運用計算機進行結構工程輔助計算的幾點看法

　　應用結構計算軟件進行結構設計計算，計算精確，操作簡單，省時省力，使得設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。本文就運用計算機進行結構工程輔助計算應注意的若干問題進行了探討，并提出相應措施，可供有關技術人員參考。

　　《計算機輔助工程》是上海海事大學主辦的學術性刊物，創刊于1992年，是我國計算機界與工程界的重要學術性刊物之一。

　　電算結果不能不加分析就直接使用，需要設計人員根據經驗進行調整，否則會導致出現很多問題，甚至出現嚴重后果。本文就應用計算機進行輔助結構計算中應注意的若干問題進行了初探。

　　一、結構計算模型的選取要準確

　　結構的計算模型是從實際建筑結構中抽象出來的，它是計算機結構計算分析時的依據，計算模型的選取是否與實際結構的力學特性相符合，直接關系到計算結果的準確性。計算模型雖然是實際結構的抽象與簡化，有時設計人員為了使實際結構的計算模型符合某一計算軟件的基本假定和要求，將實際結構一再簡化，然后用計算機計算，這樣必然導致計算結果產生很大的誤差，它將與以后各個環節的誤差形成較大的誤差。以此指導設計，必將出現許多問題。建立結構的計算模型時一定要符合或接近實際結構。

　　二、重視結構的概念設計

　　結構的概念設計是指：依賴設計者的經驗、知識，運用思維和判斷，綜合考慮多種因素的影響，正確地決定建筑結構的總體方案和細部結構，著重從總體上進行設計，其根本宗旨是：在特定的建筑空間及地理條件下，用整體概念來考慮結構的總體方案，且能有意識地發揮和利用結構總體系與各基本分體系之間的力學特性與關系。

　　概念設計是非常重要的，尤其是在結構的抗震設計中尤為明顯。專家們在總結大地震的災害經驗中認為：結構的抗震設計中“概念設計”比“計算設計”更為重要。這是由于地震動力特性的隨機性,模糊性和復雜性等不確定性因素的影響，使“計算設計”很難有效地控制在地震作用下薄弱環節的破壞。因此，在計結構抗震設計中，不能完全依賴計算，而需綜合考慮結構體系，方案和形式，結構與非結構構件的連接等因素，使結構具有良好的整體抗震性能。

　　概念設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，定性準確。手算簡單快捷，能迅速有效地對結構體系進行構思，比較與選擇，很快得出最佳方案。同時，這也是施工圖設計階段判斷計算結果可靠與否的主要依據。計算機及相匹配的結構空間分析程序(如SAP系列)大都是無可非議的，但是由于使用計算機的工程師對程序的假設前提與規定條件的了解及對結構邊界條件理解有出入，或輸入格式及數據的粗心錯誤等等都形成輸出結果的不正確，再加上自身的結構概念模糊，最后取錯數據，造成計算結果錯誤，出現這類錯誤并不不奇怪。用計算機計算時，一個較復雜的空間結構模型(尤其是200個點以上)幾乎沒有一次進行成功的，有的明顯錯誤憑概念直覺就能發現，但有的錯誤只能憑概念性手算來校核才能發現。只有概念清楚，應用結構計算軟件才能得心應手。

　　三、計算結果失真的原因

　　1.應用軟件選擇不當

　　結構計算首先要考慮軟件對具體工程的結構和構件是否適用。計算一榀屋架可以采用平面桿系計算程序，而計算一幢復雜結構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果，因而必須采用與之相適應的空間結構分析程序來進行計算。

　　2.應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的，缺乏設計經驗，而設計單位在權威性和高技術群體條件上無法與之競爭，盡管軟件要經過驗收與鑒定后方能在工程中應用，但鑒定專家只能在宏觀方面加以評價，不可能仔細研究編制人員的源程序，計算的正確性無法全面進行檢查，設計人員更難從執行文件中法現錯誤，只能通過具體工程的應用，對計算結果進行分析后方能判斷軟件的編制錯誤。

　　3.應用軟件時操作使用錯誤一般應用軟件運行后都能指出許多邏輯錯誤，例如抗震設房裂度只能是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，邏輯錯誤計算機能發現，提醒設計者必須改正，否則計算機拒絕運行。然而，計算機軟件不能發現數據的量值錯誤，例如活荷載2.0KN/m2若錯輸入為200KN/m2計算機會正常運行，并得出計算結果，很顯然會帶來計算結果的錯誤，誤差嚴重時設計人員能夠發現，誤差不大時很難發現，因而操作本身的準確性，對計算結果有很大影響。

　　四、認真分析校核電算結果

　　計算機的最終結果是：內力圖、配筋圖、詳細的內力和配筋表，有抗震計算時還輸出中間分析結果(如自震周期、振型、位移、底部總剪刀等)。設計人員應認真對最終打印結果進行分析，確定無誤或無異常情況后再繪制施工圖。對最終的計算結果不進行分析，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”，使用計算機輔助結構設計計算，不能盲目遵從和迷信計算機，要與概念設計相結合，發揮設計人員的主觀能動性，這樣才不會出現錯誤，使計算結果準確無誤。