這篇博客將要探討的問題主要針對土木工程（包括結(jié)構(gòu)工程）的學(xué)科知識系統(tǒng)問題，主要是兩個方面的內(nèi)容：1、大學(xué)時代的如何合理規(guī)劃專業(yè)知識；2、工作以后如何加強專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。

     以前曾經(jīng)認(rèn)為，土木工程屬于傳統(tǒng)學(xué)科，通俗地說就是“越老越吃香”；但工作后，才漸漸體會到，這個觀點是不正確的。因為，現(xiàn)在這個專業(yè)系統(tǒng)高度發(fā)展的時代，技術(shù)正發(fā)生著日新月異的巨變，特別是軟件時代的全面到來，對結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員的理論功底要求不是削弱而恰恰是更加高了。例如，結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析，這種分析在30年前的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域幾乎不可能涉及到，還處于研究階段；而如今結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析在地震區(qū)的高層建筑特別是超限高層建筑中已經(jīng)可以說是家常便飯。再比如，基于性能的抗震設(shè)計和結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計，這些全新的內(nèi)容，在10年前國內(nèi)的規(guī)范根本沒有影子，而明年將要頒布的新規(guī)范這些內(nèi)容全部被提上議程。隨著研究的逐步成熟和學(xué)科的高速發(fā)展，這些內(nèi)容對結(jié)構(gòu)工程人員的理論要求越來越高！設(shè)想，如果沒有接觸過《結(jié)構(gòu)動力學(xué)》、《混凝土非線性理論》、《結(jié)構(gòu)有限元》等課程，理解這些內(nèi)容必然是困難的。而對于性能的抗震設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計，這些內(nèi)容國內(nèi)的主流教科書都比較少涉及，只知道在美國規(guī)范和英國的規(guī)范中應(yīng)用較多，對于這次我國規(guī)范變更引入的全新內(nèi)容，結(jié)構(gòu)工程人員還能墨守成規(guī)、循規(guī)蹈矩嗎？

【大學(xué)時期的專業(yè)知識系統(tǒng)】　　
      相對工作來講，在學(xué)校的對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)時間還是短暫的，土木工程專業(yè)從大學(xué)二年級開始接觸專業(yè)基礎(chǔ)課到大四畢業(yè)設(shè)計，對專業(yè)知識的接觸一般僅兩年多時間。當(dāng)然，這個時期主要還是打基礎(chǔ)，為將來工作的專業(yè)知識做準(zhǔn)備。大學(xué)時期對專業(yè)知識課程學(xué)習(xí)進行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃還是比較重要的，這里談?wù)勛约旱膸�點膚淺經(jīng)驗：

（一）本科階段　
      力學(xué)是土木工程的基石。力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)是十分必要且重要的。三大力學(xué)，《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》，是重點。理論力學(xué)主要研究剛體在靜力狀態(tài)和動力狀態(tài)下的平衡問題；材料力學(xué)主要研究桿系構(gòu)件的平衡以及變形、應(yīng)力內(nèi)力、穩(wěn)定等問題，與理論力學(xué)最大的區(qū)別就在于考慮了彈性體的變形問題；結(jié)構(gòu)力學(xué)研究靜定和超靜定桿系結(jié)構(gòu)的靜力和動力平衡問題。有這樣有一個感覺，理論力學(xué)的知識在后續(xù)專業(yè)課中用得比較少而逐漸流失退化了，材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)用得比較多，逐漸得到加深。但我認(rèn)為，作為經(jīng)典力學(xué)理論基礎(chǔ)的理論力學(xué)實際上是十分重要的，還是很有用處的，例如在工作后接觸到抗震設(shè)計規(guī)范中的“考慮扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法”（現(xiàn)在的設(shè)計軟件基本默認(rèn)采用這種方法計算地震作用），其中對于樓層系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動平衡問題，實際上就涉及到理論力學(xué)中的剛體轉(zhuǎn)動平衡方程，而這個方程在結(jié)構(gòu)力學(xué)以及后續(xù)專業(yè)課中經(jīng)常被忽視了。

  　三大力學(xué)之外，還綜合考慮學(xué)習(xí)如下幾門力學(xué)課程：《土力學(xué)》、《巖石力學(xué)》（地基基礎(chǔ)課程的必修課）、《流體力學(xué)》（暖通給排水專業(yè)的必修課）、《彈性力學(xué)》。這里特別要強調(diào)的是彈性力學(xué)，因為是選修課，很多人都不太重視，其實彈性力學(xué)完全可以說是結(jié)構(gòu)工程師的力學(xué)必修課。彈性力學(xué)將平衡問題從桿系結(jié)構(gòu)深入到微元體的平衡問題，具有更為廣泛的適用性和普遍性。特別是工作后涉及到的平面類型構(gòu)件（樓板、剪力墻等），如果沒有彈性力學(xué)彈性板理論的相關(guān)知識，對于軟件給出的內(nèi)力結(jié)果（例如應(yīng)力方向等）甚至就不知道是什么含義�？梢哉f，彈性力學(xué)是整個彈性力學(xué)體系的根基，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)都是基于這個根基引深出來的。可能有人會問：材料力學(xué)不是也學(xué)過應(yīng)力的概念嗎？但那只是在很多假定條件下得到的桿系構(gòu)件的截面應(yīng)力，而彈性力學(xué)的應(yīng)力應(yīng)變概念更為廣泛深入。個人認(rèn)為，如果條件許可，在本科階段好好學(xué)習(xí)彈性力學(xué)是大有裨益的。此外，有興趣可以學(xué)學(xué)《有限單元法》的課程，對工作也很有幫助，因為工作中將可能使用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，沒有有限元的基本概念是比較吃力的。

      本科階段，結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾門課程：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（如果有開設(shè)的話）是專業(yè)課程的重點。工作后，如果從事設(shè)計工作，這幾門課就是重要的專業(yè)基礎(chǔ)相當(dāng)重要。由于在學(xué)校時期，對于規(guī)范的接觸有限，沒有規(guī)范的概念，而工作后的專業(yè)知識則多圍繞規(guī)范，因此在學(xué)校時期選修一些專業(yè)課程設(shè)計是很必要的。通過做設(shè)計，既能鞏固設(shè)計原理的知識，也能適當(dāng)接觸規(guī)范，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。不過，這里要提幾點工作后的體會：在學(xué)校時候，由于學(xué)時有限，教師對一些比較難的設(shè)計原理不會做詳細介紹往往讓學(xué)生自己課下看，這點我感覺不好。舉幾個例子：（1）工作后，PKPM軟件參數(shù)設(shè)置柱構(gòu)件“雙偏壓”這個概念，由于在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理中教師沒講也沒接觸過，所以感覺比較陌生，然而工作后又很難有時間再系統(tǒng)翻書學(xué)習(xí)雙偏壓的基本設(shè)計原理知識，于是只得糊里糊涂地跟著軟件走了，對計算結(jié)果也不知道如何判斷。（2）鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論這塊，實際是很難的一塊理論，當(dāng)時教鋼結(jié)構(gòu)的老師估計怕大家聽得太難聽煩，于是干脆就不做介紹；而工作后，涉及到的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定承載力驗算的相當(dāng)多概念，當(dāng)時學(xué)校學(xué)習(xí)時候沒有建立，感覺就比較困難，只能很勉強地按規(guī)范代公式計算，根本不知道每個參數(shù)的含義也經(jīng)常取錯。（3）砌體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在很多高校都不開設(shè)這門課了（當(dāng)然，隨著國家經(jīng)濟實力的提高，砌體結(jié)構(gòu)也會逐步退出歷史舞臺），當(dāng)年沒接觸過，而現(xiàn)在從事既有建筑鑒定工作，很多都是砌體結(jié)構(gòu)，于是就發(fā)現(xiàn)有太多專業(yè)知識根本就不懂，學(xué)起來就很費勁了。

      本科階段的專業(yè)知識還是以力學(xué)理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計原理為重，基本滿足了從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要求的基本知識就可以算達標(biāo)了。例如，能獨立把一座框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作做下來，完成結(jié)構(gòu)選型、荷載匯集、內(nèi)力計算、構(gòu)件配筋設(shè)計、節(jié)點設(shè)計、施工圖繪制等等，那基本就達標(biāo)了。這里要說的是，本科的畢業(yè)設(shè)計盡量獨立完成，不要過多地使用設(shè)計軟件；軟件方便是很方便，但不利于專業(yè)系統(tǒng)知識的鍛煉。

（二）研究生階段　　
       研究生學(xué)習(xí)階段，涉及到的理論知識就比較深了，因為主要是為課題研究工作做準(zhǔn)備。我認(rèn)為，研究生階段的有如下幾門專業(yè)課程是必修的：《彈塑性力學(xué)》+《有限單元法》、《結(jié)構(gòu)動力學(xué)》+《工程抗震》、《高等混凝土理論》、《高等鋼結(jié)構(gòu)理論》。這六門課比較重要，雖然都比較難。彈塑性力學(xué)是有限單元法的先修課程，結(jié)構(gòu)動力學(xué)是工程抗震的先修課程。高等混凝土理論主要針對混凝土規(guī)范中的一些條文的研究背景進行介紹，便于將來深入理解規(guī)范；高等鋼結(jié)構(gòu)相應(yīng)地對鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的研究背景進行介紹。這里比較后悔當(dāng)年沒有選修《高等鋼結(jié)構(gòu)理論》這門課程，對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定理論理解很膚淺，例如工作后做課題涉及到的“考慮腹板屈曲后的強度理論”就由于沒有相關(guān)的課程學(xué)習(xí)而一頭霧水，很難搞懂。

　   這里順便說明一點，規(guī)范的條文都是有明確的研究作為理論依據(jù)的，因此適當(dāng)?shù)亓私庖恍┮?guī)范條文涉及到的理論知識對于深入理解規(guī)范還是有好處的。盲目地套用規(guī)范條文，或者照著規(guī)范的公式代數(shù)據(jù)計算，實際上是很頭疼而且很容易出錯的一種壞習(xí)慣，我就深有體會。當(dāng)然，對規(guī)范的理解和把握程度，肯定是需要長期工程經(jīng)驗的積累的。

　除了以上六門必修課程外，還可以針對課題研究方向選修一些課程：例如《混凝土非線性分析》、《工程抗風(fēng)》、《結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測》等。

【推薦兩本結(jié)構(gòu)書籍】
     這里推薦兩本結(jié)構(gòu)工程的專業(yè)書籍：著名結(jié)構(gòu)大師林同炎的《結(jié)構(gòu)概念和體系》、美國著名工程院院士愛德華·威爾遜的《結(jié)構(gòu)靜力與動力分析》。

    《結(jié)構(gòu)概念和體系》本科階段就可以閱讀，強調(diào)結(jié)構(gòu)整體思維和設(shè)計方法，對于從學(xué)校學(xué)習(xí)的“構(gòu)件概念”上升到工作后需要培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)概念十分有益，完全可以說這本書是結(jié)構(gòu)工程師的必讀書籍。

　《結(jié)構(gòu)靜力與動力分析》比較適合研究生階段閱讀，這本書精辟地闡述了結(jié)構(gòu)工程所涉及到底彈性力學(xué)、有限元、非線性分析、動力分析方法、工程結(jié)構(gòu)抗震分析等的基礎(chǔ)理論知識，可以說當(dāng)今結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的所有常用分析都可以在本書中找到理論依據(jù)；當(dāng)然這本書的理論較深，沒有較好的理論功底看起來還是比較吃力的；總體說來，我感覺這本書很大一個特點就是：將基礎(chǔ)力學(xué)和結(jié)構(gòu)工程實踐結(jié)合起來，從彈性力學(xué)微元體到整個土木工程結(jié)構(gòu)的分析，理論和實踐性非常強，實在佩服作者的理論功底和工程實踐能力。當(dāng)然，作者可是國際權(quán)威級別結(jié)構(gòu)分析軟件的SAP2000、ETABS程序計算內(nèi)核的最早開發(fā)者啊。
【工作后專業(yè)知識系統(tǒng)】
　　工作后從事專業(yè)技術(shù)工作，絕不是沒東西可學(xué)，而是學(xué)習(xí)的東西還很多。如今專業(yè)知識博大精深，任何人都不可能將一個學(xué)科的所有知識都掌握。從事技術(shù)工作的一個特點就是，專業(yè)知識技術(shù)性強，外專業(yè)的人員可能就無法勝任具有很強專業(yè)性質(zhì)的工作，因此專業(yè)知識理論和技術(shù)能力對于工程技術(shù)人員來講重要性毋庸置疑。

　　工作后學(xué)習(xí)的一個重要特點就是——“實踐性強”。這時候就不再停留在是學(xué)校時期的理論知識層面上了，就要涉及到具體的工程實踐中去，解決實際工程問題。因此，這時候的學(xué)習(xí)往往是在實踐中邊做邊學(xué)，從實踐中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，最后解決問題。這里要提的一點是，作為結(jié)構(gòu)工程專業(yè)來講，工作后要培養(yǎng)“結(jié)構(gòu)思維”，而不應(yīng)該僅僅停留在學(xué)校時期的“構(gòu)件思維”層次上。

　　工作后學(xué)習(xí)的另一個重要特點就是——圍繞規(guī)范。規(guī)范是基本依據(jù)，對規(guī)范的理解和把握程度實際上決定了工程技術(shù)人員的水平。但是，又不應(yīng)當(dāng)把規(guī)范當(dāng)做“圣經(jīng)”盲目照搬；正如林同炎大師說的：“工程師應(yīng)當(dāng)只把建筑規(guī)范作為一種指南，作為參考，而不應(yīng)當(dāng)將規(guī)范當(dāng)成圣經(jīng)盲目照搬。”

　　“規(guī)范是最低要求”，這點我曾經(jīng)在08年廈門的一次學(xué)術(shù)會議上聽一位臺灣的專家講到，當(dāng)時難以理解，怎么規(guī)范就成了最低要求了呢？當(dāng)時還以為，只有達到專家的程度才能說這樣的話。但在后來工作實踐中，才逐漸地認(rèn)識到這句話是不無道理的。首先，滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)不一定就是一定安全的，而不滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)又不一定是一定不安全的（可能有些繞口）；汶川地震震害就說明了，滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)仍然大量出現(xiàn)了我們所不希望看到的“強梁弱柱、柱鉸破壞”。之所以滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)不一定是安全的，我的理解，是因為規(guī)范還是基于研究工作并簡化而來，而實際工程問題的復(fù)雜性以及研究的必要簡化假定，都可能給研究的結(jié)果帶來誤差，有時甚至是顛覆性的，例如我們對于樓梯斜撐效應(yīng)、填充墻對結(jié)構(gòu)整體剛度分布的影響等問題，就幾乎是完全出現(xiàn)了相悖的情況。所以我很贊同導(dǎo)師曾經(jīng)對我說的“規(guī)范總是落后研究的”，規(guī)范以研究作為基礎(chǔ)，一旦研究出現(xiàn)了問題或是不完善的地方，規(guī)范自然就跟著錯誤或是誤差了。“規(guī)范是最低要求”的第二個原因，就是規(guī)范的要求程度是一種最低要求，例如規(guī)范中“宜”、“應(yīng)”、“必須”的字眼其程度就不同。而我們在實際工作中，對“宜”的字眼往往就疏忽了，認(rèn)為它可滿足可不滿足；再舉個例子，現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中對“強柱弱梁”驗算通過柱端彎矩放大系數(shù)實現(xiàn)，其中要求對一級框架及抗震設(shè)防烈度九度地區(qū)才要求對節(jié)點的梁按實配鋼筋反算抗彎承載力進行柱端彎矩計算。但由于實際工程中，大陸地區(qū)的大城市沒有處于九度地區(qū)，而高層建筑又很少采用純框架結(jié)構(gòu)，因此不少設(shè)計人員為了回避復(fù)雜繁瑣的實配鋼筋承載力驗算，按規(guī)范的“最低要求”偷懶掉了；而如果將規(guī)范看作“最低要求”，甚至可以對于6度區(qū)的框架結(jié)構(gòu)就可以按實配鋼筋反算承載力，這樣更有利于實現(xiàn)“強柱弱梁”。這個例子，就充分說明了規(guī)范最低要求。此外，對于一些大設(shè)計院，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平要求也高，除了上述實配鋼筋反算的例子外，還例如北京建筑設(shè)計院對于樓板設(shè)計就要求采用“塑性設(shè)計方法”，而其它多數(shù)設(shè)計院則采用“彈性板設(shè)計方法”。實力較強的設(shè)計院更注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，超前于現(xiàn)行規(guī)范，引入了結(jié)構(gòu)性能設(shè)計方法等，這都說明了規(guī)范是最低要求這個觀點。

　　規(guī)范的學(xué)習(xí)，必然是一個長期的過程。我認(rèn)為，對規(guī)范不應(yīng)該只停留在照搬條款，會代數(shù)據(jù)計算公式的程度上；而應(yīng)該盡量深入地理解和把握規(guī)范。當(dāng)然，某些規(guī)范條文涉及到的理論背景還是很深的，想很深入地理解也不太可能而且沒有必要。例如，對于鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論這塊，涉及到的計算長度系數(shù)的得來，就要涉及到彈性壓桿穩(wěn)定理論，再深入又要涉及到彈性力學(xué)微分方程的求解，再深入又要涉及到微積分?jǐn)?shù)值求解方法等等，這些理論對于普通工程師來講確實太費精力也沒有必要理解得那么深入，我覺得對這個問題只要明確兩個概念基本就行了：（1）什么是柱子的計算長度，它反映了什么力學(xué)本質(zhì)問題？（2）計算長度與哪些因素有關(guān)？有哪些基本假定？基本達到這個層次，就OK了，再深入就是科學(xué)研究的工作了。

　　此外，工作后往往時間緊，很忙，沒有時間看書充電；這點我認(rèn)為還是要靠個人毅力和恒心。畢竟工作了，生活、家庭的壓力和事情都會加入進來，不比學(xué)生時代主要以學(xué)習(xí)為主時間也比較充裕。適當(dāng)?shù)刭I些專業(yè)書籍來補充自己的理論知識，適當(dāng)?shù)亓私庑�專業(yè)前沿的內(nèi)容還是有必要的。