淺談工程結(jié)構(gòu)計(jì)算中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

從20世紀(jì)八十年代開(kāi)始，在、水電、、公路等各種工程建設(shè)的勘察設(shè)計(jì)工程中，就開(kāi)始引入了計(jì)算機(jī)替代人工進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用，但是現(xiàn)在很多剛離校就業(yè)的大學(xué)生們，完全依賴著計(jì)算機(jī)，以計(jì)算機(jī)的計(jì)算數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，這對(duì)工程建設(shè)的安全是極大的威脅。對(duì)工程勘察設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行正確應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工程勘察設(shè)計(jì)工作的和提醒，是當(dāng)前應(yīng)該注意的比較突出的一個(gè)問(wèn)題。

1結(jié)構(gòu)工程中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)的高速發(fā)展。各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)形成了這一批結(jié)構(gòu)工程師從走出校門(mén)，就在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程計(jì)算、設(shè)計(jì)。他們不再經(jīng)歷老一代結(jié)構(gòu)工程師們通過(guò)手工計(jì)算的過(guò)程。甚至迷信計(jì)算機(jī)，以為計(jì)算機(jī)是解決工程問(wèn)題的源泉，簡(jiǎn)單地信賴計(jì)算機(jī)。隨著大量的計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)，但又缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的質(zhì)量的保證，包括對(duì)軟件開(kāi)發(fā)者和其技術(shù)支持的技術(shù)資質(zhì)證明；軟件開(kāi)發(fā)商的質(zhì)量保證、質(zhì)量控制過(guò)程的嚴(yán)格評(píng)價(jià)，軟件中所用技術(shù)的理論依據(jù)的嚴(yán)格評(píng)價(jià)；簡(jiǎn)單和復(fù)雜例題測(cè)試結(jié)果的嚴(yán)格評(píng)價(jià)及其與其他獨(dú)立求解結(jié)果的比較；等等很多威脅到工程結(jié)構(gòu)安全的問(wèn)題，被計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用的發(fā)展所掩蓋了。

在當(dāng)今世界，計(jì)算機(jī)的濫用開(kāi)始日益威脅著公眾的安全，計(jì)算機(jī)被抬高到了是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思維的替代品。人們?cè)絹?lái)越愿意相信計(jì)算機(jī)使他們能對(duì)工程作出正確的判斷，而很少有人在想，特別是年輕的結(jié)構(gòu)工程們更很少去想，如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中需要哪些必要的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。大家都相信，解決工程問(wèn)題的專業(yè)知識(shí)就是怎樣使用計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)本身的專業(yè)知識(shí)。甚至把使用計(jì)算機(jī)的能力當(dāng)成能勝任工作的能力。大量的結(jié)構(gòu)工程師們相信，他們僅僅依靠計(jì)算機(jī)就可以“解決”工程問(wèn)題。沒(méi)有人認(rèn)識(shí)到高質(zhì)量的工程只能是淵博的工程理論知識(shí)、豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、以及艱辛的腦力勞動(dòng)、高質(zhì)量的設(shè)計(jì)思想相結(jié)合的產(chǎn)物。

在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)已有了很?chē)?yán)重的負(fù)面影響，它使年輕的一代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們相信計(jì)算機(jī)的安全性、知識(shí)性和能力。他們變得如此依賴計(jì)算機(jī)，以至于喪失了不依賴計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算工作的能力。他們不懂得，計(jì)算機(jī)不可能記錄有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技巧。在現(xiàn)實(shí)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，工程結(jié)構(gòu)，特別是水利水電工程結(jié)構(gòu)的模型是千差萬(wàn)別的，計(jì)算機(jī)不可能識(shí)別上千萬(wàn)種工程設(shè)計(jì)思想，除了具有快捷的計(jì)算速度以外，計(jì)算機(jī)程序只是一些離散的知識(shí)。而真正的工程知識(shí)是經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)、靈感、領(lǐng)悟力、創(chuàng)造力、想象力和“認(rèn)知”的巨大綜合體，它超越了任何計(jì)算機(jī)程序和程序員對(duì)結(jié)構(gòu)工程的“理解”。

現(xiàn)代工程具有復(fù)雜的理論依據(jù)、集體的設(shè)計(jì)思想，依靠計(jì)算機(jī)是不可能讓人們學(xué)習(xí)有意義的經(jīng)驗(yàn)的。越來(lái)越多的工程師們都期盼計(jì)算機(jī)軟件能將結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)程序完全自動(dòng)化。希望在解決工程問(wèn)題時(shí)他們只需要區(qū)化類型和條件，讓程序自動(dòng)生成必要的模型，完成復(fù)雜而重復(fù)的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程。最后由制圖工具完成設(shè)計(jì)圖紙。這樣，結(jié)構(gòu)工程唯一的責(zé)任就是明確所要解決的問(wèn)題，然后評(píng)價(jià)最后的設(shè)計(jì)“成果”。而對(duì)于是否能可靠的檢測(cè)特征值，在進(jìn)行分析時(shí)是否用了足夠的模型、狀態(tài)，或計(jì)算機(jī)建立數(shù)學(xué)模型的理論是否正確，是否符合工程實(shí)際的特征，分析結(jié)果對(duì)工程結(jié)構(gòu)敏感部位是否敏感，計(jì)算結(jié)果是否在條件允許范圍之內(nèi)，是否能根據(jù)實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)模型對(duì)某些邊界條件進(jìn)行調(diào)整。這些在年輕一代的結(jié)構(gòu)工程師們心中，都變得模糊不清。

很多軟件開(kāi)發(fā)商，在對(duì)知識(shí)的精通之外，畢竟不是結(jié)構(gòu)工程師，專業(yè)技術(shù)知識(shí)肯定有著各種方面的欠缺。計(jì)算機(jī)是一種工具，不可能替代人的腦力勞動(dòng)、人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累，計(jì)算機(jī)能處理大量的信息，但計(jì)算機(jī)程序是沒(méi)有多少工程實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的程序員編制的，程序?qū)こ探⒌哪Ｐ鸵膊粫?huì)很完善，在計(jì)算中，即使是錯(cuò)誤的信息，計(jì)算機(jī)也不可能識(shí)別，同樣的都在計(jì)算機(jī)上顯示給專業(yè)技術(shù)工程師們。這就要求專業(yè)技術(shù)工程師們自己能通過(guò)專業(yè)技術(shù)知識(shí)的掌握，來(lái)控制設(shè)計(jì)計(jì)算中的偏差。

在軟件的實(shí)際應(yīng)用方面，那些只有極少經(jīng)驗(yàn)、極少學(xué)識(shí)、年輕的結(jié)構(gòu)工程師依靠計(jì)算機(jī)軟件來(lái)解決極度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。他們對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理和設(shè)計(jì)規(guī)范的背景知識(shí)了解很少。無(wú)法判斷程序算法所蘊(yùn)含的假設(shè)和步驟，也無(wú)法判斷計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的質(zhì)量。寧愿相信計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的任何結(jié)果都是正確的，無(wú)法懷疑計(jì)算機(jī)作出的所有結(jié)果，以及用獨(dú)立的例題校驗(yàn)結(jié)果。

2在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中正確合理的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)

首先，在年輕一代的結(jié)構(gòu)工程師中，應(yīng)讓他們對(duì)工程設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)性、對(duì)公眾安全的威脅、對(duì)工程設(shè)計(jì)的責(zé)任感有一定的認(rèn)識(shí)，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該知道，工程結(jié)構(gòu)特性是由結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量決定的。真正的結(jié)構(gòu)工程師，應(yīng)該不用計(jì)算機(jī)就能工作，技術(shù)本身并不是壞事，問(wèn)題的核心是在結(jié)構(gòu)工程計(jì)算中計(jì)算機(jī)的使用方法，不能濫用計(jì)算機(jī)。要強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐中知識(shí)、專業(yè)技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)的重要性，了解“為什么”這樣設(shè)計(jì)才是關(guān)鍵。專業(yè)的結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)在參加工作的最初一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行手工求解，了解手工求解的原理、基本原則和提煉模型、識(shí)別計(jì)算結(jié)果中的錯(cuò)誤，解決問(wèn)題的其他方法，判斷計(jì)算結(jié)果的有效性。對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果應(yīng)持批評(píng)態(tài)度，尊重工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)工程實(shí)踐學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)從那些資深的或有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師那里學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)。不依賴計(jì)算機(jī)解決工程問(wèn)題，經(jīng)常懷疑計(jì)算機(jī)，在沒(méi)有深入的誰(shuí)以前不使用計(jì)算機(jī)的結(jié)果。在被工程師證實(shí)正確之前，假設(shè)計(jì)算機(jī)提供的結(jié)果是錯(cuò)誤的。在用計(jì)算機(jī)求解之前，必須先知道答案。不崇拜計(jì)算機(jī)，而崇尚知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，提倡全面了解工程理論和實(shí)踐中的所有經(jīng)驗(yàn)。

計(jì)算機(jī)在為人們提供很多方便、快捷的圖像、文字、數(shù)值計(jì)算等信息處理技術(shù)的同時(shí)，要認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)不可能成為人類知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、遠(yuǎn)見(jiàn)、靈感、創(chuàng)造力、想象力、獨(dú)立思維的替代品。雖然在結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中計(jì)算機(jī)是非常有價(jià)值的工具，但是結(jié)構(gòu)工程師們必須認(rèn)識(shí)到對(duì)工程學(xué)的原理、方法、標(biāo)準(zhǔn)等等的全面了解，比對(duì)計(jì)算機(jī)操作方法的了解要重要得多。計(jì)算機(jī)不可能記錄有關(guān)模型、分析和設(shè)計(jì)的一些技巧?？梢赃@樣認(rèn)為，除了具有快捷的計(jì)算速度以外，計(jì)算機(jī)程序只是一些離散的知識(shí)。