王波　宣越　劉洋

摘 要：我國地處世界兩大地震帶（環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶）之間，是一個地震多發(fā)的國家。特別是近些年來，地震頻發(fā)且不乏大震，給人民的生命財產(chǎn)帶來了巨大的損失。地震工程學(xué)作為服務(wù)于地震工程的一門學(xué)科，在減輕地震災(zāi)害、保障人民生命財產(chǎn)安全、維護社會和平安定等方面扮演著至關(guān)重要的角色。結(jié)合一些哲學(xué)思想和理論觀點，本文從多角度探討了地震工程學(xué)科以及相關(guān)工程技術(shù)中的哲學(xué)思想和辯證法原理，并闡述了兩學(xué)科之間的緊密聯(lián)系，體現(xiàn)了哲學(xué)思想在地震工程學(xué)發(fā)展過程中發(fā)揮的重大作用。

關(guān)鍵詞：自然辯證法 地震工程 科學(xué)技術(shù) 建筑哲學(xué)

中圖分類號：TU35 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0216-02

自然辯證法是馬克思主義關(guān)于自然和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律、人類認(rèn)識和改造自然的一般方法以及科學(xué)技術(shù)與人類相互作用的理論體系，是對以科學(xué)技術(shù)為中介和手段的人與自然、社會的相互關(guān)系的概括、總結(jié) [1] 。地震工程學(xué)研究的是關(guān)于工程結(jié)構(gòu)、特別是土木工程在遭遇強地震動作用下的一系列安全問題，為防震減災(zāi)事業(yè)提供了重要的理論知識基礎(chǔ)和有力的技術(shù)支持。哲學(xué)思維和辯證法原理體現(xiàn)在地震工程學(xué)的各個方面，它們相互作用、相互促進、共同發(fā)展。本文通過對地震工程學(xué)中哲學(xué)思維與辯證法原理的解讀，掌握哲學(xué)的思維方式和規(guī)律，有助于提升地震工作者的思維能力，自覺運用哲學(xué)的思維方式和辯證法原理解決相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)難題，為國家的現(xiàn)代化建設(shè)以及構(gòu)建和諧社會貢獻力量。

1 地震工程學(xué)中的哲學(xué)思維與辯證法原理

1.1 科學(xué)的基礎(chǔ)方面在地震工程學(xué)中的體現(xiàn)

馬克思提出，感性必須是一切科學(xué)的基礎(chǔ)。科學(xué)只有從感性意識和感性需要這兩種形式的感性出發(fā)。因而，科學(xué)只有從自然界出發(fā)，才是現(xiàn)實的科學(xué)[1] 。

我國是一個地震多發(fā)的國家，從古到今，我們的祖先對這種自然現(xiàn)象進行了長期的觀測和研究。我國最早的詩歌總集《詩經(jīng)》中，就有對地震現(xiàn)象的敘述：

“燁燁震電，不寧不令。百川沸騰，山冢崒崩。高岸為谷，深谷為陵?！?/p>

意思是說，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候，其吼聲如電閃雷鳴。它導(dǎo)致江河為之沸騰，山崩地裂，河流被塌方、滑坡和泥石流阻塞；高山瞬間變?yōu)樯罟龋瓉淼纳罟热鞭D(zhuǎn)眼變成了丘陵[2]?？梢姡卣鸾o人類的生產(chǎn)、生活環(huán)境帶來了巨大的影響，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，作為一種特殊的自然現(xiàn)象，地震很早就開始被人類感知。另外，中國的“陰陽說”、“天人感應(yīng)說”，以及日本的“鯰魚說”等，這些解釋大都與神話、傳說有關(guān)，違背了辯證唯物主義自然觀的理論，但是對地震工程學(xué)的起源起到了一定的推動作用。

1.2 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動力在地震工程學(xué)中的體現(xiàn)

馬克思主義認(rèn)為，社會需求與技術(shù)發(fā)展水平之間的矛盾是技術(shù)發(fā)展的基本動力，技術(shù)目的和技術(shù)手段之間的矛盾是技術(shù)發(fā)展的直接動力，科學(xué)進步是技術(shù)發(fā)展的重要推動力[1]。

以黃土高原建設(shè)與地震工程學(xué)的關(guān)系為例：

近年來，為響應(yīng)國家的西部大開發(fā)戰(zhàn)略，隨著黃土高原城鎮(zhèn)化建設(shè)的深入推進，采用平山造地獲取額外急需土地資源的做法將會更加普遍，這可能會使巨厚黃土填層與高陡邊坡成為城鎮(zhèn)化安全建設(shè)的重大地震災(zāi)害隱患[3]，例如，地震滑坡、震陷、地震動放大效應(yīng)、液化、活動斷層避讓等。另外，在黃土高原交通工程建設(shè)與運營、黃土高原能源開發(fā)工程方面，黃土沉陷、黃土裂縫、黃土崩塌對高速公路、高速鐵路、機場的建設(shè)運營帶來了諸多安全問題，對輸油管線、鉆井平臺、儲油罐場造成巨大危害。同時，黃土液化和大規(guī)?；频娘L(fēng)險在水利工程建設(shè)中凸顯。

因此，以滿足黃土高原地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)、西部大開發(fā)重大工程建設(shè)、“一帶一路”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)中的地震安全重大需求為目標(biāo)，以黃土地震災(zāi)害經(jīng)驗教訓(xùn)和長期研究成果為依據(jù)，前瞻性地研究地震荷載和典型動力荷載作用下黃土災(zāi)害預(yù)防的理論與技術(shù)，為工程抗震設(shè)計、施工與監(jiān)測提供技術(shù)保障，推動地震工程學(xué)的發(fā)展。

1.3 移植、交叉與跨學(xué)科研究方法在地震工程學(xué)中的體現(xiàn)

當(dāng)代科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)明變得越來越復(fù)雜，進行移植與交叉，通過多學(xué)科或跨學(xué)科的研究，常常能夠獲得單一學(xué)科研究無法獲得的創(chuàng)新結(jié)果[1]。

地學(xué)、工程與材料科學(xué)為地震工程學(xué)的建立和發(fā)展提供了不可或缺的基礎(chǔ)知識[4]。首先，含地震學(xué)、地震地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)等在內(nèi)的地學(xué)知識顯然與工程地震學(xué)有直接的聯(lián)系。其次，地震工程學(xué)是土木工程的一個特殊分支，在進行結(jié)構(gòu)抗震分析時，結(jié)構(gòu)動力學(xué)、土動力學(xué)也發(fā)揮了重要作用。另外，在地震工程學(xué)的發(fā)展中，傳感和測量技術(shù)、計算機與信息技術(shù)也起到了重大作用。

1.4 科學(xué)實踐的方法在地震工程學(xué)中的體現(xiàn)

科學(xué)實踐的基本方法涉及觀察、實驗與理論的辯證關(guān)系，涉及科學(xué)研究主體、科學(xué)工具與研究對象，以及與研究環(huán)境的復(fù)雜關(guān)系，也涉及研究者與天然自然、人工自然等關(guān)系問題[1]。

地震工程學(xué)的發(fā)展伴隨著相關(guān)試驗技術(shù)的完善，結(jié)構(gòu)抗震試驗對于研究非線彈性結(jié)構(gòu)的抗震性能提供了一類較可靠的方法。在地震工程領(lǐng)域常用的結(jié)構(gòu)抗震試驗方法包括：擬靜力試驗、擬動力試驗、振動臺試驗以及動力離心機試驗等[5]。通過對震害現(xiàn)場的調(diào)查，觀察不同建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下表現(xiàn)出的不同破壞形式，通過試驗研究，獲得模型結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在各種動力作用形式下的本構(gòu)關(guān)系，研究結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的機理以及倒塌機制，進一步探究并完善建筑結(jié)構(gòu)抗震機制中的薄弱環(huán)節(jié)，可見，科學(xué)的實踐方法在地震工程理論和地震工程技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

1.5 科學(xué)技術(shù)研究的數(shù)學(xué)方法在地震工程學(xué)中的體現(xiàn)

恩格斯指出，“數(shù)學(xué)：辯證的輔助手段和表達方式”。它注重抽象、模型化，是可以把自然研究對象高度抽象、轉(zhuǎn)化為人工模型，抽象其中因果關(guān)系的基本方法[1]。

在進行簡單結(jié)構(gòu)的動力分析計算時，我們往往通過建立力學(xué)模型，運用相關(guān)物理學(xué)原理，列出運動方程的方法，求解結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)。如圖1所示，一個充滿水的塔，我們可將其看作具有一個集中質(zhì)量m和一個無質(zhì)量支撐結(jié)構(gòu)（抗側(cè)剛度k）的單自由度體系，在考慮無阻尼的理想情況下，列出其運動微分方程（式①）進行求解。

①

另外，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，通過數(shù)值模擬技術(shù)來解決地震工程學(xué)中遇到的一些實際問題的方法也變得越來越普遍。

2 地震工程學(xué)的發(fā)展離不開哲學(xué)思維的的指導(dǎo)

我國著名科學(xué)家錢學(xué)森老先生曾經(jīng)提出：我們可以將學(xué)科類別從高到低分為四個層次，分別為：哲學(xué)層次、科學(xué)層次、技術(shù)層次和應(yīng)用層次。顯而易見，自然辯證法研究的是宏觀問題，屬于哲學(xué)層次；而地震工程學(xué)，作為研究工程地震與工程抗震的一門學(xué)科，屬于科學(xué)層次，二者相互作用、相互促進、共同發(fā)展。當(dāng)一個科學(xué)家研究地震工程的相關(guān)問題時，不可避免的會涉及到哲學(xué)層面上的問題，并且依靠哲學(xué)思想來解決問題。

結(jié)構(gòu)抗震的概念是“硬抗”，我們傳統(tǒng)的做法就是增大梁柱截面、增加鋼筋用量，使房屋做得很剛，但實際上遭遇地震時，“硬抗”效果并不好。通過在房屋和基礎(chǔ)之間設(shè)一個柔軟層，將地震與房屋隔開，或者地震的能量到房屋前，設(shè)計一些消能減震構(gòu)件，把一些能量消耗掉，采用隔震減震技術(shù)可以將建筑物的抗震能力在“硬抗”的基礎(chǔ)上提高4到8倍[6]。這就是“以柔克剛”的設(shè)計理念。

我國的古代工匠借助原始的木石磚瓦等材料，建造出許多結(jié)構(gòu)靈巧而抗震性能極高的建筑。例如西安的大、小雁塔，山西的應(yīng)縣木塔（佛宮寺釋迦塔），天津薊縣獨樂寺的觀音閣，以及遼寧義縣奉國寺的佛教建筑群等。在這些結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，“以柔克剛”的思想體現(xiàn)得非常突出。“以柔克剛”思想的最主要體現(xiàn)之一是榫卯連接的大量使用，在強地震的作用下，這種連接方式可以通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形來耗散地震傳給結(jié)構(gòu)的大量能量，從而大大減小了整個結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)[7]。

3 結(jié)語

我國是一個創(chuàng)新型的發(fā)展中國家，在進行科學(xué)研究和工程建設(shè)的過程中會出現(xiàn)各種各樣的困難與挑戰(zhàn)。地震工程學(xué)的發(fā)展關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，在人口驟增、居民住房用地不足、建筑高度記錄不斷被刷新的大背景下，人們對地震工程的關(guān)注度越來越高，這就要求我們在解決問題的過程中保持一種科學(xué)的自然觀、發(fā)展觀，將哲學(xué)的思維觀點以及自然辯證法的相關(guān)原理運用到工程技術(shù)的各個環(huán)節(jié)中來，有助于我們把握當(dāng)前地震工程學(xué)的現(xiàn)狀、預(yù)測地震工程的發(fā)展趨勢，更好地為國家社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

參考文獻

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