设计工程

设计具有科学性、社会性、实践性、创新性和复杂性等一般工程的特点。从工程纵向向剖析，即一项工程（或一个产品 ）从开始到结束，一般要经历研究、开发、设计、制造、运行、营销、管理、服务和报废等阶段。设计的工作范围已经扩大，向前可延伸到“研究”阶段，向后可延伸到“报废”阶段。一项工程的整个过程也是一项设计需要考虑的全部过程。设计不能代替工程的其余阶段，但先进的设计必须贯穿于工程的各个阶段。因此“设计”是实实在在的工程，是非常重要的工程。

工程是人们综合运用科学的理论和技术的手段，去改造客观世界的具体实践活动，以及它所取得的实际成果。“具体实践活动”是指具体的基本建设项目获业务作业。“实际成果”包含完成活动后获得的物体和形成的专业知识。汉语中的“工程”有两个意思：一是指“工程学”，二是指“工程项目”。

设计工程几乎涉及到人类活动的全部区域。根据特殊的事物或产品，或根据专业部门来分类，可将设计分为许多种，例如：工业设计、机械设计、产品设计、建筑设计等等。无论哪种设计，都既需要认识论的指导，也依赖于各种专业理论和专业技术，更里不来技术人员的实践和经验。设计本身是一项涉及多种学科、多种技术的交叉工程。

21世纪，社会需求和科学技术正发生着深刻的变化，信息技术的飞讯发展，加速了市场的全球化，人们对产品的要求变化快，批量不定，呈现多样化；用户希望买到体现自己兴趣和爱好的产品，趋向个性化；产品质量标准不再按是否满足使用要求来评价，而是按是否满足用户要求来评价；社会关注产品在生态和环境方面的友善性；微电子技术使产品结构趋向机电一体化；计算机技术广泛深入影响着产品生命周期的全过程；先进制造技术对设计工程技术提出了更高的要求。在这种情况下，企业赢得竞争的基本因素是：产品的上市时间、质量、成本、增值服务以及在生态环境中的良性循环。设计工程的发展趋势可归纳为设计过程的智能化和一体化；设计信息的集成化和标准化，设计方式的并行化。2100433B

早在1971年，日本的北乡熏教授就提出了“设计工程学”的命题，“设计工程”尚未得到人们的普遍承认。1996年，美国机械工程师协会（ASME）在美国加州Irvine召开了“设计工程技术与工程中的计算机的应用会议”，从这次会议的名称上看，又提出了“设计工程技术”的命题。中国关于“设计”的提法有：“设计技术”、“设计学”、“工程设计学”、“设计方法学”、“设计理论与方法”等等。中国余俊教授认为，总的趋势是将“设计”作为“工程”来对待。把“设计”看作“工程”，是对设计本身的认识上的深化，“设计工程”也将成为学术界和工程界普遍承认的通用术语。

工程勘察是根据建设工程和法律法规的要求，查明、分析、评价建设场地的地质地理环境特征和岩土工程条件，编制建设工程勘察文件的活动。包括工程测量，岩土工程勘察、设计、治理、监测，水文地质勘察，环境地质勘察等工作。

工程咨询是指运用工程技术、科学技术、经济管理、法律法规等方面的知识，为工程建设项目决策和管理提供的咨询活动。包括前期立项阶段咨询、勘察设计阶段咨询、施工阶段咨询、投产或交付使用后的评价等工作。

方法 理论

依据 介质

特性 叠加

原理 加载

过程 荷载

特性 工程设

计内容

常规

方法 经验类

比刚体

力学线

性力学 刚体

弹性体 服从 无关 无关 参数

设计

大变形软

岩工程

设计方法 非线性

大变形

力学 塑性体

粘塑性

流变性 不服从 密切

相关 密切

相关 ①力学对策设计

②过程优化设计

③最优参数设计

6.2　 大变形岩土工程失稳机制与支护对策

实践表明，大变形岩土工程的失稳是一个渐近过程，总是先从一个或几个部位首先发生变形破坏，而后逐渐扩展乃至整个岩土工程失稳。首先破坏的部位称之为关键部位，是发生大变形过程中局部应力、应变和能量不协调所造成的，关键部位引起岩土工程失稳的机制与支护对策如图17所示。

图17　 大变形岩土工程失稳机制与支护对策

Fig.17　 Mechanism of geotechnical engineering instabilities

of large by deformed rock body and its supporting measures

6.3　 大变形耦合设计的优点

大变形岩土工程的设计实现是一个过程，而且不能靠增加支护强度来实现。小变形岩土工程的基本出发点是控制强度而避免破坏；大变形岩土工程的核心问题是加强关键部位支护而控制变形稳定性，从而保证周围建筑物安全。和国内外著名的新奥法比较，在非线性大变形力学设计理论指导下发展起来大变形耦合设计具有其独特优点，如表5所示。

表5　 大变形耦合设计优点比较[何满潮，1998]

Table 5　 The advantage of large

deformation coupling design

比较内容 新奥法设计 大变形耦合设计

一次支护后 被动等稳 一次耦合，主动促稳

二次支护 全断面支护 二次耦合，关键部位支护

二次支护

时间判定 需大量量测工作 无需量测，

仅依据现场特征判断

设计方法 参数设计 ①力学对策设计；

②过程优化设计；

③最佳参数设计。

御林工程设计凭借在工程及房地产领域丰富经验，长期不懈的进行各类设计优化专题研究，以及长期对广州、深圳沿海户型进行研究创新。

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