1、建筑技術進步需要打破專業樊籬摘要： 當前專業樊籬存在的現狀 影響 著混凝土技術的進步和結構工程的質量，乃至整個土木工程結構的耐久性。劃分過細的專業培養出的人才缺少與工程有關的知識和知識相互之間的滲透。建筑技術需要具備“準確地認識和決策”的“通識能力“的人才。專業樊籬的存在是 歷史 造成的，打通專業樊籬是歷史 發展 的需要。 關鍵詞： 建筑技術進步 一、專業的樊籬 當前土木建筑工程領域專業隔離的現狀先舉一個實例。有一座商業大廈（現今，這樣的建筑物并不是個別的），建筑師按要求將底層設計成大空間，故柱子少而間距大，不需要大開間的上部20幾層商業樓則要增加柱子。從力學上來說，任何結構物的死荷載與活荷載

2、都由墻、柱或墩、樁等支撐構件傳遞給基礎（可以有不同形式），最終再由基礎傳遞給地基。地基是上部結構的“根”。墻或柱等傳遞垂直荷載的構件是必須“生根”的。由于建筑設計是最先滿足業主需要的（功能、視覺）環節，長期形成建筑設計說了算的慣例。適應因 現代 人類活動需要而出現的底層大開間、大跨度的高層建筑，結構設計發明了轉換梁來承受上部無法“生根”的柱子。該轉換梁實際上起上部柱子的“基礎”作用。本實例中的結構工程師就是這樣“遵”建筑師的“命”而采用了轉換梁。因“負擔很重”，該轉換梁被設計成斷面為高3.5m、寬2.5m的龐然大物(雖然在結構上這也是梁)。梁內配置一根工字梁，工字梁上下各三層 30鋼筋，鋼筋凈

3、間距只有幾毫米（見圖1所示）。建筑師認為，如何實現我的設計，是結構設計的事；而結構工程師也不考慮這樣的斷面和配筋如何施工。施工單位將這種密集的鋼筋骨架綁扎完畢后，不知如何才能讓石子最小粒徑也有5mm的混凝土通過只有56mm的鋼筋間隙。最后由混凝土專家勉強用不需震搗的自密實混凝土來解決。說“勉強”，是因為即使不需震搗的混凝土從梁的側面工字梁腹板的位置靠泵壓灌入模板，密集的鋼筋仍然無法被混凝土很好地包裹，只能進去一些砂漿。至于上下表面的保護層，則只能從外面抹上去，其密實性與均勻性就不能不令人生疑了。同一領域中專業劃分過細之后，逐漸形成專業的樊籬，造成從建筑設計、結構設計、設備設計到施工和材料各專業

4、形成了“指令”的階梯，這個“指令”就是你“要配合我”,“滿足我的要求”。各專業之間沒有相互溝通，沒有相互了解，沒有相互交流，缺少相互支持與合作。長期以來，建筑設計著重點是滿足功能和視覺的要求；結構設計要按照建筑設計著重從強度上保證安全性；施工則保證設計的實現；對材料的要求，由施工者說了算。各行其是，一級管一級。實際上處在一定環境中的結構工程，在正常情況下，幾乎沒有因承載力不足而破壞的，原因主要在材料和施工。以混凝土結構為例，過去在混凝土強度不高，技術較簡單的情況下，盡管對不懂材料的設計和施工通常沒有明顯的影響，也還是出現過因材料和設計不匹配而發生 問題 。如1971年我國當時的機械 工業 部頒

5、布了一項規定，禁止在濕熱環境下使用高鋁水泥。這一規定的出臺源于盛產高鋁水泥的南方某城市一項工程事故。當時設計人員只知道高鋁水泥早期強度高，并不知道它只有溫度在25以下才能穩定，超過25的潮濕環境中則會因水化物結晶轉化而強度急劇下降。該城市常年氣候濕潤，四季溫暖。在結構主體澆筑混凝土數日后，所有混凝土表面用手就能摳掉。類似的錯誤后來在北京也出現過，在用含膨脹組分的澆筑水泥灌注預制梁、柱節點時，使用了電熱法加速硬化，結果所灌注的混凝土成了“豆腐渣”。更早的例子如在鋼筋或預應力混凝土中使用氯化鈣做早強劑等。這些都是因為設計和施工人員只認強度而不了解材料其他物理、化學性質所致。而對于“用膨脹劑防裂為什

6、么有時反而裂得更厲害？”“摻用合成纖維就能防裂嗎？”這樣一些問題，則恐怕連材料工程師也不能正確地解答。在現今混凝土材料更加復雜、混凝土結構耐久性問題日益突出的情況下，“結構設計人員不了解混凝土，就不是一個真正完全的設計師” 2 。由于專業的樊籬和傳統觀念的影響，從業主開始，對結構物主要就要求承載力，對材料就要求強度；而施工方在加速資金周轉的利益驅動下，也迫使混凝土早期強度不斷提高。混凝土主要原材料水泥和骨料的生產也就應市場的需求而變化。100多年來水泥生產技術的發展，主要體現在其活性不斷提高、強度發展加快。而加快強度發展速率主要靠增加水泥熟料礦物中C 3 A和C 3 S的含量和粉磨細度。由圖2

7、可見，由于專業的隔離，水泥的使用者和水泥生產者都不知道這樣的技術措施除提高混凝土強度發展速率外，會帶來什么負面影響；而 目前 粗骨料質量越來越差的原因，也與用戶對強度的要求有關。在現有絕大多數落后的骨料生產技術條件下，巖石強度越高，破碎后的粒形越差，針、片狀顆粒也越多，以致公稱連續級配的石子實際上幾乎沒有510mm顆粒存在，這是目前混凝土用水量和膠凝材料用量居高不下的主要原因。但是只要有人買，石子生產商絕不會顧及對混凝土品質的影響。圖2 專業的樊籬造成的后果示意現狀正如Nevill所述：“一個人當然不可能具備所有必要的知識，因此設計者可以簡單地咨詢材料專家，然而，除少數特例外，大多數結構工程師

8、對混凝土的行為都缺乏必要的了解；材料專家又多是一些純粹的 科學 家，對結構的問題缺乏了解，結果他們不知道什么問題要回答，而設計人也不知道要問些什么” 2 。工程中出現問題時，不知怎樣才能找到真正的原因和怎樣從根本上來解決。不僅如此，國內新興的房地產商也參與打造了這種專業樊籬。為了某種防范需要，有個不成文的規定：水泥由業主（甲方）供應。而業主對混凝土和水泥的了解更少，更不知道為避免混凝土早期開裂影響耐久性，除了強度之外，水泥應具有哪些品質。二 、打通專業樊籬是 時代 的要求 分工是人類生活和生產的需要，顯然任何個人都不能靠自己獨立的活動滿足自身的全部需要，必須借助于他人的勞動和產品。最早形成分工

9、的因素是不同的性別、年齡、能力以及所處環境條件的差異，這就是在生產力低下原始 自然 經濟 社會 的自然分工。隨著生產發展和商品出現，生產和勞動的分工逐漸發展成社會分工。隨著生產的發展，歷史上發生過三次社會大分工：第一次是畜牧業和農業的分離；第二次是私有制出現后農業和手工業相分離；第三次是商人階層出現后城鄉分工。隨著生產的發展，社會分工也不斷發展，逐漸形成了各個行業。工業革命促使行業精細分工，同時帶來工業時代的分科 教育 。教育的分科越來越細，來源于二次世界大戰后航天技術的興起，使美國向培養頂尖科學家的“精英教育”發展。當前的行業或專業的分科應當說是教育造成的。最早，在美國，工程只分成軍事工程(

10、military engineering)和民用工程(civil engineering)；后來，民用工程如機械、電氣、化學等逐漸分出去，最后只剩下土木工程，就沿用了原來民用工程(civil engineering)的名稱，因此現今土木工程包括房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、航道、堤壩、洞庫、港口、機場、電站、海上采油平臺、給水與排水等所有需要“大興土木”的工程。隨著科學技術的發展，又逐漸出現許多新興學科。前蘇聯教育的分科則比歐美國家更細。1952年，我國高校院系調整主要是“學蘇”的結果。在院系調整以前，土木系的學生畢業后可從事土木工程的任何工作，具備很寬的知識面；院系調整后，把土木、

11、水利分開，土木工程則劃分成結構、建造(construction，或稱施工)、道路與橋梁、給水與排水、暖房與通風、工程測量等專業。由于在工程中發現建筑材料和制品對于土木工程的重要性，在1958年增設了建筑材料專業，這也是“學蘇”的結果。分工是 科技 和生產發展所必須的，精細分工有助于學科的深入。但是客觀 規律 往往是過猶不及。當科技和生產發展到更復雜的程度時，精細分工造成的知識面狹窄和知識的缺陷就凸現出來。越是復雜的科學技術，越需要學科的交叉；越是學科交叉，越是能產生出創新的技術和產品。因此打通專業樊籬是當今時代的要求。劃分過細的專業培養出的人才缺少什么？在我國10年浩劫使教育處于停頓狀態的年代

12、，美國的教育從20世紀70年代以后開始返回“注重社會化 應用 ”，開始重視工程教育。近些年來，國內有些著名大學工民建專業畢業的學生，擅長于數學、外語和 計算 機，卻在畢業時還不知道房子是怎么蓋起來的。他們到設計院里去做設計，認為只要會用計算機軟件就能從事“設計”了。建筑材料專業培養的學生，則力學基礎不如“工民建”的，物理化學基礎又不如“材料科學”的，更不知道房子是怎樣蓋起來了。 他們缺少的是工程的知識，缺少一切與工程有關的知識和相互之間的知識的滲透。更重要的是“ 準確地認識和決策”的“通識能力” 1 。他們在面對工程中的問題時，常常忘記了已經學過的最基本的道理，而被一些人云亦云的思維方式所左右

13、。就好像已有的學識被那些思維 方法 蒙住了。例如對“大摻量礦物摻和料會降低混凝土 p H值”的擔心，就是忘記了在中學就學過的什么是 p H值 3 。為什么過去專業隔離造成的問題并沒有像現在這樣突出呢？這就是因為“知識經濟時代更要注重的不是知識爆炸，而是知識換代” 1 。現代科學技術和生產的發展，越來越需要不僅使各工科專業知識的交叉和滲透，甚至也需要文科和理科這兩個傳統上認為是風馬牛不相干的學科交叉和滲透，更何況密切相關的土木工程大系統內部中的各個專業! 如果道路設計者懂得如何布設現今比過去復雜得多的地下管線（上下水、電、暖、通訊、煤氣等），能與相應專業交叉合作，就不會發生道路常見“大開膛”的現

14、象了。在建筑工程中，混凝土材料及其原料的生產發生了很大變化，設計人員和施工人員并沒有關心，他們的知識和觀念還是很久以前得到的，技術措施還是基于那時對材料的了解。因此他們就不理解為什么過去只有水工的大體積混凝土結構才需要控制溫升，而現在厚度只有30cm的墻也需要控制溫度 3 ？他們也不理解，既然在鋼筋混凝土中混凝土承受壓應力，那么在樓板設計中取消了受壓區的架立鋼筋會造成什么后果？墻的構造筋放在主筋內側會出現什么后果？反之，由于缺少結構的知識，混凝土生產者常常在工程中出現問題時無法回答用戶提出的質疑；由于不懂水泥，當他們遇到“泡在水里的混凝土也會開裂”的現象時也無法解釋。現代科技需要專業之間的密切

15、合作，進而知識的相互交叉。電視中曾播放過一個節目，敘述一位腿部殘疾的運動員在世界殘疾人運動會上創下100m短跑11秒3的成績，他所用的假肢是由三個國家的科技人員共同完成的，因為該項技術涉及生物、力學、 電子 、機械和材料等專業。跨學科 研究 是科學本質的必然表現，也是當代科學的新特征 4 。不僅本學科各專業需要交叉、滲透，合作和融合，而且自然科學與社會科學的結合也是必然的，且意義更加重大的。眾所周知的畫家達芬奇同時也是個數學家，集自然科學知識和社會科學知識于一身。近代科學先驅者培根和迪卡爾是首先在科學觀和方法論上取得了突破，才推動了科學的進展；經濟學家運用自然科學的 理論 和方法獲得了創新的成

16、果，如數學家和經濟學家合作創立的對策論、喬治斯庫洛根的熵定律與經濟過程等等。可以說，時代需要人的知識結構重組。學科交叉是當代科學不可阻擋的強大潮流，正在摧毀幾百年來形成的科學知識結構，也沖擊著人們頭腦中的科學專業化觀念 4 。三、我們應該做什么，能夠做什么和怎么做？ 混凝土技術是進行結構設計的基本知識 2 材料是工程的基礎。不同材料有不同的設計 理論 和 方法 ，以及不同的施工方法；設計和施工方法必須跟隨材料的變化或更新而變化或更新。土木工程中所有的專業或工程實體都與材料有關，任何材料和技術都會有利有弊，有得有失。工程中的主要 問題 是如何處理使用材料時所遇到的各種相互矛盾的因素，取利棄弊，進

17、而創造條件化弊為利，最大限度地做到得多失少。其中作為結構材料的混凝土則是用量最大宗的、與結構安全性和耐久性最密切相關的材料。一方面，當前土工程技術人員在學校里所學的混凝土知識只是皮毛 5 ；另一方面，現在高校很多有關混凝土材料教材的 內容 ，除了標準以外基本上多年沒有更新，知識和觀念都已陳舊。如Mehta說：“ 缺乏混凝土技術的整體論 教育 、缺乏 研究 和實踐的整體觀是造成近來幾個重要工程項目延誤，付出高昂代價的主導原因。 從Gerwick和Idorn倆人（他們都與混凝土業聯系密切）和我來往的通信表明： 缺乏經驗的設計師制訂的不符合實際的規程常常是一個出問題的原因 ” 6 。混凝土是一種能用

18、簡單技術制作的復雜體系，用于處在環境復雜條件下的結構，絕不僅僅是通過 計算 就能保證承載安全的，一旦喪失耐久性，就危害結構的安全。而結構的耐久性主要就涉及混凝土材料。不能脫離耐久性考慮混凝土結構的安全性。因此結構設計人員應當具備這樣的復雜體系的知識，并不斷更新。 重視繼續教育 曾任教育部長的何東昌說過：人一生只有20%的知識是在學校取得的。由于人對 自然 的認識是不斷 發展 的，知識需要不斷更新。王宏甲在他的書中說道：“終身 學習 是以個人自主的姿態開拓心靈容納世界的能力，是以不斷更新的知識保衛我們生活的邊疆” 1 。終身學習，在口頭上無人反對，但是人們往往不自覺地對自己不理解或不熟悉的事物產

19、生不同程度的抗拒，而且，在當前商業競爭激烈的情況下，往往也造成 企業 和個人的短期行為。事實證明，由那些短期行為所取得的效果常常不能補償它所帶來的長期的損失。我國自實行了注冊工程師(結構、監理等)資格 考試 制度，最近將舉辦注冊建造師認證考試，這對促進技術人員的繼續學習會起到積極作用。考前輔導是進行繼續教育的好機會，希望注意不要把這寶貴的學習時間用來進行“應試教育”。有遠見的企業家應當把人力培訓放在重要的位置，愛護和鼓勵那些暫時不夠應試資格的技術人員學習的積極性，并且能為他們創造條件。 目前 重視對員工培訓的企業太少，老板們總擔心經過培訓的員工留不住，擔心它們水平提高了就會“跳槽”。有的時候，

20、員工在工作中遇到問題時，需要查閱一些資料，這應該屬于工作的一部分，但是往往遭到阻攔。今年5月的環球時報發表了一篇關于美國通用電氣公司培訓工作的報道，其中說道：“美國通用電氣公司認為：為員工提供良好的培訓是企業留住人才最好的方式。因為只有員工感到自己在企業里不斷進步、受到重視、能體現自己的價值，他們才愿意留下”。這是關于凝聚力和人力培訓相互關系的辯證法。美國通用電氣公司各層次的管理人員，包括最高層的，都是自己培訓出來的，而且他們也為其他企業培訓或輸送人才，其結果是他們的實力 影響 遍及全世界。“必須為那些負責設計和施工混凝土結構的人們提供充分的受教育機會。很顯然，如果我們想要明天的材料 科學 家

21、和工程師們能應對本文所描述的挑戰（作者注：即所引用 文獻 中關于自然資源的保護、工程材料的耐久性和環境污染混凝土耐久性科學、質量保證和服務壽命預測試驗方法，以及混凝土技術教育中存在的不足之處等），就必須在讓他們掌握扎實的基礎理論同時，還有足夠的 現代 混凝土加工技術的試驗室和現場經驗。” 4 首先是要有正確的思維方法 正確的技術決策取決于正確的觀念,正確的觀念取決于正確的思維方法。采用正確的思維方法學習，才能正確地認識并運用客觀 規律 。現在從各種渠道得到的信息量是很大的，公開發表的論文真有鋪天蓋地之勢；專家也多得很。但是因為每個人都有他們自己知識和實踐范圍、環境、條件和 歷史 ，對某一件事物

22、或問題，有的有共識，有的卻會見仁見智。如果沒有正確的思維方法，可能從不同來源的信息得到互相矛盾的結論，而無所適從；如果看書、聽講時自己提不出問題，則就不能算作學習。帶著問題學，學了發現問題，才能真正學好，否則就是人云亦云的盲從。最高層次的思維方法就是 哲學 。運用辯證法，具體問題具體 分析 ，才是正確的思維方法。存在的不一定都合理，外國的不一定都先進，專家權威不一定都正確。 貴在主動 土木工程是一個涉及知識面寬，內涵廣泛、門類眾多、構成復雜的多分支綜合體系，具有很強的綜合性。建造一項大型的土木工程設施一般要經過規劃、可行性論證、勘察、設計和施工等程序，需要運用工程測量、工程地質勘察、水文地質勘

23、察、土力學、工程力學、工程結構、工程設計、建筑材料、建筑設備、工程機械、建筑管理、建筑 經濟 等學科和施工技術、施工組織等領域的知識，以及 電子 計算機、工程試驗和力學測試等技術。就絕大多數人來說，我們并不需要，也不可能通曉土木工程所有專業知識和技術，但是至少要建立在很多情況下會涉及到跨專業問題的理念。例如設計者、施工者和混凝土技術人員時常會遇到需要了解工程所在地區土質和地下水的情況。具有豐富的跨專業知識的專門人才在歷史上有，現實也存在，這并不是可望而不可及。關鍵在是否有一種內在的需要，尤其是同一領域。古埃及第一個金字塔是在公元前2630年，由當時第三王朝大臣英霍泰普(Inhotap)設計并主持建造的。他同時是建筑師和工程師 7 。羅馬時期索菲亞大教堂的設計者希臘人恩塞繆斯(Anthemius) 是當時( 公元537年)最偉大的建筑師和工程師，同時還是幾何學家和物 理學 家 6 。成為巴黎象征的艾菲爾鐵塔(1889年)，其建筑、結構設計和施工主持人，是承擔過20年鋼結構設計與施工的法國工程師艾菲爾(G.Eiffel) 6 。20世紀50年代和60年代，就有不少人從 工業 與民用建筑專業畢業后從事建筑設計，或建筑學專業畢業后從事結構設計、施工