钢结构的过去、现状及未来
2018-11-02 13:27:16

 陈禄如

·1964年毕业于上海同济大学工民建专业

·同年工作于冶金工业部建筑研究总院

·1985年任冶金工业部建筑研究总院副院长

·中国钢结构协会常务副会长

·《钢结构》期刊编委会主任

·现任专家委员会名誉主任

过去:

解放前我国仅有极少的工厂、高楼、桥梁等采用钢结构,大多数都是国外设计、国外钢材、国外制造。新中国成立后钢结构才逐步得到发展,在学习苏联经验基础上,发展了冶金工业,培养了专业人材,开展工程建设。如,上世纪50~60年代,156个新建和扩建项目。其中冶金、重型机械、动力设备、汽车、飞机、造船等重型工业工厂的大部分厂房采用钢结构。在取得了卓越建设成就的同时,钢结构的设计、制造和安装水平也有很大的提高,成长了一批钢结构技术队伍,如王国周、陈绍蕃、赵熙元、钟善桐、方秦汉、潘际炎、蓝天、柴昶等老一辈专家,几十年来一直是钢结构事业的骨干力量。

我的中学和大学在上海度过的,听讲,上海大厦和锦江大厦是以钢结构为骨架的两座大厦,地桩由工字钢和槽钢打到土层中来支撑,桩的长度与上部结构高度相仿,当时感到很惊讶。平时到外滩去玩,每走过外白渡桥,看到钢桥全是用铆钉连接而成很牢靠,很先进。

我小学和中学时家境贫寒,生活艰难,励志要发奋读书改变命运,功夫不负有心人,终于考上了同济大学,学习钢结构专业课才对钢结构建筑有一些初步了解,但当时学校还是以学习钢筋混凝土结构为主,钢结构学时也很少。钢木教研组老师也仅有几个人,包括沈祖炎、胡学仁老师。

在大学里本人担任大班长(全班120多人,分5个小班),既要努力学习专业知识又要处理很多琐事,虽然花费了不少时间却锻炼了我的组织与管理能力,赢得了老师和同学们的信任,毕业多年后同学们还是十分信任我,每隔5年一次的大班同学聚会都是由我牵头组织,到现在老同学见面时亲切称呼为"大班长"。

毕业服从国家分配到原冶金部建筑研究总院结构室工作,开始接触到钢结构厂房,高炉、栈桥通廊等,也在老同志带领导下参加钢结构的研究课题,经常到鞍钢、武钢去出差看到冶金工厂的钢结构和构筑物。有时也跟着老专家到现场处理钢结构事故,就逐渐喜欢上了钢结构建筑并与它结下不解之缘。毕业后我先后承担了混凝土鱼腹式吊车梁、建筑构件标准化、高强度螺栓、钢蜂窝梁、住宅钢结构等研究专题,多次获部和院科技成果奖,参与制订冶金部、建设部及院技术政策与科技发展规划;编制了二冶混凝土构件产品目录和冶金部混凝土构件产品目录,高温下高强度螺栓连接性能的试验研究,鞍钢第二炼钢厂35米钢吊车梁加固试验研究,钢蜂窝梁的研究,意大利BASIS钢结构建筑体系的引进和研究,轻钢房屋及压型钢板在工程中开发应用等。其中鞍钢第二炼钢厂35米钢吊车梁加固试验研究,记忆犹新令我难忘。为了解决炼钢厂35米钢吊车梁加固换梁,要将铆接吊车梁改造为高强螺栓连接吊车梁,需要测定吊车梁工作时处于什么温度,因该梁处于平炉炉口上方受高温烘烤,我在现场布置测温元件和仪表,要求有三天正常工作时数据。我连续三天在现场收集数据,梁周围温度达40度左右,炉门打开时一股热风扑面而来,我满面通红,满头大汗。三天下来已精疲力尽,感到科研工作不易,不到现场就拿不到真实数据。根据现场和理论计算,将平炉口上大梁改成高强螺栓大梁完全可行,为防止高强螺栓受过高温度影响使轴力减少,又加了水套设备,确保大梁所受温度在安全范围内,解决了企业急需。

回院后又开展高强螺栓高温试验,为规范提供理论和试验数据,经过一年多试验和统计,进行了30多组试件不同温度和轴力的高温炉中试验得到如下结论:高强螺栓连接的环境温度为100~150°C时其承载力应降低10%。被《钢结构高强螺栓连接技术规程》(JGJ82-2-11)采纳。

意大利BASIS钢结构建筑体系的引进和研究是我在1986年完成的另一成果。意大利钢铁公司为打进中国市场,邀请我院去意大利访问并赠送一座钢结构小楼(工人三口住房)从意大利集装箱运来北京,这是一种低层钢结构住宅建筑体系,在我院内建造一栋二层钢结构住宅样板房。它采用热轧H型钢为梁柱、组合楼板、外墙为陶粒混凝土板、太阳能淋浴、冷热空调、意大利家具设备齐全。采用CAD和CAM技术,从材料清单到制造加工图全部由计算机完成,Basis体系所有构件均在工厂制作,运到工地现场安装。施工现场没有焊接作业。除楼板和基础需现场浇筑外,其他没有湿作业。安装柱梁时采用同一直径的螺栓连接。节点标准统一,提高了劳动生产率构配件及各种设备市场化采购。同年我院召开了该建筑体系的技术交流会并组织参观样板房,同行们认为这是建筑业发展方向,对推动住宅工业化很有启发引导作用。但认为价格太贵(一座小楼20万)因为当时中国经济发展还处于刚起步阶段,建筑工业化水平太低。同时我深深感到我们与国外发达国家还有差距。

上世纪80年代,我参与了武钢一米七轧机工程、宝钢一期建设工程,完成了18米钢蜂窝梁在宝钢工程中试验应用。从宝钢一期工程中学习了日本在钢结构材料、设计和制作方面的经验,为屋面压型钢板和扭剪型高强螺栓的消化引进及国产化打下了基础。

1985年我任冶建院副院长,主管科研技术及推广工作,那时我国的钢产量还不多,国家的产业政策是限制用钢,我参与编写国家计委下发的限制用钢的文件,直到1990年国家的产业政策改为大力推广用钢,钢结构才有了用武之地。

1996年,我作为中国京冶公司总经理组织实施新加坡PSA仓库钢结构工程和新加坡国际会议展览中心钢结构工程等为我院和国家争得荣誉。培养了一批年青的工程管理人才,也积累不少承包国外工程的经验。

回忆过去,我是在冶建院各级领导培养和老专家帮助下成长起来的。冶建院是我国钢结构专业人才最集中、专业配套最完整、科研成果最丰富的研究院所。1955年11月院成立时仅有4个研究室,其中建筑结构研究室将钢的新型结构作为重点研究内容,成立新的金属在建筑结构上的应用和特种金属结构研究专题组。经60多年的发展到目前全院直接从事钢结构人数约400多人,不仅有结构专业,还配套有焊接、机械、防灾抗震、检验测试中心、监理等专业机构和人员,形成全钢结构科研、设计、施工管理整个产业链,为冶金工业发展和国家经济发展做出重要贡献。

据统计,冶建院共承担国家级、省部级重点科研项目840余项,积累了2820余项科研成果;获授权专利1006件,其中发明专利337件;编制国家或行业标准规范414余项;获国家级科学技术奖励101项,省部级科学技术奖励465项。其中钢结构主要成果:

H型钢产品开发与应用技术研究成果》《建筑钢结构新型连接节点及体系的设计理论、关键技术与工程应用》《大跨度钢结构防火防腐关键技术与工程应用》等获国家科学技术进步奖二等奖。

主编和参编一大批国家和行业规范标准:如钢结构工程质量验收规范(GB50205-2001)、钢结构焊接规范(GB50661-2011)、钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ82-2011)、压型金属板工程应用技术规范(GB896-2013)等为主编单位。

承担了几十项以钢结构为主体的大中型工业和民用建筑设计项目,设计了4座大型会展中心、43座机场航站楼,9座体育场馆的钢结构建筑。

建成一大批以钢结构为主的公共建筑和工业厂房,如新加坡圣陶沙环球影城钢结构工程、上海迪士尼主题乐园探险岛片区施工总承包工程。并积极参与2008年北京奥运会体育场馆建设,在汶川的安县建造抗震临时安置房,组织院内外钢结构行业专家积极推动我国钢结构行业的发展。

现在:

我国是世界钢结构大国,在某些领域达到世界领先水平,但就整体水平还不是世界强国。最可贵的是我们在钢结构工程实践中培养了一大批优秀的设计师、创新的企业家、能干的项目经理、精益求精的工匠……这是中国钢结构发展的支柱和希望。

1997年中国钢产量达1亿吨,1998年投产的轧制H型钢系列产品给钢结构创造了良好的物质基础。经过十几年的发展,钢结构行业繁花似锦、春意盎然,呈现出未曾有过的兴旺景象。

2017年中国粗钢产量达到8.31亿吨,其中钢结构加工制造产量6400万吨,中国钢产量目前是世界第一,但品种少,高强钢、特种钢等研发还不够,军舰、坦克、飞船等高端钢材还依赖进口,还没有成为钢结构强国。

钢结构依其自重轻、基础造价低、适用于软弱地基、安装容易、施工快、周期短、投资回收快、污染环境少、抗震性能好等综合优势而受到主管部门的重视、广大业主的认同。促进了建筑和桥梁等行业钢结构的发展。

看着钢结构行业高速发展大好形势,我虽然从领导岗位上退下来,但行业发展过程中还有许多工作要做,充分发挥中国钢结构协会平台为行业服务。2002年我担任协会专家委员会主任,全身心地投入专家委员会工作。我发现协会很多专家有丰富实践的经验、有强的专业和管理的能力、身体也健康,而当时不少企业缺乏专业人才,现场有不少难题要解决,标准不配套急需编写完善,这就需要各方面的专家,我就积极组织开展专家委员会工作。

1、为政府有关部门,为钢结构设计、制作、安装企业,组织专家开展大量技术咨询服务工作;

2、为中国钢铁工业协会、宝钢等进行全国用钢调查并编写报告;

3、参与国内重大钢结构工程(如2008年奥运会场馆等)评标、设计和施工技术方案审查、科技成果鉴定、参与和编制技术标准规范规程工作。

其中最有意义的工作是受中国钢结构协会和北京市“2008”工程建设指挥部办公室委托组织与参与2008年北京奥运场馆的工程建设中技术咨询和服务,组织参加2008年奥运工程质量中期技术评估15个场馆工作,组织编写《2008奥运工程钢结构创新技术及成果集成》上、中、下册,共2000页100万字。部分专家还受到胡锦涛主席的接见。

为企业做好钢结构制作厂发展规划,我与专家们共同编写、审查:首钢钢构厂、攀钢眉州钢构厂、马钢钢构厂、唐山二十二冶金建设公司曹妃甸钢结构公司基地、防城港中一重工有限公司生产基地、新疆光正钢构厂、中建靖江钢构厂、上海宝冶郑州钢构厂等企业的规划。得到企业的好评。

本人在此期间400多次参与国内重大钢结构工程评标、设计和施工技术方案审查、科技成果鉴定、参与和编制技术标准规范规程、工程质量事故处理等工作,担任重大工程技术专家和企业顾问,如担任舞阳钢厂专家技术委员会委员、国家大剧院钢结构技术顾问、北京市人民政府“2008”工程指挥部专家、中央电视台新台址主楼工程监理顾问等。

30多年中我还参编或主编下列箸作:《高强度螺栓连接》《钢结构施工安装手册》《建筑钢材手册》《宝钢建筑用彩涂钢板应用手册》《钢结构制造技术规程》《冷成型矩形钢管结构技术规程》《钢结构施工》《建筑用彩涂钢板应用手册》等著作。

在我担任专家委员会主任工作期间,专家委员会专家从50多名发展到200多名,每两年召开一次专家工作会议,编制10多本标准规范,为推动钢结构技术进步和行业发展做了大量工作,受到政府和企业的欢迎和赞扬。我深深体会到作为专家主要任务是为企业服务。说话办事、写会议纪要、编写标准等,要实事求是,公平合理,深入现场,调查研究,本人要努力学习新知识、新经验,不断提高自己专业和管理水平。

有一件事记忆深刻,某体育中心请我和专家去体育场钢结构质量评定,事前业主反映桁架主拱节点处油漆剥落,焊接处有裂缝,影响结构安全等问题。由于体育场结构节点在30多米处,在下面看不清楚,我爬到屋顶上细心观察,节点处裂缝仅是表面收缩微细裂缝,经气刨后也确定裂缝仅在表面,经修补后再补漆即可。专家们到会议室再仔细讨论后完成了会议纪要,给出了结构安全的建议,业主很满意,节省了大量加固维修费用,也打消了沉重的思想顾虑。

在工作中我参加一些安全事故处理,对安全有了较深刻的认识。改革开放以来,我国钢结构行业得到迅速发展,但在建设过程中也出现了一些令人心痛的钢结构工程安全事故,造成人员伤亡和经济损失。值得我们深思和克服。由于钢结构本身存在低温脆性断裂,容易失稳,耐火性能和耐锈蚀性差的问题。从事故不完全统计,由于设计原因占31%,施工原因占49%,业主管理原因占20%。事故的外部原因有:工期太短,违反了建筑工程的施工客观规律;造价不合理,工程费用太低,为安全施工留下很大的隐患;政府和监理单位监管力度不够。其事故的内部原因:设计、施工、监理企业领导对工程质量和安全重视不够,在质量安全和施工进度或成本发生矛盾时往往对质量安全管理和措施没有放在重要地位;管理不够严格,质量、安全措施没有到位,有些管理仅停留在纸上、在墙上;对质量、安全培训和教育没有落实到每个岗位和每个工人。

所以在培圳讲课时,在施工现场、在讨论施工安装方案时、在评定科技成果时我总要提醒安全问题,要检查安全措施到位没有。

未来:

钢结构未来发展的预测,对一位钢结构人来讲是很兴奋的事。

中国必将是世界上钢结构的大国,也是世界钢结构强国。

每一项钢结构工程、每一项钢结构产品均是精品、艺术品,经得住时间和历史的考验,将成为中国钢结构人的骄傲,为世人所赞美;要把中国和世界上最先进的科学技术运用于钢结构设计、制造和施工管理上,安全可靠,经济合理;要把目前存在的管理混乱,设计缺乏创新、制造粗糙、施工粗放现状逐步消除,永远不再存在。

伟大的目标可能要过10年、20年或者更长时间才能实现,在我有生之年可能看不到这美好的时光到来,但我坚信有中国共产党的领导和一代又一代钢结构行业的同仁共同努力,中国钢结构强国的目标一定能实现。

陈禄如 (《钢结构》期刊编委会主任)
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