《自然辩证法》课程论文-土木工程-刘风喜

结构工程中的科学技术方法论

姓名：刘风喜学号：1123310529

学院：土木工程

一、摘要

自然辩证法中的科学技术方法论是关于自然界各个学科领域的普遍存在的科学技术理论、规律、方法。科学技术观和科学技术方法论是自然辩证法体系中重要的组成部分，自然辩证法属于马克思主义哲学范畴，自然科学技术方法论也属于哲学范畴，而结构工程属于实际应用工程范畴，本文主要探讨了在结构工程中存在的关于科学技术方法论的哲学思想，以及怎样利用哲学思想来促进结构工程未来的发展的问题，另外，也有一些衍生的问题。

自然辩证法科学技术方法论信息交流规关键字: 结构工程

律建筑物发展

二、自然辩证法以及科学技术方法论

（1）自然辩证法

自然辩证法是辩证唯物主义的自然观和科学观，它是研究自然界存在的普遍的客观规律的哲学，同时它又是探索、改造自然途径的方法论，根据所发现的自然科学理论创造处能完成既定任务或者改造自然的具体方法理论。自然辩证法是马克思主义哲学的重要组成部分，它的研究对象与研究范围包括如下领域：自然界、科学、技术、社会。与此相适应，自然辩证法的体系和主要内容有：自然观、科学观、技术观、科学技术与社会。

（2）科学技术方法论

自然辩证法中的科学技术方法论，准确的说，科学技术方法论的说法是不正确的，因为科学与技术是两个不同的概念。科学的重点发现规律与理论，而技术重在研究如何改造自然的具体技术理论，最终的目标是要把所发现的理论物化为方案、方法、工具、设备等，以实现对自然的直接改造。然而由于科学技术的快速发展，二者的联系越来越密切，以致于在有些领域或者方面无法区分到底是技术还是科学。现在我所要谈的科学技术方法论大部分是关于技术的方法论，其中也有科学观和科学方法论的内容。因为在结构工程中，大部分内容是关于技术层面的东西，是关于结构设计理论、模型构造、施工技术等方面的学科。

三、结构工程中的科学技术方法论

（1）技术认识的基本程序之结构工程体现

结构工程是一个研究各类建筑物受力特性及对其进行结构设计的学科。包括分析一个建

筑物的受力体系，分析各种荷载对建筑物结构的作用特点，根据力学理论和建筑材料的受

力性质对结构进行合理设计以满足结构在各种环境作用下的安全性要求。人类早期的建筑设

计主要依赖于人们长期积累下来的经验和技术，基本上没有理论支持。随着人类自然科学的

进步，数学、力学理论、计算机技术得到了巨大的发展。力学学科的不断进步为结构受力分

析提供了理论支持，使得建筑结构设计走向理论化、技术化。因为结构工程主要是研究结构

内部内力、变形的分布规律及其发展规律，而力学正是研究自然界普遍存在的力和变形的学科，加上材料科学、实验技术、计算机理论等方面取得的丰硕成果，使得结构工程走向了现

代化的发展道路。结构工程的三大力学课程是理论力学、材料力学、结构力学。它们是结构

工程赖与发展和进步的力学理论基础。目前关于结构工程的专业理论按照不同建筑结构类型

可分为砌体结构设计原理、钢筋混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、高层建筑结构设计

原理。它们都是应用力学理论，并考虑建筑材料的性质，通过理论推导、实验观察、实践检验。最终建立起来的正确的能直接被人们加以利用的技术理论和方案。它是符合技术认识的

基本程序的。首先，必须考虑到社会的需要，从人们的现实需要出发，提出课题。也就是课

题规划阶段。第二个阶段是方案的构思与设计。包括提出技术原理和解决问题的基本思路。

以钢筋混凝土结构的出现为例，简单说明结构工程中技术认识的途径或者步骤。在钢筋混凝

土结构没有出现之前，世界大部分的结构为砌体结构和木结构，其中砌体结构的自重太大，

抗震性能差，并且它的建筑材料砖的制作会对生态造成很大的破坏，木结构也有对生态破坏

的缺点，并且防火性能很差。正是在这样的建筑背景下，人们需要一种更优良的建筑材料来

取代上述传统建筑材料。起初，人们是不知道采用何种材料作为主要建筑材料的，建筑界根

据传统结构的缺点提出课题：发明一种新型的建筑结构材料。这样就确立了研究课题。下面

要做的就是要提出解决问题的思路，人们根据对建筑的受力特性（结构构件无外乎要具有一

定的抗压、抗剪、抗拉、抗扭能力），然后研究不同材料的受力性能，看哪种材料的受力性能

最好，为此科学家们作了很多试验，发现混凝土的抗压强度比较好，也就是混凝土材料善于

承受压力。同时发现钢筋的抗拉强度很高，远远大于混凝土的抗拉强度，甚至是它的几百倍。混凝土的抗拉强度非常小，几乎是很小的拉力就能使材料产生裂缝，最终导致结构迅速破坏。这样通过大量的试验结构人们建立了对两种材料的科学认识。同时考虑到建筑物中梁是一个

受弯构件，即梁截面的上部受压，下部分受拉（这是根据一般的力学规律推导出来的），科学

家根据上述科学理论与材料认识，充分发挥创造思维（创造思维在技术原理形成过程中起着

至关重要的作用），人们就创造性的把两种材料结合起来，创造了一种目前广泛运用的建筑材

料（钢筋混凝土）。针对梁的受力特点，这种新的建筑材料恰恰是既充分的利用了混凝土的抗

压强度，又充分利用了钢筋的抗拉强度。使二者的效用能够发挥到最大。第三个阶段就是试验、实施阶段。就是根据提出的技术原理进行结构模型的设计。由于土建工程一般是比较庞

大的工程，因此这个阶段主要是在实验室内进行建筑局部结构构件的受力试验，具体就是用

两种材料制成钢筋混凝土梁，然后模仿真实建筑物中结构梁的受力施加荷载，观察梁的受力

破坏特点、破坏特点。发现二者能够较好的协调一致的工作，是一种难得的优良的建筑材料。最终这项新技

术在小范围内推广，发现钢筋混凝土结构能够很好的抵抗各种荷载。实践证明钢筋混凝土

建筑材料是建筑史上重大的一项发明。为目前建筑业的辉煌进步奠定了基础。然而，随着

人类科技的巨大进步，人们研发了高强度混凝土、高强度钢筋，还有具有特殊性能的混凝土。这些高性能的出现无疑促进了钢筋混凝土结构的发展。这点也体现了各学科、各技术

之间是相互联系的。以上我是针对技术认识的基本程序，结合钢筋混凝土结构设计理论简

单地谈了一下其具体操作模式和步骤程序。

（2）技术方法的特点之结构工程体现

下面我将结合现今建筑结构的发展状况对技术方法的特点作简要介绍。技术方法具有很

多特点，其中包括目的性和客观性、功利性与折中性、多样性与专用性、社会性与综合性。

1、目的性与客观性。技术是人们有目的地创造人工自然的活动。技术方法总是与人们

的一定目的相对应的。目的性反映了技术方法的应用是以达到目的为前提和归宿的。技术

方法具有客观性，它以与客观因果性相符合为前提。高层建筑结构的抗震设计这项技术就

是为了达到建筑物能够抵抗一定地震作用，同时建筑物本身不能发生彻底性性垮塌破坏的

目的。它是严格按照地震作用原理，根据抗震等级的不同来进行抗震设计的，抗震设计必

须要以尊重客观规律为前提。

2、功利性与折中性。功利性意在说明一项技术是否有效。因此一项技术必须具有功利性。折中性的主旨在于追求技术最大效用的同时要兼顾到人与环境、长期利益与短期效益、经济

效益与社会效益等方面内容。在建筑设计领域，折中性得到了很好的体现，具体是在进行结

构设计中人们不能为了一味的追求建筑物具有一定的安全等级而不顾经济效益，不能为了一

味的满足人们的生活需要不顾及生态环境的保护，也不能一味追求经济效益忽略了建筑物的

安全性。总之，建筑设计要兼顾到安全、使用、经济、生态四个方面，不可偏颇一方，无论

哪个方面都不能盲目的追求最大利益，相反也不能忽视任何一方面。必须是四者相互统筹协

调的一个设计过程。可见，它充分体现了技术方法的折中性。

3、多样性与专用性。意思是说实现同一个目的有多种技术途径。举建筑物抗震设计为例。为了达到建筑物具有一定抗震性能的目的，可以有不同的抗震设计理论。具体的有框

架抗侧力体系、剪力墙抗侧力体系、框架—剪力墙抗侧力体系、框架核心筒抗侧力体系、

筒中筒抗侧力体系、束筒抗侧力体系等，可以很据建筑物的不同要求选取不同的抗侧力体系。专用性是指不同的技术领域有属于自己的特殊技术方法，这一点在结构领域中是肯定

成立的，比如说施工领域与设计领域是两个完全不同的领域，它们的很多技术方法是没有

关联的。

4、社会性与综合性。是指技术本身不仅要考虑到自然规律，同时也要考虑社会规律。

在结构设计中的体现就是设计中在尊重客观规律（即一定的设计原理、设计规范）的前提下，如果遇到难于用量化标准来进行设计时，要适当的根据设计专家的经验来进行设计。

综合性是指要综合考虑各种偶然因素进行分析，例如实际工程设计中往往要考虑某些偶然