在高层建筑结构设计课程中引入工程哲学思想的探讨

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1、在高层建筑结构设计课程中引入工程哲学思想的探讨　　中图分类号：TU972；G6423文献标志码：A：10052909（2016）03008905土木工程本科专业以培养工程技术人才为主要目标，以工程计算理论和计算分析方法为基础，主要培养学生在实际工程中的应用能力。工程本质上是一种社会实践，是人类社会存在和发展的根本所在，是经济、文化、历史、政治、环境等诸多因素综合作用的社会活动。现代工程是一个涵盖了各种行业、各种学科、各种因素的综合性庞大系统，亟需各类复合型人才，而复合型人才除了必须熟悉本专业或领域的专业技术之外，尚需要掌握工程观和方法论，并将其融合到本专业领域，这就是培养复合型工程师

2、对工程哲学教育的必然需要[1-3]。培养设计、施工、管理、运营等土木工程第一线需要的高等技术复合型人才，是土木工程本科专业教育适应当前社会发展的必然要求。　　工程哲学是理论哲学向实践哲学的转向、过渡和延伸，更多针对实践层面的问题[4]。工程哲学的基本思想是模式问题，即模式和真理的联系，实践模式与主体性、价值性等诸多因素之间的关系。现代的土木工程师应具有全局的观念和社会责任意识，并掌握正确的工程观，以社会视角处理工程中的难题[5-6]。　　通过向高空发展，高层建筑在有限面积的土地上为人类社会争取到更多的生存空间，大幅度提高了土地的利用率，同时促使城市道路、市政管线等公共设施相对集中。目

3、前，高层建筑将工作和生活设施适当集中，综合了各种配套设施，比如办公、商业、娱乐、展览、餐饮等，将人们不同的活动有机联系[7-8]。高层建筑是现代科学和技术不断发展、进步的结晶，其设计、施工和运营涉及诸多学科、专业和领域。高层建筑的发展涉及土木工程学科中的土木工程测量、土木工程材料、建筑结构、岩土工程、土木工程施工和土木工程机械与设备等众多的二级学科，且有赖于材料工程、机械工程、电气工程、能源与动力工程、电子信息工程、通信与控制技术、计算机科学技术等相关一级学科。　　由于涉及多个学科和专业领域，高层建筑具有复杂的体系，并体现显著的社会性特征，如将工程哲学纳入到高层建筑这一工程实践中，有

4、望更科学、经济、有效、合理地指导高层建筑的设计、施工和运营。因此，在高层建筑结构设计课程中，有必要引入工程哲学的思想，将工程系统观、工程社会观和工程伦理观等与高层建筑结构设计相结合，培养学生以全局、系统的观点处理高层建筑结构的设计问题，并在社会层面思考高层建筑结构的设计理念。　　一、高层建筑结构设计课程中的工程系统观　　高层建筑结构呈现复杂的体系特征，影响因素繁杂，影响范围大，系统规模巨大，结构之间的关系及相应的环境影响错综复杂，并表现出因素及目标的多样性，且人的影响及经济利益性日益明显，因此，高层建筑结构设计具有显著的工程系统观，包括整体性、动态性、目的性及多目标性和人本性。　　（

5、一）整体性　　整体性是工程系统最核心、最本质的特点。工程系统一般具有明确的结构、功能相对清晰的边界，并具有相对独立的系统元件或要素，各元件或要素之间相互联系，且可实现能量转换，并根据系统功能的相互依存性、逻辑统一性和技术规范性进行了空间与时间的优化[5]。在一个系统中，即使各元件或要素并非最优，但也可采用一定的集成方式组合、协调成为具有优秀功能的系统；反之，即使各元件或要素均优异，但因集成方式不当而不具备某种合格的功能，也无法称为合格的系统。　　高层建筑结构最主要的荷载为水平荷载，为减小水平荷载的不利影响，高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承

6、载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱楼层或薄弱部位。结构的水平和竖向布置，均为宏观、整体意义上对高层建筑结构的控制，在全局上协调、综合成为完善的系统。　　对于框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等高层建筑结构，强柱弱梁、强节点弱构件、强墙肢弱连梁等规定了不同构件之间在刚度和承载力等层面上的协调方式，使梁与柱、节点与构件、墙肢与连梁之间均构成协调的系统，从而形成较完善的内力分配，在荷载增长期间形成合理的内力重分布路径，在破坏时使塑性铰出现的先后顺序符合结构体系的破坏模式。　　（二）动态性　　社会的变革与发展，内外环境的变化，以及工程系统自身运行的动态性使工程系统的动态性和不确

7、定性日益突出。在高层建筑结构设计中，亦要考虑结构在荷载变化和使用过程中的动态性发展历程。　　随着荷载逐渐增大，直至达到极限荷载而发生破坏，单一构件的破坏方式有延性破坏和脆性破坏。对于脆性破坏或延性破坏而言，单一构件的极限承载能力可能相同，但在构件的整个变形和塑性发展历程中，塑性铰的转动能力不同，构件对地震能量的耗散不同，导致体系的破坏模式完全不同，从系统和动态发展的角度来看，导致结构体系的承载力有所不同。因此，高层建筑结构的构件大多设计为延性破坏的模式，从