Paul Graham 說「最純粹、最抽象的設計難題之一，就是設計橋樑。你面對的問題，基本上就是如何使用最少的材料，跨越給定的距離」，你如何理解？

01-29

出處：http://www.paulgraham.com/langdes.html

Paul Graham說話還是很嚴謹的

別忘記了，這句話中有「之一」二字

橋樑的目的就是跨越障礙、溝通被阻隔的雙方。兩個橋墩支座A、B的距離是給定的時，較多的材料構成的上部結構也能起到連接的作用，但是不能發揮材料的最大性能，經濟上也浪費。於是一個課題產生了，就是在滿足使用要求的前提下如何盡量少的使用材料，節約資源。這個工作是創造性的，結果也是花樣繁多的。

看到題目後，立馬有兩個想法，其一是從專業上來講，基本上就是上面的內容了；另外就是引申意，如何進行人與人的溝通與交流，也是需要抽象意義上的橋樑的。這又比實物上的橋樑設計更難。參考Paul Graham這個人的背景，他的意思應該更傾向於表達：尋找人與人溝通的有效、便捷、節約的方法很困難，但也很重要。

唯一在設計上，沒有建築師而只有結構工程師的事兒的就是橋樑。

橋樑設計對於結構師的挑戰在於：

1. 由於要通航大船，必須大跨度，不可以任意建橋墩。如果可以多設置橋墩，就沒有那麼挑戰了。

2. 也是由於要通航大船，橋的高度必須足夠，容易造成風動效應。所以輕薄結構也不可取。必須有一定的剛度。

3. 對於混凝土結構，當橋樑的跨度大到一定的地步，為了跨越需要增加梁的高度，但梁的高度增加也必然帶來增加自重，而自重就會將橋樑壓垮，更不要說再承載汽車、火車了。所以說材料不是越多越好，這並不是經濟問題，而是設計本身的兩難。

4. 橋樑設計最為挑戰之處在於：設計師必須清楚地熟知建造工藝，橋樑最危險的時刻不是上邊跑車走人，而是在建造的過程。施工工藝是橋樑設計的關鍵。

我理解，「純粹」是指你幾乎別無選擇，多維限定的條件反而決定了問題的「簡單」，只有問題簡單到一定的地步，你才可以「抽象」（就像數學），以至於現代大跨度橋樑的不二選擇就是斜拉橋（比如金門大橋、楊浦大橋等）

結構工程師在建築物的設計上都被建築師的名氣所掩蓋，外在決定了內在。而橋樑設計是建築師沒有任何話語權的地方。結構大師在此揚名立萬的才是真牛（李國豪、茅以升、林同炎），橋樑的設計水平是一個國家建築結構水平的代表。

感謝胡唯提到的Jack Dorsey對於金門大橋的演講，我還專門做了一個視頻系列介紹Jack Dorsey，其中一集是：第四集：以唯美跨越不可能 http://tudou.com/programs...

這個問題成立的前提是，至少已有一種辦法達到橋的另一端，才有建橋的可行性。

所以這是個最優化的問題。

優化問題求最優解，基本原則的是儘可能的減少未知因素（比如材料的強度，成本，項目預算等）剩下的求解方法詳見： http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%9C%80%E4%BC%98%E5%8C%96

http://en.wikipedia.org/wiki/Optimization_(mathematics)

別看是數學定義，事實上還沒什麼模型能跑得出此些方法的範圍

Square 與 Twitter 創始人 Jack Dorsey 做了一篇演講，關於金門大橋（The Golden Gate Bridge）或許有一些啟發。

英文版：http://techcrunch.com/2011/03/24/jack-dorsey-golden-gate-bridge/

中文翻譯：http://liiiiiii.wordpress.com/2011/03/29/jack-dorsey-the-golden-gate-bridge/

其實不僅僅是橋樑設計，身為一名結構工程師，其實最優秀的結構工程師就是用最少的材料來支撐最多的荷載；要把所有材料都發揮出它的最大功用，所以從這點上來說，結構工程師又是一個材料的魔術師，在每一個地方用最合適的材料，如果說到材料，那麼我是不主張超高層的建築和一些奇形怪狀的建築，比如上海陸家嘴那些超高層建築，許多材料都是用來抵制自然（風荷載），而像央視新大樓，又是用許多材料來支撐材料（懸壁出來的材料）。這不是一個優秀的結構工程師應該做的事情，自然規律不可違背！

以一個橋樑工程研究生的角度來說些自己的想法。做了一些橋樑設計問題，發現如果能很好的權衡性價比這個問題，那麼你註定是一個大師。其中的核心應該是一個數學模型中的優化問題。

這置我大水利於何處？！

就舉兩個例子。

結構設計：最薄的拱壩是法國的托拉拱壩，高88m，壩底厚2m，厚高比為0.023。

影響深遠：三峽……人為的減緩了地球自轉，使每天都比過去延長0.00000006秒。

首先要明確的是橋樑所承受的不是來往的車輛，而是人命，來往的人把性命押在橋的質量之上，一旦橋倒塌，後果不堪設想。

每個商人都想以最少的成本去創造最大的利潤，即使用最少的材料去建造最長的距離，這裡又有一點雖明確，一噸水泥所能鋪修的橋樑長度是有限度的，一旦跨越這個限度，橋樑板塊的厚度必減薄，承重能力亦大打折扣，這樣的施工方案是把更多的利潤掙到了，但危險係數也增大了，人命也就不好說了。

paul Graham所說工程師面臨的問題，我在宏觀上去理解是金錢與人性之間的糾結，這個問題的確很難，就如同現實上遇到的愛情與麵包的抉擇般，作為一個工程師雖要確保成本的節省，但這種節省是建立在安全的架構上，必須先確保相對的安全係數才可在技術上縮減用料，這樣的方案才能發揮最大的功用。而罔顧安全而跨越給定的距離是沒意義的，要明白建橋是為了方便人群而不是最大的利潤。