正确运用计算机进行结构工程辅助计算的几点看法

正确运用计算机进行结构工程辅助计算的几点看法
张永红1 李铁军2
摘 要：本文就运用计算机进行结构工程辅助计算应注意的若干问题进行了探讨，并提出相应措施，可供有关技术人员参考。
关键词：结构计算 概念设计 应用软件
前言
应用结构计算软件进行结构设计计算，计算精确，操作简单，省时省力，使得设计人员从繁重的手工计算中解脱出来，大大提高了劳动效率。但电算结果不能不加分析就直接使用，需要设计人员根据经验进行调整，否则会导致出现很多问题，甚至出现严重后果。本文就应用计算机进行辅助结构计算中应注意的若干问题进行了初探。
一、结构计算模型的选取要准确
结构的计算模型是从实际建筑结构中抽象出来的，它是计算机结构计算分析时的依据，计算模型的选取是否与实际结构的力学特性相符合，直接关系到计算结果的准确性。计算模型虽然是实际结构的抽象与简化，有时设计人员为了使实际结构的计算模型符合某一计算软件的基本假定和要求，将实际结构一再简化，然后用计算机计算，这样必然导致计算结果产生很大的误差，它将与以后各个环节的误差形成较大的误差。以此指导设计，必将出现
许多问题。建立结构的计算模型时一定要符合或接近实际结构。
二、重视结构的概念设计
结构的概念设计是指：依赖设计者的经验、知识，运用思维和判断，综合考虑多种因素的影响，正确地决定建筑结构的总体方案和细部结构，着重从总体上进行设计，其根本宗旨是：在特定的建筑空间及地理条件下，用整体概念来考虑结构的总体方案，且能有意识地发挥和利用结构总体系与各基本分体系之间的力学特性与关系。
概念设计是非常重要的，尤其是在结构的抗震设计中尤为明显。专家们在总结大地震的灾害经验中认为：结构的抗震设计中“概念设计”比“计算设计”更为重要。这是由于地震动力特性的随机性, 模糊性和复杂性等不确定性因素的影响，使“计算设计”很难有效地控制在地震作用下薄弱环节的破坏。因此，在计结构抗震设计中，不能完全依赖计算，而需综合考虑结构体系，方案和形式，结构与非结构构件的连接等因素，使结构具有良好的整体抗震性能。
概念设计可以借助概念性近似手算完成，虽有一定误差，但概念清楚，定性准确。手算简单快捷，能迅速有效地对结构体系进行构思，比较与选择，很快得出最佳方案。同时，这也是施工图设计阶段判断计算结果可靠与否的主要依据。计算机及相匹配的结构空间分析程序（如SAP系列）大都是无可非议的，但是由于使用计算机的工程师对程序的假设前提与规定条件的了解及对结构边界条件理解有出入，或输入格式及数据的粗心错误等等都形成输出结果的不正确，再加上自身的结构概念模糊，最后取错数据，造成计
算结果错误，出现这类错误并不不奇怪。用计算机计算时，一个较复杂的空间结构模型（尤其是200个点以上）几乎没有一次进行成功的，有的明显错误凭概念直觉就能发现，但有的错误只能凭概念性手算来校核才能发现。只有概念清楚，应用结构计算软件才能得心应手。
三、计算结果失真的原因
1.应用软件选择不当
结构计算首先要考虑软件对具体工程的结构和构件是否适用。计算一榀屋架可以采用平面杆系计算程序，而计算一幢复杂结构建筑物采用平面杆系计算程序就可能带来一些不合理的计算结果，因而必须采用与之相适应的空间结构分析程序来进行计算。
2.应用软件的编制错误或不完善
每一个软件都有一个漫长的完整过程，软件编制过程中的“错,碰,漏,缺”也是难免的。其主要原因有：软件编制者通常是科研单位搞力学的，缺乏设计经验，而设计单位在权威性和高技术群体条件上无法与之竞争，尽管软件要经过验收与鉴定后方能在工程中应用，但鉴定专家只能在宏观方面加以评价，不可能仔细研究编制人员的源程序，计算的正确性无法全面进行检
查，设计人员更难从执行文件中法现错误，只能通过具体工程的应用，对计算结果进行分析后方能判断软件的编制错误。
3.应用软件时操作使用错误
一般应用软件运行后都能指出许多逻辑错误，例如抗震设房裂度只能是
6，7，8，9四种之一，场地土判别也只能是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种之一，不可能是7.5 度或者1.5类场地土，逻辑错误计算机能发现，提醒设计者必须改正，否则计算机拒绝运行。然而，计算机软件不能发现数据的量值错误，例如活荷载2.0KN/m2若错输入为200KN/m2计算机会正常运行，并得出计算结果，很显然会带来计算结果的错误，误差严重时设计人员能够发现，误差不大时很难发现，因而操作本身的准确性，对计算结果有很大影响。
四、认真分析校核电算结果
计算机的最终结果是：内力图、配筋图、详细的内力和配筋表，有抗震计算时还输出中间分析结果（如自震周期、振型、位移、底部总剪刀等）。设计人员应认真对最终打印结果进行分析，确定无误或无异常情况后再绘制施工图。对最终的计算结果不进行分析，盲目采用其配筋直接绘制施工图的做法是不可取的，往往会造成不良后果。
总之，“水能载舟，亦能覆舟”，使用计算机辅助结构设计计算，不能盲目遵从和迷信计算机，要与概念设计相结合，发挥设计人员的主观能动性，这样才不会出现错误，使计算结果准确无误。