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風工程     ASCE7-02(95、103)
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鋼結構     LRFD2-1993(87、96、99)  ASD13-1989(87、96、99)

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鋼結構     鋼構造設計便覽2018

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上次更新:20201220
美國工程規範、日本工程規範、中國工程規範及電腦應用技術
結構可靠度通用原則    ISO2394-1973, ISO2394-1986, ISO2394-1986(1988a), ISO2394-1998
結構載重         ASCE7-1970, ASCE7-1976, ASCE7-1982, ASCE7-1988, ASCE7-1993, ASCE7-2002, ASCE7-2010, ASCE7-2016
地震工程         UBC-1970, UBC-1976, UBC-1982, UBC-1988, UBC-1994, IBC-2000, IBC-2006
鋼結構          AISC ASD-1969, AISC ASD-1978, AISC ASD-1989, AISC LRFD-1986, AISC LRFD-1993, AISC LRFD-1999, ANSI/AISC 360-2005, ANSI/AISC 360-2010, ANSI/AISC 360-2016
鋼筋混凝土        ACI318-1971, ACI318-1977, ACI318-1983, ACI318-1989, ACI318-1995, ACI318-2005M
基礎構造         建築基礎構造設計指針-1988
結構可靠度(建築結構)  GB50068-2001, GB50068-2018
結構可靠度(工程結構)  GB50153-1992, GB50153-2008
結構載重         GB50009-2001(2006a), GB50009-2012, GB50009-2019
地震工程         GB50011-2001, GB50011-2010, GB50011-2010(2016a)
鋼結構          GBJ17-1988, GB50017-2003, GB50017-2017
鋼筋混凝土        GB50010-2002, GB50010-2010(2015a)
地基基礎         GB50007-2002
有限元素分析軟體     SAP90, ABAQUS, ANSYS, SAP2000, STAAD.Pro, ETABS, PKPM
水利分析軟體       HEC-RAS, SWMM
數學軟體         Mathematica, SageMath, Maxima
統計軟體         R
數值軟體         MATLAB, Octave
繪圖軟體         AutoCAD, SolidWorks, AutoCAD Civil3D, SketchUp
專案軟體         GanttProject, MS-Project
結構化程式語言      ANSI C, C99, C11
物件導向程式語言     C++98, Java
FORTRAN系統    FORTRAN77, FORTRAN95
VB系統         QuickBasic, Visual Basic, Visual Basic.NET, AutoCAD VBA, MS-Word VBA, MS-EXCEL VBA
組合語言         MASM
網頁語言         HTML4, HTML5, VBScript, JavaScript

上次更新:20220416
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2014年4月11日 星期五

為什麼我可以獲得數學博士學位?III

  有非常多的數學領域人士,考慮到世界末日在未來發生的可能性,也就是恐懼於《天地數》發生會導致所學成為垃圾。在此提前下,070102可以說完全失去意義,而070105或許仍有非常多可以計算,但主要研究其實是以電腦在求解數學問題,也就排除了此二項二級學科的相關研究方向。然而,070104被認為過於簡單,070101被認為過於困難,也就走向了070103的路線。我認為,此乃是杞人憂天的思考邏輯,不過我能以土木背景的邏輯來建議學習的路線。

  我認為,工程統計學得找本入門書學習,然後以其範圍陸續研讀統計學和高等統計學,接著要學習070103的核心理論─概率論與數理統計。若有意再進一步學習進階學科,就是統計學系的結構動力學等級課程─隨機過程。以概率論的相關研究來說,並不一定要學習隨機過程的專業知識,而僅僅是多一項研究方向的參考和選擇。眾所周知,統計學已經是許多大學設置的學系,該領域要學習的課程相當的龐雜,我僅僅是重點式地提供學習路線,以便於讓想要學習的人士得以規劃和準備。

  在結構可靠度領域裡,其實有二派結構可靠度的學者,一派就是一般所稱的「結構可靠度」,另一派就是導入隨機過程的「隨機結構可靠度」。不過,隨機結構可靠度這派的學者,必需受限於結構可靠度這派學者的研究成果。然而,我推翻了舊的結構可靠度,重新把結構可靠度拆成二個分支,所以隨機結構可靠度也必須變成二個分支。若以結構設計規範來說,隨機結構可靠度還不被列入結構設計的範疇,將來亦不排除隨機結構可靠度的相關研究,在發展成熟時有可能成為結構設計規範的範疇。

工程統計 → 統計學 → 高等統計學 → 概率論與數理統計 → 結構可靠度 → 隨機過程 → 隨機結構可靠度

①數學1、物理1、靜力學、計算機程式              
②數學2、物理2、動力學、資料結構               
③工程數學1、結構學1、材料力學、工程統計、演算法       
④工程數學2、結構學2、統計學、網路和資料庫程式設計      
⑤鋼結構、混凝土結構、結構矩陣分析、數值分析、高等統計學    
⑥地震工程、風工程、概率論與數理統計、平行和分散式計算     
⑦結構動力學                          
⑧有限元素法                          
⑨結構可靠度、隨機過程                     
⑩隨機結構可靠度


  客觀地說,隨機結構可靠度還不到應用層面,我已經提出的結構可靠度理論架構,在完成結構系統可靠度並寫入結構設計規範,屆時才有可能轉向將隨機結構可靠度納入其中,並於爾後再把隨機結構系統可靠度整併進結構設計規範。事實上,結構系統可靠度也還無法落實於應用面,此問題也不是完全依賴超級電腦就能夠完全解決。但是,我已經完全定義清楚混凝土結構,所以在混凝土結構的部份,可以說是肯定落實於結構系統的項目。至於在鋼結構的部份,我已經提出多變數積分數學分解式,應該很快就會產生類似表格化的簡易計算,以及實作於電腦計算的數學分解式程式。

  換言之,鋼結構的進度會稍微落後混凝土結構,但是其結構系統可靠度也是可以落實於應用面。以ANSYS為例,概率設計法是點選式選項之一,應該僅僅是以我的多變數積分數學分解式,來縮短軟體計算所需花費的時間。在結構可靠度的研究上,清華大學土木工程系原來有二位教授在研究,一位是董聰教授研究的結構可靠度,另一位是秦權教授研究的隨機結構可靠度。不過,在我要過去攻讀博士學位前,秦權教授就已經從清華大學退休了。事實上,我當時認為結構可靠度比較有應用性,而且結構可靠度仍然未做完,所以我選擇的研究方向是結構可靠度。

舊結構可靠度   → 結構可靠度(2014/01/30) → 結構設計規範(結構構件) → 結構系統可靠度   → 結構設計規範(結構系統)
舊隨機結構可靠度 → 隨機結構可靠度           → 結構設計規範(結構構件) → 隨機結構系統可靠度 → 結構設計規範(結構系統)


  以工程應用面來說,隨機結構可靠度還無法被應用,並不是結構可靠度尚未全部做完的因素。我要做的研究方向,都是屬於世界各國非用不可的項目,致於隨機結構可靠度的現況問題是出在技術面,我認為有可能會慢個20年才會被實現在應用面。我算是把結構可靠度做完了,所以要拿博士學位的當前研究方向,可以具體的指出二個項目:①結構系統可靠度;②隨機結構可靠度。在結構系統可靠度方面,在專業學科有充足的知識下,是一定做的出來的項目;在隨機結構可靠度方面,至少要適當地推進該領域的技術癥結點,仍然必須要有創造性貢獻才是最為重要的要求。

  世界各國都正在修改規範,以中國大陸來說是GB50153,以歐盟來說就是修改EU2和EU3。以美國來說是ASCE7和有錯誤的ACI318柱構件折撿係數,至於AISC360算是最麻煩的一個結構設計規範,因為該規範已經不再適用於ASCE7的係數化載重,而我的多變數積分數學分解式還未被實作於電腦軟體,變成得要有一個緩衝期以便於業界做因應。此外,美國鋼結構協會更改AISC360的同時,將會間接影響到美國機械工程師協會ASME要做修改,因為我對於概率設計法的應用層面擴及到整個金屬材料,而不是僅僅限於「鋼」這種材料下的結構設計。

  AISC360必須給出一個Beta值,必須根據我的論文中給出的方法去推求再做定義,但是不一定相同於ASME定義的Beta值。因為,結構可靠度指標Beta值的高低,不僅僅是考慮到結構安全性的問題與否,尚考慮到工程設計失敗的成本對應的風險高低,有專業領域的差異性存在於不同的工程設計。臺灣本身的結構設計規範是採美國版本,所以有待美國發行新版規範之後,臺灣再因應其修改而做修改再發行新版規範。臺灣的機械業界是採用ASD的觀念做工程設計,所以幾乎不受ASME修改規範而有任何的影響。以上,就是「結構設計規範(結構構件)」的修改程序,世界各國僅需以此為依據陸續進行即可。

  臺灣的研究所考試科目都是三科,後來增加一門共同科目英文,也算是一種在聯考觀念下準備考試的心態。以下,我是應考89學年度二技統一入學測驗(土木類),以及91學年度國立臺灣大學碩士班入學考試,其中的二技聯考是總分700分有倒扣的考試,而研究所入學考試是不倒扣的紙筆考試。有非常多中國大陸的專業人士表示,臺灣的二技聯考試題難度比一級註冊結構工程師要難,也不過就是刻意提高考試出題的難度。但是,臺灣的二技聯考在有倒扣的前提下,其考試作答有恐懼心態會影響考試作答時間,要維持總平均超過60分以上是非常不容的事。

  若以總平均60分來說,臺灣科大、臺北科大、雲林科大及高應科大,以二技聯考的總平均分數來說都有60分以上的程度。以現在來說,中國境內的一級註冊結構工程師,有登記註冊在執業的人數超過20000人,此乃是我初步查詢得知的一個概況資料。我認為,兩岸的工程教育模式不同,臺灣非常重視紙筆考試的推導模式,中國大陸的工程教育無法適應紙筆考試,而臺灣的工程教育學者普遍認為,此般工程教育僅止於20歲的專科學校畢業生的程度。然而,臺灣的技職體系重考生比例非常的高,所以此般工程教育程度其實是23~28歲左右的程度。以上,我都是專門就二技聯考的考試題目做說明和解釋,並不涵蓋18歲的高職學校畢業生應考的四技聯考題目。因為,中國大陸認為臺灣的四技聯考的對等難度,相當於其二級註冊結構工程師的考試程度。

  臺灣的國文和英文考試題目的難度,有考慮到以20歲的年齡來給出考題的難度,所以二技聯考的國文和英文難度有比較高些。在社會上有不少的工作,涉及到需撰寫公司間往返的公文書,以便於讓公文書對於履約行為具有法律責任,作為提出履約不實請求賠償的民事訴訟依據。此外,有些社會工作需要使用到外語,或者有在社會上進修相關外語課程,也就擁有相對應於年齡的外語能力。此外,技職體系的二技聯考和四技聯考,其考試題目不能降低的另一個主要因素,就是藉由社會工作經驗學習到的專業知識不少,降低考試難度將會有不佳之招生入學結果。

89學年度二技統一入學測驗(土木類)

國文         100   38﹒5 (臺灣科大: 40~ 70)
英文         100   55﹒5 (臺灣科大: 15~ 25)
專業科目(一)    200  181﹒3 (臺灣科大:130~185)
  材料力學                         
  鋼筋混凝土                        
專業科目(二)    300  192﹒5 (臺灣科大:190~280)
  測量(含實習)                      
  工程材料(含實驗)                    
  土壤力學(含實習)                    

91學年度國立臺灣大學土木工程學系電腦輔助工程組碩士班入學考試

計算機概念與應用   100   50   (加權1﹒5倍 20~55) 
材料力學(A)    100   66   (結構工程組  15~40) 
統計學(C)     100   20   (交通工程組  10~40) 
口試         100   76   (佔總分25%) 

二技聯考:全國第43名、467﹒8分/臺灣科大:共40名、第37名
     臺灣科大年齡層分佈:20~21歲、10人;23~28歲、30人
碩士入學:正取第4名、187﹒25分/臺灣大學:共4名、第4名  
     正取名單口試分數:97、95、95、76        
     187﹒25=(50x1﹒5+66+20)x75%+(76x3﹒5)x25%