铁塔之尖的钢结构播种者——薛发教授.doc

铁塔之尖的钢结构播种者薛发教授薛发，清华大学土木系工民建专业，一个一生为钢结构奔走忙碌了大半辈子的老人，曾奔赴唐山地震现场，致力钢结构抗震等技术，开拓了钢构的发展与创新。他是教授级高级工程师，国家一级注册结构工程师。1959年，英姿飒爽的薛发踏入清华园，开始了六年本科学习。回顾这段经历，他称自己的大学生活为终生受益的宝贵财富。“为求一字稳，耐得半宵寒”良好的求学氛围熏陶了严谨作风与高尚品格，刻苦的钻研打下了扎实的理论和专业基础，不懈的探索培养了对知识的热爱。毕业设计真刀真枪的实际工程，将他正式引入了工程领域。 毕业后不久，年轻的薛发初出茅庐，到现场担任工地代表。当时艰苦条件，对今天的年轻人难以想象。每日两餐面饼清汤，清早开始按计划检查梁的配筋。时至黄昏，所有人都已饥肠辘辘，之前所有的配筋检查都没问题，唯独1根梁还未检查，若稍稍马虎也就混过。当时他想起老师的教悔，任何疏忽都可能给国家与人民带来巨大的损失，于是坚持仔细检查完剩下的这根梁，当即发现少配了主筋，消除了潜在的隐患。曾有一个基础完建、施工中途的工程，被他一眼看出基础配筋的问题，经过核实确为相关人员计算失误，后经结构加固得以补救。几十年来，薛老始终抱着一丝不苟态度对待工程上的每一件事。“业精于勤”，每经手一个工程，薛老都要求自己尽量尝试新的技术。他说，一个人若走上知识分子的道路，便是将学习作为终生伴侣，须有“衣带渐宽终不悔”的觉悟与毅力。上世纪70年代，他承担西北延安电信楼工程的设计，充分考察当地情况，经过一系列的试验，在黄土地区率先采用了爆扩桩。工程完成后，写了“爆扩桩在黄土地区的应用”一文，被刊发于国际上的文献目录。当时，国内计算机凤毛麟角，他又自学编程两年多，经常钻研到深夜。1977年，用AQto60语言编写了“TQ16桩基础的自由沉降”程序并发布。由于工作上的需要，薛老较早开始了抗震方面的研究，尤其是通信设备的抗震。天灾不可防，当遭遇地震、海啸、森林火灾等大规模自然灾害时，安逸的生活发生巨变，承受极大的打击，近年发生的汶川地震、玉树地震，世界各地的海啸所造成的灾害都历历在目。唐山大地震发生后第三天，他就深入现场进行考察，查阅了大量相关文献，提出了我国应参照日本等国家，对于重要的设施，如生命线工程等，抗震设防烈度要比其他建筑提高一度的建议，得到采纳并以国务院名义下发。随后，他与清华大学教研组合作，开展了一系列对实际建筑物的试验，研究其地震时各种反应，并以结果为依据，参与编写了工业与民用建筑设计规范。80年代初期，他承担了合月巴邮电枢纽楼、北京国际局工程、包头枢纽楼、民族学院附中、烟台烟中大厦(31层)、城乡二期(5万m2)等多今工程的设计；还负责设计了九度抗震的云南下关通信楼，当时国内尚无类似工程，该楼历经一次地震而无损坏。在总结经验的基础上，作为邮电部抗震办公室的成员，他制定了设备的抗震标准及设防要求，为此后通信楼的设计提供了参考。性能良好的通信设备，保障了异常情况发生时的信息传播，有利于抑制灾害的蔓延。谈起如何与钢结构结下缘分，也颇有趣味。70年代前期，邮电部设计院接到一个铁塔援外工程，交给他负责。对于当时从未涉足钢结构领域的薛发来说，这是一个巨大的挑战。他向有经验的人请教，利用业余时间研究。边干边学。这一干，就接连设计了79座不同规模的铁塔，逐渐积累起了经验。改革开放后，国家鼓励合理用钢。薛老一边继续设计，于1984年写了关于特种结构的屋顶塔的设计(上)一书；一边投身到塔厂的开发中，一点一滴协助建设景山的铁塔厂，至今已发展至180多家各种规模的塔厂，年产值达45亿，被中国建筑金属结构协会命名为“铁塔生产基地”。有人曾统计过，国内外他设计的各种规模的铁塔不下1，000座，如雨后春笋般遍布各地，经历了数次风灾，屹然伫立。为了进行第二次充电，薛发报名参加了英国文化委员会的奖学金名额考试，当时他已是高级工程师，却仍孜孜不倦。第一外语为俄语，仅有过短暂英语学习经历的他狠下苦功，最终以自如的对答和丰富的工程经验得到了评审的认可。留学的三年中，英式特有的严谨氛围使他受到高强度的实践锻炼。他在著名的有200多年历史的RPT顾问公司学习，每个部门停留23个月，参观各种工程，考察工地，亲自参与设计、讨论，疑惑之处便与原先该部门负责的工程师一同探讨、教学相长，功力更上一层楼。期间，他担任了英吉利海峡过海隧道的初步设计，海港、码头、道路、大跨度结构、桥梁等工程设计8项，并参与编写世界桥梁手册(发展中国家部分)。由于出色表现，又一次得到奖学金授予，并获得了CBi终身学者，受到英国皇室的接见。这些年来，薛老将多年的经验汇集在电信建筑设计(结构部分)、天线与馈线(塔桅部分)、移动通信(塔桅部分)、中国土木建筑百科辞典(市政工程主要撰稿人)、高耸结构设计手册（屋顶塔部分）等书中，并在钢结构住宅及钢结构工程方面发表了国内外钢结构发展概况及结构形式、国内高层钢结构建筑发展等数十篇文章。他还将曾参阅过的国外优秀文章译为中文(英、日、俄共计100万字)。推动了国内学术发展，为同行与后辈提供了参考、指导。谈起对设计工作的体会，薛老说，作为一名设计人员，必须对设计的项目有全面的了解，从实际出发。他建议入行的新人，勤于手算，深入了解施IT艺，以便正确理解概念，虽然计算机程序效率高、速度快，但是无法替代人来判断，尤其是丰富经验的工程师的判断。曾有一个工程需要米字型节点，计算机模拟的结果为100x10，按当时的加工水平无法实现，故增至120x12，却未料到1：1节点荷载试验下来，加大的截面刚刚符合安全要求。随着改革开放的深入，我国钢结构行业发展蒸蒸日上，薛老进行了大量门式刚架结构、高层结构的设计与研究。1998年，他就发表了“积极、稳健地发展我国的高层建筑钢结构一文”，提倡钢结构的设计及选材，必须逐步国家化，并给一些企业管理、技术上的支持。此后，他对钢结构住宅展开研究，写了近50篇有关文章。薛老肯定了钢结构住宅产业广阔的市场潜力。有关资料显示，我国每年住房需求约8亿m2，生活水平的提高也必然催动住宅建造水平的改善，这一需求还在源源不断地飙升。资源紧缺的趋势下，钢结构，特别是节能钢以名副其实的可持续性，有良好的发展前景。?998年，通过与紫荆集团合作，在涿州的钢结构住宅的实验基地建造了一栋三层住宅，为全国首次钢结构住宅推广会，意义深远。2001年2002年间，原建设部科技司科研立项40多个支持研发钢结构住宅技术，并颁发了钢结构住宅建筑产业化导则，用以指导各地的钢结构住宅研发。2003年，在北京市建委的组织下，进行了全国的钢结构住宅调研报告。2004年开始制定钢结构住宅设计规程等相关文件，近年来开展钢结构住宅标准化、产业化研究，今年又进行了钢结构住宅的全国性调查。但目前钢结构住宅的相关政策依然多为纲领性文件，相应的实施细则和规范还不是很健全，辅助政策、税收政策等也须要制定。这是钢结构推广遭遇瓶颈的主要原因。从表面上来看，钢结构住宅似乎成本过高、难以下手，会给建设方与购买方都带来风险。实际经过比较，钢结构住宅和普通框架结构建筑的成本是大致相同的。当然，这有一个前提，就是在同等条件下进行比较。钢框架必须不定期进行维护、更新，有时要根据实际情况使用更加昂贵的新材料，导致了整个建筑成本的上升。但是，由此带来的却是建筑功能的优化，节能、环保上优越性。钢结构建筑施工速度快，工期缩短，开发商可以提前还贷、周转资金，也可以提前售房，相应节省了人工费用。钢结构住宅的建筑断面较小，能节省大约58的空间，有时甚至高达12%。以一栋5万m2的建筑为例，使用钢结构建造可以多出使用面积2500m2，相当可观。影响钢结构住宅造价的另一个原因就是大批量工业生产没有得到开展。如能在现有型材的基础上，把柱、梁等构件都做成可拼装标准件，配合设计出合理的节点，进行快速装配，施工效率会更为提高。值得注意的另一点是，钢结构建筑中事故的发生原因，除了设计、制作、安装方面的问题外，防腐、防火也占了相当的比例。业主、使用者或设计施工企业等对钢结构防护缺乏足够的重视，导致材料及施工工艺的选择不当，经常造成钢结构过早的腐蚀或破坏，寿命大大缩短。防火问题更是重中之重，钢结构的抗火性能较弱，目前主流的防火措施是采用防火涂料进行保护，涂料即为结构的保护伞。但有关调查结果显示，国内市场销售的防火涂料产品性能参差不齐，与进口防火涂料相比存在较大差距。此外，各国结合实情都定有标准，如美国两层以下的低层住宅耐火极限是30分钟。中国人的财产观念历来较强，因此火灾中，人们在逃生的同时往往还要灭火、抢救财产，时间耗费较多。所以在制定住宅钢结构规范时不能照搬国外标准，要结合中国国情制定出合理的产品标准。钢结构建筑要想在中国普及，还要解决技术及生产工艺方面的诸多难题，尤其在防火、防腐方面，应进一步加大研发力度。对于钢结构住宅建筑发展方向，薛老早在2003年就严肃指出，我国不宜提倡大量建造别墅。为了打开钢结构住宅市场，由低层钢结构住宅带头推动不失为良策，但不应该过度。目前，应以推广多高层钢结构住宅优先。我国国情是人多地少，土地资源十分匮乏，多层