人法地,地法天,天法道,道法自然,尋求符合自然的結(jié)構(gòu)體系,是結(jié)構(gòu)概念的追求。不過對此也只能神往一下,一是自己天賦有限,不知道能學(xué)會多少,不知道多長時間可以有所領(lǐng)悟;二是要謀生,畫圖,學(xué)習(xí)現(xiàn)在要用的各種工具,考證等等,偶爾看到就神往下,可以不會,但要知道高人處處有,各種高級計算并不是結(jié)構(gòu)設(shè)計的終極追求,概念設(shè)計才是結(jié)構(gòu)設(shè)計的精華。土木工程是一個崇高的行業(yè)。它的魅力在于把人類的想象借助科技力量加以實現(xiàn),同時為人們提供住房,創(chuàng)造就業(yè)機會,提高生活質(zhì)量。這就是土木工程師的職責(zé)。
——赫伯特·胡佛(工程師,人道主義者,美國第31任總統(tǒng))
1。歷史與現(xiàn)狀
耶魯大學(xué)畢業(yè)的詹天佑的歷史,就是在清末和民國初年的與英國,日本,德國的工程師的抗?fàn)帲c現(xiàn)在的西方工程師來中國的爭奪設(shè)計權(quán)和施工權(quán)毫無差異!與西方合作過的人都有深感,其中微妙關(guān)系。詹天佑先生的人字鐵路就是突破常規(guī)的想法,就是概念設(shè)計,規(guī)劃的合理設(shè)計,因地制宜,自強不息,驅(qū)除韃虜。
土木工程設(shè)計師,必看電影:《詹天佑》!強烈推薦!現(xiàn)狀與當(dāng)時是多么的相似!清朝的王爺千般阻撓,武斷指揮,克扣工程款。事情更不好辦。
中外合作和較量的本質(zhì)。倘若詹天佑復(fù)生,看到北京南站,上海南站,武漢新站,廣州新站等一個個重大工程前期的概念設(shè)計大權(quán)旁落,天佑是何等心情?!
洋人工程師就成了突破“專家審查”,有效途徑,中國專家又怕洋人,一百年都沒有變!特別新CCTV之后,尤其是CCTV新樓之后,基本給世界一個信號:中國,錢多,人傻,快來!
專業(yè)的,非專業(yè)的,中國通洋人都來到中國,他們讀的歷史和中國方面的書,比中國人讀書都多,他們深知中國的現(xiàn)狀,他們一直研究中國的歷史,,每月讀2本中國書,我曾經(jīng)笑著對一位洋人工程師朋友講: “你在中國獲得成就遠遠比歐洲大的多!”他笑點頭,這句話比較有意思的。
和這位朋友打過幾次交道,出現(xiàn)分歧的時候,拍桌子大罵發(fā)生過一次,盡管大罵過,這點和中國人不同,他們不計較大罵,照樣笑嘻嘻地,洋人厚黑功底比較深。
中國的資質(zhì)審查制度,只能給中國的留下施工圖設(shè)計,在重大的項目工程中,尤其是典型的建筑工程中,概念設(shè)計和方案設(shè)計基本被西方把持,
留給中方的僅僅是價格低下,耗費時間和精力的一些基本上是查核規(guī)范的工作,這個又是中方擅長的,樂不思蜀,控制權(quán)和決斷權(quán)仍然要競爭。
基礎(chǔ)設(shè)施方面,李國豪等老一輩在南浦大橋的建設(shè)成功,奪回了重大橋梁的設(shè)計權(quán),
比較一下西方知名大學(xué)麻省,耶魯,卡耐基梅隆,斯圖加特,蘇黎世高工與中國知名大學(xué)同濟,清華等的教科書和課程表,以及哲學(xué)教育,就知道民用建筑方面需要一代甚至幾代的努力,或許會趕上,超越。
也就是民國期間,我們的建筑工程師們建造了一大批杰出的結(jié)構(gòu)工程,杭州錢塘大橋,中山紀(jì)念堂(上部鋼結(jié)構(gòu),下部混凝土結(jié)構(gòu)),包括新中國建國以后的建筑結(jié)構(gòu),如北京火車站,上海同濟大禮堂等等一批當(dāng)時在物資極度匱乏的境況下,研究土木工程史就知道當(dāng)時處于前列,歐美的在工程師很驚訝中國的水平。當(dāng)時西班牙,德國,瑞士,墨西哥等國際友人注意到了中國的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。
現(xiàn)在呢,各類軟件充斥整個設(shè)計院,真?zhèn)斡邢拊涑庵袊O(shè)計院,黑匣子充斥設(shè)計院,標(biāo)準(zhǔn)圖集充斥設(shè)計院。比如樓梯配筋,厚度按照標(biāo)準(zhǔn)圖,要知道樓梯一般是現(xiàn)澆筑混凝土結(jié)構(gòu),與結(jié)構(gòu)整體澆筑在一起,K型支撐作用哪里去了?一位助理結(jié)構(gòu)工程師拍桌子講PKPM就沒有考慮,全國都沒有考慮,也罷,居然某些大院老總也如此認(rèn)為!結(jié)構(gòu)程序的出現(xiàn)很大程度的減輕了計算工作量,當(dāng)變成黑匣子的時候,又把設(shè)計師眼睛上蒙上了一塊黑布,標(biāo)準(zhǔn)圖又是一匹瞎馬,業(yè)主的“科學(xué)發(fā)展觀”的鞭打下,可謂“盲人騎瞎馬,夜半臨深池”!
<規(guī)范加一體化結(jié)構(gòu)程序 >—— 迫使結(jié)構(gòu)設(shè)計成為東拼西湊的計算機程序的操作者和規(guī)范條文限值的查對者!汶川地震讓人震驚,震驚的是大量的框架結(jié)構(gòu)并沒有按照規(guī)范的屈服機制屈服,地震烈度高不能回避對“他殺”,“自殺”的核心問題。
不識大梁真面目,只緣身在此板中。
陳青來先生,平法表示的確是一次創(chuàng)新,圖紙表達方面的創(chuàng)新,極大解放了繪圖工作,機械部總院(中元國際)1994年鄧潘榮,周廷垣教授請陳教授率先推廣,復(fù)雜的問題簡單化,是一次很大的革新。國際其它發(fā)達國家采用了梁的表示方法見下圖:具有借鑒之處。
2。距離結(jié)構(gòu)真實是近了遠了?
近代土木工程從十七世紀(jì)中葉到二十世紀(jì)中葉的約300年間,經(jīng)歷了最初以伽利略、牛頓和虎克所創(chuàng)建的力學(xué)理論為標(biāo)志的“奠基時期”(1660-1765)和以英國工業(yè)革命為標(biāo)志的“進步時期”(1765-1900)以及第一次世界大戰(zhàn)前后包括20世紀(jì)30年代歐美各國大興土木的“成熟時期”(1900—1945)。尤其現(xiàn)在的計算機誕生,有限元的強大實力,一切結(jié)構(gòu)成為可能!結(jié)構(gòu)設(shè)計自由了!果真如此嗎?
我們大學(xué)的博士,碩士,在學(xué)習(xí)彈性,塑性,大舉進軍彈塑性的時候,又有誰去到現(xiàn)場,又有誰了解我們的建造者呢?我們的農(nóng)民兄弟!也有人稱他們是:文盲+流氓!當(dāng)我們的塑性設(shè)計進入執(zhí)行階段時,是不是早已經(jīng)進入了超塑性了!
歐拉、貝努力的平截面假定大大解放生產(chǎn)力的時候,當(dāng)克拉夫動力學(xué)如一盞亮指引人前進時,混沌來了,抹煞一切結(jié)構(gòu)工程概念,將結(jié)構(gòu)變成0110時,上帝笑了!
半個世紀(jì)前混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)如此美妙!
3。結(jié)構(gòu)概念與有限元工具?
對老少皆學(xué)習(xí)花費大量精力學(xué)習(xí)有限元,土木工程有限元,航空工程有限元的時候,學(xué)習(xí)完成之后,擺出大有登天入地之勢!如果不從結(jié)構(gòu)的基本概念入手而直接進入有限元,老人學(xué)習(xí)可謂:‘百歲老翁攀枯枝。’小孩子學(xué)習(xí)可曰:‘井上轆轤臥嬰兒。
4。當(dāng)代我們結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏什么?
有幸在今年北京遇到英國曼奇斯特的大學(xué)教授季教授,他和他伙伴和博士生的一個研究興趣之一就是分析50年以前的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計,現(xiàn)代的計算手段進步發(fā)揮的作用遠遠不及結(jié)構(gòu)概念的作用。我們?yōu)闅g呼勝利的水立方結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)概念的提出來自于澳洲的PTW和澳洲ARUP,和國人的有限元計算以及試驗促使了成功!佛山世紀(jì)蓮以及深圳寶安體育場均來自德國的SChlaich的概念設(shè)計。
5。結(jié)構(gòu)工程師的出路?
土木工程經(jīng)歷了四個時期,磚石木時代,羅馬的拱結(jié)構(gòu),中國的趙州橋,當(dāng)時的概念設(shè)計讓現(xiàn)代的計算手段分析自愧不如。鐵器時代:埃菲爾鐵塔,中國的鐵索橋,混凝土?xí)r代:sears大廈,金貿(mào)大廈,等典范。鋼索時代:布魯克林橋,蘇通大橋,水立方,世紀(jì)蓮,將結(jié)構(gòu)引向輕型化方向。但也有背離的此方向的個別案例,僅僅在中國。
下一個時代是什么?當(dāng)歐美的大師在學(xué)習(xí)東方哲學(xué)時,近代輕型結(jié)構(gòu)的始祖德國大師(Frei otto)包括前國際空間與殼體結(jié)構(gòu)主席川口衛(wèi)很驚訝老子的哲學(xué),自然的哲學(xué)。我們又該是不是把目光投向東方哲學(xué)。
LY Lin先生取得了驚人的成績時:他說; “我越發(fā)發(fā)現(xiàn)我自己有點驕傲了,因為我學(xué)會了東方的哲學(xué),是我土木工程創(chuàng)新的源泉。”
開拓空間形式和功能成為結(jié)構(gòu)設(shè)計師的唯一出路 ,藝術(shù)和技術(shù)在古時是統(tǒng)一的,越來越走到工程設(shè)計師的方向,留給藝術(shù)家的僅僅是裝修的東西。研讀林先生的著作不能發(fā)現(xiàn),他不僅僅在概念方面著名,同時通曉制作,安裝,造價等各個方面,這個就回答結(jié)構(gòu)工程師的出路問題。
6。結(jié)構(gòu)概念是結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈魂!結(jié)構(gòu)是建筑的精髓!
當(dāng)今已經(jīng)形成了世界的兩個頂級的工程學(xué)派,斯圖加特,芝加哥,如果追溯到春秋戰(zhàn)國,空間張拉結(jié)構(gòu)的開始應(yīng)源自墨子的風(fēng)箏(用于軍事),骨架式膜結(jié)構(gòu)的開始;中國木塔結(jié)構(gòu),筒中筒結(jié)構(gòu),唐宋既有剪刀撐,早有領(lǐng)先西方的智慧和技術(shù)。
現(xiàn)在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域一個不爭的事實,西方領(lǐng)導(dǎo)東方,他們投放了大量的工具(BIM,高等有限元,流體分析,多場耦合),甚至是故意**,占領(lǐng)市場,因為他們到對中國的早時期的結(jié)構(gòu)智慧感到驚訝同時看到了我們現(xiàn)代的技術(shù)實力不足以與其抗?fàn)帯?/p>
7。少年強則國強,少年弱則國弱!
梁啟超先生的少年強則國強!
德國斯圖加特英才輩出的地方如:萊昂哈特邦德國橋梁結(jié)構(gòu)工程和鋼筋混凝土專家。1909年生于斯圖加特。1931年畢業(yè)于斯圖加特工業(yè)大學(xué)。1933年留學(xué)美國,在珀杜大學(xué)作研究生,1938年以《梁排的簡化計算》論文,獲斯圖加特工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位。1934年以后,萊昂哈特在國家高速公路總局斯圖加特橋梁局和國家交通部等單位任工程師。自1958年起任斯圖加特大學(xué)教授,1967年當(dāng)選為斯圖加特大學(xué)校長,1974年退休后任名譽教授。 萊昂哈特曾主持設(shè)計、建造過一些有名的橋梁如:德國第一座高速公路懸索橋;杜塞爾多夫—克尼斜張橋等10座萊茵河橋;美國著名的帕斯科—肯納威克預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋(1978年建成),主跨299米,采用新穎的懸浮體系。他創(chuàng)造了懸臂澆筑法、頂推法等先進的橋梁施工技術(shù)而多次獲得世界橋梁設(shè)計競賽的大獎,對橋梁,特別是對預(yù)應(yīng)力混凝土橋的發(fā)展,作出了較大貢獻。此外,1956年萊昂哈特還設(shè)計了第一座帶有塔頂旋轉(zhuǎn)餐廳的斯圖加特預(yù)應(yīng)力混凝土電視塔(高 210米)等其他結(jié)構(gòu)。萊昂哈特在鋼筋混凝土梁的抗剪理論方面有較深造詣。他曾先后出版了著名的《圬工結(jié)構(gòu)教程》(已被譯成多種文字出版),以及《橋梁──美學(xué)和造型》等著作。萊昂哈特曾任國際橋梁及結(jié)構(gòu)工程協(xié)會、國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會以及國際殼體及空間結(jié)構(gòu)協(xié)會等的領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。(項海帆)
編制注:(項海帆是世界著名力學(xué)家,橋梁學(xué)家,教育家李國豪的最得意的學(xué)生之一),我想一定是項先生只所以將萊昂哈特介紹給中國,是因為深受李國豪的影響,李國豪與萊昂哈特有相似地方,相似的教育背景,極具創(chuàng)造性的世界級別大師,教育家。
不是在這里談大師的成就,而是他們的年齡,德國萊昂哈特30歲左右已經(jīng)創(chuàng)立了萊昂哈特顧問事務(wù)所。而萊昂哈特打破了局限,在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域翱翔。
不同于中國設(shè)計院的顯著特征是:中國設(shè)計院基本是專業(yè)設(shè)計院,如各個部院,鐵道部設(shè)計院,交通部設(shè)計院,建設(shè)部設(shè)計院,水利部設(shè)計院,機械部設(shè)計院,電子部設(shè)計院,冶金部設(shè)計院,電力部設(shè)計院,化工部設(shè)計院,市政設(shè)計院,或省市民用設(shè)計院,專業(yè)人才濟濟,有利有弊。
一個人完成完成大學(xué)教育22歲,如果工作到30歲也有8年時間,勤奮好學(xué)也進步可以成為領(lǐng)域?qū)<摇? 完成研究生教育25歲,不斷進取,5年也基本成為該領(lǐng)域?qū)<,完成博士生教?8歲,深入結(jié)構(gòu),2年基本也可能成為該領(lǐng)域?qū)<。我們相信:機會屬于那些不斷改變,調(diào)整的知識結(jié)構(gòu),不斷進取的人!
人的可貴的創(chuàng)作時間,如同生命過程其實很短暫,也就是10年。
工程師的生命周期:
18歲~25歲,接受優(yōu)良高等教育。
25歲到35歲之間是,是積累技術(shù)資源,創(chuàng)造性工作的最佳時期。
35歲~45歲,是積累社會資源的高峰期,社會性工作的最佳時期
45~55歲,兩類資源的交叉期間,需要傳承后者,培養(yǎng)學(xué)生。
55歲~65歲,學(xué)生已經(jīng)到了開始的25歲和35歲之間,一個輪回。
65~75歲,桃李滿門,頤養(yǎng)天年。
8.親愛自然,忠誠結(jié)構(gòu)!
親愛自然,忠誠結(jié)構(gòu)!
大師之所以大師,在于他的自然之心,寬厚仁義之心,在于他的感召力,在于探索自然的奧秘,真實地傳承后人!真實地有益于社會的發(fā)展進程。而不是將所謂的天下技術(shù)化為己有,唯獨所有。
如同后人傳承的極具價值的精神財富:預(yù)應(yīng)力先生,林同炎在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),以及結(jié)構(gòu)概念與體系,德國萊昂哈特的,混凝土結(jié)構(gòu),橋梁美學(xué)等等杰出大師,托羅佳的結(jié)構(gòu)哲學(xué)的著作,人類的財富
9.概念不是經(jīng)驗的簡單累計!
概念不是經(jīng)驗的簡單累計,而是先驗,更是直覺( insight)。杰出的工程師之所以具有直覺是在融合自身所有的優(yōu)點和社會結(jié)合的最佳點。