設(shè)計(jì)工程

設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、社會(huì)性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性和復(fù)雜性等一般工程的特點(diǎn)。從工程縱向向剖析，即一項(xiàng)工程（或一個(gè)產(chǎn)品 ）從開(kāi)始到結(jié)束，一般要經(jīng)歷研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、營(yíng)銷、管理、服務(wù)和報(bào)廢等階段。設(shè)計(jì)的工作范圍已經(jīng)擴(kuò)大，向前可延伸到“研究”階段，向后可延伸到“報(bào)廢”階段。一項(xiàng)工程的整個(gè)過(guò)程也是一項(xiàng)設(shè)計(jì)需要考慮的全部過(guò)程。設(shè)計(jì)不能代替工程的其余階段，但先進(jìn)的設(shè)計(jì)必須貫穿于工程的各個(gè)階段。因此“設(shè)計(jì)”是實(shí)實(shí)在在的工程，是非常重要的工程。

工程是人們綜合運(yùn)用科學(xué)的理論和技術(shù)的手段，去改造客觀世界的具體實(shí)踐活動(dòng)，以及它所取得的實(shí)際成果?！熬唧w實(shí)踐活動(dòng)”是指具體的基本建設(shè)項(xiàng)目獲業(yè)務(wù)作業(yè)?！皩?shí)際成果”包含完成活動(dòng)后獲得的物體和形成的專業(yè)知識(shí)。漢語(yǔ)中的“工程”有兩個(gè)意思：一是指“工程學(xué)”，二是指“工程項(xiàng)目”。

設(shè)計(jì)工程幾乎涉及到人類活動(dòng)的全部區(qū)域。根據(jù)特殊的事物或產(chǎn)品，或根據(jù)專業(yè)部門(mén)來(lái)分類，可將設(shè)計(jì)分為許多種，例如：工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等等。無(wú)論哪種設(shè)計(jì)，都既需要認(rèn)識(shí)論的指導(dǎo)，也依賴于各種專業(yè)理論和專業(yè)技術(shù)，更里不來(lái)技術(shù)人員的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)本身是一項(xiàng)涉及多種學(xué)科、多種技術(shù)的交叉工程。

21世紀(jì)，社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)正發(fā)生著深刻的變化，信息技術(shù)的飛訊發(fā)展，加速了市場(chǎng)的全球化，人們對(duì)產(chǎn)品的要求變化快，批量不定，呈現(xiàn)多樣化；用戶希望買(mǎi)到體現(xiàn)自己興趣和愛(ài)好的產(chǎn)品，趨向個(gè)性化；產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不再按是否滿足使用要求來(lái)評(píng)價(jià)，而是按是否滿足用戶要求來(lái)評(píng)價(jià)；社會(huì)關(guān)注產(chǎn)品在生態(tài)和環(huán)境方面的友善性；微電子技術(shù)使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨向機(jī)電一體化；計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛深入影響著產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程；先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)工程技術(shù)提出了更高的要求。在這種情況下，企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)的基本因素是：產(chǎn)品的上市時(shí)間、質(zhì)量、成本、增值服務(wù)以及在生態(tài)環(huán)境中的良性循環(huán)。設(shè)計(jì)工程的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為設(shè)計(jì)過(guò)程的智能化和一體化；設(shè)計(jì)信息的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)方式的并行化。2100433B

早在1971年，日本的北鄉(xiāng)熏教授就提出了“設(shè)計(jì)工程學(xué)”的命題，“設(shè)計(jì)工程”尚未得到人們的普遍承認(rèn)。1996年，美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）在美國(guó)加州Irvine召開(kāi)了“設(shè)計(jì)工程技術(shù)與工程中的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用會(huì)議”，從這次會(huì)議的名稱上看，又提出了“設(shè)計(jì)工程技術(shù)”的命題。中國(guó)關(guān)于“設(shè)計(jì)”的提法有：“設(shè)計(jì)技術(shù)”、“設(shè)計(jì)學(xué)”、“工程設(shè)計(jì)學(xué)”、“設(shè)計(jì)方法學(xué)”、“設(shè)計(jì)理論與方法”等等。中國(guó)余俊教授認(rèn)為，總的趨勢(shì)是將“設(shè)計(jì)”作為“工程”來(lái)對(duì)待。把“設(shè)計(jì)”看作“工程”，是對(duì)設(shè)計(jì)本身的認(rèn)識(shí)上的深化，“設(shè)計(jì)工程”也將成為學(xué)術(shù)界和工程界普遍承認(rèn)的通用術(shù)語(yǔ)。

工程勘察是根據(jù)建設(shè)工程和法律法規(guī)的要求，查明、分析、評(píng)價(jià)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)地理環(huán)境特征和巖土工程條件，編制建設(shè)工程勘察文件的活動(dòng)。包括工程測(cè)量，巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、治理、監(jiān)測(cè)，水文地質(zhì)勘察，環(huán)境地質(zhì)勘察等工作。

工程咨詢是指運(yùn)用工程技術(shù)、科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)管理、法律法規(guī)等方面的知識(shí)，為工程建設(shè)項(xiàng)目決策和管理提供的咨詢活動(dòng)。包括前期立項(xiàng)階段咨詢、勘察設(shè)計(jì)階段咨詢、施工階段咨詢、投產(chǎn)或交付使用后的評(píng)價(jià)等工作。

方法 理論

依據(jù) 介質(zhì)

特性 疊加

原理 加載

過(guò)程 荷載

特性 工程設(shè)

計(jì)內(nèi)容

常規(guī)

方法 經(jīng)驗(yàn)類

比剛體

力學(xué)線

性力學(xué) 剛體

彈性體 服從 無(wú)關(guān) 無(wú)關(guān) 參數(shù)

設(shè)計(jì)

大變形軟

巖工程

設(shè)計(jì)方法 非線性

大變形

力學(xué) 塑性體

粘塑性

流變性 不服從 密切

相關(guān) 密切

相關(guān) ①力學(xué)對(duì)策設(shè)計(jì)

②過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)

③最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)

6.2　 大變形巖土工程失穩(wěn)機(jī)制與支護(hù)對(duì)策

實(shí)踐表明，大變形巖土工程的失穩(wěn)是一個(gè)漸近過(guò)程，總是先從一個(gè)或幾個(gè)部位首先發(fā)生變形破壞，而后逐漸擴(kuò)展乃至整個(gè)巖土工程失穩(wěn)。首先破壞的部位稱之為關(guān)鍵部位，是發(fā)生大變形過(guò)程中局部應(yīng)力、應(yīng)變和能量不協(xié)調(diào)所造成的，關(guān)鍵部位引起巖土工程失穩(wěn)的機(jī)制與支護(hù)對(duì)策如圖17所示。

圖17　 大變形巖土工程失穩(wěn)機(jī)制與支護(hù)對(duì)策

Fig.17　 Mechanism of geotechnical engineering instabilities

of large by deformed rock body and its supporting measures

6.3　 大變形耦合設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

大變形巖土工程的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是一個(gè)過(guò)程，而且不能靠增加支護(hù)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。小變形巖土工程的基本出發(fā)點(diǎn)是控制強(qiáng)度而避免破壞；大變形巖土工程的核心問(wèn)題是加強(qiáng)關(guān)鍵部位支護(hù)而控制變形穩(wěn)定性，從而保證周圍建筑物安全。和國(guó)內(nèi)外著名的新奧法比較，在非線性大變形力學(xué)設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)下發(fā)展起來(lái)大變形耦合設(shè)計(jì)具有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，如表5所示。

表5　 大變形耦合設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)比較[何滿潮，1998]

Table 5　 The advantage of large

deformation coupling design

比較內(nèi)容 新奧法設(shè)計(jì) 大變形耦合設(shè)計(jì)

一次支護(hù)后 被動(dòng)等穩(wěn) 一次耦合，主動(dòng)促穩(wěn)

二次支護(hù) 全斷面支護(hù) 二次耦合，關(guān)鍵部位支護(hù)

二次支護(hù)

時(shí)間判定 需大量量測(cè)工作 無(wú)需量測(cè)，

僅依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特征判斷

設(shè)計(jì)方法 參數(shù)設(shè)計(jì) ①力學(xué)對(duì)策設(shè)計(jì)；

②過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)；

③最佳參數(shù)設(shè)計(jì)。

御林工程設(shè)計(jì)憑借在工程及房地產(chǎn)領(lǐng)域豐富經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)期不懈的進(jìn)行各類設(shè)計(jì)優(yōu)化專題研究，以及長(zhǎng)期對(duì)廣州、深圳沿海戶型進(jìn)行研究創(chuàng)新。

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