规范就像这根管子的壁，设计者的思绪怎么飞都可以，但超越了管 壁是要付出代价的！谈谈对结构专业的一些举措1、规范的熟练程度及理解深度的要求正如前面所说，发散的结构思维需要规范这根“管子”来约束它，“管子”织得不密，一个有着若干强条 漏网的设计成果很难被认为是佳品，这也是我为什么要求把这根“管子”织得极密的原因所在，因此规范这一 关，任何一个结构设计者是必须过的，并且要做到不用翻书从头至尾把它讲一遍不但要讲条文的“表象”， 而且还要讲其“内涵”及相关条文之间的“关系”，当然，还要明白它们在各个软件中具体处理方式，这样才 能做到上机之前“成竹在胸”。因此，把规范的方方面面先贯穿于结构设计过程的始终与等设计结果出来后再 去用规范条文去“修剪”存在着质的差异。2、对结构设计者的思路、方法的引导与扶持我对结构设计者的建议就是：不要不做结构方案勾画而先“闭着眼睛”建模，且把大量精力花在解决单构 件的超限问题上而不注重宏观超限问题这种结构成果无论图做得怎么漂亮且没构件超限信息但还是没有 任何价值；相反，在结构方案阶段，单构件的超限不是我所关心的，此时，应该把更多精力用于结构方案的优 化上，然后才是处理单构件超限问题，亦即先整体后局部这是结构设计时提高效率很适用的一种方式。因 此，我会极力让设计者养成这种习惯，之后他们再解决诸如周期比、扭转变形指标、刚重比、剪重比、刚度比、 楼层剪力比及一般墙倾覆力矩百分比等结构宏观问题时，一定会得心应手，手到擒来。如果说在解决复杂高层 结构的宏观超限问题时，模型调试不超过3 次，做结构还是很有前途的！没有绝对的权威，对设计者的一些“亮点”给予体面的扶持，这不但需要技巧，更需要勇气！可以想象一 个在技术上相对民主一点儿的结构专业，它所包容的结构氛围是积极向上的，但其内部又不乏竞争，其生产能 力和效率是不言而喻的。3、结构设计效率的提高结构设计应该是设计为主，画图为辅的一个过程。而现在大多数结构人员已经沦落为整天操作CAD的绘 图员这是很不幸的，因为他们还没有找到更适合提高其出图速度的方法和工具，也就更没有时间去对结构 的某个问题作纵深的思考和总结结构人员不但要知道怎样干，关键是还要告诉他们为什么要那样做，要让他们的思维活跃起来，各个知识 点能够联动起来。再者，对比并发掘各个软件的长处，对结构设计的效率提高不无裨益。另外，在一定时间内，制定或更新本专业的内部标准既有文字性的技术要求，又有图纸方式的标准图， 对减少低附加值的重复劳动应该大有帮助。在某个层面上，反传统结构专业的培养方式而让他们形成与众不同结构素养、修为和更加快捷适用的结构出图节奏和方法是我对每一个结构设计者的郑重承诺！4、结构人员的培训定期或不定期地举办结构培训讲座和论坛，可以加深员工之间的了解，可以给予他们打开各自心扉的勇气，这对于提升员工的自信心和打造一个稳定具有向心力的结构专业是很重要的。较为权威、先进的结构软件的培训也是必要的，结构理论对软件极少具有排他性的，因此，多掌握几个结构软件可以通过对比来了解各自的优缺点不能在北方只知有PKPM,南方只知有广厦，而像Strat、3D3S、 TUS、XSEEL、ETABS、SAP2000等都是相当不错的结构软件，在某些方面，它们各自都有其它软件不可替 代的优越性。5、结构设计的程式化管理结构专业的管理，既是技术方面的又是生产管理方面的，因此，制定一个合理、详尽的程式化流程，在相 对民主的技术氛围下尽可能地对其进行集中、统一，从而避免不必要的时间浪费。甚至有的要求还可能是强制 的，但时间久了设计人员会体谅这种做法的。譬如：某一特定的（含结构型式、复杂程度、层数等信息）结构， 含钢量和砼含量的单方指标多少较为合适，如果设计者对这两大主材的指标连印象都没有，肯定会信口开河。 这也是强制让其做一个简单测算的原因，一则在同业内人士聊天时避免闹出笑话，二则可以通过工程之间的经 济性指标对比，找出产生这种差异的原因所在，以便在以后的工程中加以合理的设计改进。6、企业文化的点缀靠一个结构专业简单地通过办一些专栏、板报等形式来创立一个设计院的企业文化是不现实的，而结构专 业的强化、提升和更加细腻地打造只能说是对一个设计院企业文化的闪亮点缀，只要大家齐心合力，做到这一 点，一个更加富有朝气的设计院的到来应该是指日可待！（关于企业文化的想法，详见也谈企业文化一文） 我的论文摘录1、结构的能效分析结构是那巴黎塞纳河畔的埃菲尔铁塔，结构那是三龄童手中的积木小屋；结果是那芝加哥九束筒西尔斯大厦，结构是那东非草原上层层叠叠的蚁丘；结构是风中摇摆的草木，结构是沐浴在阳光、雨、雪中的万物.结构繁缛但有序，结构简约而不简单.有了物质就有了结构，有了重力场就有了建筑结构。 结构亦是哲学中的一支，与之对话需要智慧和灵性就像阿拉伯传说中的智者她。可以滋养并丰富你，你又陶醉且不疲于其中. 产生建筑结构的源在哪里？（以下的结构均指的是建筑结构） 结构存在于某一特定的载体上，首先会有重力场产生（此重力场是广义的，亦即载体与结构二者之间的引，力然）后可能还会有风、 地震、爆炸等力场的存在，这些姑且称为主力场；而其它诸如雨、雪、水流、滑移、沉降等都是因为主力场特别是重力场的存在而产 生的可以想象，在失重状态下它们对结构的影响已不复存在，因此，它们都是主力场衍生的次级表象。结构与其重力场产生的载体保持强有力的稳固连接对结构的现实存在是必要的因为结构在地风震、等水平力场作用下的若产生较 大的水平滑移则对其存在不具有现实意义。这也决定了风、地震等力场只有通过结构本身与重力场加以联系但，最终就像涓涓细流汇入重 力场之中。故此，可以将重力场视为母力场，从而结构就可简化为携带了其它水平力场信息后在重力场中的物质存在。四维空间中的结构存在？2、也谈企业文化笔者认为：企业文化首先是一种知觉，一种直接的感觉和表象及无法用语言来表述的企业的内涵它。既是一种现代企业管理理论和方 式，亦是现代社会文化的缩影，是袖珍式的社会文化；它以企业活动及企业员工为载体，来折射企业的形象、素质和修养；它是企业人性 化气质和个性的外在展现。它融于企业全体员工的内聚力，是企业的组织行为学。企业文化在企业管理中的重要性表现于以下几个方面： 凝聚作用它像一根纽带，将职工和企业紧紧联系在一起，使广大员工产生巨大的向心力和凝聚力，使每个职工有了归属感和荣誉 感。企业文化的这种作用，尤其在企业危难之际和创业开拓之时更显现出巨大的力量。激励作用企业文化注重研究的是人的因素强，调尊重每一个人，相信每一个人，凡事都以职工的共同价值观念为尺度，能最大限 度地激发职工的积极性和创造性。协调作用企业文化的形成使企业职工有了共同的价值观念对，很多问题的认识趋于一致，增强了他们之间的信任、相互交流和沟 通，使企业的各项活动更加协调。约束作用企业文化对职工行为具有无形的约束力员，工的一言一行势必折射出企业本身的素质和修养经，过潜移默化形成一种群 体道德规范和准则，实现外部约束和自我约束的统一。这种有机的统一对企业的稳定发展不无益处。塑造形象作用优秀的企业文化向社会大众展示着企业成功的管理风格良、好的经营状况和高尚的精神风貌，从而为企业塑造良好 的整体形象，树立信誉，扩大影响，是企业巨大的无形资。产3、扭转变形指标的量化推导抗震设计时，控制地震扭转效应的影响是至关重要的。而对扭转效应影响的控制基本上是由周期比1及扭转变形指标E来量化完 成。但二者控制的侧重点不同，周期bTt/T1控制的实质即是从振型的变形能（常借基底剪力j或振型参与质量系数Y来体现），此时 各振型中的平、扭效应并不拆分（振型效应可视为由平动效+应扭转效应组成）亦即从振型的总体效应来控制，也可认为是个较抽象 的宏观控制概念；而扭转变形指标的实质则是对各振型下的楼层弹性水平位移（楼层位移可视为由平动+部扭分转部分组成）按平、扭 水平位移分量进行拆分（见图一、图二，）它是将平、扭水平位移相对大小作为衡量扭转效应的影响指标，是一个相对具体的控制概念。 二者是从不同角度来看待地震的扭转效应，而不是依附关系，确切地讲应是二者之间的相互补充。扭转变形指标E的定义：按照建筑抗震设计规范GB50011-200D 3.4.2条的定义扭转变形指标E楼层的最大弹性水平位（或层 间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值。总工职位感言一个称职的结构总工，不是要结构人员怎样干，关键是要告诉他们为什么要那样做，要让他们的思维活跃 起来，各个知识点能够联动起来，否则做结构不会有太大出息；再者，要让员工提高结构设计的速度-因为 现在大多数结构人员已经沦落为整天操作CAD的绘图员-这是很不幸的，因为他们还没有更适合他们的能够 提高出图速度的方法和工具，也就没有时间去对结构的某个问题作纵深的思考和总结.在某个层面上，反传统结构专业的培养方式而让他们形成与众不同结构素养修为和更加快捷适用的结构出 图节奏和方法是我对每一个结构员工的郑重承诺！附加信息2、论 文开洞剪力墙的连梁设计、高层住宅施工中的常见问题及处理方法、高层建筑屋面工程成本分析、杜拉纤维在工程 中的推广与应用、板厚、荷载改变对地震动参数及位移、刚心的影响、冷轧带肋和冷轧扭钢筋的对比分析、也谈企业文 化、高层建筑结构施工中有关钢筋的技术处理措施、薄弱层的双重控制指标及设计要点、高层建筑中砼的抗裂技术处理 措施、P-效应对结构各振型周期的影响、倒置式屋面在高层建筑中的适用性、抗规6.1.14的反常抗震设计调整方法之 理论支撑、预应力梁的快速估算方法、筏板基础的设计要点、框支剪力墙，嵌固端位置不同的静、动力分析、落地 剪力墙，嵌固端位置不同的静、动力分析、底框-抗震墙砌体房屋的抗震概念设计、短肢墙结构的设计要点、高层建筑中 常见结构形式的抗震概念设计、砼结构大小偏压的简便图形求解方法、高层结构设计中平面不规则的调整方法、高层结 构设计中竖向不规则的调整方法、怎样驾驭各震型的比例因子、解决扭转超限问题的个人心得、结构方案阶段的设计思 路、搭接柱转换在一个工程中的实际应用、结构设计中倒荷及传力路线的人为调整方法、结构规范中量化要求的速记方 法、结构软件中的参数取定之我见、双连梁的概念设计、约束及构造边缘构件的反向设计控制、高位转换的设计控 制重点、高位转换相对角位移的可控调整方法、层间转换构件的设计思路、弹性地基梁板的快速手算方法、“强柱 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