桥梁设计创新一、创新的思路创新就是桥梁发展的动力,就是桥梁建筑艺术的灵魂,没有创新的艺术犹如一潭死水,没有一点活力,日复一日,终究会越来越腐朽。
同时,创新也必须以实践为基础,也需要用理论来指导。
作为设计人员,如何在设计中寻求创新,同时在创新的同时也能实现结构的合理呢?1、设计人员应具有创新的意识,必须意识到创新的重要性与必要性。
同时应具有创新的能力,掌握一定的创新技巧,要勇于突破定势思维,打破传统观念与经验的束缚,充分发挥主观能动性与想象力,不迷信权威,发展广泛的兴趣。
创造力并不就是在任何情况下都能自发地表现出来的,必须通过创新的素质教育与训练才能获得开发与提高。
2、设计人员应以本专业的基础知识为核心,建立起创造发明的“游击区”。
使专业基础知识与其她知识相互渗透,共同结合成一个网络式整体结构。
还应开发智能因素,包括培养精确的观察力,提高记忆力,培养注意力、想象力与操作能力。
除了创造力之外,创造性人才还应具备创造精神与创造人格。
创造精神主要包括有好奇心、探究兴趣、求知欲、对新事物的敏感、对真知的执着追求,勇于发现、发明、革新,有开拓进取、百折不挠的精神,这就是一个人创造的灵魂与动力;创造人格主要包括创造责任感、使命感、事业心、执着的爱、顽强的意志与毅力,能经受挫折、失败的良好心态,以及坚韧顽强的性格,这就是创造出成果的根本保证。
3、桥梁设计中的创新必须以结构受力合理为基础,以满足功能要求为前提。
力就是创新应考虑的主导因素。
因此,设计人员应掌握好力学知识,桥梁结构必须能明确反应力流,使力的传递途径一目了然。
4、由于美学具有相对性,人类审美观念就是会发生变化的,桥梁美学设计实践应与人们不断变化的美学观念同步,创新不能脱离人类审美观念。
桥梁设计人员应该对人们美学观念的变化具有敏锐的洞察力,美学观念的变化就是微妙的,因此应不断以新的眼光观察这些微妙的变化,不能墨守成规,从这些微妙的变化中预测出美学观念的发展趋势,作为未来设计创新的依据。
5、要努力推进新材料与新工艺的发展,不断改进力学分析方法,提高分析技能、分析速度与准确度,在掌握好力学知识与分析手段的前提下,运用各种创新手段,充分发挥人的想象力与创造力,争取不断创造出结构更合理、更先进、更美观的桥梁形式以适应不断变化的美学观念。
最后,还要注意总结前人的设计经验与教训,“前事不忘,后事之师”,学习前人并不就是照抄照搬别人的劳动成果,也不就是纯粹学习已经过时的结构形式,而就是学习前辈在当时历史条件下的创新精神与创新方法。
二、创新的基本技法1、组合法组合法,就是一种以综合分析为基础,并按照一定的原理或规则对现有事物或系统进行有效的综合,从而获得新事物、新系统的创造方法。
组合法的内在原理很复杂,形式也多种多样。
组合法在具体应用中可有多种形式,其中形态分析法、信息交合法、焦点法可广泛用于桥梁设计中。
(1)形态分析法形态分析法就是组合法中的经典方法,具体就是指通过对各形态要素的各种组成形态进行排列组合,就可以获得各种可能的方案,根据桥梁功能、安全、经济、美观四要素,对各种方案进行筛选,选出合理的方案。
这里的形态要素不仅指事物的形状或表现,如事物的体积、外观形状、颜色、质地等,而且包括内部构造、组成机理等内在因素。
形态分析法的本质就就是排列组合。
(2)信息交合法信息交合法,也称为魔球法,就是利用不同的信息进行交合而获得新的设想。
例如,钢架桥与上承式拱桥交合出现钢架拱桥,梁桥与下承式拱桥交合出现系杆拱等。
(3)焦点法焦点法,即指定一个事物为中心(焦点),依次与罗列的各元素一一组合,得到多种组合方案。
焦点可以就是需要创新的事物,也可以就是新技术、新思想等。
如在悬索桥设计中,以“便于观赏周围景观”为目标,可将其与桥塔、桥面、锚碳等一一组合,在桥塔上面、人行道、锚旋部分等设观景合。
2、类比法类比法,就是通过对两个对象之间某些方面的相同或相似之处进行比较分析,从而推出这两个对象在某些方面的相同或相似的方法。
两事物相同或相似的属性可以就是形状、结构、功能或原理。
类比法的关键就是发现与找出原型,从熟悉的对象类推出陌生的事物,从己知探索未知。
在人类社会的创造活动中,不断出现与完善了一系列建立在类比基础上的具体技法。
这些技法包括综摄法、原型启发法、移植法、仿生法、等价变换法、中山正与法与中山-高桥法等。
(1)综摄法综摄法就是从已知的事物出发,将毫无联系的不同知识要素结合起来,从不同的角度分析未知的事物,从而使理想中的未知事物成为现实的过程。
它就是一种适用于集体创造的专业性技法,能较好地克服个体联想的局限性。
综摄法在桥梁设计中也占有举足轻重的作用,由于目前大多数桥梁的设计仍然由结构工程师来承担,但结构工程师由于所学专业的限制,在设计时往往将视野集中在较专业的领域,思路不开阔。
如果设计中将多个领域专家的意见引入进来,在更广阔的领域展开问题,解决问题,结构工程师从中得到启发然后从更专业的领域选出合理的设想,这样设计出来的作品应该就是既合理,又独特新颖的。
(2)原型启发法原型启发法就是指通过观察找到原型,在原型的启发下,产生新设想的技法。
它就是根据人的创造思维与运行方式,将偶然遇到的某些事物,经过观察与分析,突然间启发出灵感。
它以创造欲望为前提,以类比为基础。
这种方法带有偶然性与机遇性。
因此,创造发明人需要具有敏锐的观察力,不轻易放过在别人瞧来微不足道的现象,并及时把它与发明联系起来进行创造性思考。
如早期的罗马人在做泥坯墙时,为了提高墙的抗裂强度,在泥土中掺入一定量的稻草。
根据这一发现,法国园艺家蒙耶在用混凝土做花盆时在混凝土中放些钢条,这样钢筋混凝土便诞生了,这对桥梁建设具有革命性的意义。
又如早期人类还没有造桥之前,利用深沟或河边被风吹倒的树干跨越深沟险壑,人们把这一原理运用到造桥技术中便有了最古老的桥——梁桥的出现。
(3)移植法移植法就是将其她领域的原理、方法等应用与渗透到研究领域,用以改造旧事物或创造新事物。
将移植法运用到桥梁设计领域,可以对原有形式进行改造或创造出新的形式。
移植法的种类很多,可以就是原理、结构、方法或材料的移植。
如在修补沥青路面时,常需将原有沥青烤软,但用红外线加热或烧烤的方法均只对表面有效,难以使内部软化。
在日常的生活中,人们利用微波炉却可以将食品内部迅速加热。
于就是,将微波技术移植到筑路机上,就可以达到修补路面时的软化目的,解决了筑路中的特定问题,通过发酵蒸制或烤制的面包松软可口,这种发酵技术中的关键就是发泡方法,日本人铃木信一博士将这种发泡方法移植到水泥制品的生产中,发明了发泡混凝土预制件,广泛用作隔音保暖材料。
又如有的专家设想将珊瑚生长的原理移植到桥梁施工中。
碳纤维材料也被移植到旧桥加固中等。
房屋结构中的覃形结构、薄壳结构也常用于桥梁设计中。
(4)仿生法仿生法就是目前在各种领域得到广泛关注的方法,它就是通过模拟生物的结构、功能或原理等进行发明创造。
生物在自然进化中,经历了亿万年的筛选、淘汰与改进,每种存活至今的生物都有独特的特点与功能,这些特点与功能便为人类向各种生物模仿、学习提供了很多机会。
仿生最早就是从形式上效法自然,桥梁的基本形式——梁、拱与吊桥都就是从自然界现象中得出的。
但就是,真正的仿生法并不就是照搬形式,而就是深入其内容,要采用其对于桥梁功能所适合的部分。
鲁道尔夫•特劳斯泰参照水滴在重力作用下表面张力形成的造型,建议以充气壳体如倒置的水滴造型做桥梁的浮墩。
从本质上模仿自然目前还处于初级阶段,模仿自然需要对自然物的形成过程加以研究,从而实现真正意义上的仿生。
3、列举法列举法就是将研究对象的特点、缺点、希望点罗列出来,提出改进措施,形成独创性的设想。
根据列举对象的不同,列举法可分为属性列举法、缺点列举法、希望点列举法、成对列举法、综合列举法等。
(1)属性列举法就是通过对研究对象进行分析,逐一列出其属性并以此为起点探讨对研究对象进行改进的方法,因此这种方法适合于旧事物的改造创新。
研究对象的属性一般可分为名词、形容词与动词以及量词属性。
然后从需要出发,对以上列出的属性进行分析、抽象、与其她物品进行对比,通过提问的方式来诱发创新思想,采用替代的方法对原属性进行改造。
(2)缺点列举法就是将事物的缺点具体地一一列举出来,然后针对发现的缺点,分析原因并提出具有针对性的改进方案。
从而获得创造发明的成果。
这种方法简洁高效,适合对产品的改造,但容易受已有事物的某些属性所束缚。
(3)希望点列举法就是通过列举事物被希望具有的特征,从而寻找创造目标与方向的方法,希望点有些就是从缺点直接转化而来的,这种方法比缺点列举法优越的地方就是它能从正面、积极的因素出发考虑问题,不受现有事物的约束,易产生较大的突破,能在更大程度上开阔思考问题的空间。
(4)成对列举法就是通过列举两种不同事物的属性,并在这些属性间进行强制组合,通过相互启发而发现发明目标,列出的两个事物互为焦点与参考物,因此成对列举法就是在属性列举法与焦点法的基础上形成的,该方法利用列举法务求全面的特征,又吸取了强制组合法易于产生新颖想法的优点,更容易产生独特的创意。
(5)综合列举法就是针对所确定的研究对象,从属性、缺点、希望点或其她任意创造思路出发列举出尽可能多的思路方向,对每一思路方向开展充分的发散思维,最后进行分析筛选,寻找出最佳创新思脚。
这种方法将属性列举法、缺点列举法与希望点列举法综合起来应用,突破了各种方法的限制,吸收了各自的优点,它运用属性列举法列出属性,按缺点与希望点列举法分析属性进行替换,从而提出创造性设想。
实践就是创新的生命之源,任何创新都就是源于实践。
创新的最终目的则就是应用于实践。
因此,实践就是检验创新成功与否的标准,脱离实践的创新就是“空中楼阁”,伟大的桥梁设计者必然就是伟大的实践家。