既然有傻瓜式的結構設計軟體了,為什麼還要在大學裡學習力學、混凝土結構這些專業課?

目前的國內市場,以 PKPM 為代表的大型設計軟體應用非常普遍,設計師的作用在逐漸淡化。甚至有人認為,哪怕沒有學習過專業課程,只要培訓一段時間,一樣可以用軟體做結構設計。事實上,也的確有很多設計師是半路出家、沒學過力學、只學過軟體操作的。

既然培訓一下軟體操作就能做結構設計,那大學裡學習各種專業課的意義又在哪裡?


算是自問自答吧,請原諒我絮叨一點。

在科幻小說界的傳世巨著《基地》三部曲中,阿西莫夫描繪了一幅很巧妙卻又很意味深長的畫面。基地,地盤小,武裝弱,但卻在虎視眈眈的強權勢力中遊刃有餘,甚至某種意義上,是基地凌駕於這些強權勢力之上。基地對周邊勢力的控制,靠的不是大炮巨艦的武力威懾,也不是給錢給物的經濟賄賂,而是靠著穿了「宗教」馬甲的「科技」。

基地為周邊強大而又蠻荒的強權勢力提供科技援助,免費且熱情,比如核電技術和生物醫學技術。然而,這些科技援助被有意的「偽裝」成「宗教」。其它勢力的所有技術人員都要到基地接受培訓,基地教給他們的只是如何操作這些高技術設備,而不會教給他們背後的原理。事實上,這些技術人員被叫做「教士」。對於他們而言,基地教給他們的不是科學技術,而是宗教;他們也不是來基地學習,而是來「朝聖」;操作核電站也並不是在操作核電站,而是在以神聖的不可改變的儀式來侍奉「科學神殿」里的「神聖力量來源」。如果他們操作錯了,核電裝置壞了,對他們而言則是他們的神聖儀式出了差錯、不夠虔誠,所以神發怒了。同樣,基地的先進藥物都是神的恩賜,如果不按照神的旨意服用,那麼也會得到神的懲罰,比如病治不好或者副作用。對於周邊的強權勢力來說,基地並不是科學援助的來源,而是神靈的所在,上天眷顧之所。

當然,我們能在阿西莫夫的描寫中看到歷史上羅馬天主教廷的影子。但同樣,我覺得《基地》也揭示了現代技術與從業人員之間的微妙關係。我們知道我們自己在幹什麼嗎?我們在一步一步的使用設計軟體的時候,知道它具體的原理嗎?如果不知道的話,我們跟這些基地培養的科學「教士」有什麼區別?

一定程度上,沒有什麼區別。我們就是結構設計「教士」。有限元軟體就是我們神廟裡的神諭,規範就是我們神廟裡的聖經。我們中的絕大多人,都是在依靠黑箱子里出來的神諭活著;我們中的絕大多數人,終其一生也不會走出聖經所規定的那個圈圈。「規範就是這麼說的」和「軟體算過去了就行」,嗯哼,「聖經就是這麼說的」和「按照神諭做就行」,這就是我們結構設計師的兩大信條。什麼?神諭裡面是什麼樣子的?聖經為什麼是這樣的?你管呢!

也許這就是為什麼像阿西莫夫這樣的人會認為技術可能會反過來阻礙人類社會的發展:我們有可能淪為高技術的奴隸。久而久之,當年的技術資料終將被埋在歷史的垃圾堆里,科技也將淪為宗教。到那時候,沒有人會明白神諭的含義,沒有人會明白聖經的來源。人類的命運不再屬於我們自己,而是屬於這些古老卻頑固的神諭和聖經。

我並不是危言聳聽,如果所謂的結構設計師只是一個機械的執行規範、圖集、有限元軟體的人肉批處理程序的時候,我們離危險也就不遠了。規範里就是這麼規定的,所以我遵守就行了。結果呢?汶川地震的時候,有幾個框架真正做到了「強柱弱梁」?圖集里樓梯就是這麼配筋的,所以我比著做就行了。結果呢?汶川地震的時候多少樓梯被生生拉斷?軟體里沒有樓梯,所以我不考慮它的影響。結果呢?有多少框架結構是因為偏心布置的現澆樓梯造成了嚴重的震害?

就像鋼結構論壇上的馬升東老師所說的,結構設計軟體這個黑匣子給設計師的眼睛上蒙上了一塊黑布,標準圖集又是一匹瞎馬,而業主的「科學發展觀」又不斷的催促設計師趕路,真可謂是「盲人騎瞎馬,夜半臨深池」!

甚至,有很多很多的結構「設計師」在直接用著 PKPM 自動生成的圖紙,這都不是「盲人騎瞎馬」了,簡直就是「信馬由韁」了。到底是誰在設計?「設計師」?還是 PKPM?當然,你可以說 PKPM 不夠好,市面上有更好的。的確,比如 Midas 就看準了這個市場,推出了 Midas Building,號稱可以一站式解決問題。但即使是軟體再優秀,它能替代人類設計師嗎?它能具有自我更新和自我糾錯的能力嗎?它會擺脫黑箱子嗎?如果它不再是黑箱子式的神諭,它還能叫軟體嗎?

很不幸,就目前來看,計算機是懶惰的、愚蠢的,它們傾向於偷懶,傾向於得到平庸的回答。也許有一天,人工智慧的發展會讓我們擁有優秀的結構設計機器人。但至少在目前,以及未來很長一段時間內,都不會有比 Ove Arup 或者 Jorg Schlaich 更優秀的機器人設計師。沒錯,機器人可以在國際象棋上打敗最好的人類,但我不覺得短期內機器人可以在結構設計領域勝過最好的人類,我不覺得短期內機器人會懂得結構設計的優雅和藝術。

這是 Ove Arup 設計的 Kingsgate 步行橋,看上去很平淡,但你能想像的出它是怎麼建造的么?

這是這座步行橋的建造過程,先在河岸兩邊分別澆築橋體的一半,然後分別旋轉90度,剛剛好拼接成一座步行橋。這座橋的施工甚至都沒有打擾到每天在河裡訓練的賽艇運動員。

這是川口衛設計的神戶 World Memorial Hall,這個穹頂又是怎麼建起來的呢?

這是它的施工照片,穹頂先在地面拼裝完成,然後向上頂升。就像變形金剛一樣,自己從趴著的狀態變成直立狀態。

這是我畫的示意圖,可以想像成是頂升過程的連續曝光。不需要搭建大規模的腳手架,也不需要高空作業,只需要地面拼裝,然後千斤頂同步頂升。

之所以舉這兩個例子,是想說明為什麼我說結構設計是優雅的,是藝術的。我對技術的發展很樂觀,如果有一天,機器人、電腦、人工智慧,不管是什麼,只要它能做出這樣的結構設計,我就認為我們不再需要人類設計師了。至於那會造成什麼影響,完全是另一個問題,就像汽車替代了馬車、網購代替了供銷社一樣。

但很明顯,你我都明白,很久很久以後,機器人才可能會擁有這樣的創造力。所以,在這之前,我們還是需要人類設計師,這些優雅的設計還是需要人類設計師來完成。為了做到這些,你必須得明白背後的東西,而不是只會操作。你必須像基地的自己人一樣掌握科學技術,而不是像基地培訓的「教士」一樣只會使用不懂原理。就像一個攝影師,為了拍出好作品,就必須至少明白光圈是什麼、快門是什麼、ISO 又是什麼。如果只會用傻瓜相機,是很難拍出好作品的,甚至還可能會因為種種原因,造成曝光失誤。

回到正題,看看 GT STRUDL 的創始人 Leroy Z. Emkin 教授是怎麼說的吧:

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 教授的一句話結尾:

In other words, a good computer program does not make a good engineer, only a good engineer should use a good computer program!

好軟體並不會讓你成為好工程師,只有好工程師才配使用好軟體。


強烈反對Larry Song的回答。

僅僅針對結構的問題來回答,不涉及設計的問題。對於結構的分析來說主要是力學問題,力學問題確實是有許多的商用軟體可以使用,像Ansys這樣的有限元軟體是土木工程領域內可以說是常用軟體了。但是這些軟體可以幫助計算並不等於說計算結果就是正確的。在從實際問題到計算模型中間會有許多環節對原問題進行各種簡化和假設,這些簡化和假設對於使用計算機來模擬是必不可少的,但同時也是要在一定的條件下才是可行的。之所以要學習軟體背後的基本理論就是為了能夠正確的使用商用軟體,這包括對於軟體輸出結果是否正確的判斷以及如何在使用軟體時對軟體進行正確的參數選擇。這些問題確實不是土木工程專業的問題,但是要想利用商用軟體得到正確合理的結果是必須對軟體的基本原理有所了解的,這種用於數值計算的軟體是不應該被當做黑箱來使用的。


諸位大師都已把computer-assisted analysis/design與engineering judgement的關係這一古老哲學命題給圖文並茂地闡釋完整。我路過插倆問題以解題主疑惑:

沒上過力學課,怎麼知道軟體里的節點是固是鉸?

沒上過混凝土結構,怎麼知道軟體里收縮徐變係數該取多少?

或者說,學校裡面的課程才真正是這些軟體的「快速」上手指南。


傻瓜軟體是給傻瓜用的,這當然是一句笑話。這裡的傻瓜都是打引號的。

要不要學,力學,混凝土結構這些專業課,當然要,你們不學我就失業了。

為什麼要學呢?有幾個原因

1、真的有所謂的傻瓜設計軟體嗎?

傻瓜軟體(或者說智能設計軟體,傻瓜和智能都是一回事)可以搞定所有事情嗎?

我一直也幻想這有這樣的智能軟體,可惜現在的科技水平下,還沒有。

在我的專欄文章有限元基本思想中就提到了下面的觀點:

計算機沒法自動幫你建立一個正確的結構有限元模型,模型需要人來正確的建立(現實中,經常人也未必能夠正確建立模型),這需要力學知識。

舉一個例子,一個普通的簡支梁橋的驗算。

一個25m跨的簡支梁橋。跨度這麼小的一個橋,而且是簡支梁橋,按說是很好建模分析的一個橋了。但是別小看了這麼一個橋,他的寬度達到了將近17m。

也就是說,這已經將近是個板了,而不是簡單的梁。這個判斷,是需要力學知識的。

同時要做出另一個判斷,大件車在橋中線附近通過,如計算時認為梁體完全整體受力,有可能導致結果偏於不安全。因此要先分析板的受力有效寬度,再進行驗算。

目前的傻瓜軟體,可不會幫你做這個判斷。

在這裡,我先用Ansys建立了該橋的空間分析模型,考察在車輛居中運行的時候,橋樑的空間變形情況。

然後根據變形情況,得到荷載的有效分布寬度,並得到每個箱室的荷載分配。

同時,利用橋樑博士分析平面分析中,每個箱室的橫向分配係數。

在這兩個基礎上,選取安全的橫向分配係數。

最後用Midas軟體,進行驗算。

這中間的每個步驟都是需要有力學知識作為判斷依據的。

2、如果傻瓜軟體(或者說智能設計軟體,傻瓜和智能都是一回事)很牛叉叉,大部分問題都能搞定,還要不要學力學和混凝土結構。

答案是:當然要

傻瓜軟體都能搞定大部分問題的前提下,我們設想一下這樣一個場景:

業主要修一棟房子或者一座橋。他打開一個傻瓜軟體,設定幾個參數,噼噼啪啪兩下搞定,圖紙什麼亂七八糟的東西都開始在印表機里出來了。

這時候還要設計院幹啥,還要設計師幹啥。

該幹啥幹啥,該關門的關門,該回家帶孩子的帶孩子。

哪些設計師不回家帶孩子呢?

業主突發奇想,這裡我要搞個這個新奇玩意,輸入電腦,我靠,居然搞不定。

快,去找個設計師來給我看看

這個被找的設計師,就可以繼續工作了。

3、規範都有錯,何況傻瓜軟體
一個好的結構師絕對不能拘泥於規範。我們有個很錯誤的觀點,規範就是法律,是不可逾越的。有時候我甚至開玩笑說,規範就是用來違背的。

實際上,規範只是標準,是一直在更新的,哪條法律每隔兩三年就更新一次。(關於這條,我想有時間寫個專欄文章討論一下)

規範不可迷信,傻瓜軟體就更有可能錯誤百出了。

比起計算機或者其他專業來說,土木專業課程的設置是和實際緊密相關的,因為土木太成熟了,畢業後用的東西就是上課中學的東西,不存在學的過時的問題。

所以還是好好學吧。


Fool with a tool is still a fool.


因為這些軟體都不對計算結果負責,需要有工程師自己判斷計算結果。(安裝軟體的時候好好看下安裝協議)


張無忌為啥那麼厲害,人家有九陽神功這種高深內功,別人招式看一眼就能使出來,威力還比別人猛;力學、數學、結構學這些專業課就是你的內功,有了內功,你才能判斷軟體算出來的結果合不合理,有沒有說服力(這就是你的威力),不僅如此你還可以編寫程序再藉助軟體做軟體自帶功能不能處理的問題(自創招式)。


這裡補充一下@豬小寶 對傻瓜式軟體的擔憂的問題:

計算機的進步永遠是福音,為結構的分析和計算不知道減少了多少工作量,這是很顯然的事情。

而結構工程師在結構設計上的才華大可以在方案設計、結構布置和結構優化上發揮。

不懂結構設計的,有了結構軟體還是不懂,別人告訴他參數設置也是不懂,只能執行簡單指令,這樣的人再抱怨收入不高畫圖太苦,其實是很可笑的。現在在網上發牢騷的大部分也是這類人。

至於「盲人騎瞎馬,夜半臨深池」的說法,當然也是針對這類人的,但是掩蓋了另外一個問題,就是設計院內部工作管理問題,為什麼沒有人好好帶實習生?為什麼又要給未取得資格證的人簽字權?為什麼要交給不懂的人去做?為什麼又不嚴格執行校審制?既有要快要省錢的原因,也有管理方法落後的原因,全行業全中國都這樣。

所以你看,問題的關鍵,不在於傻瓜軟體讓人變成傻瓜,而是傻瓜的人和傻瓜的管理本來就是傻瓜,關軟體什麼事。

軟體讓傻瓜也能做出基本可靠的工程來,讓全國那麼多土木工程至少滿足了最底限度的安全度,這是計算機科學發展的巨大功勞。

如果沒有軟體,讓那些連satwe參數都搞不明白的人去做結構手算,想想那情景吧。


很簡單,你去用那些傻瓜式的軟體,做一個設計,要求馬上就施工,出現問題你負全責,你看看你能不能幹就知道了


看了 @豬小寶 的問題和大家的答案, 首先我假設了很多種不上大學只是短期培訓後從事結構設計的情形。然後是好像聞到了一股酸味,這是我自己酸溜溜的感覺。因為在我以前的單位,老闆確實更重視「摸得著「的計算書和圖紙,而摸不著的設計人員腦子裡的經驗技巧和創造力,不會直接產生價值,經常被老闆們忽視,或者說視而不見。所以老闆會對著能力不服的員工說,」來來來,給你個模板,把這個報告改出來」。這樣類似的例子其實現實中很多。

我身邊並沒有短期培訓做結構設計的例子,但是有些人雖然有學歷,力學卻也是不懂的。除非考慮上課對他們產生了深層的潛意識影響,其實就跟沒讀過力學差不多。我本人大學時也沒認真學習,所以基礎方面也不算紮實。

從玄學說起

2016-2017年,alpha狗前後戰勝了很多圍棋大師。其實最尷尬的不是這個具備自我學習的人工智慧,在這個變化比整個宇宙的恆星還多的遊戲中戰勝了人類。因為只要稍有計算機知識,我們就知道人工智慧是建立在人類無法想像的海量計算和數據查詢上,即便在不能窮盡計算的時候它也學會了有利化的模糊取捨,那種計算量依然是人類無法企及的。然而尷尬的是,大師們之前一直在著重強調圍棋蘊含著某種說不清的精神和美感,機器人不可能理解。在deepmind的圍棋AI到再也無人能勝的時候,這種形而上的「玄學」被狠狠的,赤果果的無情踐踏了。

如果人類不是這個世界的主體,這種被人類所崇尚並且深信的所謂精神和美感,是否真的存在?

我們可以想像一個猶如黑客帝國的由機器人統治的世界,機器人的理想一定是標準的統一的意識和行為。換句話說,如果機器需要建築空間的話,它們應該傾向於適應各種功能的標準化建築。這些建築並不需要專門設計,而只需要按需選擇。

討論這種世界的存在與否是一個基礎的哲學問題。不可能在這裡展開來說,所以我要打住回頭來說結構設計這個問題。

作為人的延展的計算機,和作為計算機延展的人

如 @GutenTag 和@h z說的一樣,很多結構的分析方法和計算機程序,早就存在很久。有限元方法,這種方程組標準化但是計算量巨大的方法特別適合計算機特點。相信開發結構分析軟體的初衷,是讓計算機作為工程師的一種能力延展,使得複雜工程的計算成為可能。

同時我也相信對人進行短期的定向培訓,比如混凝土框架多層住宅的pkpm設計, 是有可能使其勝任實際工作的。然而和上面所說的不同,這些人是作為計算機的延展存在,簡單點說,也就計算機的人肉輸入輸出設備,好比某種特殊功能的掃描儀。

對第一種人來說,計算機是擴展自己創造力的工具。而第二種情況,只是作為進一步完善程序的輔助功能,這種人可以輕易的被別人或者是計算程序的升級而替代。

從天朝當下的經濟環境來說,對於大部分模式化的工程可能沒有很大區別。也就是說,在業主,老闆的眼裡,第一種人和第二種人的價值是一樣的。但是不得不說這種認識是特定環境中的畸形的產物。除非人類和我們假設的機器人一樣嚮往一種標準化,統一化的建築環境。

福爾摩斯漫畫(來源網路)

項目和產品的區別

同樣的疑惑發生在人類的工業化進程中,比如說一個世代做椅子的木匠,最後被工廠的生產線代替。那些工廠里的工人,並不懂得木頭與木頭榫卯的藝術,也不懂得曲線的美感,但是他們很大程度上取代了水平更高的木匠。

同樣的,假設開發商開發的公寓樓都一模一樣,那麼只要更改一下環境參數,這個建築就設計完成了。這種情況下,題主所說的這種學藝不精的人,也不會需要很多。

然而之所以項目和產品不同,是因為項目有兩個特徵:獨特性和合作性。每個項目都有自身特定的目標和計劃,而且由臨時組成的團體合作完成。這些都是計算機程序不擅長的,更別提只作為計算機輸入助手的人。

進一步說,像 @收你做我的迷 和 @we we 所說的軟體需要有基礎知識的人來開發,結構的初步設計需要有良好基礎和豐富經驗的人定型,詳細設計需要良好基礎和豐富經驗的人校審通過。這些過程並不是憑空完成的。

進化的層次

利用網路,如今的我們可以在網上,吐槽老闆為了經濟利益,忽略人的創造能力,也可以為二逼,用傻瓜軟體是否合理撕逼(耶耶,雙鴨!)。其實我們回頭去看前計算機輔助設計時代,很多「工程師」也是沒有力學基礎的,而另一些,僅僅憑藉ql^2/8完成生涯內所有設計。

我的父親是小學四年級學歷,卻設計,施工過3, 4層的樓房,至今30多年也沒出現大問題。力學基礎是沒有的,所以構件布置,截面,配筋全部都是依據經驗。

當然這是那個高等教育資源缺乏時代的無奈之舉。然而,即便人類的技術在不停的進化,也不會使行業內所有從業人員都達到同一水平。他們一定會參次不齊,甚至由於某些時代背景,差距可以非常之大。

雖然我不贊同,但是那些使人在經過短期培訓後能做一些標準化設計的計算機輔助軟體,應該說是人類科技的進步。試想每個人都要精通力學,微積分和線性代數才能做設計,哪裡會有遍地開花的高樓大廈。像現在一些西方國家,由於計算軟體相對落後,一些多層框架的設計還停留在二維框架組合的階段,設計周期長而且結果還不精準。

所以反過來說,在大學學習的那些基礎知識,除了用來通過考試,另外一個作用就是讓工程師對概念的理解和掌握。我不相信每個上知乎的結構工程師,都可以不查資料寫出SRSS的振型組合公式,即便這個公式並不難記。但是這種計算工具並不應該像有人所說的是一個黑箱,對於大多數合格的設計人員來說,它至少應該是一個半透明的箱子。當然作為軟體的開發人員,學術研究人員,技術精英來說,這個箱子應該是全透明的。

從傻瓜軟體到智能軟體

什麼是傻瓜軟體?我想大概指的是預設完善,自動完成度較高的軟體,像是P圖屆的美圖秀秀。

相對Ansys和Sap2000這種通用有限元分析軟體,可以說PKPM結構就是自動完成度更高的軟體,但是由於軟體的預設有更多限制,所以只能分析特定的結構類型,靈活性和通用性比Ansys不可同日而語。當有人拿著Ansys分析管道的流體時,PKPM的「玩家」是不是像幼兒園的小朋友遇到了大學生,用美圖自拍的遇到PS高手?

在這裡我要說的並不是軟體的差距,而是上面所說的兩種人的差距。

相對傻瓜軟體,智能軟體才是未來的趨勢,才是能取代大部分設計師的神器。

在很多行業內,隨著人工智慧的發展,失業的增加基本上是確定。最先被取代的就是具有重複性和統計方法的行業,像HR經理,基金投資分析師,甚至現在人工智慧對一些病的診斷正確率高過高級醫師。在尤瓦爾·赫拉利的《未來簡史》中,他預測了未來世界會產生很多「閑人」,這些閑人,就是被人工智慧取代的「無能力」工作者,他們只需要每天發發朋友圈,然後逛淘寶花光領到的收入就可以。

拋開「有娃兒」的預測是否準確不說,可以想像,在未來的工程設計行業中,機器也會參與到更多的設計工作中來,更多的工程師、設計師也會被取代。

可喜的是,根據BBC的一篇報告,作為帶有創造性的行業,設計師將會有不可替代性。而這裡指的設計師,正是那些對基礎知識掌握牢靠而且創新能力強的人。這兩種不被當下很多人(有的老闆和業主)看好的技能,正是未來就業的條件。

人工智慧的學習材料由人編寫(來源網路)

參考:

《未來簡史》,尤瓦爾·赫拉利, 也色列

How long will it take for your job to be automated?,Richard Gray,BBC


這就是技工和工程師的區別


電腦算出來的結果未必對,需要人的判斷


為核戰爭之後的地球重建做準備,要知道那時候人類只剩下水泥和鏟子,不存在設計軟體了。


我認同最高票的觀點,但我想再補充一點。最高票答案強調了知其所以然的重要性,但其實不難發現,大多數結構工程師並不知道他們使用的一些數學工具為何是可靠的。所以,這裡牽扯到了一個劃界的問題。

這條界限可能是與軟體發明之前工程師所需要掌握的知識有關。但我們不得不承認,隨著軟體愈發便捷,許多之前必須的知識在當今並不那麼重要,尤其是與計算相關的內容。華羅庚先生曾在一篇強調計算機重要性的文章中提到他遇到的一位工程師在實戰中需要解170階的行列式。就目前的家用計算機來說,藉助計算軟體算出其數值非常容易。這就意味著,以線性代數作為工具的學科學生,在線性代數的學習過程中不需要掌握精細的計算方法和僅對應試有用的技巧——而目前的研究生考試中,數學科目的試題(包括微積分、線性代數和概率論)無一例外都需要一定的技巧。

在工科的基礎課教學中,也存在著這樣的情況。以電路原理為例,國內的教材(筆者視野範圍內看到的)在最基本的直流電路計算中都介紹了多種計算方法。實際上,對於這種簡單電路而言,這些計算方法的差異僅僅是計算量的大小;而對於複雜電路,這些計算方法是失效的。但在研究生考試中,這些計算方法都是必須掌握的,否則很可能因為計算量過大而難以得出答案。其他的科目中也或多或少存在著類似的情況。

所以,之前教學中所必須的為了減小實戰中計算量而發明的方法和技巧應該被時代淘汰。所以我覺得題主的問題並不完善。軟體的出現已經對這些基礎課的教學產生了影響,並且這種影響會一直持續下去。未來的這些基礎課教學會更加強調對於原理的理解和應用,減淡乃至忽略具體的計算方法——也就是說,工科的理論教學會帶有更強的理科色彩。


我倒想見識一下沒學過力學的結構工程師。

反正我司的結構師都是研究生起步的


有計算器了,為什麼要學加減乘除,是這個意思嗎?

系統的力學、工程數學訓練,提供創新的可能,也是大學教育的價值。

提這問題幹啥啊?真有人不知道答案嗎?


阿西莫夫大人有一篇短篇小說很好地回答了這個問題:低能兒收容所(艾薩克?阿西莫夫)

------以下是關鍵內容節選,強烈劇透:

歸根結底,是誰發明了需要新型技術人員去掌握的新型號的儀器呢?比如說,誰發明了畢曼型攝譜儀?我想,一定是一個名叫畢曼的人,但是這個人肯定不是受磁帶教育的,否則他怎麼能作出革新呢?


作為外行我說一句:

如果你只知道用軟體,不知道設計的基礎知識

我認為

是軟體再用你,而不是你在用軟體

我若是軟體,我都想罵你

怎麼有這麼個弱智在毀我的智商


設計軟體的作用是幫助人們減少不必要的重複性工作,並不能取代人的勞動。像pkpm,你隨便輸個什麼參數,它都能給你做出來一套東西,但是參數要怎麼選擇、選擇的正不正確,是需要人來做出判斷的,軟體本身並不能告訴你,結果正確與否。雖然現在設計規範已經很完善了,貌似建築設計好像只要查查規範,用用軟體就夠了,但是規範只是給出了一個參照性的範圍,你要按照這個範圍來做,在規範之內還是有很大的調整空間的,如何做出調整,就需要依靠設計人員對原理的理解。一個好的設計,可以節約大量的人力物力,節省很多資源。


看到樓主這個問題,我也來說說我的觀點。

第一,大約一月前,與一位資深工程師(現任某設計院總工)談過,他提到,現在的設計行業(以結構專業為例)應該進一步細化,也就說結構變成像建築專業一樣,做方案的只做方案,畫施工圖的只畫施工圖,各有側重。前者從大處入手,後者著眼於細部;前者需要深厚的理論功底與強大的結構概念支撐,後者只需要把11G搞順溜就不錯了。樓主這個問題,我覺得就是說給做結構方案的人聽的。

第二,依葫蘆畫瓢。這個原則放之四海而皆準,結構設計沒啥特殊的,也需要先把瓢畫出來,然後再逐個解決問題,也就說跟「先學後用」的思路是反過來的,這種畸形的局面是由現在的設計市場造成的,我們沒有像九年義務教育那麼多的時間按部就班的去學習,學好了然後上手。從這一點看,傻瓜式軟體還為設計市場提供了便利,至少軟體算過了,這個結構不會有太大問題,總比讓一個新手手算來得好,而且好很多(牛B者除外)。

首次回帖,不喜勿噴。


談一下自己的想法,工程師有兩個基本工作:1.建立模型,從複雜的工程實踐中抓住主要問題,捨棄次要問題,將複雜的現實簡化為現階段數學、力學水平可以求解的模型;2.模型求解,工程師利用計算器、結構軟體等工具求解,得到可以接受的結果。

結構軟體能不能代替工程師的工作?肯定能,但要有兩個前提,1.人們對工程實踐的認識充分、準確,能夠建立足夠真實的模型,如果工程實踐能像計算機一樣被準確描述的話,結構軟體也是完全可以像操作系統一樣的,70年前操作計算機還是門高深技術,可現在即使你連CPU這個名詞都沒有聽過,也可以使用計算機進行基本操作;2.數學、力學和計算機的發展能夠解決工程師建立的模型,模型的求解需要新的數學工具、力學的發展和新的超級計算機。

至於結構中所體現的美、優雅等因人而定的主觀感覺,人之間都不一定能統一,就別要求軟體了。


如果你不懂的話,軟體用錯了你都不知道怎麼錯的。


很簡單的道理,軟體大多都是暗箱操作,就是輸入模型出來結果,你根本不知道過程(如果你知道過程,那你一定是大大大大大神,一定精通力學有限元巴拉巴拉等等)。那麼你怎麼判斷這個輸出的結果對不對呢,那就要靠你紮實的力學概念,豐富的工程經驗了。知道大型結構的評審委員為什麼都是老先生嗎?(他們基本連電腦都不會用)因為他們力學概念清晰啊,功底紮實啊,可以判斷你軟體結果對錯丫。我老師的老師當年設計一座三跨連續梁橋,只要一張A4紙就寫好了(從布置到配筋),老先生其實沒有算,只是估了下。我老師驗算了一個月,發現只有一個截面少了一根鋼筋。解析解為什麼牛逼,數值解為什麼爛大街,其實就是這個道理。沒有理論,沒有根基,上面再花團錦簇都是豆腐渣,一觸即潰。


1.軟體會出錯,目前PKPM,SAP200的確很強大,但還是有問題沒有解決的。

實際物理世界極其複雜,軟體所有計算都是建立在特定假設上。有可能我們會用錯軟體。

我們需要這些原理判斷軟體計算出來的結果對不對、我們用得對不對。只有掌握了原理,心裡才能有底。

2.實際設計中計算是一部分,另一大部分是構造。這需要結構工程師「設計」,而不是「計算」。

3.結構工程師在建築方案階段需和建築師討論建築方案,此時只有概念,沒有條件建模計算。

4.現場指導施工時,所有人等著你提出解決方案時,一點點小問題,你說我回去算算這是不合適的。

5.如果十分依賴計算,工作效率會比較低。

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不會武功,拿個棍子有什麼用


不學力學和混凝土結構這類最基本的課程,怎麼和軟體,哪怕是傻瓜軟體交互?我想樓主想問的是,有了傻瓜軟體後,還需要學習高等理論嗎?我贊成樓上黃啟傑的話:

知其然,更要知其所以然,要不然就會永遠活在食物鏈的底端

最基本的力學理論+傻瓜軟體軟體足夠保證某個從業人員在行業景氣的時候養家糊口,買得起房子,開得起車子。但是,他的風險抵禦能力低,他在業界內的話語權低,他在市場博弈中的議價能力低。一句話,永遠活在食物鏈的底端。所以,我對樓主問題的回答是:學習高等設計理論的唯一原因是,我選擇要學。


軟體也有出錯的時候,我們老師說他當年做了一個項目就用pkpm軟體做錯了,他向軟體方反映了好幾遍,別人才重視,也就打了個補丁,把數值放大,用pkpm軟體不是要確定他的霸王條款才可以用,不是嗎,所以自己要覺得得結果不對,需要能夠驗算才可以


土木在讀本科生一枚,在此獻醜了。可以這樣說,僅僅會使用軟體而不懂原理的設計師可以稱之為「瞎子」。這句話毫不誇張,我們在學習有限元這門課是花費了90%的時間學習有限元原理,只用了很少的時間學習上機操作,教師的意圖很明顯,就是學會原理對發揮軟體作用極為重要,而對軟體的熟練操作可以慢慢去掌握,事實上我們對軟體的熟練掌握大都是獨立操作學習的結果。


跑題了,拉回來。我們某專業老師曾再三叮囑我們「不要以為會使用軟體就會設計了,學習原理很重要」。這句話很容易理解,比如,使用某些軟體可以根據實際要求設計出一個建築物(不限於樓房,假定為任意結構),安全性符合要求,但是造價過高,需要優化增強結構合理性,降低造價,如果不明白其中設計原理是很難做到的,難道要光靠改變設計參數來碰運氣,概率太低了吧!!!


在課堂上老師講過一個真實案例,他的學生在用軟體設計斜拉橋時對他說「部分斜拉索受力過大,我僅僅通過調節某些斜拉索的一點點長度就可以滿足受力要求」,老師對我們說,這就是典型的光會軟體理論不行,在施工過程中誤差是難免的,如果你設計的結果僅僅因為一點變動就變為不合理受力狀態,那麼這個設計是完全失敗的,它的安全性不足。


這就跟問明明知道人有一死,怎麼還要活著一樣。


基礎紮實會成為優勢,所學之物會自然地形成系統並在你遇到問題時開始刺激人的思考,作用相關你可以知其然並知其所以然,就像這個人人都會用印表機的年代 ,高質量的書法作品就更顯得彌足珍貴


知道原理非常重要。

你要知道黑箱子里的結果是不是有意義。會不會出錯。

所謂的design intuition。


再牛的力學數值模擬,也是在對物體進行了一系列的假設的基礎上,提出本構方程,數據離散,計算機解龐大的線性方程組。只有理論,實驗,數值模擬,三者結合才能得出正確的結論。過於依賴計算機的結果是無法保證實際工程的安全性的。


為了以後讀研讀博,這些知識是給研究生和博士用的。事實就是這樣。他們有不少學歷還是很高的,本科畢業的很少,在施工單位的更少。顯然問這道題的題主是本科級別,很難去設計單位。唉


引用畢業設計時,midas驗算不通過去找橋樑工程老師時,老師的一句話:「軟體誰都會用。但是真正的工程師,是會分析並解決問題的。」


首先pkpm 這些設計類的軟體要編寫出來,就需要要紮實的力學功底,其次市場上的這類軟體只能解決某些問題,它必須要在已有的工程理論和實踐經驗的範圍內才能信任其安全性。對於一些需要創新或者工程上遇到的新問題可能就不太適用。再者作為一個設計者,知道這些力學理論,才能檢驗這些軟體結果是否正確,是否合理。軟體存在的最大意義我覺得應該是提高了工程設計的效率,減輕了人們的工作量,但是作為一個立足於解決新問題,創造新方法的工程師來說,沒有足夠的知識基礎是絕對不行的。


我就問下,有木有一級,二級建造師或者工程師,要找單位的么?

http://weixin.qq.com/r/YkXQyB7EnkPhrVqr9xBw (二維碼自動識別)


諸位已經回答的很好了,想補充一句 - 為什麼結構工程師很多時候對自己的設計不放心,還是因為對軟體,對自己的知識不夠自信。軟體可以設計房子,但是它無法保證房子可以安全的使用50年。能給公眾信心的是一個有經驗和知識的結構工程師。


如果自己不懂概念的話,自己不知道那個東西是怎麼來的。那做結構設計就是:別人說什麼就是什麼,因為你自己不懂得去判斷,會很被動很可憐。


給你個碰碰車你開起來了就敢說自己是車王?

真正檢驗水平的時候 就是給你個f1在正經的賽道上三分鐘以內跑下來一圈以後

下一次再在兩分鐘以內跑完一圈 還能活著回來 再說水平夠不夠高

再說成為車王 是否需要駕駛技能和比賽經驗


知其然,知其所以然


stupid as stupid dose


軟體里各種參數設定和數據輸入總得人來定吧


因為你不光要知其然還要知其所以然。


啥都不懂的幹活不放心啊,所以註冊師必須非常懂。技術員,設計師也要懂,省得哪天出了事故進去了。


結構設計,大概是這麼個事。根據已有的條件,布置結構構件(樑柱等),然後複核其合理性,數次調整修改,總結成果(畫圖)指導施工。
這其中,軟體能做的事情是複核,幫助整理成果,代替的只是簡單枯燥的部分,創造性的部分還是由人完成的。
比如石頭,磚頭,砍刀,槍,單兵裝甲這個套路的進化只是減少了打仗時體力的付出,作戰素養依然同樣重要。


我的回答寫的簡單一點,在有結構軟體的情況下學習力學,土力學,混凝土結構,鋼結構等學科的意義在於:

1.結構設計軟體是很愚蠢,很不智能的。無論後期怎麼優化,現場環境是負責多變的,而只有人才能最好的對這種變化做出反應,軟體,機器都是愚蠢的,不學好這些理論知識是無法進行人工調整的。

2.要知其然更要知其所以然。會用軟體是徒勞的,因為對於一個沒有一點理論知識的人來說,他只會依賴於pkpm,盈建科,斯維爾等軟體,而真正設計是需要人來進行優化調整,怎麼樣做最經濟,施工最方便,這一點只有人才能進行調整。

3.假設軟體很智能很厲害。人人都用軟體而不學理論知識,以後誰會明白這個軟體到底是怎麼操作的,設計思路設計原理是什麼?還有沒有強大的完整的正確的理論知識,誰來進行軟體的後續開發?

回答完畢。。。。


會打字的人和作家不一樣,會設計和藝術家不一樣,畫圖員和建築師不一樣,司機和賽車手不一樣。工欲善其事,必先利其器。但是反過來就不一定說的通了。現在房地產這麼不景氣,說不定哪天就泡沫了,到時候假如你只是個畫圖民工,不淘汰你淘汰誰?

在設計院呆久了,你就會發現,有發展空間的永遠是那些能解決問題的人,而不是能畫圖的人。


記得高中時候做過一篇語文閱讀,講的是匠人和大師的區別,一個匠人不需要很了解他所做的工作的原理是什麼,他只需要把那份工作做得很好很熟練就可以說是非常厲害了;而大師能夠把事情的來龍去脈,核心理得很清楚,這樣才可以推陳出新,創造或發現更好的事物和方法。

比如說蘇家駒教授寫過代數的五次方程式解法一篇文章,之後華羅庚發現其解法有誤,寫了一篇蘇家駒之代數的五次方程式解法不能成立之理由的文章,所以說如果華羅庚教授曾今沒有系統地學習數論的基礎知識(不要跟我說在這篇文章寄給熊慶來之前,他就沒讀過書,還在家裡看小店呢。但是自學也是學,讀書人的事,能叫沒讀過書嗎,捂臉,逃...),他怎麼可能有能力去推翻一位大數學家的解法呢,否則可能很多人還在用這種錯誤的解法得出錯誤的結果還以為是正確的呢。

不過我倒是在想以後隨著科學的發展,有沒有可能研發出一種晶元或者基因之類的已經存儲人類的各個領域從基礎到尖端的各方面知識的玩意,在人出生的時候插入大腦,不然以後所需要學習的知識越來越多以致30多歲還沒學習到這個領域的最新成果,那麼在20歲左右大腦成熟,思維活躍的時候還在做題而沒有進行科研,是不是有點浪費啊。


很多人以為只要會用軟體就能做設計。往往就有很多人真的是這樣。甚至圖紙都是軟體自動生成的。自己被軟體綁架了。軟體是人設計出來輔助設計的,而不要被軟體綁架啊。那種人設計出來的結構,我只能說呵呵了。


因為那些軟體是給傻瓜和想成為傻瓜的人用的,人類的創造性的智慧無可取代


現在還有很多問題軟體解決不了呢


針對具體的問題,我其實答不上來,但這背後的原則,我想到了這樣一篇文章

The Law of Leaky Abstractions

有一個初步的翻譯版本在此:http://local.joelonsoftware.com/wiki/The_Joel_on_Software_Translation_Project:%E6%8A%BD%E8%B1%A1%E6%BB%B2%E6%BC%8F%E6%B3%95%E5%89%87


因為地質環境不是哪個傻瓜都可以解決的


就跟有了傻瓜相機為啥還要有單反一樣啊啊啊


路過,純是打個醬油吐個槽~

有空兒找本《源泉》去看看唄,雖然是小說,但是高端、大氣,專業居然還對口兒,感覺完全能優雅貼切的回答這個問題~


有限元已經出現快50年啦,美國人基本沒對民用版本的ansys進行過大的革新,而未來屬於大量應用非線性計算的智能材料,我很懷疑好奇號就是用智能材料做的。計算機不能代替人的最關鍵的部分是,計算機沒有創新能力,而創新是系統的,複雜的,別忘了還有混沌呢。


現有計算機技術條件下,軟體只能幫你解決計算,至於原理,證明之類的推導過程是沒法解決的


知其然,更要知其所以然,要不然就會永遠活在食物鏈的底端


老師說,力學手算是土木工程師的必備技能和素質。不知道怎麼算,就不知道怎麼來的。


當然有必要。

舉個簡單的例子,土木專業需要學習材料力學和結構力學。上這兩門課,我們清晰地了解到了剪力,彎矩等概念以及它們的物理意義,並且將彎矩大小與應力大小聯繫起來,剪力大小與切應力大小聯繫起來,通過大量的練習,明了了力在結構中會產生哪些影響。而這些訓練,正是一步步加強作為土木工程師素養所必須的,也是能力高低的真正體現。

試想一個沒有建立力學概念的人,即使有傻瓜軟體,卻沒有辦法從根源以及本質上去分析自己所面臨的問題,以及這樣做是否合理。所以如果抱著用傻瓜軟體就能解決一切問題的思想,終究成不了真正的設計大師與稱職的工程師。


工人跟工程師可能都會用,但是,區別在於一個只知道how另一個知道why,這是大學力學老師的總結,兩者有著邏輯上的先後順序,把why丟了,how就斷了根


哪天做軟體的人死了,又有新的需求,誰上?


有了財務軟體還是需要會計的啊


再NB的軟體也僅僅是工具,取代不了人


少年等再過幾年,不,等再過幾個月你就不會發出這樣的疑問了。


作為一個搬磚狗,我認為:

不學力學,不學結構設計,你就學不會傻瓜軟體;

如果你說你學會了,

那我說:不學力學,不學結構設計,你就學不懂傻瓜軟體;

如果你說你學懂了,

那我說:恭喜你,你已經學會了力學,學會了結構設計。


不學這些誰來完善軟體,靠物理哥,化學哥嗎。


我覺得這個事情要辯證的看待。如果傻逼軟體,哦,對不起,傻瓜軟體足夠智能,那麼設計人員就只要有一些小基礎,會用這個軟體就行了。

暫時,同學們為了老師不要失業,還是要學習好功課的。但是在可預見的將來,完全有理由相信,傻瓜軟體可以做到足夠智能。其實老師們到時候也不會失業的,會去教育另外一撥人,專門做傻瓜軟體的。


簡單來說,軟體內部的信息一定是現有的,所以它無法解決人們提出的新問題。結構設計中包含兩個因素,一個是結構,即建築不能倒還得抗震之類的。另一個是設計——在保證建築的安全性的情況下會有多種設計選擇,此時需要你自己根據建築的需要去取捨建築所需要的結構形式。


因為繪圖是一方面,但是呢,蓋房也還要講究地質結構,房屋結構等等,所以要學。


少年,你真好容易滿足誒~

假如不學這些的話就沒有辦法把這些軟體變得更傻瓜了哦,

為此在往後工作的幾十年付出的多餘重複性勞動將是學習過程中的幾十倍。


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