運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程輔助計算的幾點(diǎn)看法

　　應(yīng)用結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，計算精確，操作簡單，省時省力，使得設(shè)計人員從繁重的手工計算中解脫出來，大大提高了勞動效率。本文就運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)工程輔助計算應(yīng)注意的若干問題進(jìn)行了探討，并提出相應(yīng)措施，可供有關(guān)技術(shù)人員參考。

　　《計算機(jī)輔助工程》是上海海事大學(xué)主辦的學(xué)術(shù)性刊物，創(chuàng)刊于1992年，是我國計算機(jī)界與工程界的重要學(xué)術(shù)性刊物之一。

　　電算結(jié)果不能不加分析就直接使用，需要設(shè)計人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，否則會導(dǎo)致出現(xiàn)很多問題，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重后果。本文就應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行輔助結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)注意的若干問題進(jìn)行了初探。

　　一、結(jié)構(gòu)計算模型的選取要準(zhǔn)確

　　結(jié)構(gòu)的計算模型是從實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)中抽象出來的，它是計算機(jī)結(jié)構(gòu)計算分析時的依據(jù)，計算模型的選取是否與實(shí)際結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性相符合，直接關(guān)系到計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。計算模型雖然是實(shí)際結(jié)構(gòu)的抽象與簡化，有時設(shè)計人員為了使實(shí)際結(jié)構(gòu)的計算模型符合某一計算軟件的基本假定和要求，將實(shí)際結(jié)構(gòu)一再簡化，然后用計算機(jī)計算，這樣必然導(dǎo)致計算結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差，它將與以后各個環(huán)節(jié)的誤差形成較大的誤差。以此指導(dǎo)設(shè)計，必將出現(xiàn)許多問題。建立結(jié)構(gòu)的計算模型時一定要符合或接近實(shí)際結(jié)構(gòu)。

　　二、重視結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計

　　結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計是指：依賴設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)、知識，運(yùn)用思維和判斷，綜合考慮多種因素的影響，正確地決定建筑結(jié)構(gòu)的總體方案和細(xì)部結(jié)構(gòu)，著重從總體上進(jìn)行設(shè)計，其根本宗旨是：在特定的建筑空間及地理?xiàng)l件下，用整體概念來考慮結(jié)構(gòu)的總體方案，且能有意識地發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體系與各基本分體系之間的力學(xué)特性與關(guān)系。

　　概念設(shè)計是非常重要的，尤其是在結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中尤為明顯。專家們在總結(jié)大地震的災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)中認(rèn)為：結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中“概念設(shè)計”比“計算設(shè)計”更為重要。這是由于地震動力特性的隨機(jī)性,模糊性和復(fù)雜性等不確定性因素的影響，使“計算設(shè)計”很難有效地控制在地震作用下薄弱環(huán)節(jié)的破壞。因此，在計結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，不能完全依賴計算，而需綜合考慮結(jié)構(gòu)體系，方案和形式，結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接等因素，使結(jié)構(gòu)具有良好的整體抗震性能。

　　概念設(shè)計可以借助概念性近似手算完成，雖有一定誤差，但概念清楚，定性準(zhǔn)確。手算簡單快捷，能迅速有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思，比較與選擇，很快得出最佳方案。同時，這也是施工圖設(shè)計階段判斷計算結(jié)果可靠與否的主要依據(jù)。計算機(jī)及相匹配的結(jié)構(gòu)空間分析程序(如SAP系列)大都是無可非議的，但是由于使用計算機(jī)的工程師對程序的假設(shè)前提與規(guī)定條件的了解及對結(jié)構(gòu)邊界條件理解有出入，或輸入格式及數(shù)據(jù)的粗心錯誤等等都形成輸出結(jié)果的不正確，再加上自身的結(jié)構(gòu)概念模糊，最后取錯數(shù)據(jù)，造成計算結(jié)果錯誤，出現(xiàn)這類錯誤并不不奇怪。用計算機(jī)計算時，一個較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)模型(尤其是200個點(diǎn)以上)幾乎沒有一次進(jìn)行成功的，有的明顯錯誤憑概念直覺就能發(fā)現(xiàn)，但有的錯誤只能憑概念性手算來校核才能發(fā)現(xiàn)。只有概念清楚，應(yīng)用結(jié)構(gòu)計算軟件才能得心應(yīng)手。

　　三、計算結(jié)果失真的原因

　　1.應(yīng)用軟件選擇不當(dāng)

　　結(jié)構(gòu)計算首先要考慮軟件對具體工程的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件是否適用。計算一榀屋架可以采用平面桿系計算程序，而計算一幢復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑物采用平面桿系計算程序就可能帶來一些不合理的計算結(jié)果，因而必須采用與之相適應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)分析程序來進(jìn)行計算。

　　2.應(yīng)用軟件的編制錯誤或不完善

　　每一個軟件都有一個漫長的完整過程，軟件編制過程中的“錯,碰,漏,缺”也是難免的。其主要原因有：軟件編制者通常是科研單位搞力學(xué)的，缺乏設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，而設(shè)計單位在權(quán)威性和高技術(shù)群體條件上無法與之競爭，盡管軟件要經(jīng)過驗(yàn)收與鑒定后方能在工程中應(yīng)用，但鑒定專家只能在宏觀方面加以評價，不可能仔細(xì)研究編制人員的源程序，計算的正確性無法全面進(jìn)行檢查，設(shè)計人員更難從執(zhí)行文件中法現(xiàn)錯誤，只能通過具體工程的應(yīng)用，對計算結(jié)果進(jìn)行分析后方能判斷軟件的編制錯誤。

　　3.應(yīng)用軟件時操作使用錯誤一般應(yīng)用軟件運(yùn)行后都能指出許多邏輯錯誤，例如抗震設(shè)房裂度只能是6，7，8，9四種之一，場地土判別也只能是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四種之一，不可能是7.5度或者1.5類場地土，邏輯錯誤計算機(jī)能發(fā)現(xiàn)，提醒設(shè)計者必須改正，否則計算機(jī)拒絕運(yùn)行。然而，計算機(jī)軟件不能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的量值錯誤，例如活荷載2.0KN/m2若錯輸入為200KN/m2計算機(jī)會正常運(yùn)行，并得出計算結(jié)果，很顯然會帶來計算結(jié)果的錯誤，誤差嚴(yán)重時設(shè)計人員能夠發(fā)現(xiàn)，誤差不大時很難發(fā)現(xiàn)，因而操作本身的準(zhǔn)確性，對計算結(jié)果有很大影響。

　　四、認(rèn)真分析校核電算結(jié)果

　　計算機(jī)的最終結(jié)果是：內(nèi)力圖、配筋圖、詳細(xì)的內(nèi)力和配筋表，有抗震計算時還輸出中間分析結(jié)果(如自震周期、振型、位移、底部總剪刀等)。設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)真對最終打印結(jié)果進(jìn)行分析，確定無誤或無異常情況后再繪制施工圖。對最終的計算結(jié)果不進(jìn)行分析，盲目采用其配筋直接繪制施工圖的做法是不可取的，往往會造成不良后果。

　　總之，“水能載舟，亦能覆舟”，使用計算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，不能盲目遵從和迷信計算機(jī)，要與概念設(shè)計相結(jié)合，發(fā)揮設(shè)計人員的主觀能動性，這樣才不會出現(xiàn)錯誤，使計算結(jié)果準(zhǔn)確無誤。