鐵塔之尖的鋼結構播種者——薛發教授
發布時間:2013-08-19 新聞來源:一覽鋼構英才網
薛發,清華大學土木系工民建專業,一個一生為鋼結構奔走忙碌了大半輩子的老人,曾奔赴唐山地震現場,致力鋼結構抗震等技術,開拓了鋼構的發展與創新。他是教授級高級工程師,國家一級注冊結構工程師。
1959年,英姿颯爽的薛發踏入清華園,開始了六年本科學習;仡欉@段經歷,他稱自己的大學生活為終生受益的寶貴財富。“為求一字穩,耐得半宵寒”——良好的求學氛圍熏陶了嚴謹作風與高尚品格,刻苦的鉆研打下了扎實的理論和專業基礎,不懈的探索培養了對知識的熱愛。畢業設計真刀真槍的實際工程,將他正式引入了工程領域。
畢業后不久,年輕的薛發初出茅廬,到現場擔任工地代表。當時艱苦條件,對今天的年輕人難以想象。每日兩餐面餅清湯,清早開始按計劃檢查梁的配筋。時至黃昏,所有人都已饑腸轆轆,之前所有的配筋檢查都沒問題,唯獨1根梁還未檢查,若稍稍馬虎也就混過。當時他想起老師的教悔,任何疏忽都可能給國家與人民帶來巨大的損失,于是堅持仔細檢查完剩下的這根梁,當即發現少配了主筋,消除了潛在的隱患。曾有一個基礎完建、施工中途的工程,被他一眼看出基礎配筋的問題,經過核實確為相關人員計算失誤,后經結構加固得以補救。幾十年來,薛老始終抱著一絲不茍態度對待工程上的每一件事。
“業精于勤”,每經手一個工程,薛老都要求自己盡量嘗試新的技術。他說,一個人若走上知識分子的道路,便是將學習作為終生伴侶,須有“衣帶漸寬終不悔”的覺悟與毅力。上世紀70年代,他承擔西北延安電信樓工程的設計,充分考察當地情況,經過一系列的試驗,在黃土地區率先采用了爆擴樁。工程完成后,寫了“爆擴樁在黃土地區的應用”一文,被刊發于國際上的文獻目錄。當時,國內計算機鳳毛麟角,他又自學編程兩年多,經常鉆研到深夜。1977年,用AQto—60語言編寫了“TQ—16樁基礎的自由沉降”程序并發布。
由于工作上的需要,薛老較早開始了抗震方面的研究,尤其是通信設備的抗震。天災不可防,當遭遇地震、海嘯、森林火災等大規模自然災害時,安逸的生活發生巨變,承受極大的打擊,近年發生的汶川地震、玉樹地震,世界各地的海嘯所造成的災害都歷歷在目。唐山大地震發生后第三天,他就深入現場進行考察,查閱了大量相關文獻,提出了我國應參照日本等國家,對于重要的設施,如生命線工程等,抗震設防烈度要比其他建筑提高一度的建議,得到采納并以國務院名義下發。隨后,他與清華大學教研組合作,開展了一系列對實際建筑物的試驗,研究其地震時各種反應,并以結果為依據,參與編寫了《工業與民用建筑設計規范》。80年代初期,他承擔了合月巴郵電樞紐樓、北京國際局工程、包頭樞紐樓、民族學院附中、煙臺煙中大廈(31層)、城鄉二期(5萬m2)等多今工程的設計;還負責設計了九度抗震的云南
下關通信樓,當時國內尚無類似工程,該樓歷經一次地震而無損壞。在總結經驗的基礎上,作為郵電部抗震辦公室的成員,他制定了設備的抗震標準及設防要求,為此后通信樓的設計提供了參考。性能良好的通信設備,保障了異常情況發生時的信息傳播,有利于抑制災害的蔓延。
談起如何與鋼結構結下緣分,也頗有趣味。70年代前期,郵電部設計院接到一個鐵塔援外工程,交給他負責。對于當時從未涉足鋼結構領域的薛發來說,這是一個巨大的挑戰。他向有經驗的人請教,利用業余時間研究。邊干邊學。這一干,就接連設計了79座不同規模的鐵塔,逐漸積累起了經驗。改革開放后,國家鼓勵合理用鋼。薛老一邊繼續設計,于1984年寫了關于特種結構的《屋頂塔的設計》(上)一書;一邊投身到塔廠的開發中,一點一滴協助建設景山的鐵塔廠,至今已發展至180多家各種規模的塔廠,年產值達45億,被中國建筑金屬結構協會命名為“鐵塔生產基地”。有人曾統計過,國內外他設計的各種規模的鐵塔不下1,000座,如雨后春筍般遍布各地,經歷了數次風災,屹然佇立。
為了進行第二次充電,薛發報名參加了英國文化委員會的獎學金名額考試,當時他已是高級工程師,卻仍孜孜不倦。第一外語為俄語,僅有過短暫英語學習經歷的他狠下苦功,最終以自如的對答和豐富的工程經驗得到了評審的認可。留學的三年中,英式特有的嚴謹氛圍使他受到高強度的實踐鍛煉。他在著名的有200多年歷史的R.P.T顧問公司學習,每個部門停留2—3個月,參觀各種工程,考察工地,親自參與設計、討論,疑惑之處便與原先該部門負責的工程師一同探討、教學相長,功力更上一層樓。期間,他擔任了英吉利海峽過海隧道的初步設計,海港、碼頭、道路、大跨度結構、橋梁等工程設計8項,并參與編寫《世界橋梁手冊》(發展中國家部分)。由于出色表現,又一次得到獎學金授予,并獲得了CBi終身學者,受到英國皇室的接見。
這些年來,薛老將多年的經驗匯集在《電信建筑設計》(結構部分)、《天線與饋線》(塔桅部分)、《移動通信》(塔桅部分)、《中國土木建筑百科辭典》(市政工程主要撰稿人)、《高聳結構設計手冊》(屋頂塔部分)等書中,并在鋼結構住宅及鋼結構工程方面發表了《國內外鋼結構發展概況及結構形式》、《國內高層鋼結構建筑發展》等數十篇文章。他還將曾參閱過的國外優秀文章譯為中文(英、日、俄共計100萬字)。推動了國內學術發展,為同行與后輩提供了參考、指導。
談起對設計工作的體會,薛老說,作為一名設計人員,必須對設計的項目有全面的了解,從實際出發。他建議入行的新人,勤于手算,深入了解施IT藝,以便正確理解概念,雖然計算機程序效率高、速度快,但是無法替代人來判斷,尤其是豐富經驗的工程師的判斷。曾有一個工程需要米字型節點,計算機模擬的結果為Ф100x10,按當時的加工水平無法實現,故增至Ф120x12,卻未料到1:1節點荷載試驗下來,加大的截面剛剛符合安全要求。
隨著改革開放的深入,我國鋼結構行業發展蒸蒸日上,薛老進行了大量門式剛架結構、高層結構的設計與研究。1998年,他就發表了“積極、穩健地發展我國的高層建筑鋼結構一文”,提倡鋼結構的設計及選材,必須逐步國家化,并給一些企業管理、技術上的支持。此后,他對鋼結構住宅展開研究,寫了近50篇有關文章。
薛老肯定了鋼結構住宅產業廣闊的市場潛力。有關資料顯示,我國每年住房需求約8億m2,生活水平的提高也必然催動住宅建造水平的改善,這一需求還在源源不斷地飆升。資源緊缺的趨勢下,鋼結構,特別是節能鋼以名副其實的可持續性,有良好的發展前景。?998年,通過與紫荊集團合作,在涿州的鋼結構住宅的實驗基地建造了一棟三層住宅,為全國首次鋼結構住宅推廣會,意義深遠。2001年~2002年間,原建設部科技司科研立項40多個支持研發鋼結構住宅技術,并頒發了《鋼結構住宅建筑產業化導則》,用以指導各地的鋼結構住宅研發。2003年,在北京市建委的組織下,進行了全國的鋼結構住宅調研報告。2004年開始制定《鋼結構住宅設計規程》等相關文件,近年來開展鋼結構住宅標準化、產業化研究,今年又進行了鋼結構住宅的全國性調查。但目前鋼結構住宅的相關政策依然多為綱領性文件,相應的實施細則和規范還不是很健全,輔助政策、稅收政策等也須要制定。這是鋼結構推廣遭遇瓶頸的主要原因。
從表面上來看,鋼結構住宅似乎成本過高、難以下手,會給建設方與購買方都帶來風險。實際經過比較,鋼結構住宅和普通框架結構建筑的成本是大致相同的。當然,這有一個前提,就是在同等條件下進行比較。鋼框架必須不定期進行維護、更新,有時要根據實際情況使用更加昂貴的新材料,導致了整個建筑成本的上升。但是,由此帶來的卻是建筑功能的優化,節能、環保上優越性。鋼結構建筑施工速度快,工期縮短,開發商可以提前還貸、周轉資金,也可以提前售房,相應節省了人工費用。鋼結構住宅的建筑斷面較小,能節省大約5%~8%的空間,有時甚至高達12%。以一棟5萬m2的建筑為例,使用鋼結構建造可以多出使用面積2500m2,相當可觀。影響鋼結構住宅造價的另一個原因就是大批量工業生產沒有得到開展。如能在現有型材的基礎上,把柱、梁等構件都做成可拼裝標準件,配合設計出合理的節點,進行快速裝配,施工效率會更為提高。
值得注意的另一點是,鋼結構建筑中事故的發生原因,除了設計、制作、安裝方面的問題外,防腐、防火也占了相當的比例。業主、使用者或設計施工企業等對鋼結構防護缺乏足夠的重視,導致材料及施工工藝的選擇不當,經常造成鋼結構過早的腐蝕或破壞,壽命大大縮短。防火問題更是重中之重,鋼結構的抗火性能較弱,目前主流的防火措施是采用防火涂料進行保護,涂料即為結構的保護傘。但有關調查結果顯示,國內市場銷售的防火涂料產品性能參差不齊,與進口防火涂料相比存在較大差距。此外,各國結合實情都定有標準,如美國兩層以下的低層住宅耐火極限是30分鐘。中國人的財產觀念歷來較強,因此火災中,人們在逃生的同時往往還要滅火、搶救財產,時間耗費較多。所以在制定住宅鋼結構規范時不能照搬國外標準,要結合中國國情制定出合理的產品標準。鋼結構建筑要想在中國普及,還要解決技術及生產工藝方面的諸多難題,尤其在防火、防腐方面,應進一步加大研發力度。
對于鋼結構住宅建筑發展方向,薛老早在2003年就嚴肅指出,我國不宜提倡大量建造別墅。為了打開鋼結構住宅市場,由低層鋼結構住宅帶頭推動不失為良策,但不應該過度。目前,應以推廣多高層鋼結構住宅優先。我國國情是人多地少,土地資源十分匱乏,多層鋼結構住宅(6層—12層)在土地利用率上具有明顯的優勢。
訪談最后,當被問及對未來的規劃,薛老笑道,現在流行一個新說法,70歲以后是“70后”,80歲以后是“80后”,更精彩的挑戰在明天。改革開放30年,我國的鋼結構制造業取得飛速的發展,目前,這一行業正處于從鋼結構制造大國走向制造強國的歷史發展時期。全國已出現3000多家大、中、小規模的有資質的鋼結構企業。衷心祝愿我國鋼結構市場日益繁英與成熟。
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