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2021 年 04 月 13 日 星期 放大 缩小 默认  
周绪红:
带领团队攻下超高层建筑技术难关

重庆日报记者 李星婷

    周绪红(中)与团队成员在施工场地交流。重庆日报记者 万难 摄

  上世纪90年代,美国已出现摩天大楼,那是国家综合实力的标志之一。

  20多年后,重庆大学“高层钢-混凝土混合结构的理论、技术与工程应用”项目成果,广泛运用于30多个国家的300多个项目中,并获得2019年度国家科学技术进步奖一等奖。纽约新世贸大厦、800多米的多哈塔都借鉴了该项目的应用成果。

  带领团队在高层和超高层建筑领域取得国际领先研究成果的就是重庆大学钢结构工程研究中心主任、中国工程院院士周绪红。

  从上世纪开始从事超高层建筑领域的研究,周绪红带领团队走过怎样的历程,克服了哪些困难?4月10日,他接受了重庆日报记者采访。

  “最早国内开始建100米以上的超高层建筑时,主要采用现浇混凝土的方式,污染比较严重,抗震安全性也很难保证。”周绪红介绍,国外则采用纯钢结构,但造价很高,难以大规模采用。

  高层建筑的建设难点主要是安全性和经济优化之间的平衡。周绪红解释道,建造一座高楼,首先得有骨架。钢材和混凝土各有优点,钢材耐拉、混凝土受压。运用力学分析、建模,针对不同高度的楼房,将两种材料进行不同比例的合理搭配,建立整套的设计理论、国家规范、建造技术等,不同的高度采用合适的体系,从而把楼建得更高,这就是团队20多年来的工作。

  历时20多年,“高层钢-混凝土混合结构”项目组取得系列创新成果,主要包含四种结构体系,即支撑巨型框架-核心筒体系、钢管约束混凝土结构体系、交错桁架结构体系、钢管混凝土异形柱框架体系。

  四种结构体系中,适用非常广泛的是交错桁架结构体系。交错桁架就是用桁架的交错布置,用很低的成本轻松实现大跨度建筑。学校、医院、宾馆、办公楼大多都是这种构造,中间带个走廊,两边是房间。这种构造用钢量少,但建筑的功能、跨度提高一倍,很适合100米以下的建筑。

  “交错桁架的灵感是麻省理工大学一位教授给我的启发,当时世界上没有人做过试验。”周绪红回忆,那时,他在长安大学当校长,好不容易筹了5万元,在2000年初建起第一个相关实验室,获得很多数据。后来,相关成果在宁波等地相继运用。2012年,国家出台了第一个相关建筑标准。

  如今,团队已研发出更加完善的新型交错桁架-框架体系,在基本不增加成本的条件下,就可以将跨度增加到传统建筑的2倍左右,并且室内的使用净高也显著提高。这意味着可以采用这项技术建造出更巨型、更有视觉冲击的城市建筑,丰富城市的建筑景观。

  此外,支撑巨型框架-核心筒体系主要适用于300米至800米的地标性建筑。巨型建筑是经济、科研实力的体现,深圳500多米的平安大厦和卡塔尔800多米的多哈塔,都借鉴了团队的技术。钢管约束混凝土体系则适合100米至300米的建筑,或者大型桥梁、地铁等。

  对比国外在超高建筑领域的技术情况,与纯混凝土结构的100米至300米建筑相比,周绪红团队的研究成果可降低40%的砂石使用量;与纯钢结构的同类建筑相比,可降低用钢量30%-40%,综合成本也降低约30%。

  如今,周绪红正带领团队研究土木工程的绿色化和智能化。“高和大只是建筑的一种表征,更重要的是绿色发展。”周绪红表示,土木工程必须走信息化和智能化引领的新型工业化道路,未来的建筑,将是以工业化、信息化、智能化为基础的绿色建筑,团队也将为此不懈努力。

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