结构设计实践论
——论如何学好结构设计
结构设计作为一种基本的人类生产活动，结构设计工程师对于结构设计的认识同样主要依赖于结构设计的生产活动，在结构设计的生产活动中逐渐地了解结构设计的现象、结构设计的性质、结构设计的规律、结构设计工程师和结构设计的关系。老庄结构院认为结构设计的生产活动，是一步又一步地由低级向高级发展，结构设计工程师对结构设计的认识，也是一步又一步地由低级向高级发展，即由浅入深，由片面到更多的方面。
老庄结构院认为，只有结构设计工程师的结构设计实践，才是对于结构设计认识的真理性的标准。实际的情形是这样的，只有在结构设计实践过程中(结构布置、计算分析、施工图绘制、施工阶段后期服务)，达到了思想中所预想的结果时，结构设计工程师的认识才被证实了。结构设计工程师要想设计出一个安全、合理、经济的结构设计作品，一定要使自己的思想合于结构设计的规律性，如果不合，就会在结构设计实践中失败。结构设计工程师经过失败之后，也就从失败取得教训，改正自己的结构思想使之适合于结构设计的规律性，所谓“失败者成功之母”，“吃一堑长一智”，就是这个道理。每一个年轻的结构设计工程师都是在不断实践不断失败不断改进的过程中成长为一个有丰富工程设计经验的老工程师。
然而结构设计工程师的认识究竟怎样从结构设计实践发生，而又服务于结构设计实践呢？这只要看一看一个年轻结构设计工程师成长为一个有丰富工程设计经验的老工程师的过程就会明了的。
一个刚刚走上设计岗位的年轻工程师，开始只是看到过程中结构设计的现象方面，看到结构设计的片面，看到各个结构构件之间的外部联系。刚进入设计院，他们首先看到了陌生的设计院环境，接触了一些的同事，听到了同事之间讨论结构设计问题的一些话，看到了一些建筑结构图纸、设计规范和相关资料，这个阶段，他们会很迷茫，什么都不清楚，完全不知道自己要做什么事情。大概过了一个月左右的时间，会被安排画楼梯结构施工图或者画梁板结构施工图，这个时候就会思考怎么画结构施工图？例如新手最开始碰到的问题就是SATWE计算结果中“混凝土构件配筋简图”那些数字表示什么意思？什么是梁的纵筋？什么是梁的箍筋？梁超筋红了怎么调整成不红？这些就是结构设计的现象，结构设计的各个片面以及结构设计的外部联系。这叫做认识的感性阶段，就是感觉和印象的阶段。也就是这些事物作用于年轻结构设计工程师的感官，引起了他们的感觉，在他们的脑子中生起了许多的印象，从而明白了梁板结构施工图需要表达哪些东西，什么是纵筋什么是箍筋，什么是抗剪超筋什么是抗弯超筋，这是认识的第一个阶段。在这个阶段中，他们对结构设计的认识还是停留在表面上，还是感性的认识，是不全面不深刻的，还不能造成深刻的概念，作出合乎论理的结论。
通过不断的计算分析、结构施工图绘制等结构设计实践活动，使结构设计工程师在实践中引起感觉和印象的东西反复了多次，于是在结构设计工程师的脑子里生起了一个认识过程中的突变(即飞跃)，产生了结构概念。结构概念这种东西已经不是结构设计的现象，不是结构设计的各个片面，不是它们的外部联系，而是抓着了结构设计的本质，结构设计的全体，结构构件的内部联系了。概念与感觉相比，不但是数量上的差别，而且有了性质上的差别。循此继进，使用判断和推理的方法，就可产生出合乎论理的结论来。一个年轻的结构设计工程师在做完一两个项目之后，他已经基本掌握了结构施工图表达的内容，他就会思考更深层次的内容。例如为什么这根梁会出现抗弯超筋？为什么那根梁会出现抗剪超筋？为什么要设置梁端箍筋加密区？为什么柱子要控制轴压比？为什么要控制结构的周期比和位移比？有了这些思考或者说困惑，一个聪明的年轻结构设计工程师就会主动地收集各种材料，与结构同仁进行探讨和交流，并且会深刻思考。通过实践、交流、思考这样子一个过程，他们就基本能够作出一些合理判断了。这个概念、判断和推理的阶段，在结构设计工程师对于结构设计的整个认识过程中是更重要的阶段，这是认识的第二个阶段，也就是理性认识的阶段。认识的真正任务在于经过感觉而到达于思维，到达于逐步了解结构设计的内部矛盾，了解结构设计的规律性，了解这一构件和那一构件间的内部联系，即到达于论理的认识。重复地说，论理的认识所以和感性的认识不同，是因为感性的认识是属于结构设计之片面的、现象的、外部联系的东西，论理的认识则推进了一大步，到达了结构设计的全体的、本质的、内部联系的东西。
老庄结构院认为：结构设计认识过程中两个阶段的特性，在低级阶段，认识表现为感性的，在高级阶段，认识表现为论理的，但任何阶段，都是统一的认识过程中的阶段。感性和理性二者的性质不同，但又不是互相分离的，它们在实践的基础上统一起来了。我们的实践证明：感觉到了的东西，我们不能立刻理解它，只有理解了的东西才更深刻地感觉它。感觉只解决现象问题，理论才解决本质问题。结构设计问题的解决，一点也不能离开结构设计实践。无论何人要学习和掌握结构设计，除了进行结构设计实践外，是没有法子解决的。容柏生、江欢成、傅学怡、汪大绥、方小丹、朱炳寅等结构设计泰斗和前辈之所以能够作出他们的成就，除了他们的天才条件之外，主要地是他们亲自设计或参与设计了各种各样的工程项目，没有这后一个条件，任何天才也是不能成功的。如果要直接地认识结构设计，便只有亲身参加于结构设计的实践中，才能触到结构设计的现象，也只有在亲身参加结构设计的实践中，才能暴露结构设计的本质而理解它们。你要有结构设计的知识，你就得参加结构设计的实践。你要知道梨子的滋味，你就得变革梨子，亲口吃一吃。一切真知都是从直接经验发源的。但一个结构设计工程师不可能亲自设计所有的结构类型，事实上多数的结构设计知识都是间接经验的东西，这就是一切我们的结构理设计论和结构设计规范。这些知识在结构设计前辈那里是直接经验的东西，如果在前辈那里直接经验时是科学地反映了结构设计的规律，那末这些知识是可靠的，否则就是不可靠的。所以，结构设计工程师的知识，不外直接经验的和间接经验的两部分。
常常听到一些年轻结构设计工程师在不能勇敢接受工程设计项目时说出来的一句话：没有把握。为什么没有把握呢？因为他对于这类结构形式项目的规律性没有了解，或者他从来就没有接触过这类工程项目，或者接触得不多，因而无从谈到这类结构形式的规律性。如果有一个有这种结构类型设计经验的老工程师指导他进行这个工程项目设计的话，他就觉得比较地有了把握，愿意去做这个项目。如果这个年轻设计工程师在别人的指导下完成了这项项目的设计，而且他自己能认真学习，认真思考总结，那么他就有了这类结构形式项目的设计经验了。由此看来，认识的过程，第一步，是开始接触外界事情，属于感觉的阶段。第二步，是综合感觉的材料加以整理和改造，属于概念、判断和推理的阶段。只有感觉的材料十分丰富(不是零碎不全)和合于实际(不是错觉)，才能根据这样的材料造出正确的概念和论理来。
这里有两个要点必须着重指明。第一个，在前面已经说过的，这里再重复说一说，就是理性认识依赖于感性认识的问题。如果以为理性认识可以不从感性认识得来，他就是一个唯心论者。理性的东西所以靠得住，正是由于它来源于感性，否则理性的东西就成了无源之水，无本之木，而只是主观自生的靠不住的东西了。从认识过程的秩序说来，感觉经验是第一的东西，我们强调结构设计实践在学习结构设计过程中的意义，就在于只有经过不断地建模分析、不断地绘制结构施工图才能使结构设计工程师对结构设计形成感觉经验。认识开始于经验——这就是认识论的唯物论。中国目前土木工程教育存在巨大的缺陷，就是因为土木工程教育是从理论到理论的教育，这就使得土木工程教育成了无源之水，无本之木。因此，老庄结构院面授班根据两年多的培训经验确定教学思路就是按照识图、仿图、绘图、最后才是设计这样四个步骤进行的。只有先通过大量的不断地识图、仿图、绘图才能对结构设计形成感性认识，这样才能为升华到理性认识提供素材。
第二是认识有待于深化，认识的感性阶段有待于发展到理性阶段——这就是认识论的辩证法。如果以为认识可以停顿在低级的感性阶段，以为只有感性认识可靠，而理性认识是靠不住的，这便是重复了历史上的“经验论”的错误。这种理论的错误，在于不知道感觉材料固然是客观外界某些真实性的反映，但它们仅是片面的和表面的东西，这种反映是不完全的，是没有反映事物本质的。要完全地反映整个的结构设计，反映结构设计的本质，反映结构设计的内部规律性，就必须经过思考作用，将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造制作工夫，造成概念和理论的系统，就必须从感性认识跃进到理性认识。这种改造过的认识，不是更空虚了更不可靠了的认识，相反，只要是在认识过程中根据于结构设计实践经验而科学地改造过的东西，才是更深刻、更正确、更完全地反映结构设计的东西。在结构设计界有一些所谓的老工程师，他们尊重经验而看轻理论，否认结构理论的重要指导作用，一切做法完全根据过往的经验，凡是以前做过的都认为是正确的，凡是以前没有做过的都不敢做。这些所谓的老工程师由于否认结构理论的重要作用，因而不能通观结构设计过程的全体，缺乏清晰的结构概念和深厚的结构理论，没有远大的前途，沾沾自喜于自己已有的工程设计经验，认为自己的经验是放之四海皆准的真理。这种人如果一旦碰到一些特殊的工程或者规范里面找到明确规定的结构问题，就会不知道如何进行分析和进行设计了，或者直接跟建筑或者甲方说“这个在结构规范上是不可行的”。
理性认识依赖于感性认识，感性认识有待于发展到理性认识，这就是辩证唯物论的认识论。目前大学土木工程教育属于哲学上的“唯理论”，而结构设计界部分片面强调工程设计经验的老工程师则属于“经验论”，他们都不懂得认识的历史性或辩证性，虽然各有片面的真理，但在认识论的全体上则都是错误的。
然而对结构设计认识运动至此还没有完结。如果只到理性认识为止，那末还只说到问题的一半。而且对于老庄结构院来说，还只说到非十分重要的那一半。老庄结构院认为十分重要的问题，不在于懂得了结构设计的规律性，因而能够解释为什么要这样子设计，而在于拿了这种对于结构设计规律性的认识去分析和解决各种各样的结构设计难题。在老庄结构院看来，结构理论是重要的，它的重要性充分地表现在“没有结构设计的理论，就不会有结构设计的实践。”然而老庄结构院看重理论，正是，也仅仅是，因为它能够指导结构设计实践。如果有了正确的结构理论，只是把它空谈一阵，或者发表一论文然后束之高阁，并不实行，那末，这种结构理论再好也是没有意义的。结构设计认识从结构设计实践开始，经过结构设计实践得到了结构理论的认识，还须再回到结构设计实践去。这就是检验结构理论和发展结构理论的过程，是整个结构设计认识过程的继续。
然而结构理论落后于结构设计实践的事是常有的，这是因为结构设计工程师对结构设计的认识受了许多条件的限制的缘故。老庄结构院反对结构设计界的顽固派，他们的思想不能随变化了的客观情况而前进，在工作中表现为唯经验是从。这些人看不出结构设计实践已将结构理论推向前进了，而他们对结构的认识仍然停止在过时的经验上。他们的结构思想离开了结构设计的实践，他们不能站在结构设计界的前沿充任领航者的工作，他们只知跟在结构设计的潮流后面怨恨计算软件发展太快了，结构规范更新太快。
老庄结构院也反对学院派教授和专家空谈结构理论。他们的结构思想超过结构设计过程的一定发展阶段，有些把仅经过理论推导的结论看作真理，有些则把仅在将来有现实可能性的结论，勉强地放在现在来做，张口是弹塑性，闭口是非线性，离开了当前大多数工程师的结构设计实践，离开了当前的现实性，在行动上表现为唯数值分析主义。例如，复杂结构的大震弹塑性时程分析，这种计算分析从定性角度来看对于研究结构的抗震性能是有一定的借鉴和参考意义的，但如果过于强调甚至是从定量的角度来看分析其计算结果，则显然是肤浅和无知的。
通过结构设计实践而发现结构设计理论，又通过结构设计实践而证实结构理论和发展结构理论。从感性认识而能动地发展到理性认识，又从理性认识而能动地指导结构设计实践。实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。这就是老庄结构院的结构设计认识论，这就是老庄结构院的结构设计知行统一观。 |
