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    【“杰工”榮光】李杰成:以結構之力量,賦建筑以生命

    來源:科普中央廚房 | 北京科技報發布日期: 2021-06-04瀏覽量:8847 【字體: 視力保護色:

    他是一位建筑結構的藝術家,將建筑師的夢想演繹成現實,成就建筑之美;

    他是一位“匠人”,也是一位“醫生”,專門為“病害”建筑“把脈問診”“開方救治”;

    他堪稱建筑領域里的“詩人”,讓冰冷的建筑成為有溫度的生命,讓人們在一棟棟建筑中感受生命的律動。


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    ▲廣西建筑科學研究設計院副院長 李杰成

    李杰成,首批廣西工程勘察設計大師,教授級高級工程師、國家一級注冊結構工程師、國家一級注冊建造師。中國勘察設計協會結構分會檢測鑒定與加固改造專家工作組副主任、中國土木工程學會結構檢測鑒定專業委員會副主任委員、中國土木工程學會混凝土與預應力混凝土分會理事、中國土木工程學會質量分會理事、中國工程建設標準化協會檢測試驗專委員會常務委員、廣西勘察設計協會副理事長、廣西力學學會常務理事、廣西超限高層結構審查專家委員會專家、廣西科技進步獎評審專家庫專家?,F任廣西建筑科學研究設計院副院長,結構專業學術帶頭人。

    “建筑就像是一本打開的書,從中你可以看到一座城市的抱負?!薄忱飳?   

    每一座城市里,都會有這樣的建筑,它們將城市璀璨的文明與未來發展盡情融合,彰顯著一座城市獨特的精神氣質。

    建筑的價值和魅力在于哪里?“建筑承載著每個時代的文化與歷史,當我們想起一種文明,往往會想到那個時代的偉大建筑。比如說起古希臘文化,就會想到三大神廟;講到古羅馬歷史肯定有羅馬斗獸場;登上長城會想起秦始皇,進入故宮能讀明清兩朝,也會感慨曾經在這里演繹出的康乾盛世……這就是建筑的價值和魅力,設計師應該多給歷史留下一些能記載這個時代文明的建筑‘遺產’?!?/p>

    ▍30多年用結構表達建筑思想的“大匠”

    “建筑是世界的年鑒,當歌曲和傳說已經緘默,它依舊還在訴說?!薄昀?   

    在與李杰成交流的過程中,記者明顯感覺到他是結構設計師里的“異類”,是極具浪漫主義色彩的“詩人”?!敖ㄖ休d了文化和歷史才會有生命,建筑設計最重要的因素就是把握時代技術、傳承文化脈絡,只有這樣,建筑才會有生命?!崩罱艹烧f。


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    ▲南寧市科技館新館

    去年,李杰成給“廣西優秀青年設計師”的優秀作品集寫序時,寫了這樣一段話:“鑿戶牖為室,當其無,有室之用,故有之為利,無之為用”,這是道德經中的最原始的建筑理念;德國著名建筑師密斯的名言“少就是多”和老子的觀念如出一轍,也和美國建筑大師賴特的“建筑是用結構來表達思想的科學性的藝術”思想互為呼應,具有中國傳統哲學味道,意境就像中國畫的留白。這三位智者的思想融合成為了李杰成簡單的設計觀——“結構即建筑”?!斑@也是先輩哲者和大師們對建筑和結構工程的精彩的詮釋,我受益終身?!?/p>

    “能把建筑師的思想與經典的結構技術、現代科技充分融合,為建筑找到一條既適用、美觀又安全可靠的技術路線的工程師,我認為就是合格的結構工程師,否則只能算是畫圖匠?!边@是李杰成對結構工程師職責、使命的理解和詮釋。

    ▍結構工程師讓“夢想變成現實”,成就建筑之美

    “現代建筑的結構是真正的詩歌。開展這些項目就是使詩歌成真?!薄舭⒔稹た柖嗨?   

    每一棟建筑都記載每一個時代的歷史,不應該不停地拆除這些歷史的載體,對建筑工程師來說,留下了作品就是留下了歷史。在李杰成眼里,建筑不是簡單的鋼筋水泥的堆砌,而是能夠讓人很詩意地棲居其中的依存,是記錄時代文明的歷史載體。

    所謂結構工程就是能把無序的材料科學地組合成為結構,并成就建筑之美的一門學科,它保證了建筑安全、穩定和各種承載能力,是建筑設計的重要要素。

    “而結構工程師的工作,就是如何能讓建筑師的夢想變為現實的工作,結構工程師是成就建筑之美的操刀者?!崩罱艹烧f,沒有結構,建筑就無法存在,更別談美與丑了。好的結構工程師是能用技術的能量與建筑師的靈感碰撞出絢麗的火花,將技術和藝術高度融合到建筑里的設計師,能形成一套讓建筑適用、美觀、安全的本建筑獨特的技術體系,并通過圖紙來表達出來。這個過程就是結構工程師的工作。

    南寧市科技館、南寧市城隍廟、貴港市體育中心……廣西各地有名建筑的背后,幾乎都能找到李杰成的身影?!百F港市體育中心項目是當時國內采用PTFE+ETFE組合膜面規模最大的膜結構項目之一。我們研究了國內同類項目,當時國內類似項目基本上都是采用索膜結構‘飛柱’結構形式,是通過鋼索張緊托起飛柱來張膜?!崩罱艹烧f,“由于鋼索是柔性的,屋面的剛度偏弱,整體性較差,而屋蓋的懸挑跨度從10多米到48米不等,因鋼材強度有不同的富裕程度等的不確定因素,挑蓬主桁架的剛度控制難度很大,因此屋面施工完成后,由于剛度精確性問題,罩棚檐口很難獲得建筑師想要的優美弧線,達不到建筑師想要的效果,如果采用大量的次結構來增強屋面剛度,屋面結構會顯得很厚重、桿件交叉視覺感覺也較亂,不美觀,結構造價也會很高?!?/p>

    該如何解決?李杰成帶領團隊創新性提出了“剛性斜撐膜面鑼桿頂升張膜體系”技術體系,并用到了項目中。通過剛性斜撐增大屋面整體剛度,保證屋面整體變形的協調性,解決了整體剛度不足和變形協調問題,同時省去了搭設高大腳手架的工作,大大節約了施工成本。

    該項目更是一舉摘取了“中國空間結構設計金獎”“中國鋼結構金獎”“國家優質工程獎”“全國優秀勘察設計行業三等獎”“全國優秀勘察設計行業結構獎三等獎”“廣西優秀勘察設計一等獎”“廣西優秀勘察設計結構一等獎”“廣西勘察設計協會科技獎二等獎”“南寧市優秀勘察設計特等獎”“國家優質工程獎突出貢獻者”等十個大獎。


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    ▲貴港市體育中心

    由于結構工程師的職業素養,李杰成習慣用自己熟悉的結構美的藝術視角,重新探尋結構與建筑協調的種種可能性,并獲得了巨大的成功。翻開李杰成的榮譽履歷,無數個首創、首次令人震驚。

    首次采用橡膠支座是在2005年建成“中國-東盟自貿區憑祥國際物流園報關報檢大樓”時采用的,當時由于該建筑主體與園區大門連體設計,跨度達到50米,這在一般民用建筑結構中是極少見的,一個50米跨度的露天結構,在南方的溫度變化作用產生的熱脹冷縮變形,結構自身會產生巨大的溫度應力和變形,如果采用傳統的框架的剛性節點,溫度應力無法釋放容易造成結構支座嚴重開裂甚至破壞,因此對結構安全非常不利。

    “我們借鑒了橋梁的做法,采用橡膠支座來釋放桁架的溫度應力。建成使用十多年來效果非常理想?!崩罱艹烧f,“我們是國內在民用建筑中最早采用這一技術的。實踐證明這是解決房屋建筑大跨度溫度應力的一種很好手段?!痹擁椖恳虼艘搏@得了“廣西優秀勘察設計一等獎”。


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    ▲中國-東盟自貿區憑祥國際物流園報關報檢大樓

    在文華園會所屋頂球形幕墻,其獨特性是梯型玻璃點支幕墻,比傳統的三角形玻璃減少了1/3的支撐的點支爪件的數量,同時更加美觀大方,結構布置要采用精度較高的環線管桁。據悉,這也是國內第一個采用梯型玻璃的球形點支幕墻。項目同樣獲得了“廣西優秀勘察設計一等獎”。

    ▍未來致力于打造廣西首家最具權威的“建筑醫院”的“建筑醫生”

    “建筑是用石頭寫成的史書?!薄旯?   

    在李杰成眼里,建筑也像人一樣,同樣有生老病死的生命周期,而在全壽命周期過程中,也像是人類一樣,會出現各種各樣的病痛,需要有針對性的“治療”。李杰成認為,建筑的壽命既決定于其建造的品質,也受使用過程的保養與維護的影響,更重要的是對建筑能不能堅持定期的“體檢”,有“病”時能不能及時的“治療”。李杰成說,“歐洲對于舊建筑的‘體檢’‘保健’‘治療(修繕)’非常重視。因此,歐洲古城的風貌得以保存,百年建筑比比皆是,甚至千年建筑也不罕見?!敝袊钱斀袷澜缒晷陆ńㄖ疃嗟膰?,也是拆除速度最快的國家。建筑平均使用壽命只有不到30年,百年老宅則更加鮮見?!拔蚁?,我們除了努力實現建筑師的夢想,更多的是要保護、延續已經成載了歷史與夢想的載體——既有建筑,應該為‘患病’的建筑把脈、問診,讓既承載著當今歷史文明又富有時代氣息的建筑得以‘益壽延年’?!边@是“建筑醫生”——結構工程師職責和使命。

    歪樓糾偏就是給患病的建筑“動手術”,對此,李杰成印象最深的是給位于南寧市明秀路一棟傾斜量達330mm的危險房屋糾偏?!斑@一棟歪樓之所以出現這種現象,主要是由于周邊開挖基坑和地鐵開挖造成建筑傾斜。由于該民房毗鄰大型商業群、其他民房和正在施工的地鐵站,周邊情況極為復雜?!睋私?,該民宅為磚混結構,基礎為條基,地上六層,南北向長24.54米,東西向寬10.08米,建筑總高度為19.1米,在相鄰地下室基坑開挖過程中,該建筑出現了傾斜,最大傾斜值339毫米,最大沉降差異178.9毫米,傾斜率達17.75%。如何給這棟“病樓”治???通過一番“問診把脈”,李杰成帶領的團隊開出了“藥方”——采用類似中醫針灸的“打通經絡”的手法,用時4個半月,成功地完成了該建筑物特殊土質地基狀態下的糾偏工作,避免了房屋的安全事故,節約了2000多萬無拆遷補償,取得了良好的經濟效益和社會效益。


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    ▲民房糾偏工作組圖

    在糾偏、平移、“偷梁換柱”、結構改造加固等特種工程技術領域,廣西建科院具有非常突出的技術優勢。早在20多年前,建科院老一輩專家就把北海市北京路的一棟英國領事館整棟樓整體平移了55.8米?!艾F在我們繼續傳承著建科人的技術傳統,不斷地為眾多的‘歪樓’做了‘外科手術’,成功扶正、糾偏、加固和改造了不少存在安全隱患的房屋。正是因為幾代廣西建科人在特種工程的突出成就,廣西建科逐步被業內認可,成為廣西首家名副其實‘建筑醫院’?!?/p>


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    ▲廣西建科院斜向平移北海英國領事館照片

    “我們正在以廣西建科院為依托,組建一所真正的‘建筑醫院’。它擁有類似醫院化驗室、CT室、B超室等齊全的檢測實驗室和技術手段,有一批以廣西工程勘察設計大師領銜、經驗豐富的質量檢測‘檢驗師’和設計鑒定的‘專家大夫’,還有做‘建筑手術’的特種工程施工團隊。它將建成為廣西房屋檢測鑒定、平移糾偏、加固改造等一系列特種工程最權威的‘建筑醫院’,具備為‘病害’建筑提供“把脈、檢驗、開方、理療、手術、康復”等全方位技術服務的能力。成為廣西建筑領域的‘區人民醫院’和‘醫科大附院’,為承載歷史文化的既有建筑的延年益壽和建筑文化保護作出貢獻?!?/p>

    另外,李杰成還長期從事結構檢測技術的研究工作。據了解,廣西地方的材料、氣候的特殊性,全國回彈法規程在廣西應用時,產生非常大的誤差,造成工程建設中的混凝土強度經常出現錯判或者誤判,給廣西工程建設造成巨大的浪費或者帶來安全隱患,目前,他的團隊正在就此開展深入研究,希望通過實驗數據,尋找符合廣西地方實際情況的經驗計算公式和評定方法,并編制成廣西地方標準,而這些成果將在全國技術規范編制中得到廣泛應用。


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    ▲李杰成(在)科研試驗現場

            

            作者:葛郁檳

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