淺議ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ在結(jié)構(gòu)工程中的定名

方召欣

摘要：structural robustness的意義在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域已受到廣泛認(rèn)可，但在國內(nèi)還沒有公認(rèn)合適的譯名，這不利于國內(nèi)技術(shù)人員對此概念的理解和交流。通過簡要回顧structural robustness的產(chǎn)生思路，探討了結(jié)構(gòu)魯棒性等幾種定名。

關(guān)鍵詞：structural robustness，結(jié)構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)魯棒性，減災(zāi)

中圖分類號：N04；TU312+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673—8578(2009)05-0058-03

引言

據(jù)圣塔菲研究所統(tǒng)計(jì)，robustness已運(yùn)用于生態(tài)和免疫系統(tǒng)、非線性控制、統(tǒng)計(jì)、語言識別等17個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。中文科技文獻(xiàn)中，robustness常譯作魯棒性。從中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)檢索，1990年到2007年間，題名或摘要中含有“魯棒性”的文獻(xiàn)分別達(dá)到567篇和11 994篇，而到2009年8月底，則分別為805篇和18 161篇，這足以說明魯棒性概念在自然科學(xué)和工程領(lǐng)域已有十分廣泛的應(yīng)用，而“魯棒性”的叫法也是相當(dāng)普及的。歸結(jié)起來，“魯棒性”通常用來描述指定對象在某種擾動(dòng)情況下不偏離預(yù)期要求的性能。

structural robustness(或integrity)是現(xiàn)代土木工程風(fēng)險(xiǎn)控制和防災(zāi)減災(zāi)的必然要求。近年來，尤其是“9·11”事件之后，structural robustness的意義在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域得到越來越廣泛的認(rèn)可。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 2394：1998、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)EN1990、美國混凝土學(xué)會(huì)ACI 318一02、美國土木工程師學(xué)會(huì)ASCE 7—05等規(guī)程對structural robustness都有明確要求。

一結(jié)構(gòu)工程中的structural robustness

目前對于structural robustness的譯名尚不統(tǒng)一，有結(jié)構(gòu)整體牢固性、堅(jiān)固性、魯棒性等多種版本，這在一定程度上妨礙了結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員對structuralrobustness的把握和交流。中國《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 50068-2001)》沒有明確提到structural robustness，但要求“結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然作用發(fā)生時(shí)和發(fā)生后仍能保持必需的整體穩(wěn)定性，即不致造成與起因不相稱的破壞后果”。

在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，robustness并非一個(gè)完全陌生的概念，只是延續(xù)了它在控制理論中的用法。而structural robustness對結(jié)構(gòu)工程專業(yè)人員來講卻是一個(gè)新穎的概念，盡管它的產(chǎn)生不是一帆風(fēng)順的。

structural robustness研究可以追溯至1968年的Ronan Point事故，當(dāng)時(shí)一個(gè)廚房發(fā)生燃?xì)獗▽?dǎo)致該側(cè)結(jié)構(gòu)自上而下連續(xù)坍塌，最終造成了與起因程度不相稱的破壞。在此后的40年間，這類由偶然或突發(fā)事件(如人為施工不當(dāng)、炸彈爆炸、飛機(jī)撞擊)引發(fā)的結(jié)構(gòu)不相稱破壞事故屢有發(fā)生，學(xué)術(shù)界和工程界在總結(jié)歸納結(jié)構(gòu)體系安全經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上提出了structural robustness要求。其中的代表性事故可以參見圖l時(shí)間軸下方，時(shí)間軸上方顯示相關(guān)機(jī)構(gòu)針對structural robustness的改善和實(shí)現(xiàn)所作的努力。從中也可以看出，歐洲和北美各界在這個(gè)問題上經(jīng)歷過深刻反省、求同存異，才逐步形成共識。

structural robustness問題受到越來越多的關(guān)注，是與當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程的實(shí)際狀況分不開的。首先，很突出的一點(diǎn)就是，常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路的出發(fā)點(diǎn)是假設(shè)結(jié)構(gòu)在原始狀態(tài)或無損的情況下抵抗各種外部作用，忽視了偶然局部損傷對結(jié)構(gòu)體系安全性能的影響；其次，工程結(jié)構(gòu)的外在環(huán)境日趨復(fù)雜，人為失誤和人為蓄意破壞(如恐怖爆炸襲擊)嚴(yán)重威脅工程結(jié)構(gòu)及人員、財(cái)產(chǎn)安全。在上述背景下，structural robustness研究具有重要的理論價(jià)值和顯著的現(xiàn)實(shí)意義。有必要關(guān)注的是，代表目前先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的EN 1990已將structural robustness與安全性、適用性一起列為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，此舉值得認(rèn)真解讀。

二structural robustness譯名淺議

結(jié)構(gòu)工程中，“a robust structure”不是指這個(gè)結(jié)構(gòu)在原始或無損狀態(tài)下的承載力、可靠度、冗余度有多高，或者多堅(jiān)固。structural robustness關(guān)注偶然損傷下的體系安全，要求結(jié)構(gòu)在偶然局部損傷情況下，不致發(fā)生與此損傷起因不相稱的破壞。這里，偶然損傷是由偶然或突發(fā)作用引起的結(jié)構(gòu)性能退化，強(qiáng)調(diào)偶然性或突發(fā)性，應(yīng)與長期累積效應(yīng)或耐久性相關(guān)的損傷相區(qū)別；局部損傷也是相對結(jié)構(gòu)本身的規(guī)模來說的。

在北美，structural robustness被視作與structuralintegrity(直譯是結(jié)構(gòu)整體性)平行的概念，ASCE 7-05對其有明確要求，即“結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受局部損傷，同時(shí)其整體保持穩(wěn)定而不致造成與初始損傷不相稱的破壞”。但結(jié)構(gòu)整體性的譯法在兩個(gè)方面顯得不妥：首先它容易與“結(jié)構(gòu)整體性能”這一中性化術(shù)語混淆；再者，structural integrity不是要求結(jié)構(gòu)體系具有絕對的連貫性或者渾然一體，它們之間的關(guān)系多少有些微妙，比如多跨連續(xù)橋反而要限制其連貫性，避免突發(fā)事件下出現(xiàn)牽一發(fā)而動(dòng)全身的局面。

譯作“堅(jiān)固性”容易誤解robustness的本意。對于土建結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固是與剛性近似、與柔性相對的單純性概念。經(jīng)驗(yàn)表明，結(jié)構(gòu)過“剛”可能出現(xiàn)脆性破壞，過“柔”則不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。structural robustness強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)體系在遇到偶然干擾、局部損傷情況下維持主體穩(wěn)定的能力。結(jié)構(gòu)需要在“剛”和“柔”之間尋求平衡。顯然structural robustness更傾向于結(jié)構(gòu)具備“剛?cè)嵯酀?jì)”的能力，因此有著更深刻的內(nèi)涵。

“牢固”與“堅(jiān)固”一字之差，意思迥異。相比之下，陳肇元先生以“結(jié)構(gòu)整體牢固性”作為structural robustness的中文譯名，通俗易懂，但用它來解釋integrity似乎更為穩(wěn)妥。另一方面，structural robustness中robustness的意義與一般工程技術(shù)中“魯棒性”的基本含義(可解釋為結(jié)構(gòu)體系在偶然損傷情況下保持主體穩(wěn)定的能力)是吻合的，即便沒有必要追求中文譯名的統(tǒng)一，譯成“結(jié)構(gòu)魯棒性”仍不失為一個(gè)折衷的做法。

三總結(jié)

structural robustness(或integrity)在現(xiàn)代土木工程風(fēng)險(xiǎn)控制和防災(zāi)減災(zāi)中的意義不言而喻。為structural robustness合理定名已然是當(dāng)務(wù)之急。由于structural robustness的概念(確切的說是要求)首先是以英文形式出現(xiàn)的，簡單的句子甚至難以表述清楚，而它本身又有著深刻內(nèi)涵，這種情況下采用音譯名“結(jié)構(gòu)魯棒性”不失為一個(gè)合適的辦法。