計算機應用于工程結構論文

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摘要：在工程結構計算中，應該合理的利用計算機的驗算速度的快捷，但不能讓計算機替代結構工程師的對專業知識的鉆研、工程設計經驗的積累、工程設計思想的思考、工程結構計算過程的理解。

關鍵詞：結構工程計算；結構計算軟件；計算機應用技術；工程計算機制圖

從20世紀八十年代開始，在水利、水電、建筑、公路等各種工程建設的勘察設計工程中，就開始引入了計算機替代人工進行計算的計算機應用技術的應用，但是現在很多剛離校就業的大學生們，完全依賴著計算機，以計算機的計算數據為準，進行工程設計，這對工程建設的安全是極大的威脅。對工程勘察設計工程師進行正確應用計算機技術進行工程勘察設計工作的教育和提醒，是當前應該注意的比較突出的一個問題。

一、結構工程中計算機技術應用現狀

隨著計算機硬件技術、軟件技術的高速發展。各種計算機應用程序的開發形成了這一批結構工程師從走出校門，就在計算機上進行結構工程計算、設計。他們不再經歷老一代結構工程師們通過手工計算的過程。甚至迷信計算機，以為計算機是解決工程問題的源泉，簡單地信賴計算機。隨著大量的計算機軟件的開發，但又缺乏對計算機軟件的質量的保證，包括對軟件開發者和其技術支持的技術資質證明；軟件開發商的質量保證、質量控制過程的嚴格評價，軟件中所用技術的理論依據的嚴格評價；簡單和復雜例題測試結果的嚴格評價及其與其他獨立求解結果的比較；等等很多威脅到工程結構安全的問題，被計算機軟件應用的發展所掩蓋了。

在當今世界，計算機的濫用開始日益威脅著公眾的安全，計算機被抬高到了是知識、經驗、思維的替代品。人們越來越愿意相信計算機使他們能對工程作出正確的判斷，而很少有人在想，特別是年輕的結構工程們更很少去想，如果沒有計算機，結構設計工程中需要哪些必要的知識和經驗。大家都相信，解決工程問題的專業知識就是怎樣使用計算機以及計算機本身的專業知識。甚至把使用計算機的能力當成能勝任工作的能力。大量的結構工程師們相信，他們僅僅依靠計算機就可以“解決”工程問題。沒有人認識到高質量的工程只能是淵博的工程理論知識、豐富的工程實踐經驗、以及艱辛的腦力勞動、高質量的設計思想相結合的產物。

在工程結構設計計算中利用計算機自動化技術已有了很嚴重的負面影響，它使年輕的一代結構設計工程師們相信計算機的安全性、知識性和能力。他們變得如此依賴計算機，以至于喪失了不依賴計算機進行計算工作的能力。他們不懂得，計算機不可能記錄有關模型、分析和設計的一些技巧。在現實工程實踐經驗中，工程結構，特別是水利水電工程結構的模型是千差萬別的，計算機不可能識別上千萬種工程設計思想，除了具有快捷的計算速度以外，計算機程序只是一些離散的知識。而真正的工程知識是經驗、直覺、靈感、領悟力、創造力、想象力和“認知”的巨大綜合體，它超越了任何計算機程序和程序員對結構工程的“理解”。

現代工程具有復雜的理論依據、集體的設計思想，依靠計算機是不可能讓人們學習有意義的經驗的。越來越多的工程師們都期盼計算機軟件能將結構工程設計程序完全自動化。希望在解決工程問題時他們只需要區化類型和條件，讓程序自動生成必要的數學模型，完成復雜而重復的分析和設計過程。最后由制圖工具完成設計圖紙。這樣，結構工程唯一的責任就是明確所要解決的問題，然后評價最后的設計“成果”。而對于是否能可靠的檢測特征值，在進行分析時是否用了足夠的模型、狀態，或計算機建立數學模型的理論是否正確，是否符合工程實際的特征，分析結果對工程結構敏感部位是否敏感，計算結果是否在條件允許范圍之內，是否能根據實際的工程結構模型對某些邊界條件進行調整。這些在年輕一代的結構工程師們心中，都變得模糊不清。

很多軟件開發商，在對計算機知識的精通之外，畢竟不是結構工程師，專業技術知識肯定有著各種方面的欠缺。計算機是一種工具，不可能替代人的腦力勞動、人的知識、經驗的積累，計算機能處理大量的信息，但計算機程序是沒有多少工程實際工作經驗的程序員編制的，程序對工程建立的數學模型也不會很完善，在計算中，即使是錯誤的信息，計算機也不可能識別，同樣的都在計算機上顯示給專業技術工程師們。這就要求專業技術工程師們自己能通過專業技術知識的掌握，來控制設計計算中的偏差。

在軟件的實際應用方面，那些只有極少經驗、極少學識、年輕的結構工程師依靠計算機軟件來解決極度復雜的結構分析和設計問題。他們對結構力學基本原理和設計規范的背景知識了解很少。無法判斷程序算法所蘊含的假設和步驟，也無法判斷計算機運算結果的質量。寧愿相信計算機程序產生的任何結果都是正確的，無法懷疑計算機作出的所有結果，以及用獨立的例題校驗結果。

二、在工程結構設計計算中正確合理的應用計算機技術

首先，在年輕一代的結構工程師中，應讓他們對工程設計的危險性、對公眾安全的威脅、對工程建筑設計的責任感有一定的認識，結構工程師應該知道，工程結構特性是由結構工程設計的質量決定的。真正的結構工程師，應該不用計算機就能工作，計算機應用技術本身并不是壞事，問題的核心是在結構工程計算中計算機的使用方法，不能濫用計算機。要強調工程實踐中知識、專業技術以及經驗的重要性，了解“為什么”這樣設計才是關鍵。專業的結構工程師應在參加工作的最初一段時間內，對結構工程設計計算進行手工求解，了解手工求解的原理、基本原則和提煉模型、識別計算結果中的錯誤，解決問題的其他方法，判斷計算結果的有效性。對計算機的計算結果應持批評態度，尊重工程實踐經驗，通過工程實踐學習工程設計，強調從那些資深的或有經驗的結構工程師那里學習結構工程設計。不依賴計算機解決工程問題，經常懷疑計算機，在沒有深入的誰以前不使用計算機的結果。在被工程師證實正確之前，假設計算機提供的結果是錯誤的。在用計算機求解之前，必須先知道答案。不崇拜計算機，而崇尚知識和經驗，提倡全面了解工程理論和實踐中的所有經驗。公務員之家:

計算機在為人們提供很多方便、快捷的圖像、文字、數值計算等信息處理技術的同時，要認識到計算機不可能成為人類知識、經驗、遠見、靈感、創造力、想象力、獨立思維的替代品。雖然在結構工程實踐中計算機是非常有價值的工具，但是結構工程師們必須認識到對工程學的原理、方法、標準等等的全面了解，比對計算機操作方法的了解要重要得多。計算機不可能記錄有關模型、分析和設計的一些技巧。可以這樣認為，除了具有快捷的計算速度以外，計算機程序只是一些離散的知識。

一個稱職的結構工程師，應具備不依賴計算機解決工程問題的能力，應具備經驗、直覺、靈感、領悟力、創造力、想象力和對工程的設計思想的能力。能獨立地靠學識、創新和豐富的經驗，而不是依賴計算機找出結構工程問題的正確解答。計算機只能回歸到工具的位置，只是一種方便快捷的計算、圖像、文字處理等信息技術工具的位置。