現(xiàn)行結(jié)構(gòu)計算軟件的問題與思考
【摘 要】本文針對當前建筑結(jié)構(gòu)設計中存在過度依賴“設計軟件”的現(xiàn)象，闡述了結(jié)構(gòu)設計不應是“規(guī)范+電算”觀點。并對由此帶來的問題進行了分析。同時對現(xiàn)行廣泛使用的“結(jié)構(gòu)軟件”存在的一些問題進行討論。提出了“結(jié)構(gòu)計算軟件”僅是結(jié)構(gòu)計算及設計的工具和“助手”，結(jié)構(gòu)設計人員不能不完全依賴它并代替“思考”。
【關(guān)鍵詞】規(guī)范+電算 ；薄弱層驗算；薄板理論；厚板理論；有限元分析筏板邊界不連續(xù)。
一、結(jié)構(gòu)計算軟件使用狀況
隨著結(jié)構(gòu)設計軟件發(fā)展，結(jié)構(gòu)設計“演變”成“規(guī)范+電算”，并稱為“規(guī)范和一體化計算機程序的操作工具”，結(jié)構(gòu)設計應該是這么簡單嗎？工程設計中常用一句話來對待建筑師和業(yè)主，“這程序算不下來或程序通過了”。似乎結(jié)構(gòu)設計完全由“程序”來決定的。
程序的免責聲明：“用戶必須注意，程序的準確或可靠性開發(fā)者未作直接或暗示擔保，使用者必須了解程序的假定并獨立的核查結(jié)果。”意思是：計算結(jié)果的對與錯，有什么不足，能否用于工程設計，程序概不負責。還有的程序聲明，“希望設計者再用其他程序核實一下。”程序?qū)ψ约憾疾蛔孕牛O計者怎么還奉若神明呢？
設計者應了解程序編制原理，計算假定和模型，計算結(jié)果存在的問題。如某設計17層樓筏板基礎(chǔ)，先前使用軟件計算，設計的板厚1.6～1.8m，后經(jīng)分析、研究，19層樓的筏板板厚1.4m就可以了。其原因是前者不了解有限元分析筏板邊界不連續(xù)的缺點，盲目依賴程序造成工程浪費。
二、結(jié)構(gòu)計算軟件的問題
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設計中廣泛采用的計算機程序PKPM有很多不當甚至錯誤。
1、所謂整體計算（上部和基礎(chǔ)一起）的模型是錯誤的。因為規(guī)范沒有此要求，一般不須考慮。它為了能夠計算，做了并不存在的計算假定，如假定地下室側(cè)墻剛度無窮大，它假定無數(shù)洞口同上部窗口一致，這是違背客觀實際的。地下室側(cè)墻后填土，它做了種種假定來適應地震時產(chǎn)生的位移使其產(chǎn)生被動土壓力，這個假定缺乏定量分析，脫離實際。與以前按結(jié)構(gòu)原理的分析、計算背道而馳。試想想：計算假定錯誤，其結(jié)果能正確嗎？他們亂編我們不能亂用�。∷暶�“計算結(jié)果僅供參考”，“參考”僅是借鑒而已，當成設計依據(jù)，出了問題那就是我們這些設計者的責任了。
2、框架結(jié)構(gòu)“應”進行薄弱層驗算的未編入程序，而“宜”進行薄弱層驗算的卻編入程序。程序應該告之設計者，怎樣利用計算機“應”進行驗算，因為國內(nèi)已有理論公式。
3.剪力墻、端柱的計算簡圖并不都符合實際，并且規(guī)范上的“平截面假定”也未必合理，應告之設計者根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整。
4.筏板計算邊界不連續(xù)應告知設計者，避免給缺乏這方面知識的設計者在計算中造成浪費。軟件采用上世紀三十年代過時了的“薄板理論”來編制程序，以此來“適應市場”的需求是不應當?shù)�。當今國�?nèi)已有較為先進的“厚板理論”并且浙江大學等已編入了程序。后者比前者節(jié)省工程造價約20%～30%。因此結(jié)構(gòu)軟件程序編制是應該不斷工程理論發(fā)展不斷改進完善。
5.PKPM與天津大學的CRSC程序都能對異形柱結(jié)構(gòu)進行計算，用前者計算的柱軸壓比方柱小0.1，而后者計算的結(jié)果是0.25，前者雖然也采用了雙偏壓計算，但比后者小很多，這是偏于危險的！正確的選擇程序不僅是對開發(fā)商負責，也是對工程負責！
6.薄壁型鋼規(guī)程全部套用美國，而美國規(guī)范荷載、材料的分項系數(shù)卻比我國大很多，如此計算結(jié)果偏小，尤其縱向剛度太差，如按PKPM等軟件設計計算造成嚴重后果的工程實例不在少數(shù)。我國雪荷載規(guī)范雖然由30年一遇提高到50年一遇，但對以承受雪荷載為主的輕鋼結(jié)構(gòu)（如門式剛架）仍舊不配套，有經(jīng)驗的設計者應該認識這一點。2007年東北南部一場大雪造成70%輕鋼結(jié)構(gòu)廠房不同程度的倒塌、損壞，這和對輕鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和軟件認識不足不無關(guān)系。另外開發(fā)商對設計產(chǎn)品質(zhì)量識別能力不高，也算原因之一吧。
7.工程實踐中被證明很好的計算方法沒有編入程序。如樓板的計算程序編制依據(jù)“靜力手冊”，隨著支座剛度不同的假設，將影響計算精度。而工程上常用的計算方法“等跨連續(xù)雙向板彈性實用計算方法”卻沒有編入程序，說明編制者沒有實踐經(jīng)驗，很遺憾。
三、結(jié)論
結(jié)構(gòu)計算軟件開發(fā)和廣泛的使用無疑極大提高了結(jié)構(gòu)設計的效率，但我們結(jié)構(gòu)設計人員應清醒地認識到，軟件也是有局限性，存在缺陷的。軟件終究是“工具”，不能“包打天下”，“電腦”代替不了“大腦”。結(jié)構(gòu)設計人員還應加強理論學習，讓軟件成為我們的“得力助手”。
參考文獻：
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