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1.2 结构设计的六种思维方式

结构工程师层次=思维方式×热情×能力。这是日本企业家稻盛和夫在《思维方式》一书中,提出的一个公式。在他看来,拥有正确的思维方式,甚至比拥有智商、体魄等其他能力更为重要。许多情况下,处理事情的逻辑和方法,才是结构设计人员跳出困境的首要因素。了解以下六点,也许对打破你的固有思维有所启发。

1.结构思维方式

结构思维方式也可称为力学思维方式。是数学思维与工程思维相结合的双向思维模式,包括三个落脚点和两条逻辑线。三个落脚点指数学、力学和工程;两条逻辑线:一是从工程经过力学到数学,二是从数学经过力学到工程。这种双向思维使得力学成为连接理论与工程实践的桥梁。在力学思维中,有三种语言必须掌握,它们分别是专业语言(我们平时交流的行话)、几何语言(弯矩、剪力和轴力等受力图)、数学符号语言(力学方程分析等)。这三种语言相互协作将力学概念准确、清楚地表述出来,三种语言对于力学思维缺一不可。一个人的力学思维空间维度越高、广度越大,他就越可以获得更大的创新和创造空间。

2.奥卡姆剃刀定律

奥卡姆剃刀定律的出发点就是:大自然不做任何多余的事。如果你有两个结构方案,它们都能实现建筑师的要求,那么你应该用简单的那个。在一些结构人员的印象中,思维方法总是与复杂联系在一起。他们凡是总往复杂的地方想,而且以为解决问题的方式越复杂就越高级,以致钻进牛角尖里无法出来。事实上,把视角放在结构问题本身,学会把复杂的结构问题简单化才是一种大智慧。现代结构设计不仅要挑战超高层、大跨度、大悬挑,还要面对层出不穷的各类体态奇特,受力复杂的新颖结构。结构设计时不可能将如此错综复杂的结构构件的受力传力及其产生的变形和内力准确无误地反映出来。设计工作通常采取将复杂问题简单化,那些置简单易行、满足功能的结构不用反而人为地把结构复杂化的做法,显然是违背了设计的初衷。

3.局部和整体思维

建筑结构设计中贯穿设计全过程的思想是“从整体着眼,从局部着手”,结构设计时应该先控制结构整体性能,然后才是局部构件的设计。体系正确的选择、结构模型的建立、参数的合理选取、计算结果的分析都属于整体设计内容,而节点设计及构造措施等属于局部设计内容。为了使结构设计做到最优,满足建筑功能的全面要求,体系选型与结构布置要合理,结构计算与内力分析要正确,细部设计与构造措施要周密。五方面的工作互为呼应,缺一不可。

4.反转型逆向思维

反转型逆向思维是指从已知结构的相反方向进行思考,发现解决结构问题的途径,“结构的相反方向”常常是指从结构的安全性、经济性、适用性三个方面作反向思考。

5.第一性原理思维

工作中运用第一性原理思维去思考问题是非常重要的。我们在生活中总是倾向于比较别人已经做过了或者正在做这件事情,然后照着去做。这样的结果是只能产生细小的迭代发展。第一性原理的思考方式是用物理学的角度看待世界的方法,也就是说一层层剥开事物的表象,看到里面的本质,然后再从本质一层层往上走。如果把第一性原理从物理学迁移到结构设计中,它就表现为探索结构问题要从本质出发,然后从根本上寻找解决之道。当我们运用第一性原理的思维方式去进行结构设计,去处理结构中存在的问题时,我们就能更轻易地看到问题的关键以及解决方式的不合理之处。在此基础上,我们也能更有建设性地寻找解决之道。想要做出颠覆式的创新,首先要用第一性原理思维问出“元问题”,之后所有的技术方向都围绕这个“元问题”而展开。

6.批判性思维能力

批判性思维可以理解为进行深刻反思和独立思考的能力。是一种能让我们接近问题本质、仔细解构现象本身暴露隐藏的问题(比如偏见和操控)并做出最佳决定的思维方式。批判性思维是面对相信什么或者做什么而做出合理决定的思维能力。具有批判性思维的人往往具有如下几方面的能力:一是发现问题、收集信息、分析数据、评估证据的能力;二是鉴别事实、个人主张和逻辑判断之间差异的能力;三是能够发现普遍规律,并评价其逻辑严密程度的能力;四是正确、清晰地进行推理,并有效解释结论的能力。具有批判性思维的人在思维方面也会有很多特点,比如不草率、不盲从,对问题深思熟虑;保持好奇和质疑的态度;意识到偏见、歧视的存在,并注意克服这些偏见对判断的影响;能以一种开放的态度理性地看待各种观点,理解他人,愿意修正自己的观点等。 Er7KbMbLrY2JgcXtM+gM4FhnCv+Q/iw8qDH08kyfQzhKiaYQ1uVL4i//R2Ri/CLV

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