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摘要:自然辯證法是馬克思主義關于自然界與科學技術發展的一般規律以及人類認識自然、改造自然的一般方法的科學,也是辯證唯物主義的自然觀、科學技術觀、科學技術方法論。建筑工程發展是伴隨這人類文明發展全過程的一項人類活動。工程結構設計為建筑穩定性提供理論基礎。本文在自然辯證法思想的指導下,結合工程實際,分析建筑工程結構計算方法中所遵循的自然辯證法原理。為工程實際應用進行指導。
關鍵詞:自然辯證法;工程結構;建筑穩定性
1.引言
在土木建筑工程活動中,一定要充分發揮自然辨證法的相關理論基礎,合理的確定設計、施工、檢測等方案,做到人與自然的和諧統一,工程效益和合理性的和諧統一。結構設計作為建筑工程建設的重要環節,是建筑工程建設的重要組成部分。工程結構設計為建筑穩定性提供理論基礎。工程結構設計的許多方法更是滲透著自然辯證法理論,遵循的自然辯證法原理。為工程實際應用進行提供方法依據。
設施中承受傳遞荷載而起骨架作用的部分稱為工程結構,簡稱結構。房屋中的梁柱體系,水工建筑物中的閘門和水壩,公路和鐵路上的橋梁和隧洞等,都是工程結構的典型例子。 [1]建筑結構計算以桿件結構為主要研究對象。結構力學的任務是根據力學原理研究在外力和其他外界因素作用下結構的內力和變形,結構的強度、剛度、穩定性和動力反應,以及結構計算簡圖的合理選擇。在工程結構力學分析中的方法中,都遵循著哲學領域的自然辯證法原理,可以說,在自然辯證法原理的指導下,能更加全面地剖析問題的本質,簡化不必要的條件,從而得出有價值的結論。
2.工程結構力學分析中所遵循的自然辯證法
1.1主要矛盾和次要矛盾的辯證關系
辯證唯物主義認為,在事物發展過程中起主導作用的矛盾稱為主要矛盾。其他處于從屬地位、對事物發展不起決定作用的矛盾叫次要矛盾。 [2]在工程結構力學分析時,結構計算簡圖要正確處理主要矛盾和次要矛盾的關系。實際結構是很復雜的,完全按照結構的實際情況進行力學分析是不可能的,也是不必要的。因此,對實際結構進行力學計算以前必須加以簡化,略去不重要,顯示出基本特點,用一個簡化的圖形來代替實際結構,這種把實際結構簡化成計算模型的圖形,稱為結構計算簡圖,也稱力學模型。最后再對結構計算簡圖進行計算。確立結構計算簡圖是以自然辯證法主要矛盾次要矛盾原理為基礎,從而實現從工程實際到計算模型的轉化。自然辨證法的相關原理在確定結構計算簡圖化簡中充分發揮基礎作用。
1.2整體和部分的辯證關系
辯證唯物主義認為,事物之間是普遍聯系的,整體和部分是普遍聯系的一種形式。 [2]運用力學思維解決實際工程問題時,時常需要協調整體與局部的關系。在工程結構力學分析中,將桿件在指定截面切開,取左邊部分(或右邊部分)為隔離體,利用隔離體的平衡的條件,在選取隔離體,建立平衡方程確定此截面的三個內力分量(稱為截面法)。截面法是靜定結構受力分析最基本方法。再根據疊加法做結構的內力圖。計算靜定結構內力的這種方法是馬克思主義整體和部分原理的體現。
1.3內因和外因的辯證關系。
辯證唯物主義認為,在事物發展的過程中,內因和外因必須同時存在,缺一不可。[3]結構計算的內容包括計算影響結構穩固的內因內力和外因位移,以校核強度和剛度。解算這些內力和位移所依據的條件包括靜力平衡條件、變形協調條件和物理條件。分析時,必須堅持內因和外因相結合的觀點,才能正確認識設計實用可靠的建筑,解決人類實際所需要。
1.4矛盾普遍性和特殊性的辯證關系。
矛盾普遍性指各種矛盾的共同特性,矛盾的特殊性是不同事物各自的特點。矛盾的普遍性和特殊性是相互聯系的。 [2]例如在工程結構力學計算鋼架和排架位移時一般忽略軸力和剪力的影響,只考慮彎矩的影響,因而使計算得到簡化。但是,軸力的影響在高層剛架的柱中比較大,當桿件短而粗時剪力的影響比較大當遇到這種情況時要做特殊處理,因此不同的工程模型具有其特殊性的特點。
1.5量變和質變的辯證關系。
任何事物的變化和發展都是量變與質變的統一,量變是質變的必要準備,質變是量變的必然結果。 [4]選取計算簡圖時,桿件的截面尺寸(a寬度、厚度)通常比桿件長度小的多,截面上的應力可根據截面的內力(彎矩、軸力、剪力)來確定。因此在計算簡圖中,桿件用軸線表示,桿件之間的連接區用結點表示,桿長用結點間的距離表示,而荷載的作用點轉移到軸線上。當截面尺寸增大時(如果超過桿件長度的1/4),桿件用其軸線表示的化簡,將引起較大的誤差。 [1]截面尺寸逐漸增加,即量變逐漸積累,到臨界值后將不能將桿件化簡為軸線計算。
3.展望
建筑結構設計手段、方法與自然界存在的必然聯系正是馬克思主義原理中自然辯證法的體現。在今后建筑設計中,要加強對馬克思主義自然辯證法原理的學習,了解自然、社會和思維認識各方面的客觀規律,培養運用馬克思主義世界觀、方法論觀察、分析和解決問題的能力。
參考文獻
[1]龍馭球,等. 結構力學 第三版.高等教育出版社,2012.
[2]鄔焜,等. 自然辯證法新教程[M].西安交大出版社,2009.
[3]曾國屏,王妍. 自然辯證法: 從恩格斯的一本書到馬克思主義中國化的一門學科[J].自然辯證法研究,2014,30( 9) : 22 - 39.
[4]馬瑞麗,吳寧.論恩格斯的《自然辯證法》及其當代意義[J].自然辯證法研究,2013,29( 5) : 116-121
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