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鉴于许多人既不是这个行业的,也对建筑业操作没有其它的接触,就先说点常识性的东西便于后面的阅读,这篇文章本就不是专门写给建筑业的同行们看的。
建筑设计行业中分了几个专业,建筑、结构、给排水、电气、暖通等,其中以建筑和结构尤为重要,建筑专业要满足建筑的使用功能要求,并应具有造型美观、使用舒适等特点,也就是说要盖的房子是什么样子的,怎么用的,当这些确定以后,就是结构工程师的工作了,结构工程师就是在建筑师决定盖什么样的房子之后,决定如何把这个房子从图纸上变成现实的人,像(1)房子应采取什么样的结构,用什么样的材料才能保证这个房子可以顺利的建起来,并在之后的使用过程中依然安全,并(2)满足使用功能的实现,比如梁不能有过大的变形,否则尽管房子不倒依然会对人们的心理造成很大的压力,还包括(3)经济性,即用最少的材料及人力保证前两点。
这样我们就可以看到结构工程师们经常认为自己应该在设计费中占有更多的比例的原因了,因为他承担了建筑设计业的最大责任。建筑设计的问题可能会是房子不够美观,或者不是很好用,而结构如果出了问题就可能是巨大的生命财产损失。这样结构工程师这个专业就面临着一个尴尬,面对甲方,你必须尽可能的节约材料,面对使用者和自己及家人的后半生,又必须有更大的安全保证,因为如我们所知,许多威胁到建筑安全的因素是不可预期的,比如地震,比如台风。
那么可以设想的是,如果不采取一定的制度化的安排,结构工程师这份工作将非常难做,收入与承担的风险严重不成比例将使人们不愿意从事这份工作,用脚去投票。这样的工作在历史上有很多,比如同样的当兵,如果在内地就很多人愿意,在边疆就难多了,和平时期人们也愿意当兵,战争时期愿意的就少多了,在边疆打仗还行,如果远征征兵工作就更困难,以前李广利伐大宛就强征了许多死囚、商人、赘婿等社会上最没地位的人,因为人们都选择了用脚投票,就只好去强制一些最没反抗能力的人去做,前些时候看到一篇文章,文革时要在悬崖上刻上毛主席万岁,工作极其危险,就强迫一些老右去做。
当然结构工程师通过不能这样的手段来征集,不然他们不满意了万一乱搞是很危险的,给平头百姓住的房子还好说,如果是给领导住的就很城问题,这是开玩笑,结构专业牵涉到巨大的生命财产安全,自然是要谨慎。
使得结构工程师成为可能的这个制度就是行业规范。规范是行业内具有法律效力的标准。符合规范的即合法的,不符合规范的即不合法的。结构工程师要做的工作就由设计安全的房子转变为设计“规范认为”安全的房子。那么规范是如何“认为”这个房子是安全的呢?
建筑结构是没有绝对的安全的,比如前面说的一些影响建筑安全的因素是不确定的,比如地震台风,同时材料性能也是不确定的,世界上没有相同的两片树叶,也没有相同的两块材料,这样整个房子就处于一种概率状态,一个是结构材料性能的概率状态,一个是结构面临威胁的概率状态。在这两种概率状态之下,房子是否安全就成了这两种概率之下的二维随机变量(如果考虑作用在建筑上的威胁有多种,结构材料也有多种的话就成了多维随机变量),这样世界上就没有一种房子是绝对安全的了。“规范认为安全”就是在这个变量里取一个值,这个值是95%的保证率,即如果通过计算这个房子有95%的可能是安全的,那么就认为这个房子是安全的,为什么要取95%的保证率,这是一种妥协,因为首要的是安全,同时你也不能为了更安全取更高的值,因为概率上是会出现材料强度非常低而安全受到威胁非常大的小概率事件的,要满足这样的情况所耗费的材料将级数增长。
这个“认为它是安全的”不等于“它是安全的”,尽管有的房子运气好,终其使用年限未遇到什么可能出现的地震台风,但是它未必是“规范认为安全的”,有的房子比较倒霉,遇见了大的灾难而倒掉,比如纽约的双子楼,但是它还是“规范认为安全的”。这样,“规范认为安全”就是一种法律意义上的概念,如同人在法律上的死亡有“自然死亡”和“宣布死亡”,在法律上的效果是一样的,“认为它是安全的”在法律上和“它是安全的”效果也完全一样,如果一个房子倒掉了,但是从规范上讲它是安全的,那它对于设计人员来说就等于没倒,设计人员无须为其承担任何责任。
以上所述是我对一本《工程结构可靠度设计统一标准》的理解。这本薄薄的书是结构专业的宪法。
如我们所知,光有一部宪法是不够的,如果结构工程师设计时全部采用概率的方法来设计,这份工作将变得十分难做,甚至到了穷其一生未必能做一栋房子的地步。这样就有了一系列更具体的规范,比如《建筑结构荷载规范》,《混凝土结构设计规范》《钢结构设计规范》《建筑结构抗震设计规范》等等,这些规范的作用就是把概率的事情变成了定值的事情,比如前些时候曾经讨论过地方官员说遇见了百年一遇的洪水,第二年又遇见了百年一遇的洪水,甚至有官员说遇见了千年一遇的地震,在建筑上,十年一遇、三十年一遇,五十年一遇、百年一遇都有相应的标准,这个标准是通过长期的统计得到的数据,然而又有一个问题,我们国家许多数据根本没有达到需要的统计年限,但是这些标准却是不可少的,就通过短期的数据统计得出的标准加以放大作为长期的标准,所以这个标准就经常不是统计意义上的,而是法律意义上的了,比如五十年一遇的风压力,有可能一百年都没有那么大的风,也有可能十年就出现,但是法律上认为超出了认定标准的风压力造成的破坏就不是设计人员的责任了。
经过这样的规范化,结构设计这个专业就成了一项可以做的工作了。尽管这可能不是最符合真理的解决方法,但是这样却是最让人可以接受的解决办法,因为这里面多方的利益都得到了体现,这是非常有技术性的事情,尽管中国落后,但是解决这个事情和国际上是保持了一致的。
作为一个国家,为什么建立一个好的宪法并将宪法在具体方面落实就困难的多呢?恐怕最关键的原因就是在于结构工程师可以选择用脚投票去做其他工作,制订规范可以参与其中,而一个国家的民众却很难这样。


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