引子：

　　这是我在科学网发表的第一篇博文，算算日子，从去年九月了解到科学网，开始看博文，到注册，到成功申请到发表资格，到今天发表，15个月了。

这段文字写于2010年，当时是我的一个转折期，现在公布出来，希望和大家分享一下我的一些心得体会。
　　读了郭天祥小传《我的大学六年》，我想写一点文字，奈何文刀不利，一晚上才磨出来1700个字，距离我的目标还有十万八千里。回头审视，发现曾经写的一些东西，与其作古不如晾晒。下面便是当年的内容。

首先摘录我们的作品名称及寓意，摘自《体育场悬挑屋盖结构方案设计与理论分析》，我们的设计及计算说明书。

古人曰：“黄金易得，美玉难求。”本结构取名“璞”，寓意未雕琢过的玉石，本结构犹如一块未经雕琢的玉石，简单，明快，但璞玉浑金，结构简洁明快，有未加修饰的天然美质。

再来一段综述，给出一个结构的整体印象。

根据赛题，本结构要求设计一个体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用木质材料制作，挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分。支承骨架由木条制成，形式不限。围护材料采用120g布纹纸，。要求围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙。围护材料可探出支承骨架边缘，但其最大探出长度不得大于20mm。

本结构的骨架采用箱型截面，构思源于参观昆明新机场的钢彩带，在模型制作过程中陆续加入了斜拉结构、索膜结构的一些元素，形成了现在的结构。本结构分为三个部分，挑梁、支座和底座连接处。设计时首先针对每一个部分做有针对性的研究，然后组合制作结构。整个结构在满足强度、刚度和稳定性的前途下应当重点减轻重量。为此，我们选用箱型结构作为承重构件，并提供结构的强度，结构在水平面和两个方向的竖直面都设有拉弦，增加结构的整体刚度。整个结构骨架按钢架设计，整体结构钢骨架简洁明快，同时大量使用预应力拉索，理论上没有复杂应力状态的杆件，同时最大限度的减少压杆，发挥材料的受拉性能。

本结构在细节处理方面有很多亮点，比如我们所采用的所有箱体的截面尺寸以2mm递增，在箱体的连接上采用相互包裹的方式，结点的特性类似刚接。覆面材料与骨架采用采用索膜结构连接的方式，设计中采用变截面梁即保证强度和刚度，同时有效的控制质量。

比赛结束那天是九月三十号，那天晚上有一个晚宴，回到学校已经是晚上的十点。下车后处理毕一些杂事，我打了个电话给杨建荣杨老师，和陶老师一样杨老师也是土木系的一位老师，但是今年因故没能参加这个事情。这里插播一段历史，我已经是第二年参加结构设计大赛，去年我是一个彻头彻尾的失败者，以最终弃权告终。杨老师还记得我，一下就叫出我的名字。我和杨老师说了一下今年我们的情况，顺便回忆去年的参赛。打完电话，感触颇深。

2009年9月9日至2009年10月9日一个月间，我（张骥）和哈博宇、赵德意共同组成一个团队，参加首届昆明理工大学建筑工程学院结构设计大赛，期间有效工作时间超过10个工作日。但是结果并不理想，失败已成定局。

这段文字摘自《结构设计大赛失败经验总结》，去年我对我们的奋斗过程的一个回顾。去年我们扎扎实实的做了很多事情，说实话，很踏实，很认真。我们借用工程力学实验中心的设备对白卡纸的力学性能做了一个很详细的研究，得到很多一手数据，最后甚至成功申请一个昆明理工大学学生课外学术科技创新基金课题，课题名称是《白乳胶粘接白卡纸对其力学性能的影响》，在申报书中还有这样一段话：

本项目选题源自全国大学生结构设计大赛，在参赛的过程中我们发现制作的杆件使用不同的方法其力学性能有很大的差距，经过初步试验得到一些经验性的结论，但是缺乏系统性，如粘胶的含水量，上胶的方式，杆件的干燥方式和时间等都是重要的影响因素。如何有效的选择构件尺寸参数和提高粘接工艺引起了我们的兴趣，需要继续深入研究，力求得到结论。

的确，我们很用心，很刻苦，也很有成效。但是，唯一的悲剧是，比赛需要的是一个结构，而不是简单的构件。很多时候窥一斑未必可以见全豹。我们直到比赛前4天才开始考虑整体的问题，横在我们面前的第一个障碍就是如何把构件连接到一起。因此，去年我们输了，输得很彻底，最终甚至连一个能拿得出手的简单结构都没能完成。当时，杨老师也觉得很遗憾。我的一个队友反复安慰我：“过程更重要”。

回顾完去年的失败经历，回到正题，谈谈今年的参赛感想。总的来说，有四点。第一，目的明确，我要做的是结构，不是木材的材料性质研究。第二，团队很重要，我们小组分工明确，既有做理论分析的我，还有两个擅长手工的队友。第三，细节决定成败，这里有一个小插曲，我们班的另一个参赛队就在这个上面栽了跟头。第四，他人的帮助，有如醍醐灌顶的神来之笔。

先说说第一点。今年，自从我拿到材料的第一刻就告诉自己，做结构，我要做结构。记得当时我们在回学校的公交车上，我和队友看着材料，在想，这个啊，要在前面放两公斤的东西啊！当时从材料力学的观点出发，考虑到悬挑部分主要由最大弯矩控制截面，初步有了想法要把1×55的板材竖着用，增加材料的惯性矩。

回去后，我们刚开始做的很保守，主要是有两个方面的不确定。其一，木材有多高的强度,其二，一毫米宽的粘接面强度有多高。然后，我们摸瞎似地做了半个模型，很重，大概500克左右，很强悍，承载4公斤居然没事。后来又尝试了了几个结构，最终定格在箱型结构。

这里，我克制住自己的冲动没有做过多的无关工作。根据所学的知识，我总结出需要一些需要测试的木材性能，比如抗拉强度，借用工程力学实验中心做了简单的实验，大概知道一个数量级就可以。针对所测试得到的数据尝我试使用SAP2000建模实验。建立一个模型基本上要三四天的样子，而且由于材料的性能过于离散，分析方法与实际模型差距过大，计算的结果只有受力后结构的应力分布情况，具体数值完全没法分析，又一次走弯路。

还好我的队友及时提醒我，劝我回到最原始的手算方法。于是我手算了当时的一个结构。期间研究了很多东西，比如模型的合理简化，超静定问题的手算解法，高阶常微分方程的解法等等。有点走火入魔的感觉，偏离主题。后来发现一个好东西，结构力学求解器。之后我就一直用它求解我们的问题，除了有的时候做计算用Maple，再没有使用其他工具。

混混沌沌已经过去半个月了。期间我和另外一个省内的队友各抽空回家一趟。算下来每天工作的只有两个人。当时陶老师曾下来指导我们一次，给我们很多结构和制作上的指导，最重要的是肯定了我们的箱型截面，我们后来一直没有改截面形式，一直围绕我们的目标逼近，这是我们的优点，也是我们的一个软肋。

我感觉我们之所以能够取得现在的成绩，很重要的一点是我们是一个团队，我们有一个优秀的团队，甚至可以说是有一点点残酷。我们每天早上八点准时到建工楼的118教室（向王时越老师借的），中午十一点半收工，下午从两点半道五点半，晚上从七点半到九点半。三个人早中晚轮流休息，每天每人工作六小时，整整刻苦了两个月。期间我们有争辩，有争执，有争吵，甚至几乎散伙。但是几乎是很老套的情节，早上吵架，晚上道歉，第二天继续工作。

我们分工很明确，几乎从一开始我就没有动手做模型，而是专心做理论分析。这里不得不说一下我的两个队友——韦龙和郭靖亮。客观的说，他们两个的确是高手，我曾经设计800mm杆件的尺寸经过他们加工误差不超过1mm，打磨过后上下表面几乎百分百水平，甚至我到后来改用电子游标卡尺测量加工误差精度0.0mm。针对我们的结构，他们发明了一种张弦的方式，可以保证整个结构长短26根弦根根紧绷，两品上的同一构件预应力经测量几乎一模一样。每一个节点都经过三次测量保证对中，比赛时连评委老师都为他们的工艺叹服。

这样一个团队，如何能不作出一点东西来呢？我们的成绩，很大一部分是团队的力量。

想要做事情，细节真的很重要，我就因为忽视了一个小地方而在比赛中不占优势。有了两位队友的强大制作能力的保证，我可以安心做理论设计。设计中我查阅了很多资料，这里不一一列举。但是我在做设计时自始至终只考虑了结构的强度问题，从未考察其刚度。几乎每一根杆件的设计都贴近极限。最终的结果是，整个结构的位移真的很大，一度超过40mm，很恐怖的一个数字。

还好后来发现这个问题。于是我开始研究赛题中关于分数的评定方式，大概估算与一分等值的位移或重量。虽然比赛时发现估计值有所偏差，但是它仍然指导我们朝着正确的结构形式迈进。

关于细节，我想在回忆一个故事，也算是一个事故。我们共有三个参赛队。我们几乎是在一起设计、加工，各队的实力相互都很清楚。在比赛前两天周有一个预选赛，当时我们以为我们组定格在第三名，原因是我们班的另外有一个组真的很强，结构质量清，位移小。比赛那天他们的最后得分也的确比我们的高，他们失败在一个不计分的极限承载环节。当时在场的同学和很多老师，包括我们的导师王时越老师都为他们感到惋惜，因为他们的模型出问题，坏就坏在一个底座连接处的粘胶强度不够。很遗憾。

这是在今年的结构设计大赛中关于细节的两个故事，故事告诉我们，不注重细节，悲剧随时都有可能发生。

前面说了我感觉，或者说收获到做事的三个内在影响因子：目的明确，团队协作，注重细节。最后一点，我感觉他人的帮助很重要。两个方面，其一物质上，其二专业上。

我们做这个模型有点命遇贵人的感觉。那两个月，我厚着脸皮向几乎我能想到的所有老师、同学请教，包括：工程力学实验中心假期没有休息的大约20为老师和研究生，包括我们的导师王时越老师、土木系的陶忠老师和他带领的两位研究生，力学系我们的五六位专业老师，包括系主任屈本宁老师、我们的辅导员霍志彭老师，他学的是土木方向，甚至某种意义上讲是我们的对手的赵太富学长一组。

我完全没有想到会有这么多人帮助我们。王时越老师借给我们一间教室，建工楼118。那里可以说是我们的一个起点，我们围绕模型的几乎所有工作都是在那里完成的。工程力学实验中心的其他老师同样给予我们莫大的帮助，做模型中用到的锤子、虎钳、大号锯子、电子游标卡尺、夹头、M4螺栓、从半公斤到两公斤质量不等的重物、台秤和天平等等都是老师帮我们解决的。期间我们借用电子万能机做实验，老师和研究生学长抽空教我们试验机的使用方法、技巧、测试手段、数据处理等等，甚至帮我们做了一些有难度的实验，还专门把实验室当时唯一一个小量程传感器改造后借我们使用。

关于陶老师，首先我们在材料的支持。听说其他好几个学校搞这个材料都是学生掏钱，但是我们不用。在两个月间，我们总共使用的材料相当于普通参赛队的十倍以上，陶老师一直支持我们。陶老师层抽空专程到呈贡指导我们一次，后来还把他的一个研究生余文正学长介绍给我们专门指导我们，帮助我们建模。我们的箱型截面，就是陶老师帮助确定的。

其余的我不一一列举，在说下去就成感谢信了。我们的模型有两重大的转变，其一，加斜拉元素，其二，基于自平衡的重新设计。本来还有一个索膜结构的元素，但看了赵太富学长他们的作品，我忽然有种画虎不成反类犬的感觉，不提也罢。

斜拉元素是从赵太富学长他们那里借鉴的，或者说是拿来的。一下子把结构的位移降低了一个数量级。主要的功劳是我的队友。

第二点结构的重新设计，灵感源于霍志彭老师。他多次来看我们的模型，给我们很多建议。有一次霍老师在看的时候讲了很多东西，我几乎没有记住。忽然听到“这个结构最重要的一点就是自平衡”。自平衡，内力的自平衡。我就记住了“自平衡”三个字。后来我查阅了很多资料，我们的模型尺寸几乎推到重来，一下子骨架重量就降到100g以内，那个兴奋啊。后来多次改进，模型骨架定格在80g。为求保险，比赛时骨架我们使用的是90g。

第四点写的比较长，主要是给我帮助的人太多。我想着也是我们取得那个成绩的原因吧。

主要的四点写完了。再说点别的。

档案管理很重要。我们才做了两个月，就发现很多前期做的数据、模型甚至创意丢失了。

劳逸结合很重要。我们的高强度工作是我们的优势，也是一大败笔。没有充分的时间想问题，思考，特别是我的两位队友，一度沉迷于提高加工质量。

宏观视野很重要。没有从宏观上做概念设计，缺乏定性的分析，过度依赖电算和具体的数值解，导致我们后期出现瓶颈。

敢于放弃很重要。我自认为在我们使用的结构体系下我们已经做到极致了。我们班的另外一个组比我们结构更优，原因之一是他们有过破立重生。赵学长他们更是几乎每个周都在做新的结构。我们过于保守，所以没有突破。

书到用时方恨少。力法解题，理论很简单啊，实际试一下，功底不扎实，还是只能靠电算。常微分方程，主要就是常数易变法，实际试一下，功底不扎实，还是只能靠电算。弹性支座，不就是转角和弯矩成正比，实际试一下，功底不扎实，还是只能靠电算。

理论实际很脱钩。最初我尝试用SAP2000，软件挺简单，连学带用一周基本搞定。但是实际问题的简化，无从下手。木材的材料性质，502粘接应该对应哪种约束，布纹纸是用壳单元还是膜单元，等等问题接踵而至。我只好转战结构力学求解器。

还有，最重要的一点：帮助别人，就像别人帮助你一样。我们是08级的同学，09级的同学很多都找我们帮忙，结构上的，材料方面的，工艺上的，甚至制作场地。我一向认为真正核心的东西是学不去的，只能自己领悟。然而在交流的过程中，灵感来了，进步了，共同富裕了，不是吗。

差不多收笔。到此为止，总共写了 五千三百二十九个字。算是中篇了，估计超过了陶老师的预期。最后用我们的作品名称来收工。