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一位当代结构设计师对于概念设计的审视
colt







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2008-11-29 20:09    顶部


土木工程是一个崇高的行业。它的魅力在于把人类的想象借助科技力量加以实现,同时为人们提供住房,创造就业机会,提高生活质量。这就是土木工程师的职责。
——赫伯特·胡佛(工程师,人道主义者,美国第31任总统)



1。历史与现状?

耶鲁大学毕业的詹天佑的历史,就是在清末和民国初年的与英国,日本,德国的工程师的抗争,与现在的西方工程师来中国的争夺设计权和施工权毫无差异!与西方合作过的人都有深感,其中微妙关系。詹天佑先生的人字铁路就是突破常规的想法,就是概念设计,规划的合理设计,因地制宜,自强不息,驱除鞑虏。
http://v.ku6.com/show/NuKTWyvhAT1_nXc_.html
http://v.ku6.com/special/show_3326482/2LmcpQeDPHunZnzw.html
土木工程设计师,必看电影:《詹天佑》!!强烈推荐!现状与当时是多么的相似!清朝的王爷千般阻挠,武断指挥,克扣工程款。事情更不好办。
中外合作和较量的本质。倘若詹天佑复生,看到北京南站,上海南站,武汉新站,广州新站等一个个重大工程前期的概念设计大权旁落,天佑是何等心情?!
洋人工程师就成了突破“专家审查”,有效途径,中国专家又怕洋人,一百年都没有变!特别新CCTV之后,尤其是CCTV新楼之后,基本给世界一个信号:中国,钱多,人傻,快来!
专业的,非专业的,中国通洋人都来到中国,他们读的历史和中国方面的书,比中国人读书都多,他们深知中国的现状,他们一直研究中国的历史,,每月读2本中国书,我曾经笑着对一位洋人工程师朋友讲: “你在中国获得成就远远比欧洲大的多!”他笑点头,这句话比较有意思的。
和这位朋友打过几次交道,出现分歧的时候,拍桌子大骂发生过一次,尽管大骂过,这点和中国人不同,他们不计较大骂,照样笑嘻嘻地,洋人厚黑功底比较深。

中国的资质审查制度,只能给中国的留下施工图设计,在重大的项目工程中,尤其是典型的建筑工程中,概念设计和方案设计基本被西方把持,
留给中方的仅仅是价格低下,耗费时间和精力的一些基本上是查核规范的工作,这个又是中方擅长的,乐不思蜀,控制权和决断权仍然要竞争。
基础设施方面,李国豪等老一辈在南浦大桥的建设成功,夺回了重大桥梁的设计权,

比较一下西方知名大学麻省,耶鲁,卡耐基梅隆,斯图加特,苏黎世高工与中国知名大学同济,清华等的教科书和课程表,以及哲学教育,就知道民用建筑方面需要一代甚至几代的努力,或许会赶上,超越。


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,杭州钱塘大桥,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,也罢,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”!

<规范加一体化结构程序 >—— 迫使结构设计成为东拼西凑的计算机程序的操作者和规范条文限值的查对者 !汶川地震让人震惊,震惊的是大量的框架结构并没有按照规范的屈服机制屈服,地震烈度高不能回避对“他杀”,“自杀”的核心问题。

不识大梁真面目,只缘身在此板中。

陈青来先生,平法表示的确是一次创新,图纸表达方面的创新,极大解放了绘图工作,机械部总院(中元国际)1994年邓潘荣,周廷垣教授请陈教授率先推广,复杂的问题简单化,是一次很大的革新。国际其它发达国家采用了梁的表示方法见下图:具有借鉴之处。
2。距离结构真实是近了远了?
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生,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!也有人称他们是: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!
半个世纪前混凝土结构已经如此美妙!

3。结构概念与有限元工具?
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,他和他伙伴和博士生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。
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。(项海帆)

编制注:(项海帆是世界著名力学家,桥梁学家,教育家李国豪的最得意的学生之一),我想一定是项先生只所以将莱昂哈特介绍给中国,是因为深受李国豪的影响,李国豪与莱昂哈特有相似地方,相似的教育背景,极具创造性的世界级别大师,教育家。
不是在这里谈大师的成就,而是他们的年龄,德国莱昂哈特30岁左右已经创立了http://www.lap-consult.com/ 莱昂哈特顾问事务所。而莱昂哈特打破了局限,在结构领域翱翔。
不同于中国设计院的显著特征是:中国设计院基本是专业设计院,如各个部院,铁道部设计院,交通部设计院,建设部设计院,水利部设计院,机械部设计院,电子部设计院,冶金部设计院,电力部设计院,化工部设计院,市政设计院,或省市民用设计院,专业人才济济,有利有弊 。

  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。
概念可以拷贝,执行无法拷贝。
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。站多高才能看多远。
12.当下的力量,富而后工 !
在获取基本的生活保障的同时,心怀理想,活在当下,创造财富,富后方可实现理想。

下面摘录“工具革命,结构创新”金土木交流会 2009 成都 11.6.7 部分稿件。


colt 修改于2012-01-12 08:43
colt







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帖子 1128
2008-11-30 15:17    顶部
在结构概念运用纯熟的如高迪,他已经结构概念发挥到极致。他的教堂就是这样建起来了。德国斯图加特的一个展出上可窥一斑。


colt 修改于2008-12-11 20:43
windsea






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帖子 607
2008-11-30 19:52    顶部
写的不错!做每个工程,都会碰到不同的问题,我喜欢尽量用力学的角度去解释它,有时候同事指出我的“不对之处”,我问他为什么,他说是感觉,我问什么是感觉,他说这是“经验,进一步说是概念设计”,我愕然



广州地区结构设计交流群:25288321
yzf1111






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帖子 515
2008-12-1 12:14    顶部
练剑的最高境界是随手、随处都是剑
但是上来就想用木棍当剑显然有点说梦
所有的软件都是工具
是你驾驭工具还是工具驾驭你取决于人而不是这个工具。
过分的强调概念为先一定正确?
林大师的概念设计一定不是计算?
我怎么觉得是他老人家把所有的东西化为简单的计算了?
大道至简,在通往大道的小径上,
马车,汽车,飞机工具会的越多越好?
还是愚公的方法一步步挪有个目标就可以?
个人观点:)
fuqiang2004






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帖子 145
2008-12-6 12:26    QQ 顶部
我反对任何上来就笑话所有的设计院就知道用软件来设计,OK,你不用软件你来手算设计一下鸟巢试试,别说鸟巢 就是普通的建筑物不用软件你算的时间不知道多长,而且准确性也不敢说,现在的结构师实际就是做的概念性设计,他的主要工作就是结构布置,把合适的梁截面放到合适的位置,把荷载均匀的布置在有荷载的地方,至于结构计算是由软件来实现。因为计算本来就是一个工作量浩大的过程,但是并不是什么难题,因为你在结构布置的时候就把主要的问题已经给计算机交代清楚了。
qdlj001






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帖子 69
2008-12-9 17:02    顶部
事物总是一分为二的,还是辩证的看待这个问题!计算软件不可少,概念设计同样不能少。至于近代的工程为何没有精品,其中缘由是多方面的。主要之一还是建筑市场的体制问题。
邓箫骧






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帖子 526
2008-12-10 10:15    QQ 顶部
colt兄写的真好!小弟佩服!
有创造性的结构其理念都是来源于自然。
而那些笨拙的结构则大部分是来源于有限元的计算分析,比如中国的几个怪异建筑。
yzf1111






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帖子 515
2008-12-10 17:41    顶部
老邓,人创造性的东西决非都来自于自然,
自然从人类没产生就存在,人类却并没有在远古设计出更多的经典。。

老外牛人设计个混凝土壳,用水装到薄膜结构来找纯压力形。。
水立方也不是什么新创,英国人在97年就已经采用充气的ETF枕做采光承重顶
只不过中国提供了烧钱的机会来给鬼子们来大规模实践。。
我想更多的创新是源于已有力学知识和施工技术的融合运用。

技术的进步推动着人类认识的进步
人类的进步反过来促进了技术的提高。
提概念设计没错,但反对一切盲目BS工具的行为

听过COLT的报告,很生动,很有新意,大师级想法:)
但有不少能误导我的东西,不知道能不能误导大家:)
他的报告我建议你的细细的分辨。。

有限元在国内应该说大部分人不会用。
如果不信随便问个身边用软件的人,壳元几个真自由度
估计相当一部分回答不上来。
更不用说把梁支承的壳面外结果的可信性的判断了。
就连个PKPM很多人也仅限于操作,所以不滥用都奇怪了。

全国研究都在骗/编,基地设在各大研究院:(
这个情况我相信只有随着咱们国情的进步来一点一点改观了。

COLT兄很有激情,很有想法,致敬。
但大部分设计院这些想法会被嗤之以鼻
俺的可怜的冲动已经快慢慢被出图磨掉了。。
羡慕COLT有时间来琢磨这些东东,呵呵

一家之言,别拍砖:)
colt







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帖子 1128
2008-12-10 22:36    顶部
yzf1111 兄的部分观点我非常赞同。
在这里简要声明一下,当时报告因为面对的对象是对有限元相当纯熟的设计师,所以把一些基本的计算概念略过去了,如果没有辨别能力的确容易误导,如果没有对有限元有比较好的把握的前提,而直接涉及概念设计,很容易浮起来。也非常感谢yzf1111 给我提醒。
不得不承认一个事实,我们的结构设计在处于追赶阶段,其实在英国的充气的ETFE枕做采光顶之前20多年,德国斯图加特学派的旗手已经开始探索并设计此类结构了。
一个多世纪来的建筑与结构专业分隔,尤其是在计算机诞生以后,大量的结构程序研发成果以后,结构工程师的地位没有出现大幅度的变化。 极端地借助于便利的计算机,结果设计会变成新手的集合体。在中国,结构设计人员的工资比建筑设计的工资低很多!这就是不争的事实!
恰恰是概念设计架起了专业的之间的桥梁,在共同的平台上对话。在这个问题上PTW和澳洲的arup在水立方问题上是一个典范,John 先生对此谈过多次,他的团队的一位资深设计师和我很熟,他在德国斯图加特大学学习过,结构概念设计很不错,近期PTW又重了很多大标。
如果一位研究生,博士也好,硕士也好,在3-5年内不在理论上和实践上做出进一步的探索和尝试。若干年后,就会沦落为普通的设计员,即使是高级工程师,在中国没有年龄到,没有评上高级工程师的,确切上谈,是高龄工程师,这里没有不敬的意思。这是不争的事实!
做结构的朋友,而不是奴隶,更不能是敌人!那你就要了解,认识、真心喜欢它!
给大家一个激励,也是激励自己!
colt 修改于2009-05-09 21:11
colt







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帖子 1128
2008-12-10 22:48    顶部
杰出的结构,势必源于自然。因为自然比人类更了解结构。
德国斯图加特的旗手在领悟自然后创造的杰作。这里给出的目的是睁眼看世界,三十年树状结构在德国已经完美实现的结构,我们某些知名大学的知名教授居然要因此结构申请专利基金。更有甚至者,某知名教授,将某些结构,我知道在德国已经有二十年了,申请中国专利,甚至到世界上评估无形资产价值数千万美元。这就把概念的作用无限大了!
不是宽宏大量的结构工程师所为。

colt 修改于2008-12-10 22:59
yzf1111






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帖子 515
2008-12-11 10:14    顶部
我记得我的导师曾经说过:
很想研究些新东西,可是一翻国外资料
人家10年,20年以前都研究很透了:(
说是业内的新技术,新观点,很多是拿老外的来哄外行的
心里听着,有时候是哇凉哇凉的

COLT兄,有好的师傅(不知是不是肖总,致敬中),好的环境很不容易
在小的设计院/所,为了满足甲方,
甲方有时候成了设计师,我们甚至不敢说半个不字
我想这是一种恶性的循环,自己越来越没有地位
越没有地位,越没有动力去研究去多思考:)
很不想随波逐流,但是现实有时候很无奈:(

自然是大师,但大师的东西不会轻易学到
这不仅是由人类发展的无数的历史实事证明
更是由我们人类认识事物,研究过程决定的。
我们尝试着用数学的模式来研究认识整个世界
这种模式推进了工业化,程序化
但割裂了世界固有的连续性,一致性,不可避免的导致偏差

树枝的生长形状是前细后粗,整体起拱加端部加腋
更不用说树枝内部的径向和环向纤维的分布了。
简单的树形结构,论坛上大家立两个或几个杈子就仿生了:)
这难道就是概念仿生设计?差得好远

附,我喜欢哲学,历史和机械,
老子,庄子,易经,西方哲学史多少了解一些
对于国外惊叹于中国的哲学的
显然他们这些连西方哲学没学好:)
知识是相通的,无论东方西方
COLT兄勿怪,不是诚心争论较真,

说的太多了,把我的观点总结一下:
结构创新是源于已有力学知识和施工技术的融合运用

很高兴与COLT兄探讨,
也请COLT兄给我们推荐一下你认为经典的结构概念资料
whoami






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帖子 746
2008-12-11 15:02    顶部
“今天,我们宣扬这样的说法:科学如果不经过定量描述则不称其为科学。所以,我们用因果研究代替关联性,用物理方程代替有机推理,并且认为测量和方程使我们饿思维更加敏捷。然而…测量和方程有可能使思维变得更没有逻辑、更加模糊。它们本该是重要推理的辅助手段,现在却有成为科学操作对象的趋势。
甚至,在物理和化学研究中,许多——也许是大多数——重要的科学问题,都是定性而不是定量描述的。方程和测量方法当且仅当被证实后才是有用的;不过,证实或证伪结果常常先于方程而出现,而且绝对能在没有精确测量的情况下说服你接受这些证实或证伪的结果。
我们也可以换一种说法,你可以从两个盒子中抓住现象:逻辑盒子或者数学盒子。逻辑盒子看上去有些粗糙,但是很坚固;数学盒子很精致,却有些脆弱。数学盒子可以把一个问题漂亮的包装起来,但如果没有逻辑盒子首先抓住问题,数学盒子自己也抓不住问题本身。”
John R Platt
colt







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帖子 1128
2008-12-11 21:23    顶部
每一个人心中的经典都不一样,从自然的角度看,近代空间结构大师 (沈院士称呼为始祖)Frei otto的慕尼黑体育场可谓经典中的经典。基本可以发现Frei otto横跨几个学科,对自然的领悟到了极致。他的继承者schlaich同样是结构概念设计的旗帜,中文的:轻·远——德国约格·施莱希和鲁道夫·贝格曼的轻型结构,中文在国内可以看到。其它的一些结构概念的文献(很难在市面上见到,核心之一IASS会议,其中一个分会案例之一就是结构形态与概念,通常根本无法获得一手资料,因为没有文字记录)只能通过我们能够接触到的老师(如蓝天教授等) 那里获得一些资料,如果要进一步进取求知,恐怕需要花费不少金钱和精力了。
有时候总是想,如果放下所有的世俗,那我一定去做自己喜欢的事情,到大师的所在地长期学习,领悟,这就是我现在的唯一奢望了。
斯图加特——梦想飞扬的地方!

colt 修改于2008-12-21 22:50
yzf1111






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帖子 515
2008-12-12 12:19    顶部
稍微简单介绍一下Frei otto
他家是雕塑世家,本人是飞行员出身,精通新材料和空气动力学知识

附带介绍水立方的数学知识:
水立方结构立面的灵感来源于Kelvin的“泡沫”理论,理论物理学杰作,事情还得从1887年说起(9年后,首届现代奥运会在雅典举行)。当年,维多利亚时代著名的物理学家凯尔文爵士曾苦苦思索一个问题:怎样才能以最经济的办法把空间分隔成大小相同的单元,并且让这些单元的共用面积达到最小?凯尔文提出了一种办法,把这些单元做成14边体。在此后的100多年里,凯尔文设计的结构一直是最有效率的空间划分方式。到了1993年,丹尼斯·韦尔和罗伯特·费伦用一种称作“表面设计师”的计算机程序找到了解决这个问题的新方法:让3/4的单元为14边体,其余单元则为12边体;所有单元的容积都相同。这种方式比凯尔文提出的分割法节省了0.3%的面积。 10年后,韦尔和费伦创下的纪录仍然没有被打破,而耗资6000万英镑的国家游泳中心也将在中国的首都建造成形。到2006年完工时,这座场馆(又名“水立方”,Water Cube)将占地7万平方米,可容纳1.7万观众。整幢游泳馆将为钢结构,以韦尔—费伦结构的改进版本为基础,外涂层是一种叫作ETFE(四氟乙烯)的透明特氟隆。
  这种简洁的结构并非是看上去的杂乱无章,是依据WeariePhelan给出的“无限等体积肥皂泡陈列几何图形学”:肥皂泡是因内外气压不同而形成的一种自然结构,液体表面张力抑制肥皂泡的扩张,由于肥皂泡内的气压对各向都是相等的,因此形成了最小表面积,空中肥皂泡是球形,水平面会是半球形,泡内的压力方向永远与表面垂直,如果气泡基座不是圆形,它会自动形成一个最符合泡内、外压力平衡及最小表面积的形状。如果两个肥皂泡靠在一起,中间自然形成120度的隔膜,至于隔膜之所以为平面,是因为隔膜两方压力相等,而勿论多少个肥皂泡连在一起,它们相接角度势必为120度(丹特,1971年)。
a)、大小相等肥皂泡,(b)大小不等肥皂泡,(c)3-4个肥皂泡。
由十四面体、十二面体基本单元沿三个正交坐标轴X、Y和Z生成了巨大的空间立方体。将空间立方体进行旋转和切割,切出建筑的外边框和内部使用空间。十四面体、十二面体被切出的边线形成上弦和下弦杆件,切割面之间原有的线即为腹杆。经优化选择旋转角度和切割面,形成最终的结构几何形态。

yylyl2002






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帖子 62
2008-12-12 13:30    QQ 顶部
其实,是这样的,历史上的名建筑其实不多,只是流传至今了,我相信也是建立在很多豆腐渣工程上沉淀出极少的名著。

今天的计算,相对于以往,由于没有历史资料,所以不好比较,但可以肯定,今天也有建筑可以流传下去。经典之所以是经典,是因为经得住考验。
l.1818






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帖子 64
2009-1-8 09:33    顶部
结构因你而复杂。哈哈。

编者按:楼台很幽默,也是对笔者的赞誉。
colt 修改于2009-01-08 12:37
Wizard






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帖子 111
2009-1-9 07:28    顶部
我做过很多的有限元分析,曾经遇到过这样的实例,基于3d的有限元分析与基于"概念"分析的结果有很大差别,最后仔细分析,发现"概念"分析将空间问题简化成平面问题时的一些假定有误。概念分析毕竟只是定性的分析,而且需要很强的理论基础。传统上的很多概念分析方法的假定造成的不精确,在一些特定的情况下起控制作用,导致整个分析结果不正确。比如变形协调,按"概念",或者手算,怎么可能完全分析清楚?我觉得"概念"与数值分析相结合才是出路。掌握有限元基本原理,不断锻炼对结果分析和解释的能力,是结构师必要的能力。
sstl






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帖子 49
2009-2-6 05:38    顶部
其实不光是土木工程行业,在各行各业都是在电脑取代大脑。在学校上弹性力学或有限单元法时,特别佩服老教授象1+1=2式流利的书写推导公式。我们这一代的理论水平确是下降了,概念设计的水平自然降低。科学技术永远都是双刃剑。



要耐得住寂寞
hz0072






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帖子 53
2009-2-6 22:57    顶部
非常同意Wizard的观点。
       概念设计和有限元计算分析同样重要。前者是对结构的一种定性分析(如结构的传力路径,结构体系的特点等),对于结构的总体把握很有帮助。
       但是在设计中我们也不能排斥有限元软件的使用,有限元在工程上的应用也造就了一些经典,也推动了土木工程的发展。典型的例子就是大跨度密索体系斜拉桥的出现和发展。
       正确的态度是在重视概念设计的同时,将有限元软件用对,用好。
lingandlei






积分 37
帖子 58
2009-2-16 11:29    QQ 顶部
我个人觉得  掌握软件分析对结构工程师是必要的 因为现在的建筑物越来越复杂 但是结构的概念绝对不能错,而且还得运用结构概念来判断电脑分析结构的正确与否 这才是最关键的!
ypzheng






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帖子 65
2009-3-10 15:38    QQ 顶部
0 分
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索啊



不是所有的东西都会摆在你的面前、你应该学会争取。
helenachenhui






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帖子 4
2009-3-10 17:25    顶部
套用Wilson 的 三维静动力结构分析书中扉页的那句话

     Structural Engineering is the art of using materials
           that have properties which can only be estimated
      To build real structures
             that can onlu be approximately analyzed
     To withsatnd forces
    That are not accurately known
  So that our responsibility with respect to public safety is satisfied.

     对于刚从学校毕业工作一年多的我,时常感觉学校学的知识不能很快应用到实际工程中,例如如何清晰地使用软件分析,整体分析后如何考虑局部构件的特殊分析,如何很清楚地将设计结果反应到图纸上,等等。
     可是很完整地做完一个项目后,又有很多遗憾,如果时间允许,如果自己或者团队的实力更强,那么分析方法上可以更准确点,这时候就觉得在学校学习的有限元分析不够透彻,结构动力学在抗震设计中的应用很欠缺,等等。
   结构工程是工科技术,不是理科技术,所以对很多工程师而言,能够做到透彻明白理论源泉,完整做出项目设计,充分考虑施工技术,已经很难,很了不起。不是所有人都能成为大家,成为理论之父的,这需要天赋和精力以及周围的环境。
   一家之言:)
zsq-w






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帖子 112
2009-3-25 22:13    QQ 顶部
对LZ有些说法并不认同。有些东西不能归结与有限元,有限元本身只是一个现在应用比较普遍的计算手段而已,运用得当与否,在乎理论基础的理解。二者并不矛盾,不能因为有些理解用有限元方法实现了就妒忌有限元,更不能因为有限元存在一些问题就否认有限元。

总而言之:有限元只是手段。



Mind&hand !
colt







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帖子 1128
2009-5-9 20:33    顶部
“美丽的建筑不只局限于精确,它们是真正的有机体,是心灵的产物,是利用最好的技术完成的艺术品。”——赖特

有限元诞生之后,并没有改变原有建筑材料的自然性,以及结构形态。桥梁: 梁,拱,刚架,悬索,斜拉。房屋相对多样,基本形态并没有改变。有限元的诞生:走路的脚,和脚下的路都没有改变,改变的是脚上的鞋子。
稍微对历史研究的就知道,世界上的建筑大师无不是对建筑材料的本质属性以及对该材料所能达到的最佳形态的深度理解的基础上获得。杰出的建筑大师的建筑设计本质上讲是对建筑材料本质最佳形态的结构概念设计。
如建筑师大师赖特,
美国著名建筑评论家保罗·戈德伯格(Paul Goldberger)在纪念他逝世二十周年所写的文章中也指出:“可以毫不夸张地说,在他之后,美国还没有别的建筑师可以与他相比。路易斯·康,埃罗·沙里宁,凯文·罗歇,贝聿铭,菲利浦·约翰逊都不能与他相比,即使上述这些人加在一起,他们在建筑艺术上所具有的影响,也比不过赖特不寻常的七十二个年头的建筑职业生涯所造成的巨大影响。”

1867(1869)年6月8日生于威斯康星州里奇兰森特。(年代不详)在威斯康星大学攻读土木工程,但成绩平平,差3个月毕业时即离校。1888年进入建筑师D.阿特勒和L.沙利文的建筑事务所。

赖特曾经表示喜好用钢筋混凝土仿照植物的结构来设计建筑,结构中间是一个树干(trunk),深埋在地下,每层楼好像足在树干上长出来一样,层层加上,阳光从上至下穿过天窗进入室内,造成自然照明的感觉,日光与月光都有类似的效果。
赖特认为一切美感均源于自然,因此比较强调建筑设计应当尊重天然环境,每幢建筑物都应当顺应和表现自然力来实现最佳境界。
赖特,曾在日本设计Imperial Hotel,在这座酒店,赖特设计了著名的“船形基础”抗震结构,并且附设了水池,可以成为火灾时的救助设施。帝国饭店在1922年建成,1923年达8.3级的Kanto大地震——它基本上把整个东京都毁了,帝国饭店经住了考验并在火海中成为附近人们的一个安全岛。



帝国饭店在大地震中何以能免遭破坏.doc ( 114 K) 下载次数 952
colt 修改于2009-05-18 12:12
colt







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2009-5-9 21:01    顶部
一次机会与美国建筑师大师路易斯康的学生合作设计一个方案,他自豪的讲他是路易斯康的学生,那么看看这位路易斯康到底是何等大师!


萨克研究所:
1:空腹大梁当时在美国是颇为先进的技术。它有桁架传力明确的特点,又不象桁架那样高,竖杆也承受一定弯矩。更主要的是实验室的繁多管道可以从中穿过,而不需要另外搞设备层吊平顶。

2:考虑该地区常有地震,用了一种比较特殊的结构构造:将铅锌包钢板夹于空腹大梁和柱之间,使柱筋有适当的延伸性,这就形成了区别于刚性结点的弹性铰。1965年建成后,拉霍亚发生过一次大地震,周围房子全塌了,而萨克研究所却安然无恙,连裂缝也没有,主要是结构的柔性体系帮了大忙。当地震水平推力产生时,空腹梁与柱之间产生相对滑动,地震力消失后,依靠柱筋的弹性恢复力将梁拉回原处。时值康从达卡返美途经拉霍亚,见到这奇景,连连夸耀结构师的功绩。

我们不妨从该结构悬挑构建来看,悬挑端部小,根部大,弯矩形态与结构形态高度统一。所以我对这位远方来的建筑朋友顿生十分敬意。


colt 修改于2009-05-09 21:07
colt







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帖子 1128
2009-5-10 09:51    顶部
moshe设计的展览馆以及前蜘蛛,概念非常明确。
肋拱效应非常显著,弯矩与形态吻合。

colt 修改于2009-05-10 09:53
406094785






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帖子 59
2009-5-10 11:31    顶部
   这些大师的确让我们汗颜,在这样一个充斥着物欲的社会,大伙都忙着多出图,多发论文,挣钱、挣资质,重复的做着同样的事情,缺乏创新意识是当前行业中的一大弊病。

   记得老师上课的时候说过,很多重大项目都是国外的人做初步设计,然后扔给国内的人来完善,而设计的精华部分恰巧就在初步设计的时候。试想想奥运工程之中有多少是国人做的?我们的建筑结构师们难道不为此感到羞愧吗?

   我们的研究者做理论研究的时候,更是把国外的东西奉为圣经,很多东西都从国外抄,还厚颜无耻的往外发,人家老外含蓄的一个回答“缺乏新意”。丢人呐!

   哎,国人要自强啊!愿同行们共同努力,为国增光,等有一天欧美大街上的房子都是我们中国人设计建造的时候,可谓光宗耀祖了!


   愿中国建筑结构工程师们自强!!!

406094785 修改于2009-05-10 11:47
406094785






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帖子 59
2009-5-10 11:46    顶部
至于楼主提到的概念设计的问题,我觉得很好。

但是,个人认为概念设计和计算分析相结合才是最好的,一个是定性,一个是定量。林同炎老先生的《结构概念和体系》一书也是强调概念和计算(简要计算)的结合啊!

概念设计很重要,可以有效的知道我们进行创新,从总体上把握结构,但是要经济合理的配出钢筋,做出施工图来,恐怕概念设计是无法完成的吧。

而且软件这个东西,是基于设计理论做出来的工具,我们设计不好不能说是工具的错,只能说我们设计者没有充分的了解软件里面的黑匣子而已。

所以,个人认为概念和软件计算是二十一世纪设计师们的左右手,两者皆不可偏废!
colt







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帖子 1128
2009-5-18 07:22    顶部
The calculation of stresses can only serve to check and to correct the sizes of  structural members as conceived and proposed by the intuition of the designer. The work itself is never born from calculation!
Eduardo Torroja
Philosophy of Structures

miaoliuhua






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帖子 1687
2009-5-18 09:12    顶部
colt兄,看到你写的东西我产生强烈的共鸣,现在我经常自我内心折磨……



http://www.miaoliuhua.com
 


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