为什么结,构,力,学,这么难

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结构力学系列课程是以土木工程专业为主、面向大土木类专业(包括建筑学与城市规划专业、给水排水专业、工程管理专业、建筑材料专业等)本科生的必修专业基础课程,是衔接先修的高等数学、理论力学、材料力学等基础课和后续混凝土、钢结构原理及设计等专业课的重要课程,具有基础理论与工程应用的双重特点,是奠定学生基础力学知识与工程专业技能的重要课程。来看看重庆大学四位土木工程专业的院士和专家,从各自研究领域的角度谈结构力学的重要性吧。& & & & && & & &&& & & &&&& & & &&
结构力学授课分为三大阶段:静定结构的受力和位移分析(前6.5周)、超静定结构的受力(中4.5周)、专题部分(后5.5周)
  综合成绩低于60分,不合格,无证书。  综合成绩达到60分,颁发合格证书。  综合成绩达到80分,颁发优秀证书。
  如果你的先修课程高等数学、线性代数、理论力学和材料力学学得不好,那么学习结构力学的难度比较大。  不过,结构力学是一门自身体系性比较完整的课程,涉及到先修课的知识不算多。
一、课程名称:结构力学二、课程英文名称:Structural&Mechanics三、课程负责人:陈朝晖四、适用专业:工科本科土木工程专业五、预修课程:高等数学、线性代数、理论力学、材料力学六、课程教材:《结构力学Ⅰ》、《结构力学Ⅱ》.萧允徽、张来仪主编.机械工业出版社.2012七、参考书目:《结构力学辅导》.文国治主编.机械工业出版社.2012八、课程的性质、目的和任务& & 本课程是土木工程专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的是使学生在理论力学和材料力学的基础上,进一步掌握分析杆件体系内力和位移的基本原理和方法,了解各类结构的受力性能,掌握结构的动力计算以及结构的稳定计算等知识,培养结构分析与计算方面的能力,为学习有关专业课程及进行结构分析和科学研究打下基础。九、课程基本要求1.&绪论& &&了解结构力学的研究对象和任务,了解结构的计算简图、计算简图的选取原则和方法,掌握平面杆件结构的分类,了解荷载的分类。2.&几何组成分析& & 掌握平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。了解几何不变与几何可变、自由度与约束等概念。掌握静定结构与超静定结构的划分方法。3.&静定结构的受力分析(包含静定梁和静定刚架、三铰拱、静定平面桁架和组合结构3章)& & 灵活运用隔离体平衡法,熟练掌握梁和刚架内力图的作法以及桁架内力的计算方法,掌握静定组合结构和拱的内力的计算方法。了解静定结构的力学特性。4.&虚功原理与结构的位移计算& & 理解变形体虚功原理的内容及其应用,熟练掌握在荷载作用下静定结构位移的计算方法,掌握静定结构在支座位移、温度变化影响下位移的计算方法,了解互等定理。5.&力法& & 掌握力法的基本原理和用力法计算超静定结构在荷载、支座位移、温度变化作用下的内力。掌握对称结构的简化计算方法。会计算超静定结构的位移。了解超静定结构的力学特性。6&.&位移法& & 掌握位移法的基本原理和刚架在荷载作用下的计算。7.&渐进法和近似法& & 掌握力矩分配法的概念,会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。& & 理解无剪力分配法的适用范围和原理。& & 了解分层计算法和反弯点法的适用条件和简化方法。8.&影响线& & 理解影响线的概念,掌握静力法作静定梁和桁架的内力影响线,掌握机动法作影响线。会利用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。9.&矩阵位移法& & 掌握矩阵位移法的基本原理和平面杆件结构在荷载作用下的计算。10.&结构的动力分析& & 掌握结构动力计算的特点和动力分析的基本方法,掌握单自由度及两自由度体系的自由振动及其在简谐荷载作用下的受迫振动的计算方法。了解阻尼对振动的影响。了解振型叠加法,了解频率的近似计算方法。11.&结构的稳定计算& & 理解结构失稳的两种基本形式,掌握静力法和能量法计算临界荷载的基本原理,会计算简单杆件结构的临界荷载。十、课程描述1.&绪论& & 结构力学研究的对象和任务,杆件结构的计算简图,平面杆件结构的分类,荷载的分类。2.&几何组成分析& & 几何不变与几何可变、自由度与约束、计算自由度等概念,平面几何不变体系的基本组成规律、分析举例,几何瞬变体系及其静力特征,静定结构与超静定结构。3.&静定结构的受力分析(包含静定梁和静定刚架、三铰拱、静定平面桁架和组合结构3章)& & 用隔离体平衡法求杆件未知内力的要点。直杆荷载与内力间的微分关系及其在内力图上的反映。分段叠加法作直杆的弯矩图。静定梁和刚架内力图的作法,静定桁架、组合结构和拱的内力的计算方法。静定结构的力学特性以及各类结构的受力特点。4.&虚功原理与结构的位移计算& & 变形体虚功原理及其在结构位移计算中的应用,静定结构由于荷载、支座位移、温度变化和制造误差而产生的位移的计算方法。广义力和广义位移的概念。图乘法在位移计算中的应用。线弹性体系的互等定理。5.&力法& & 力法的基本原理。用力法计算超静定结构在荷载、支座位移、温度变化作用下的内力。对称结构的简化计算。超静定结构的位移计算。超静定结构的力学特性。6.&位移法& & 位移法的基本原理,等截面直杆的转角位移方程。用位移法计算刚架和连续梁在荷载作用下的内力。7.&渐进法和近似法& & 力矩分配法的概念,用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。& & 无剪力分配法的适用条件,用无剪力分配法计算单跨多层框架在水平荷载作用下的内力。& & 竖向荷载作用下框架的分层计算法,水平结点荷载作用下框架的反弯点法。8.&影响线& & 影响线的概念。用静力法作静定梁和桁架内力的影响线,用机动法作静定梁内力的影响线。用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。简支梁的内力包络图与绝对最大弯矩。用挠曲线比拟法作连续梁内力的影响线。9. 矩阵位移法& & 矩阵位移法的三大环节。求杆件单元的单元刚度矩阵。求结构的整体刚度矩阵。求结构的综合结点荷载列阵。求单元的杆端内力。10. 结构的动力分析& & 动力问题的分析方法概述。有限自由度动力体系运动方程的建立。单自由度体系的自由振动。单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动。阻尼对振动的影响。多自由度体系的自由振动。多自由度体系的强迫振动。振型叠加法。用能量法求有限自由度体系的自振频率和自振周期。11. 结构的稳定计算& & 杆件稳定的基本概念,质变失稳和量变失稳。求临界荷载的静力法。求临界荷载的能量法。可化作单根压杆的结构稳定问题计算方法。十一、建议的MOOC自学时间分配1. 绪论 0.5周2. 平面体系的几何组成分析 1.5周3. 静定结构的受力分析 &3周(其中静定梁和静定刚架 1.5周,三铰拱 0.5周,静定平面桁架和组合结构 1周)4. 结构的位移计算 1.5周5. 力法 2周6. 位移法 1.5周7. 渐进法和近似法 1周8. 影响线及其应用 1周9. 矩阵位移法 1周10. 结构动力分析 2.5周11. 结构的稳定计算 1周12. 期末复习、考试 0.5周合计 17 周
  教材使用重庆大学萧允徽、张来仪主编,机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划教材《结构力学Ⅰ》和《结构力学Ⅱ》。&  参考书建议使用湖南大学李家宝主编,高等教育出版社出版的《建筑力学(第3分册):结构力学》、重庆大学陈朝晖主编,中国建筑工业出版社出版的《建筑力学与结构选型》、东南大学单建主编,高等教育出版社出版的《趣味结构力学》,以及其他相关教材和参考书。
请问课程免费吗?完全免费。请问课程难吗?如果你的先修课程高等数学、线性代数、理论力学和材料力学学得不好,那么难度比较大。不过,结构力学是一门自身体系性比较完整的课程,涉及到先修课的知识不算多。请问是用什么教材和参考书?教材使用重庆大学萧允徽、张来仪主编,机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划教材《结构力学Ⅰ》和《结构力学Ⅱ》。 参考书建议使用湖南大学李家宝主编,高等教育出版社出版的《建筑力学(第3分册):结构力学》、重庆大学陈朝晖主编,中国建筑工业出版社出版的《建筑力学与结构选型》、东南大学单建主编,高等教育出版社出版的《趣味结构力学》,以及其他相关教材和参考书。请问这门慕课提供什么资源?教材配套按节划分的全套PPT,阶段测试及答案(测试答案提交后可见)。请问这门慕课成绩怎么算?综合成绩由阶段测试成绩和期末考试成绩构成。其中:阶段测试共5次,占综合成绩75%;期末考试占综合成绩25%。请问怎样能获取证书?综合成绩低于60分,不合格,无证书。综合成绩达到60分,颁发合格证书;达到80分,颁发优秀证书。
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结构力学 习题难?1
结构力学习题集水利建筑工程学院力学教研室2006.4 1.图示体系是几何不变体系。 ) (2.有多余约束的体系一定是几何不变体系。 ( 3.图中链杆 1 和 2 的交点 O 可视为虚铰。 (1 2 O) )4.三个刚片用三个铰两两相互联结而成的体系是: A.几何不变; B.几何常变; C.几何瞬变; ) D.几何不变几何常变或几何瞬变。 ( 5.联结三个刚片的铰结点,相当的约束个数为: A.2 个; B.3 个; C.4 个; ) D.5 个。 ( 6.两个刚片,用三根链杆联结而成的体系是: A.几何常变; B.几何不变; C.几何瞬变; ) D.几何不变或几何常变或几何瞬变。 ( 7.图示体系是: A.几何瞬变有多余约束; B.几何不变; C.几何常变; D.几何瞬变无多余约束。()1 8.在不考虑材料( )的条件下,体系的位置和形状不能改变的体系称为几何体系。9.几何组成分析中,在平面内固定一个点,需要 10.图示体系是 体系,因为。 。11.联结两个刚片的任意两根链杆的延线交点称为 12.试对图示体系进行几何组成分析。C B D,它的位置是定的。A13.三个刚片用三个铰两两相联时的瞬变原因是_________________________。 14.对图示体系进行几何组成分析。A BCDE15.对图示体系进行几何组成分析。C B DA16.对图示体系进行几何组成分析。2 BDC A EF17.对图示体系进行几何组成分析。D E FABC18.对图示体系进行几何组成分析。D C B E FAG19.对图示体系进行几何组成分析。CBDAE20.对图示体系进行几何组成分析。A BC DE21.对图示体系进行几何组成分析。3 EDFB ACG22.对图示体系进行几何组成分析。B C E F HDGAK23.对图示体系进行几何构造分析。III O I , II OII, IIIIII O I , III24.对图示体系进行几何构造分析。III O I , II O I , IIIIIIOII, III4 I IIIII25.对图示体系进行几何构造分析。OII, III III I O I , IIIO I , IIII26.对图示体系作几何构造分析。I, IIIII I, II IIII II,III27.对图示体系进行几何组成分析。(图中未编号的结点为交叉点。)A B CF ED5 28.对图示体系进行几何组成分析。A B CFED29.图示体系按三刚片法则分析,三铰共线,故为几何瞬变体系。()30.图示体系为几何不变有多余约束。()31.图示体系为几何瞬变。()32.图示对称体系为几何瞬变。()33.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (6 34.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (35.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (36.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (37.图示体系为: A.几何不变无多余约束;7 B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (38.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (39.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (40.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (8 41.图示体系为: A.几何不变无多余约束; B.几何不变有多余约束; C.几何常变; ) D.几何瞬变。 (42.三个刚片用三个共线的单铰两两相联,则该体系是 43.几何瞬变体系的内力为 或 。。44.组成几何不变且无多余约束体系的两刚片法则是 45.图示体系的几何组成分析的结论是 。46.分析图示体系的几何组成。2 13 5447.分析图示体系的几何组成。9 48.分析图示体系的几何组成。49.分析图示体系的几何组成。50.分析图示体系的几何组成。51.分析图示体系的几何组成。52.分析图示体系的几何组成。53.分析图示体系的几何组成。10 54.分析图示体系的几何组成。55.分析图示体系的几何组成。56.分析图示体系的几何组成。57.分析图示体系的几何组成。58.分析图示体系的几何组成。11 59.几何可变体系在任何荷载作用下都不能平衡。()60.静定结构的全部内力及反力,只根据平衡条件求得,且解答是唯一的。 ( 61.静定结构受外界因素影响均产生内力。大小与杆件截面尺寸无关。 ( ) 62.静定结构的几何特征是: A.无多余的约束; B.几何不变体系; C.运动自由度等于零; D.几何不变且无多余约束。 ( ) 63.静定结构在支座移动时,会产生: A.内力; B.应力; C.刚体位移; D.变形。 ( ) 64.叠加原理用于求解静定结构时,需要满足的条件是: A.位移微小且材料是线弹性的; B.位移是微小的; C.应变是微小的; D.材料是理想弹性的。 ( ) 65.在相同的荷载和跨度下,静定多跨梁的弯距比一串简支梁的弯距要大。 ( 66.荷载作用在静定多跨梁的附属部分时,基本部分一般内力不为零。 () 67.图示为一杆段的 M、Q 图,若 Q 图是正确的,则 M 图一定是错误的。 ()) )M图Q图68.图示结构的支座反力是正确的。()mm /ll m /l69.图示梁的弯矩图是正确的。P P()aaa70.图示结构的弯矩分布图是正确的。()12 q71.图示结构 B 支座反力等于 P/2 ? 。P??()A lB l72.在无剪力直杆中,各截面弯矩不一定相等。 ( ) 73. 在静定刚架中, 只要已知杆件两端弯矩和该杆所受外力, 则该杆内力分布就可完全确定。 ( ) 74.三铰拱的弯矩小于相应简支梁的弯矩是因为存在水平支座反力。 ( ) 75.在相同跨度及竖向荷载下,拱脚等高的三铰拱,其水平推力随矢高减小而减小。 ( ) 76.当三铰拱的轴线为合理拱轴时,则顶铰位置可随意在拱轴上移动而不影响拱的内力。 ( ) 77.简支支承的三角形静定桁架,靠近支座处的弦杆的内力最小。 ( ) 78.图示桁架有 9 根零杆。 ( )P P79.图示对称桁架中杆 1 至 8 的轴力等于零。P 1 4 3 5 6 7 8 P 2()80.图示桁架中,上弦杆的轴力为 N=-P。2P()ddd81.图示结构中,支座反力为已知值,则由结点 D 的平衡条件即可求得 N CD 。E A B C D()13 82.组合结构中,链杆(桁式杆)的内力是轴力,梁式杆的内力只有弯矩和剪力。 ( 83.图示结构中,CD 杆的内力 N1 =P。 ( )P C D 4a P P)a84.静定结构的受力分析,只要利用便可确定支座反力和内力。 85.合理拱轴是指使 的轴线,它随_________________________方式变化而变化。 86.当一个平衡力系作用在静定结构的,则整个结构只有该部分受力,而其它部分内力等于。 87. 当作用于静定结构的某一几何不变部分上的荷载作变换时, 则只是该部分的发生变化而其余部分的。 88.图示结构中, Q BA =, M BA =,侧受拉。qa B Cq A aa.89.图示结构中,M 为 8kN? m,BC 杆的内力是 M=,Q=,N=。A B C 4m D m 1m3m90.在图示结构中, M DC =,侧受拉。D P C8aA a 2a 2aB a91.图示梁中,BC 段的剪力 Q 等于,DE 段的弯矩等于。P A l /4 B l /2 P D C l /4 4 l /5 E92.在图示刚架中, M DA =,使侧受拉。14 q D C E4a A B a 2a 2a a93.在图示结构中,无论跨度,高度如何变化,MCB 永远等于 MBC 的倍,使刚架侧受拉。B CqAD94.图示结构中,当一集中力偶分别施加在 C 左或 C 右时,这两种情况下,分析 BCDE 部分的内力的 顺序是同的,BC 杆的受力是同的。ABC ED95.作用于静定多跨梁基本部分上的荷载在附属部分上 A.绝对不产生内力;B.一般不产生内力; C.一般会产生内力;D.一定会产生内力。 ( ) 96.图示结构中: A. MCD =0,CD 杆只受轴力; B. MCD ? 0,外侧受拉; C. MCD ? 0,内侧受拉; D. MCD =0, N CD =0。 (P 2 P1 B C)AD97.图示结构的弯矩图中,B 点的弯矩是: A.使外侧受拉; B.使内侧受拉; C.为零; D.以上三种可能都存在。 ()15 q B m98.图示结构中,当改变 B 点链杆的方向(不能通过 A 铰)时,对该梁的影响是: A.全部内力没有变化;B.弯矩有变化; C.剪力有变化; D.轴力有变化。 ( )B A99.图示梁中的轴力: A.全部为拉力; B.为零; C.全部为压力; D.部分为拉力,部分为压力。q()?100.对图示的 AB 段,采用叠加法作弯矩图是: A.可以; B.不可以; C.在一定条件下可以; D.在一定条件下不可以。 ( )AB101.图示结构所给出的 M 图形状是: A.正确的; B.错误的; C.有一部分是错误的; D.一定条件下是正确的。 ( )102.在径向均布荷载作用下,三铰拱的合理轴线为: A.圆弧线;16 B.抛物线; C.悬链线; D.正弦曲线。 ( ) 103.图示三铰拱,若使其水平推力 H=P/3,则高跨比 f l 应等于: A.3/8; B.1/2; C.5/8; D.3/4。(P)H l /2f l /4 l /4104.在确定的竖向荷载作用下,三铰拱的水平反力仅与下列因素有关: A.拱跨; B.拱的矢高; C.三个铰的相对位置; D.拱的轴线形式。 ( ) 105.图示桁架中,杆 1 的轴力为 A. N1 =0; B. N1 &0; C. N1 &0; D.不定,取决于 P 的大小。 ( )P P/2 P /21 4a106.图示桁架中,B 支座的反力 R 等于 A.零; B.-3P; c.3.5P; D.5P。 ( )P R a B3PPC a Aaaa17
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既然有傻瓜式的结构设计软件了,为什么还要在大学里学习力学、混凝土结构这些专业课?
目前的国内市场,以 PKPM 为代表的大型设计软件应用非常普遍,设计师的作用在逐渐淡化。甚至有人认为,哪怕没有学习过专业课程,只要培训一段时间,一样可以用软件做。事实上,也的确有很多设计师是半路出家、没学过力学、只学过软件操作的。
【的回答(348票)】:
算是自问自答吧,请原谅我絮叨一点。
在科幻小说界的传世巨著《基地》三部曲中,阿西莫夫描绘了一幅很巧妙却又很意味深长的画面。基地,地盘小,武装弱,但却在虎视眈眈的强权势力中游刃有余,甚至某种意义上,是基地凌驾于这些强权势力之上。基地对周边势力的控制,靠的不是大炮巨舰的武力威慑,也不是给钱给物的经济贿赂,而是靠着穿了“宗教”马甲的“科技”。
基地为周边强大而又蛮荒的强权势力提供科技援助,免费且热情,比如核电技术和生物医学技术。然而,这些科技援助被有意的“伪装”成“宗教”。其它势力的所有技术人员都要到基地接受培训,基地教给他们的只是如何操作这些高技术设备,而不会教给他们背后的原理。事实上,这些技术人员被叫做“教士”。对于他们而言,基地教给他们的不是科学技术,而是宗教;他们也不是来基地学习,而是来“朝圣”;操作核电站也并不是在操作核电站,而是在以神圣的不可改变的仪式来侍奉“科学神殿”里的“神圣力量来源”。如果他们操作错了,核电装置坏了,对他们而言则是他们的神圣仪式出了差错、不够虔诚,所以神发怒了。同样,基地的先进药物都是神的恩赐,如果不按照神的旨意服用,那么也会得到神的惩罚,比如病治不好或者副作用。对于周边的强权势力来说,基地并不是科学援助的来源,而是神灵的所在,上天眷顾之所。
当然,我们能在阿西莫夫的描写中看到历史上罗马天主教廷的影子。但同样,我觉得《基地》也揭示了现代技术与从业人员之间的微妙关系。我们知道我们自己在干什么吗?我们在一步一步的使用设计软件的时候,知道它具体的原理吗?如果不知道的话,我们跟这些基地培养的科学“教士”有什么区别?
一定程度上,没有什么区别。我们就是结构设计“教士”。有限元软件就是我们神庙里的神谕,规范就是我们神庙里的圣经。我们中的绝大多人,都是在依靠黑箱子里出来的神谕活着;我们中的绝大多数人,终其一生也不会走出圣经所规定的那个圈圈。“规范就是这么说的”和“软件算过去了就行”,嗯哼,“圣经就是这么说的”和“按照神谕做就行”,这就是我们结构设计师的两大信条。什么?神谕里面是什么样子的?圣经为什么是这样的?你管呢!
也许这就是为什么像阿西莫夫这样的人会认为技术可能会反过来阻碍人类社会的发展:我们有可能沦为高技术的奴隶。久而久之,当年的技术资料终将被埋在历史的垃圾堆里,科技也将沦为宗教。到那时候,没有人会明白神谕的含义,没有人会明白圣经的来源。人类的命运不再属于我们自己,而是属于这些古老却顽固的神谕和圣经。
我并不是危言耸听,如果所谓的结构设计师只是一个机械的执行规范、图集、有限元软件的人肉批处理程序的时候,我们离危险也就不远了。规范里就是这么规定的,所以我遵守就行了。结果呢?汶川地震的时候,有几个框架真正做到了“强柱弱梁”?图集里楼梯就是这么配筋的,所以我比着做就行了。结果呢?汶川地震的时候多少楼梯被生生拉断?软件里没有楼梯,所以我不考虑它的影响。结果呢?有多少框架结构是因为偏心布置的现浇楼梯造成了严重的震害?
就像钢结构论坛上的马升东老师所说的,结构设计软件这个黑匣子给设计师的眼睛上蒙上了一块黑布,标准图集又是一匹瞎马,而业主的“科学发展观”又不断的催促设计师赶路,真可谓是“盲人骑瞎马,夜半临深池”!
甚至,有很多很多的结构“设计师”在直接用着 PKPM 自动生成的图纸,这都不是“盲人骑瞎马”了,简直就是“信马由缰”了。到底是谁在设计?“设计师”?还是 PKPM?当然,你可以说 PKPM 不够好,市面上有更好的。的确,比如 Midas 就看准了这个市场,推出了 Midas Building,号称可以一站式解决问题。但即使是软件再优秀,它能替代人类设计师吗?它能具有自我更新和自我纠错的能力吗?它会摆脱黑箱子吗?如果它不再是黑箱子式的神谕,它还能叫软件吗?
很不幸,就目前来看,计算机是懒惰的、愚蠢的,它们倾向于偷懒,倾向于得到平庸的回答。也许有一天,人工智能的发展会让我们拥有优秀的结构设计机器人。但至少在目前,以及未来很长一段时间内,都不会有比 Ove Arup 或者 Jorg Schlaich 更优秀的机器人设计师。没错,机器人可以在国际象棋上打败最好的人类,但我不觉得短期内机器人可以在结构设计领域胜过最好的人类,我不觉得短期内机器人会懂得结构设计的优雅和艺术。
这是 Ove Arup 设计的 Kingsgate 步行桥,看上去很平淡,但你能想象的出它是怎么建造的么?这是 Ove Arup 设计的 Kingsgate 步行桥,看上去很平淡,但你能想象的出它是怎么建造的么?
这是这座步行桥的建造过程,先在河岸两边分别浇筑桥体的一半,然后分别旋转90度,刚刚好拼接成一座步行桥。这座桥的施工甚至都没有打扰到每天在河里训练的赛艇运动员。这是这座步行桥的建造过程,先在河岸两边分别浇筑桥体的一半,然后分别旋转90度,刚刚好拼接成一座步行桥。这座桥的施工甚至都没有打扰到每天在河里训练的赛艇运动员。
这是川口卫设计的神户 World Memorial Hall,这个穹顶又是怎么建起来的呢?这是川口卫设计的神户 World Memorial Hall,这个穹顶又是怎么建起来的呢?
这是它的施工照片,穹顶先在地面拼装完成,然后向上顶升。就像变形金刚一样,自己从趴着的状态变成直立状态。这是它的施工照片,穹顶先在地面拼装完成,然后向上顶升。就像变形金刚一样,自己从趴着的状态变成直立状态。
这是我画的示意图,可以想象成是顶升过程的连续曝光。不需要搭建大规模的脚手架,也不需要高空作业,只需要地面拼装,然后千斤顶同步顶升。
之所以举这两个例子,是想说明为什么我说结构设计是优雅的,是艺术的。我对技术的发展很乐观,如果有一天,机器人、电脑、人工智能,不管是什么,只要它能做出这样的结构设计,我就认为我们不再需要人类设计师了。至于那会造成什么影响,完全是另一个问题,就像汽车替代了马车、网购代替了供销社一样。
但很明显,你我都明白,很久很久以后,机器人才可能会拥有这样的创造力。所以,在这之前,我们还是需要人类设计师,这些优雅的设计还是需要人类设计师来完成。为了做到这些,你必须得明白背后的东西,而不是只会操作。你必须像基地的自己人一样掌握科学技术,而不是像基地培训的“教士”一样只会使用不懂原理。就像一个摄影师,为了拍出好作品,就必须至少明白光圈是什么、快门是什么、ISO 又是什么。如果只会用傻瓜相机,是很难拍出好作品的,甚至还可能会因为种种原因,造成曝光失误。
回到正题,看看 GT STRUDL 的创始人 Leroy Z. Emkin 教授是怎么说的吧:
NO COMPUTER SOFTWARE PRODUCT SHOULD BE USED FOR STRUCTURAL ENGINEERING COMPUTATIONS UNLESS IT HAS BEEN FULLY AND PROPERLY VALIDATED AND CERTIFIED PURSUANT TO INDUSTRY ACCEPTED STANDARDS OF ENGINEERING SOFTWARE QA AND QC.
The structural engineer must apply the same high degree of care and detail when validating computer software accuracy and checking actual computer results as is applied when using time tested and traditional procedures for checking hand computations (e.g., every detail, data value, assumption, and computation must be checked and rechecked prior to use).用 Emkin 教授的一句话结尾:
In other words, a good computer program does not make a good engineer, only a good engineer should use a good computer program!好软件并不会让你成为好工程师,只有好工程师才配使用好软件。
【徐腾飞的回答(48票)】:
傻瓜软件是给傻瓜用的,这当然是一句笑话。这里的傻瓜都是打引号的。
要不要学,力学,混凝土结构这些专业课,当然要,你们不学我就失业了。
为什么要学呢?有几个原因
1、真的有所谓的傻瓜设计软件吗?
傻瓜软件(或者说智能设计软件,傻瓜和智能都是一回事)可以搞定所有事情吗?
我一直也幻想这有这样的智能软件,可惜现在的科技水平下,还没有。
在我的专栏文章中就提到了下面的观点:
计算机没法自动帮你建立一个正确的结构有限元模型,模型需要人来正确的建立(现实中,经常人也未必能够正确建立模型),这需要力学知识。计算机没法自动帮你建立一个正确的结构有限元模型,模型需要人来正确的建立(现实中,经常人也未必能够正确建立模型),这需要力学知识。
举一个例子,一个普通的简支梁桥的验算。
一个25m跨的简支梁桥。跨度这么小的一个桥,而且是简支梁桥,按说是很好建模分析的一个桥了。但是别小看了这么一个桥,他的宽度达到了将近17m。
也就是说,这已经将近是个板了,而不是简单的梁。这个判断,是需要力学知识的。
同时要做出另一个判断,大件车在桥中线附近通过,如计算时认为梁体完全整体受力,有可能导致结果偏于不安全。因此要先分析板的受力有效宽度,再进行验算。
目前的傻瓜软件,可不会帮你做这个判断。
在这里,我先用Ansys建立了该桥的空间分析模型,考察在车辆居中运行的时候,桥梁的空间变形情况。
然后根据变形情况,得到荷载的有效分布宽度,并得到每个箱室的荷载分配。
同时,利用桥梁博士分析平面分析中,每个箱室的横向分配系数。
在这两个基础上,选取安全的横向分配系数。
最后用Midas软件,进行验算。
这中间的每个步骤都是需要有力学知识作为判断依据的。
2、如果傻瓜软件(或者说智能设计软件,傻瓜和智能都是一回事)很牛叉叉,大部分问题都能搞定,还要不要学力学和混凝土结构。
答案是:当然要。
在傻瓜软件都能搞定大部分问题的前提下,我们设想一下这样一个场景:
业主要修一栋房子或者一座桥。他打开一个傻瓜软件,设定几个参数,噼噼啪啪两下搞定,图纸什么乱七八糟的东西都开始在打印机里出来了。
这时候还要设计院干啥,还要设计师干啥。
该干啥干啥,该关门的关门,该回家带孩子的带孩子。
哪些设计师不回家带孩子呢?
业主突发奇想,这里我要搞个这个新奇玩意,输入电脑,我靠,居然搞不定。
快,去找个设计师来给我看看
这个被找的设计师,就可以继续工作了。
3、规范都有错,何况傻瓜软件。一个好的结构师绝对不能拘泥于规范。我们有个很错误的观点,规范就是法律,是不可逾越的。有时候我甚至开玩笑说,规范就是用来违背的。
实际上,规范只是标准,是一直在更新的,哪条法律每隔两三年就更新一次。(关于这条,我想有时间写个专栏文章讨论一下)
规范不可迷信,傻瓜软件就更有可能错误百出了。
比起计算机或者其他专业来说,土木专业课程的设置是和实际紧密相关的,因为土木太成熟了,毕业后用的东西就是上课中学的东西,不存在学的过时的问题。
所以还是好好学吧。
【赵士岩的回答(3票)】:
设计软件的作用是帮助人们减少不必要的重复性工作,并不能取代人的劳动。像pkpm,你随便输个什么参数,它都能给你做出来一套东西,但是参数要怎么选择、选择的正不正确,是需要人来做出判断的,软件本身并不能告诉你,结果正确与否。虽然现在设计规范已经很完善了,貌似建筑设计好像只要查查规范,用用软件就够了,但是规范只是给出了一个参照性的范围,你要按照这个范围来做,在规范之内还是有很大的调整空间的,如何做出调整,就需要依靠设计人员对原理的理解。一个好的设计,可以节约大量的人力物力,节省很多资源。
【三笠-八腹肌的回答(6票)】:
为核战争之后的地球重建做准备,要知道那时候人类只剩下水泥和铲子,不存在设计软件了。
【高睿的回答(2票)】:
这就是技工和工程师的区别
【累累的回答(3票)】:
知道原理非常重要。
你要知道黑箱子里的结果是不是有意义。会不会出错。
所谓的design intuition。
【virusdefender的回答(2票)】:
现在有计算器和数学软件了,为什么我们幼儿园小学初中高中大学还要学习数学?
【匿名用户的回答(1票)】:
基础扎实会成为优势,所学之物会自然地形成系统并在你遇到问题时开始刺激人的思考,作用相关你可以知其然并知其所以然,就像这个人人都会用打印机的年代 ,高质量的书法作品就更显得弥足珍贵
【李栋的回答(1票)】:
就像有了傻瓜相机为什么还要单反。
软件是能搞定一切,但如果我和一位大师同时设计一个超高层。我用的时间和算出的造价都够他造好几个超高层的了。
知识就是财富。
【董弘的回答(1票)】:
诸位大师都已把computer-assisted analysis/design与engineering judgement的关系这一古老哲学命题给图文并茂地阐释完整。我路过插俩问题以解题主疑惑:
没上过力学课,怎么知道软件里的节点是固是铰?
没上过混凝土结构,怎么知道软件里收缩徐变系数该取多少?
或者说,学校里面的课程才真正是这些软件的“快速”上手指南。
【知乎用户的回答(1票)】:
其实不仅仅结构化软件有傻瓜式的,其他行业的软件也渐渐傻瓜式,也就是渐渐智能化。软件智能化是发展的大趋势,将来使用软件的一般人的确不用了解什么专业知识,没必要。
-------------有个“但是”,这是它的分割线------------
软件智能化必然带动机器智能化,人类作为机器的发明者让机器越来越智能,并通过批量复制使智能机器规模化,但还不能对人类本身进行同样的操作,知识量越来越多,可是人出生后还是要从头学起,要是普通人不学专业知识,当自学习高级智能机器人(注意,已经很高端喽)把少数懂得专业知识的人类专家干掉后,大部分人将会沦为机器人的奴隶,到那时。。。
为了人类的当家做主,还是很有必要学习专业知识的。
【何景山的回答(0票)】:
少年,你真好容易满足诶~
假如不学这些的话就没有办法把这些软件变得更傻瓜了哦,
为此在往后工作的几十年付出的多余重复性劳动将是学习过程中的几十倍。
【知乎用户的回答(0票)】:
老师说,力学手算是土木工程师的必备技能和素质。不知道怎么算,就不知道怎么来的。
【TomHall的回答(0票)】:
阿西莫夫大人有一篇短篇小说很好地回答了这个问题:
------以下是关键内容节选,强烈剧透:
归根结底,是谁发明了需要新型技术人员去掌握的新型号的仪器呢?比如说,谁发明了毕曼型摄谱仪?我想,一定是一个名叫毕曼的人,但是这个人肯定不是受磁带教育的,否则他怎么能作出革新呢?
【匿名用户的回答(0票)】:
都有人造精子了呢,要男人干嘛。
【罗大通的回答(0票)】:
我觉得这个事情要辩证的看待。如果傻逼软件,哦,对不起,傻瓜软件足够智能,那么设计人员就只要有一些小基础,会用这个软件就行了。
暂时,同学们为了老师不要失业,还是要学习好功课的。但是在可预见的将来,完全有理由相信,傻瓜软件可以做到足够智能。其实老师们到时候也不会失业的,会去教育另外一拨人,专门做傻瓜软件的。
【知乎用户的回答(0票)】:
知其然,更要知其所以然,要不然就会永远活在食物链的底端
【范泰的回答(0票)】:
因为要学怎么做傻瓜式的结构设计软件给傻瓜用啊!
【DG summer的回答(0票)】:
现有计算机技术条件下,软件只能帮你解决计算,至于原理,证明之类的推导过程是没法解决的
【h z的回答(0票)】:
有限元已经出现快50年啦,美国人基本没对民用版本的ansys进行过大的革新,而未来属于大量应用非线性计算的智能材料,我很怀疑好奇号就是用智能材料做的。计算机不能代替人的最关键的部分是,计算机没有创新能力,而创新是系统的,复杂的,别忘了还有混沌呢。
【王华的回答(0票)】:
这就跟问明明知道人有一死,怎么还要活着一样。
【应小野的回答(0票)】:
受益匪浅。
【elfmedy的回答(0票)】:
对得票最高的答案不甚同意。科技发展程度越来越高,项目规模越来越大,以后个人越来越不可能掌握所有的东西。这是一个事实和趋势的情况,至于对此的忧虑不是这个问题所要讨论的方面。
其实这个问题的答案很简单,因为你是专业人员。
就好像写代码,比如VC,小白拖拖模块就可以写个程序,专业的人就不止这么干了
【李大爷的回答(0票)】:
既然现在电脑打字软件这么好用,为啥还要一笔一划地练习写字呢?
同理可得。
【Larry Song的回答(0票)】:
我认同最高票的观点,但我想再补充一点。最高票答案强调了知其所以然的重要性,但其实不难发现,大多数结构工程师并不知道他们使用的一些数学工具为何是可靠的。所以,这里牵扯到了一个划界的问题。
这条界限可能是与软件发明之前工程师所需要掌握的知识有关。但我们不得不承认,随着软件愈发便捷,许多之前必须的知识在当今并不那么重要,尤其是与计算相关的内容。华罗庚先生曾在一篇强调计算机重要性的文章中提到他遇到的一位工程师在实战中需要解170阶的行列式。就目前的家用计算机来说,借助计算软件算出其数值非常容易。这就意味着,以线性代数作为工具的学科学生,在线性代数的学习过程中不需要掌握精细的计算方法和仅对应试有用的技巧——而目前的研究生考试中,数学科目的试题(包括微积分、线性代数和概率论)无一例外都需要一定的技巧。
在工科的基础课教学中,也存在着这样的情况。以电路原理为例,国内的教材(笔者视野范围内看到的)在最基本的直流电路计算中都介绍了多种计算方法。实际上,对于这种简单电路而言,这些计算方法的差异仅仅是计算量的大小;而对于复杂电路,这些计算方法是失效的。但在研究生考试中,这些计算方法都是必须掌握的,否则很可能因为计算量过大而难以得出答案。其他的科目中也或多或少存在着类似的情况。
所以,之前教学中所必须的为了减小实战中计算量而发明的方法和技巧应该被时代淘汰。所以我觉得题主的问题并不完善。软件的出现已经对这些基础课的教学产生了影响,并且这种影响会一直持续下去。未来的这些基础课教学会更加强调对于原理的理解和应用,减淡乃至忽略具体的计算方法——也就是说,工科的理论教学会带有更强的理科色彩。
【郭渭熊的回答(0票)】:
路过,纯是打个酱油吐个槽~
有空儿找本《源泉》去看看呗,虽然是小说,但是高端、大气,专业居然还对口儿,感觉完全能优雅贴切的回答这个问题~
【梦魇的回答(0票)】:
土木在读本科生一枚,在此献丑了。可以这样说,仅仅会使用软件而不懂原理的设计师可以称之为“瞎子”。这句话毫不夸张,我们在学习有限元这门课是花费了90%的时间学习有限元原理,只用了很少的时间学习上机操作,教师的意图很明显,就是学会原理对发挥软件作用极为重要,而对软件的熟练操作可以慢慢去掌握,事实上我们对软件的熟练掌握大都是独立操作学习的结果。
跑题了,拉回来。我们某专业老师曾再三叮嘱我们“不要以为会使用软件就会设计了,学习原理很重要”。这句话很容易理解,比如,使用某些软件可以根据实际要求设计出一个建筑物(不限于楼房,假定为任意结构),安全性符合要求,但是造价过高,需要优化增强结构合理性,降低造价,如果不明白其中设计原理是很难做到的,难道要光靠改变设计参数来碰运气,概率太低了吧!!!
在课堂上老师讲过一个真实案例,他的学生在用软件设计斜拉桥时对他说“部分斜拉索受力过大,我仅仅通过调节某些斜拉索的一点点长度就可以满足受力要求”,老师对我们说,这就是典型的光会软件理论不行,在施工过程中误差是难免的,如果你设计的结果仅仅因为一点变动就变为不合理受力状态,那么这个设计是完全失败的,它的安全性不足。
【匿名用户的回答(0票)】:
因为软件有版本升级一说
【艾小艾的回答(0票)】:
因为绘图是一方面,但是呢,盖房也还要讲究地质结构,房屋结构等等,所以要学。
【朴世禺的回答(0票)】:
简单来说,软件内部的信息一定是现有的,所以它无法解决人们提出的新问题。结构设计中包含两个因素,一个是结构,即建筑不能倒还得抗震之类的。另一个是设计——在保证建筑的安全性的情况下会有多种设计选择,此时需要你自己根据建筑的需要去取舍建筑所需要的结构形式。
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