华·沙龙 ▎聂建国:每一种结构都有它的适用范围

2019-03-19 作者:

2019年3月12日下午,华·沙龙迎来了一位重量级演讲嘉宾——中国工程院院士、清华大学学术委员会副主任聂建国。作为中国结构工程领域的知名专家之一,聂院士长期从事组合结构研究与推广应用工作,研发了一系列组合结构新形式和新技术。

当天同行到访的重要嘉宾还有湖南大学土木工程学院教授、博士生导师易伟建,中国工程院深圳站主任陈玮,深圳市科学技术协会委员梁建君等人。

 

本次华·沙龙,聂院士以“工程结构的创新与实践”为主题,通过大量的具体应用案例,风趣而睿智地分享了他30余年坚持从事组合结构研究的思考,为我们带来了一场知识盛宴。

 

我们在此整理了聂院士沙龙中的部分内容,与大家分享。

 

 

 

 

材尽其能

是实现高性能工程结构的重要保证

 

土木工程结构非常有意思,不管如何复杂,如何受力,最后都可以归结于受拉和受压。钢材和混凝土是作为我们最常用的建筑材料,钢材适合于受拉,混凝土适合于受压。我相信,在未来相当长的一段时间,也不会有一种新型建筑材料可以完全取代当前的钢材和混凝土。

 

充分利用材料性能是实现高性能工程结构的重要保证,如果能把这两种材料应用到该用的地方去,你就是一位优秀的结构工程师。

 

但是目前状况是,钢骨混凝土梁的大量应用,造成了比较大的浪费。其实从高性能结构看,老祖宗在一千四百年前就给我们做了一个很好的示范——赵州桥,石材受压,越压越紧,没有裂缝,所以耐久性没有出现问题。

 

 

要做理智工程

没有最好的结构,只有适合的结构

混凝土不适合受拉,钢材不适合受压。传统的大跨重载混凝土结构自重大、截面尺寸大、构造复杂、施工困难;传统的大跨重载钢结构截面高度大、使用空间受限、用钢量大、造价高;而作为对这两类传统结构形式的重要补充,钢-混凝土组合结构可以解决这些传统大跨、重载结构的设计施工问题,取长补短。

 

没有最好的结构,只有适合的结构,每一种结构都需要因地制宜的被应用。因此,充分利用钢结构和混凝土结构的各自优点,扬长避短,可以为解决工程结构难题、发展高性能工程结构体系提供新的选择。就发展趋势而言,我相信组合结构将是今后结构工程的重要方向之一。

 

高性能结构的内涵就是“适用、经济、绿色、美观”。其中,适用性应该放在建筑方针的第一位。就像鞋子,好看不好看是别人说的,穿得舒不舒服只有我们自己能感觉得到。

 

 

 

 

减轻上部结构自重

降低结构高度和截面尺寸

是结构工程师对建筑的最大贡献之一

 

结构体系和结构选型是至关重要的。然而现实中,仍有一些工程由于不合理的结构体系和结构选型,不合理的受力关系,以及复杂的构造等因素,造成了开裂、坍塌等结构性毁坏的惨重代价。

 

如一些垮塌桥梁,我认为就是因为结构体系和结构选型欠合理,典型的简单问题复杂化——间接传力现象严重;构造复杂,既给施工带来不便,也降低了安全性;桥面自重大,整体牢固性不足,对长期性能和抗震性能是不利的。

 

正如萧伯纳所说,“历史的经验教训告诉我们,人们是不会从历史的经验中吸取教训”。当前建筑工程中,大家都认为不太合理的结构选型仍在继续,一味追求新、奇、特,追求视觉冲击,不顾使用功能和资源消耗型的土木工程仍在不断涌现。

 

结构体系与构造越复杂,付出的代价往往就越高。就像我们女同志经常化妆,最后卸妆的时候,皮肤是要付出代价的。

 

建筑师的创造是无限的,但需要约束在合理的结构体系方案内。减轻上部结构自重,降低结构高度和截面尺寸,就是结构工程师对建筑的最大贡献之一。

 

 

 

 

实现高性能工程结构的根本保证

就是要做到‘优生优育’

 

实现高性能工程结构的根本保证就是要做到“优生优育”。所谓“优生”,即方案要合理,符合受力合理、材尽其用、传力直接、整体牢固、构造简单、施工方便等原则。

 

我们现在存在的问题是结构方案不合理,而为了实现不合理的方案,往往要开展相关研究,这是不值得提倡的,我们应该尽可能在源头上杜绝不合理问题的产生,而不是主动去制造问题、解决问题。

在“优生”的基础上实现“优育”,正常施工、正常使用、正常维护,就能达到结构健康长寿的目标。

工程师对工程建设的可持续发展肩负重要责任,我一直在强调如何在结构选型上考虑“全寿命”的问题。随着我国经济的快速发展,高层建筑、交通枢纽、桥梁隧道、地铁工程、会展中心等大型公共基础设施的发展对大跨重载结构产生了巨大需求。

然而,现在花钱买浪费、花钱买不安全的现象比较普遍,过度设计导致混凝土材料等过度消耗的现象值得高度重视。我们应该好好反思一些桥梁、建筑建成使用不到20年,甚至10年,就已锈迹斑斑或产生严重病害等现象。

我提醒大家,我们只有一个地球,砂、石等资源是有限的!

 

 

一定要发展

适合于装配式建筑的结构体系

 

近年来,装配式建筑发展迅速,但一些装配式建筑并没有采用合适的结构体系,比如为了装配而装配,盲目追求预制率。目前,深圳相关部门对装配式建筑发展的速度和装配率的把握是合适的,这是一件好事。

 

传统装配式混凝土结构构造复杂,存在制作、堆放、运输等困难,现场施工麻烦,质量可控性差等问题。如果要做装配式建筑,一定要发展适用于装配式建筑的结构体系。

 

组合结构发展空间很大,非常适合于装配式结构,也符合建筑工业化的发展方向。

 

装配式建筑只是我们建筑工业化发展进程中的一个重要内容。所以我觉今后我们的方向宜提建筑工业化,应该为提高预制工厂生产和施工工地施工的工业化水平而努力。

 

 

结构工程师一定要去工地现场

 

存在的不一定是合理的,合理的不一定是先进的。工程结构往往受限于当时的科技水平,批判和质疑是科学精神的精髓,更是我们建筑工程师创新的基础。

 

因此,创新是实现高性能工程结构的根本保证,是促进高性能结构可持续发展的不竭动力。针对现存的问题,解决当前工程结构存在问题的有效措施是科技创新。我鼓励年轻工程师一定要敢于怀疑,敢于挑战。建议建设部可以考虑成立一个“超规范审查委员会”,这样可以给工程师提供创新空间。

 

但创新需要结合需求、突出特色、解决问题,不能为创新而创新,更不能为了创新而产生新问题。创新需要源于工程,服务工程,高于工程,引领工程;同时创新需要与理论实践相结合,做到不唯书,不唯上,不唯他,不唯洋,只唯实。

 

因此,我建议结构工程师一定要去工地现场。画图是一种感觉,到工地现场考察又是另外一种感觉。在我的背包里常年放着一个软尺,一部单反相机,我喜欢去工地现场帮助施工人员解决问题、难题。如果我在项目一线,相信我也能成为一名优秀的工程师。

 

 

 

主讲嘉宾:聂建国

 

结构工程专家,中国工程院院士,现任清华大学土木工程系教授、清华大学学术委员会副主任,兼任中国土木工程学会副理事长、建筑结构学报主编等职。以第一完成人获国家技术发明一等奖、国家科技进步奖(创新团队)和国家科技进步二等奖各1项,获光华工程科技奖、何梁何利科技进步奖、全国优秀博士后、全国优秀科技工作者、全国先进工作者等荣誉。

 

 

 

 

 

 

 

亚洲 图片另类欧美 香港 亚洲经典三级 亚洲高清自有码中文字 久久爱免费频在线看39 久久日本精品在线热