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某种意义上,结构工程师和医生是同一种人~

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某种意义上,结构工程师和医生是同一种人~
为什么这么说?
一般情况下,我们只会在掌握了完备的信息后做出合理的决策。
但是,医生和结构工程师不是。现代医学之父William Osler (威廉·奥斯勒)说过一句名言:
 
医学其实是一门不确定性的科学和可能性的艺术。
医生在给病人看病的时候,这个病人或许不识字,或许缺乏描述症状的词汇,或许有难言之隐,或许因为紧张和害怕,他很难描述清楚自己的身体状况。这个时候医生必须根据不完备的信息制定完美的治疗方案。
结构工程师也一样,他们在不知道确切荷载和作用的情况下,利用不知道确切属性的材料,按照极其不完善的理论,来保证建筑物的使用安全。
这是我们心目中的结构工程师吗?——是的,的确如此。
做设计的时候不是有“荷载规范”?
楼面、屋面的都分得很清楚,都白纸黑字地写着呢,为什么正好是2.0kN/㎡,而不是1.9 kN/㎡或2.1 kN/㎡呢?
其实,不要说是活载,就是像自重这样的恒载也是不确定的,这源自材料本身的不均匀性,即使同样体积的两块铁,其质量也是有些微差别的,不可能完全相等。
因此,在确定荷载的数值时,采用的是概率理论,而概率论是一门研究不确定性现象的理论。
“混凝土规范”中不是规定了钢筋、混凝土等的设计强度吗?
为什么正好是360N/m㎡,而不是350 N/m㎡或370 N/m㎡呢?这里同样体现了一种不确定性,即对材料的真正属性是无法确切获得的,哪怕试验做个数万次,也不可能得到完全精确的数据。
所以在确定材料的强度时,同样采用的是概率理论。
 
设计理论是完善的吗?这个回答必然是否定的。在物理学家对宇宙的本质尚未完全搞清楚之前,是不可能产生完善的理论的。人类通过数千年的研究与探索,获得了被称为“科学”的一些理论,但依然极不完善。作为工程学科,更是存在着许多的不确定性;目前的设计理论还是近似的,区别的只是近似程度的多少。在经过相当数量的实践之后,设计理论在某种程度上被认为是合理的、科学的,也是实用的。
那么,我们一定能确保建筑物的使用安全吗?回答是不一定。这里所说的安全,只是在与适用性、经济性之间平衡之后的一种相对的安全。换言之,我们不能确保真正的、毫无瑕疵的安全。但这已经足够我们为之感到骄傲与自豪,毕竟失去安全的建筑只是星星点点,而且也未必能归咎于设计的不完善。
所以,我们不必惴惴不安,无需为之自责。只要我们能够遵循合理的理论与方法,以认真负责的态度去做好每一个工程的设计,我们就可以问心无愧,也能够高枕无忧。