近幾年，結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的部分網(wǎng)絡(luò)論壇對正確應(yīng)用“結(jié)點”與“節(jié)點”這一問題也有些涉及，但還存在不少概念混淆、相互矛盾甚至錯誤之處，尚未看到較完整的或較有說服力的陳述和論證。為幫助廣大工程師正確應(yīng)用“結(jié)點”與“節(jié)點”，浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院陳水福教授專門對此進(jìn)行研究、分析和對比、論證，并獲得了一些較為明確的、新的結(jié)論，希望對結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的規(guī)范用詞，特別是對相關(guān)概念的梳理和理解有所幫助。

主要從結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的常用或習(xí)慣表述、漢語的詞語本意以及與國外（英文）相關(guān)表述等三個方面解讀如何正確了解“結(jié)點”與“節(jié)點”內(nèi)在或本質(zhì)的區(qū)別和聯(lián)系，并且分析了容易引起混淆的原因。

1   結(jié)構(gòu)專業(yè)的慣用表述

在我國高等學(xué)校普遍使用的結(jié)構(gòu)力學(xué)教科書中，一般會首先討論桿件結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型或計算簡圖。在計算簡圖中，桿件之間的連接通?？珊喕癁閮煞N基本形式：鉸結(jié)點和剛結(jié)點。在對計算簡圖作內(nèi)力分析時，如果截取結(jié)構(gòu)中的一個鉸結(jié)點或剛結(jié)點進(jìn)行分析，這種分析方法稱為結(jié)點法。在桿件結(jié)構(gòu)的位移法計算中，基本未知量取為結(jié)點位移，而這里的結(jié)點可以是桿件連接點，即剛結(jié)點、鉸結(jié)點等，也可以是支座結(jié)點，如連續(xù)梁的中間支承點，或桿末端點、桿件截面突變點等。

在連續(xù)結(jié)構(gòu)的有限元分析中，首先需要將連續(xù)體劃分為一系列離散單元的集合體，再對集合體中的各個單元定義有限數(shù)目的計算點，從而將無限自由度體系簡化為有限自由度體系，這些所定義的計算點就稱為“結(jié)點”。顯然，這里的結(jié)點很大一部分是虛擬的網(wǎng)格（或單元）劃分點，并不一定是結(jié)構(gòu)內(nèi)部的物理連接點，盡管在實際分析中，一般需要對結(jié)構(gòu)的連接處、形狀突變處、轉(zhuǎn)角處等部位布置結(jié)點。因此，在結(jié)構(gòu)有限元分析中，針對離散單元所定義的計算點，用的都是“結(jié)點”，而非“節(jié)點”。

下面再看實際工程結(jié)構(gòu)（如混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)）設(shè)計與分析時的慣用表述。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的通用教科書，以及國家通行的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中，會大量提到諸如梁柱連接節(jié)點、桁架節(jié)點、節(jié)點板、節(jié)點構(gòu)造等術(shù)語。雖然這些教科書及規(guī)范一般都沒有直接給出關(guān)于“節(jié)點”的明確定義，但是從所涉及的討論對象可以推斷，其中所指的“節(jié)點”就是實際構(gòu)件相互連接后對連接區(qū)域的一個統(tǒng)稱。

2   漢語的詞語本意分析

根據(jù)《現(xiàn)代漢語詞典》，“結(jié)”作動詞用的含義是“在條狀物上打疙瘩或用這種方式制成物品”；作名詞用時是“條狀物打成的疙瘩”，如繩子打個結(jié)，蝴蝶結(jié)等。顯然，這個“結(jié)”可以是具有某種功能的疙瘩，如“死結(jié)”、“活結(jié)”，也可以是并無明顯功能而只是做個記號的“結(jié)”?？梢?，漢語中“結(jié)”的本意是在原本為一個整體，或者并無明確分割特征的條狀物上打疙瘩或做記號，它與將幾個分離的東西連接起來并無直接關(guān)聯(lián)。

 

從“結(jié)”的本意可以推斷，工程中的“結(jié)點”可以認(rèn)為是在已經(jīng)連成整體的結(jié)構(gòu)上所設(shè)置的特征點或標(biāo)識點，它與結(jié)構(gòu)原本是如何連接的，即連接的過程或細(xì)節(jié)并無直接關(guān)系。當(dāng)然，對于桿件結(jié)構(gòu)，在計算簡圖中桿件已簡化為軸線，而桿件連接點顯然是結(jié)構(gòu)中最重要的特征點，故直接將其定義為“結(jié)點”也是適當(dāng)?shù)摹?/span>

再看“節(jié)”的漢語本意。在《現(xiàn)代漢語詞典》中，與客觀事物描述相關(guān)的“節(jié)”的含義有兩條：一是“物體各段之間相連的地方”，如“關(guān)節(jié)”、“竹節(jié)”等；二是“用于分段的事物或文章”，如“兩節(jié)火車”、“第三章第八節(jié)”等。顯然，漢語本意的“節(jié)”都是物理或客觀存在的，而且有較明確的形狀或功能。

據(jù)此容易推斷，工程中的“節(jié)點”就是上述第一條含義在工程結(jié)構(gòu)中的具體應(yīng)用。也就是說，實際結(jié)構(gòu)中的“節(jié)點”就是“結(jié)構(gòu)各段之間相連的地方”。這也進(jìn)一步驗證，“節(jié)點”中的點只是一個習(xí)慣稱法，并不一定是真正的“點”，而是一個“地方”，是區(qū)域或部位。

由此可見，“結(jié)點”與“節(jié)點”的概念和用途是有本質(zhì)區(qū)別的。“結(jié)點”是一個力學(xué)概念，是在力學(xué)模型上根據(jù)分析需要所設(shè)置的標(biāo)識點或計算點；而“節(jié)點”是一個物理概念，是對實際結(jié)構(gòu)中一個“節(jié)段”與另一個“節(jié)段”物理連接區(qū)的統(tǒng)稱。

3   與英文表述的對比

英語中與“結(jié)點”、“節(jié)點”、“連接”等對應(yīng)的詞匯有“joint”、“node”、“connection”等。那么，它們之間有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？我們可以從一些經(jīng)典英文原版教科書及英語詞典中得到較為明確的答案。

例如，美國學(xué)者R. C. Hibbeler在其撰寫的《Structural Analysis》一書中，在講到位移法分析的自由度概念時提到：“When a structure is loaded, specified points on it, called nodes, will undergo displacements.”在如何確定結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)目時又提到：“To determine the number of degrees of freedom we can imagine the structure to consist of a series of members connected to nodes, which are usually located at joints, supports, at the ends of a member, or where the members have a sudden change in cross section.”

可見，專業(yè)英語中的“node”與“joint”還是有明顯區(qū)別的。“node”主要用于結(jié)構(gòu)分析時對計算簡圖中的計算點或特征點進(jìn)行標(biāo)識，它可以是不同構(gòu)件的連接點（joint），也可以是支承點、桿端點或其他需要計算的特征點（如截面突變處）。與漢語表述作對比，這里的“node”和漢語中的“結(jié)點”很接近，而“joint”和“節(jié)點”基本對應(yīng)。

 

根據(jù)《牛津高階英漢雙語詞典》，“node”作為技術(shù)術(shù)語時可表示“a point at which two lines or systems meet or cross”?？梢?，“node”僅表示“相遇”或“相交”、“交叉”，并不一定“相連”，即其本身沒有“連接”或“聯(lián)結(jié)”的含義。但正如前面所述，在漢語中，結(jié)構(gòu)計算簡圖上的桿件連接點也可直接稱為“結(jié)點”，而此時英文中的對應(yīng)詞匯一般仍用“joint”而非“node”。例如桁架計算中的“結(jié)點法”，在英文中的對應(yīng)表述為“method of joints”，一般不用“method of nodes”。

再看美國學(xué)者L. Spiegel 和G. F. Limbrunner所著的《Applied structural steel design》一書中，在講到鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接時提到：“It is generally agreed among designers that the design of the basic structural members is simple in comparison with the design of the connections between those members. The most common types of structural steel connections currently being used are bolted connections and welded connections.”在講到焊縫連接的類型時又提到：“In any given welded structure, the adjoining members may be situated with respect to each other in several ways. These joints may be categorized as butt, tee, corner, lap, and edge.”

從該書的表述中容易看出，“connection”表示實際構(gòu)件（如鋼構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件）的相互連接，當(dāng)然也可用來表示連接部位，例如一個梁柱連接的構(gòu)造圖可標(biāo)注為“Beam to column connection”，一個連接的詳圖可標(biāo)為“Connection detail”；而“joint”與漢語中的“節(jié)點”類似，是對連接部位的一個統(tǒng)稱。

在經(jīng)典的英文有限元分析教材中，單元的計算點一般稱為“node”或“nodal point”，當(dāng)然也可稱為“grid point”（網(wǎng)格點），而結(jié)點位移、結(jié)點荷載就表述為“nodal displacement”、“nodal load”。因此有限元分析中，與“結(jié)點”對應(yīng)的名詞和形容詞一般用“node”和“nodal”，而基本未見用其他表述。

4   結(jié)論

（1）“結(jié)點”是一個力學(xué)概念，是在結(jié)構(gòu)的簡化力學(xué)模型上根據(jù)分析需要所設(shè)置的特征點或計算點，它可以是構(gòu)件的連接點，也可以是構(gòu)件的支承點、末端點或者人為的網(wǎng)格劃分點、自由度布置點等；此時“結(jié)點”對應(yīng)于英文中的“node”或“nodal point”。結(jié)構(gòu)計算簡圖中的桿件連接點一般也可直接稱為“結(jié)點”，此時對應(yīng)于“joint”。

（2）“節(jié)點”是一個物理概念，是對實際結(jié)構(gòu)中一個“節(jié)段”與另一個“節(jié)段”的物理連接區(qū)的統(tǒng)稱，如混凝土結(jié)構(gòu)中的梁柱節(jié)點、鋼結(jié)構(gòu)中的焊接節(jié)點等。節(jié)點有其具體形狀或功能，需要連接構(gòu)造或節(jié)點詳圖。“節(jié)點”在英文中一般用“joint”或直接用“connection”表述。

（3）結(jié)構(gòu)分析中，在簡化的計算模型上與物理“節(jié)點”對應(yīng)的部位一般都要布置“結(jié)點”，或者說“節(jié)點”在計算簡圖中是一種自然的“結(jié)點”，故兩者的使用范圍存在較大重疊。

（4）“結(jié)點”與“節(jié)點”的概念和用途是有本質(zhì)區(qū)別的，在英文中因詞匯不同，不易混淆；但在漢語中，因兩者讀音完全相同，且使用范圍存在重疊，故很容易混淆。

更多詳細(xì)情況請查看2013年11月《建筑結(jié)構(gòu)·技術(shù)通訊》。（配圖來源：第1張-《蘇州火車站站房鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點設(shè)計研究》（《建筑結(jié)構(gòu)》2012年1期，第2,3張-網(wǎng)絡(luò)））