結(jié)構(gòu)工程師的成長路徑及發(fā)展方向探究

【摘要】結(jié)合筆者工作經(jīng)驗，指出了結(jié)構(gòu)工程師的必備知識、推薦學(xué)習(xí)順序及需要達到的最低專業(yè)水平并舉例進行了說明，最后討論了結(jié)構(gòu)工程師的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)工程師； 成長路徑； 結(jié)構(gòu)工程師必備知識； 結(jié)構(gòu)工程師發(fā)展方向

【中圖分類號】TU318.2【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-02-07

［作者簡介］耿強（1984—），男，本科，高級工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，從事工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究工作。

0 引言

大部分結(jié)構(gòu)工程師都會面對不斷重復(fù)的工作內(nèi)容，不知道該從何處下手提升自己的技術(shù)水平；并且隨著城市化進程接近尾聲，越發(fā)覺得前途堪憂。本文將結(jié)合筆者工作經(jīng)驗對結(jié)構(gòu)工程師的成長路徑及發(fā)展方向給出自己的見解，希望起到拋磚引玉的作用。

1 結(jié)構(gòu)工程師的成長路徑

1.1 結(jié)構(gòu)工程師的必備知識及運用舉例

1.1.1 高等數(shù)學(xué)與三大力學(xué)

高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)，最重要的四門科目，是每一個結(jié)構(gòu)工程師都應(yīng)該熟練掌握的內(nèi)容。

高等數(shù)學(xué)是理解力學(xué)原理的有力工具，不理解高等數(shù)學(xué)中的一些知識，就沒法深入理解力學(xué)原理。比如在材料力學(xué)中，應(yīng)力的概念就用到了極限的知識、應(yīng)力與內(nèi)力的關(guān)系就用到了積分的知識；再比如結(jié)構(gòu)力學(xué)中荷載與內(nèi)力的微分關(guān)系用到了微分的知識等等。

計算軟件的發(fā)展讓很多結(jié)構(gòu)工程師誤以為作為一名結(jié)構(gòu)工程師只要會操作軟件進行計算即可，于是不遺余力地去學(xué)習(xí)各種軟件的操作，浪費了大把時間，卻對技術(shù)的提高沒有幫助。實際上，力學(xué)作為結(jié)構(gòu)工程師的看家本領(lǐng)，在實踐中起到了舉足輕重的作用，可以說沒有力學(xué)概念的結(jié)構(gòu)工程師就無法作好設(shè)計，甚至都不能稱為是結(jié)構(gòu)工程師，將舉例說明力學(xué)概念在實踐中的應(yīng)用。

比如說單樁承臺2個方向或兩樁承臺的短邊方向柱底彎矩傳遞的問題，力學(xué)概念良好的結(jié)構(gòu)工程師，能感知到力的傳遞，知曉承臺樁計算時，只考慮了樁承擔(dān)壓力或者拉力，并沒有考慮其承受彎矩，故樁和承臺的連接應(yīng)視為鉸接，那么單樁承臺2個方向或兩樁承臺的短邊方向就無法通過單樁的一側(cè)受拉一側(cè)受壓去抵抗柱底彎矩。所以，必須要在相應(yīng)方向承臺上設(shè)置拉梁去承擔(dān)柱底全部的彎矩。也有的結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第4.2.6條規(guī)定，設(shè)置了拉梁，但是對其作用并不知曉，于是對于拉梁僅采用構(gòu)造配筋。還有的結(jié)構(gòu)工程師直接將承臺設(shè)置在室外地坪標高，地梁就直接錨入承臺，當(dāng)承臺埋深滿足要求的情況下，這當(dāng)然是可以的，但是模型計算要與實際受力情況相一致。很多時候模型計算中地梁仍然是與柱子進行連接，而這種算法僅僅是作為框架梁參與上部結(jié)構(gòu)受力而與柱底彎矩的傳遞沒有什么關(guān)系。正確的做法是按實際情況進行建模，在上部結(jié)構(gòu)建模中取消地梁層，而在基礎(chǔ)計算模型中設(shè)置拉梁考慮全部柱底彎矩并增加梁上荷載。由以上可以看出，如果沒有力學(xué)概念，就算規(guī)范有明確的規(guī)定，依然容易做出不合格的結(jié)構(gòu)。

再比如說滑動支座樓梯的計算，常見的做法是梯板與平臺板分開考慮，梯板按下端鉸接上端固接進行計算，而平臺板的尺寸由于每個項目差異不大，所以常常采用一個固定的板厚及配筋，這種做法實際上是欠妥的。因為，梯板與其上側(cè)的平臺板是聯(lián)合受力的，正如梁左、右兩側(cè)的樓板一樣，可以將2塊板的受力簡化為連續(xù)梁受力模式，那么梯梁左、右兩側(cè)板的彎矩應(yīng)該是連續(xù)的，見圖1。正確的做法是，計算梯板時，考慮平臺板與梯板聯(lián)合受力，平臺板的板厚及配筋滿足相應(yīng)的計算要求。沒有力學(xué)概念作為支撐是無從知曉的。

1.1.2 相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

規(guī)范是行業(yè)內(nèi)專家智慧的結(jié)晶，經(jīng)歷過多年的實踐檢驗，并不斷地更新?lián)Q代，是結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計的依據(jù)，只有深入理解并掌握了規(guī)范，才能靈活地運用。

比如，建設(shè)方對結(jié)構(gòu)含鋼量要求很高，這時就要求盡量按規(guī)范的最低要求去實現(xiàn)這個建筑設(shè)計，并且還必須滿足安全性要求，如果對規(guī)范不熟悉，只按著常規(guī)的做法去做，勢必是無法滿足建設(shè)方要求的。

1.1.3 計算軟件的說明書

計算軟件是重要設(shè)計工具，但需要注意它不是萬能的，只是經(jīng)過一系列簡化的程序，需要去了解各個參數(shù)的含義及計算假設(shè)，才能靈活地運用，就像戰(zhàn)士上戰(zhàn)場需要了解自己的武器一樣。

比如，計算軟件中建了懸挑板，那么與懸挑板相連的梁是否考慮了扭矩的作用，這就需要去看受力圖及相關(guān)說明書的解釋，如果沒有勾選相應(yīng)參數(shù)，該梁內(nèi)側(cè)也沒有樓板約束，那么該梁就是偏于不安全的。

1.1.4 結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)圖集

圖集是保證工程質(zhì)量與提高設(shè)計速度的重要工具。繪制節(jié)點詳圖、施工現(xiàn)場驗收、施工現(xiàn)場問題處理，引用圖集大樣等都需要結(jié)構(gòu)工程師對圖集了如指掌。

比如柱子的配筋，如果上層柱子的鋼筋比下層柱少，根據(jù)圖集的作法，下層柱子的多余鋼筋將會向上有個1.2 laE的錨固長度。而實際上，很多時候都可以避免這種不必要的錨固所造成的浪費及節(jié)點鋼筋太多導(dǎo)致的混凝土振搗困難，只需保證上、下層柱子相應(yīng)方向的鋼筋數(shù)量及位置相同即可，這在大多數(shù)情況下是可以做到的。由此可見，如果不了解圖集的相關(guān)連接作法，就很容易陷入只考慮配筋大小，而忽略實際做法的問題，造成施工困難及不必要的浪費。

再比如說，次梁端部的錨固，當(dāng)充分利用鋼筋的抗拉強度時錨固長度為0.6 lab，而設(shè)計按鉸接時為0.35 lab。很多時候，計算模型中次梁端部并沒有特意設(shè)置為鉸接，即模型是按剛接進行計算，而實際上，由于次梁端部的錨固長度很難達到0.6 lab（主梁不夠?qū)挘簿统霈F(xiàn)了計算假定與實際情況不一致的問題，造成次梁邊跨支座鋼筋配置偏大，而底部鋼筋又配置偏小的問題。

1.1.5 結(jié)構(gòu)專業(yè)相關(guān)論文

每個人通過做項目獲取經(jīng)驗是有限的，而論文提供了一個了解各種不同項目的機會，通過閱讀學(xué)習(xí)論文，可以知曉行業(yè)發(fā)展的前沿，學(xué)習(xí)他人項目的經(jīng)驗。

比如某項目存在大跨度上人屋面，由于自己沒有相關(guān)項目經(jīng)驗，通過查找專業(yè)論文，學(xué)習(xí)他人的作法，比選提煉以后，再用到實際項目上去，最后順利完成項目。

1.2 結(jié)構(gòu)工程師必備知識的推薦學(xué)習(xí)順序及需要達到的水平

結(jié)構(gòu)工程師需要具備的知識很多，這些知識的學(xué)習(xí)是有先后順序的，就像不可能不上小學(xué)就直接上大學(xué)一樣。同樣的，不是說每一項都需要學(xué)到行業(yè)專家的水平，實際上是不可能也沒有必要的，能達到可以靈活運用的水平即可，接下來介紹學(xué)習(xí)順序及需要達到的深度。

首先是高等數(shù)學(xué)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，這4門學(xué)科達到可以通過一級注冊結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)考試的水平即可，如果這4門基礎(chǔ)好，幾乎不用怎么準備就可以一次通過考試。

其次是結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范的學(xué)習(xí)達到能通過一級注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考試的水平，學(xué)習(xí)規(guī)范最好的辦法就是備考注冊考試，通過做題可以深刻理解規(guī)范。

上述是偏理論方面的學(xué)習(xí)，對于軟件說明書、圖集、論文則需要在工作實踐中兼并著學(xué)習(xí)。對軟件說明書的學(xué)習(xí)需要達到對常做項目類型的每一個設(shè)計參數(shù)均理解其含義及適用條件。對圖集的學(xué)習(xí)需要達到對常做項目類型，看到平法標注后，腦中能清晰地浮現(xiàn)其鋼筋的連接與錨固等做法。對論文的學(xué)習(xí)，分為被動學(xué)習(xí)與主動學(xué)習(xí)。對于被動學(xué)習(xí)，比如遇到某個超出自身經(jīng)驗的項目，可以通過查閱相關(guān)論文資料，學(xué)習(xí)前輩的做法。對于主動學(xué)習(xí)，在自身水平已經(jīng)比較高了，感覺平時的項目已經(jīng)無法讓自身水平繼續(xù)提升，此時可以通過定期閱讀論文，讓自身知識水平始終處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

2 結(jié)構(gòu)工程師的發(fā)展方向探究

從西方發(fā)達國家建筑工程的發(fā)展歷史進程來看，建筑業(yè)的發(fā)展大致需要經(jīng)歷3個階段：①第一階段是大規(guī)模進行新建建設(shè)項目的時期；②第二階段是新建項目和維修改造項目并存的時期；③第三階段則是提 升既有建筑改造加固水平、重點發(fā)展現(xiàn)代化加固改造維修技術(shù)的時期［2］。建筑行業(yè)一直以來是我國國民經(jīng)濟的支柱行業(yè)［3］。然而，隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展、國民生活水平提高、就業(yè)機會增多，建筑行業(yè)對新生代農(nóng)民工吸引力嚴重不足，在職施工人員老齡化、用工人員緊缺等問題凸顯［4］；同時，國家對不合理、盲目新建的現(xiàn)象開始進行嚴格管控［5］。新建建筑項目數(shù)量增長率開始放緩，而我國對既有建筑的維護、加固加層改造的需求量年增長50%以上［6］。

從上述內(nèi)容不難看出，我國明顯已經(jīng)進入了第二階段，改造加固項目將是未來的主題，對只會做新建項目的結(jié)構(gòu)工程師來說，提前學(xué)習(xí)相關(guān)的知識理論，為后續(xù)項目類型的轉(zhuǎn)變打基礎(chǔ)，顯得尤為重要。

3 結(jié)束語

本文指出了結(jié)構(gòu)工程師至少應(yīng)該具備的知識及其需要達到的專業(yè)水平并舉例進行了說明，最后探討了結(jié)構(gòu)工程師的發(fā)展方向，可以為廣大結(jié)構(gòu)工程師及即將踏入結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)的同仁提供參考。

參考文獻

［1］ 建筑樁基技術(shù)規(guī)范： JGJ94-2008［S］.2008年版.北京：中國建筑工業(yè)出版社.

［2］ 董有，鞠樹森. 既有建筑砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)加層技術(shù)淺析［J］. 中國勘察設(shè)計，2012（9）：90-93.

［3］ 陳峰，梁戰(zhàn)平. 政府競爭情報與企業(yè)競爭情報的互動與融合［J］. 中國軟科學(xué)，2003（4）：100-104.

［4］ 唐菁菁. 勞動力成本上漲推動的建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究 ［D］. 武漢：華中科技大學(xué)，2013.

［5］ 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家發(fā)展和改革委員會. 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部國家發(fā)展改革委關(guān)于進一步加強城市與建筑風(fēng)貌管理的通知［EB/OL］.（2020-04-27）［2021-03-30］. http：//www.mohurd.gov.cn/jzjnykj/202004/t20200429_245239.html.

［6］ 李淑珍. 既有建筑抗震加固改造設(shè)計項目的風(fēng)險管理研究［D］. 北京：中國科學(xué)院大學(xué)，2016.