陈祥福:七五人生相对论 不断创新中国梦
发表时间 2018-05-28 10:47 来源 本站原创

  一一记著名建筑工程专家陈祥福院士

  随着经济的发展,摩天大楼的拔地而起也成为一种常见现象。如今我国已成为世界第二大经济体,高层建筑的数量已为世界第一,高层建筑的高度已为世界第二,还在攀登新的高峰。俗话说,万丈高楼平地起,“高处不胜寒”,高层建筑的设计和建设需要在扎实的基础理论和技术上不断推陈出新,以适应新时代新需求并极具中国特色。著名建筑工程专家陈祥福院士就是这一领域的杰出代表,多年来,陈祥福读了很多数学、力学、技术科学和哲学著作,师从博士导师同济大学著名结构与岩土工程专家侯学渊教授,并拜著名科学家钱伟长、何广乾、孙钧、黄熙龄、许溶烈等。他矢志不渝,专心工作,刻苦学习,不断创新,取得了一系列原创性、突破性的丰硕成果。

  2017年是陈祥福七十五华诞,他的博士研究生们在总结了陈院士的“7个7”的基础上,进一步扩大到“11个7”,即:七十余人生,七十余篇论文,七十余项设计,七项工程施工,七项国家和部级一等奖,七百万字著作,七项成果首创第一,七本规范参编,七项重大工程咨询, 七次全国性学术讲座,七份调研报告获中央领导亲批。陈祥福的人生精彩纷呈,对中国和世界建筑做出重大贡献,成就卓著,如一篇绚丽夺目的华章,呈现于世人面前。陈祥福博士于2012年5月当选联合国-国际生态生命安全科学院院士,中央统战部发贺信、新华社发通稿,俄罗斯功勋科学家鲁萨克O.N院长专门来北京颁发院士文件和证书。

  功勋卓著的建筑结构与岩土工程专家

  陈祥福是著名建筑结构与岩土工程专家,也是我国超高层建筑领域的专家,是个常常仰着头与高空打技术交道的人。

  他是建筑工程专家,也是土木工程专家。同济大学工学博士,教授级高级工程师,城市建设杂志(李瑞环题名)名誉社长、城市建设理论研究杂志主编、中国城市建设理事会理事长,先后担任中国建筑工程总公司科技部副总经理,中建总公司科协副主席兼秘书长、学术委员会主席,中国建筑北京设计研究院副院长、总工程师,英国皇家特许建造师,国家一级注册结构工程师,同济大学博士生和博士后导师,东南大学等兼职教授,中国力学学会理事、国际计算力学协会会员,国际生态生命安全科学院院士、国际生态合作组织首席科学家,中共中央组织部直接联系专家、国务院特殊津贴专家、国家科技奖评审专家,住建部、科技部、中建总公司专家,公安部特邀监督员,创办和主编工程力学杂志,美国马里兰大学名誉教授,美国东部高铁集团中国公司荣誉主席。虽然他已年过七旬,但仍旧工作在设计和研究第一线,亲自主持大型项目设计、研究、咨询、审定或担任结构专业负责人,每年要做多次全国性专题学术报告、审定若干大型项目的设计方案和施工图纸,始终是不停地忙碌。

  1972年国际高层建筑会议,将超高层建筑定义在40层以上,100米以上。在我国,根据不同结构和地震烈度来确定,如北京钢筋混凝土筒体超过120米的建筑称为超高层建筑,但随着建设事业的发展,划分标准也将改变。建筑物越高,技术越复杂,自然产生的重力荷载、风载以及地震影响就越大,所以,超高层建筑对结构、地基的要求是很高的。建筑高度同桥梁跨度一样,已经是一个国家整体科技水平的主要标志之一。

  依山傍海的青岛,红瓦、绿树、碧海、蓝天、彩帆、金沙滩,被誉为齐鲁第一楼的青岛国际金融中心就耸立在这里,南面碧波万顷的大海,俯视奥运百舸争雄,北视翠色迷眼的浮山山脉。它是中国人自行设计的大陆最高建筑,至今亦是采用天然地基上的箱基础(未采用桩基)的世界最高建筑(比美国高37米)。由中国建筑北京设计研究院设计,陈祥福是设计总负责人和结构负责人。

  青岛国际金融中心,58层249米高,国际水平的5A智能化大厦。气宇轩昂、卓尔不凡,凝重从容中彰显出尊贵,是中国传统建筑风格与世界高新技术的完美结合,是集成创新的作品。大厦为扇形平面,楼面采用后张无粘接预应力技术,现浇钢筋混凝土筒中筒结构体系,强风化花岗岩地基,箱型基础,旋转餐厅下的预应力钢筋混凝土悬臂大梁跨度为10米,两角顶为悬挂结构,预应力钢筋混凝土平板,空间钢结构红屋顶,96年封顶,投入使用后,用户反应很好。

  多年来,陈祥福长期辛勤工作在设计与施工第一线。除了青岛国际金融中心,他还主持设计卡塔尔国外交部大楼、北京万达广场、天津奥运新城等70余项工程,获国家部级一等奖10余项;主持施工福州新世大厦、无锡商贸中心等10余项工程;德国斯普林格出版社和中国科学出版社出版“高层建筑设计与施工 ”、“高层建筑沉降计算——理论与应用”(英文版、世界首次)等10余部专著, 其中《中国桩与深基础理论与实践》(英文)获部级一等奖;创新科研重大成果10多项,其中七项达国际领先水平;八十年代研制结构计算软件三套,一套获北京市科技进步二等奖;发表论文70余篇;国家发明专利2项;处理国内外重大工程技术难题10余项。北京军事博物馆在推到原貌重建和加固改造(修旧如旧)两个对立方案评审中,陈祥福院士一直坚持第二个方案,最后一次评审会担任组长主持会议,四票对三票通过第二个方案,上报后得到中央领导亲批。现已修好对外开放。

  精益求精,传承创新步步高

  1942年11月,陈祥福出生在四川资阳。1967年,他于重庆建筑工程学院大学毕业,被分配到北京工作。这一年的北京,故宫的黄色琉璃瓦、红色宫墙徜徉在微醺的风中,一如往昔。而中南海内,烽烟初起,文革轰轰烈烈。正值风华之年的他,踌躇满志,打算在这干出一番事业。但是,站在广阔美丽的土地上,他握在手里的,不是铅笔,而是铁锨;他不是设计者和计算者,而是纯体力劳动者。劳动锻炼、下放基层九年,从河北留守营部队农场到昌平小汤山商业部农场劳动,从北京下放到四川成都劳动和工作。

  1976年,陈祥福回到了阔别多年之久的北京。“我见青山多妩媚,但料青山见我仍如是”。北京平静了、也更理性了,他成熟了、也更坚韧了。当一支笔、一张书桌放在他面前时,终于,夙愿以偿,科学的春天又来了。那一刻设计与研究的欣慰,无法言表,尽管是等得如此长久如此艰辛。

  两年后,他发表了第一篇论文,那时他已36岁了。36岁发表第一篇论文,现在看来,甚至有些不可思议。作为从那个年代走过来的人,这篇文章,不仅仅体现了他的智慧,还更多的融入了他百折不挠的人生经历和生命感悟,也是他的宣言:我不但回来了,我还要继续走下去,为人民、为祖国、为科学而加倍努力奋斗。

  我国传统建筑,在哲学审美上,注重达观平和的世俗情趣;在建筑材料上,以石、砖、瓦、木为主。所以,现代的高层建筑领域更多借鉴了西方的数学力学、结构理论、设计技术,超高层建筑尤其如此。当国家大剧院、国家体育馆宣布中标结果的时候,我们难免会有这样的疑惑,我们自己的建筑在哪里?建筑领域,在学习了国外的经验技术之后,如何从它的影子中走出来,走出有自己特色的路。

  陈祥福院士说,“建筑领域,同样面对着创新这一课题。学习模仿、引进消化吸收的同时,我们要创新,要有自己的知识产权,我们不能被洋人牵了鼻子走。创新型国家,应该从管理创新和科技创新两个方面展开,其中,原创性的科学技术成果最为重要。如今,基础理论、高技术、尖端制造、专利技术已经控制了市场、资源甚至社会。”而他,始终走在前面,他多年经验积累和思索之后,陈祥福研究出一套新的理论——空间变刚度群桩等沉降设计新方法。另外,他还有十多项创新成果,如七十年代援藏,在条件极端困难和世界海拔最高处,设计4座地下岩洞冷库,结束西藏“吃臭肉”的历史。高层建筑与裙房间无沉降缝设计,率先研究和得到高层建筑结构竖向地震频率安全值,首次提出超1000米建筑“空间四合院”结构体系,高层建筑沉降计算新方法,研究得到钢质扁球壳体稳定系数理论-试验值,地下水封岩洞油库围岩应力有限元非线性分析,小城镇生态规划设计的邢台模式。去年,提出雄安新区总体规划安全和环保重大问题四条建议,同时,也提出生态安全建设、智慧城市、智慧结构研究的内容和问题,探索城市建设未来发展走势,研究和推广装配式钢结构建筑。他还十分关注空气污染、水质和污水处理、土壤修复和食品安全、建筑健康和节能环保,不停地在探索和研究相关的国计民生大课题。

  卡塔尔外交部大楼高231米,是中建总公司设计施工总承包的项目,被誉为国际第一幢网状交叉斜柱外框、内筒结构体系建筑。这个建筑结构非常有挑战性,他说,“这个大楼,是卡塔尔的最高建筑,在设计中难点很多。首先,当地‘卡斯特地区’的石灰岩地质构造,地质复杂,地下水丰富,采用高压注水泥浆的方法处理地基和采用空间变刚度群桩;其次,它的外框架为空间网状斜柱框筒结构,不对称式偏心荷载,楼板悬臂,预应力环梁,最顶端有钢结构大穹顶,整个建筑幕墙外采用铝合金遮阳板,这些特殊结构在设计和施工中难度很大。外交大楼的大厅在地下二层,采用下沉式进楼方式;大穹顶高20多米,外表面装饰设计则体现阿拉伯文化特色;另外,无加强层,无避难层、无防火层等设计也是国内所未有。

  对于“空间变刚度群桩等沉降设计新方法”理论,他说,目前,高层建筑或超高层建筑深基础设计方法,主要按静力平衡法进行设计,在确定了超长桩的数量之后,再根据《规范》验算基础的沉降。在高层建筑超长桩箱(筏)基础沉降计算研究中,主要采用半理论、半经验的等代实体深基础方法和采用弹性力学来分别计算群桩的沉降值,往往沉降计算理论值远比实测值要大。根据长桩控制沉降好、短桩承载好的特点和地基应力分布规律以及地基应力、应变分析,地基的综合刚度对基础的沉降起决定作用,由此提出空间变刚度群桩等沉降设计新方法,改变“等桩长、等桩距、等桩径”的传统设计方法。

  学习中不断思索,思索中积累知识,实践中增加经验,突破中提出创新。陈祥福提出的空间变刚度群桩等沉降设计新方法,是桩基设计的历史性突破,工程应用表明,具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

  作为专家,陈祥福从理论和技术上为建筑领域作出重大贡献;作为全国政协委员,他还为我国建筑业发展出谋划策。

  建筑节能在能源资源节约中占有重要地位,建设部就把建筑节能列为工作要点,几次刮起全国范围的“节能风暴”。在“两会”上,他的提案《建筑节能自主创新技术和知识产权中的问题和对策》,新华社发通稿,再次引发创新节能科技的讨论。他说,“建筑节能不仅需要政策土壤,还要有创新节能技术和自主知识产权。技术保障才是建筑节能的‘源头活水’。”

  当前,我国建筑节能制品和知识产权保护水平低,建筑节能企业中能够自主创新的企业少且分散,尤其体现在标准制定中,企业专利标准化、技术专利化尚未形成,假冒伪劣产品、仿名牌产品充斥市场,侵权实例很多。节能建筑的专利技术主要集中在太阳能技术、外墙保温技术和地热源热泵技术,而遮阳技术和门窗技术大多数引进国外技术和设备。最近,纯真空玻璃门窗和幕墙、太阳能利用发展势头很好。建筑节能产品取决生产商的价值取向,很大程度由开发商左右,他们往往只顾眼前利益。政府制定有利于自主创新、保护专利的政策法规之后,知识产权战略不成熟,使技术标准与专利技术分离。建筑节能除了新建公用建筑和住宅外,大量的旧建筑要进行节能改造,这更需要技术、管理创新、机制创新。

  对此,他建议,“建筑节能的企业应加大技术创新的投入、研究企业自主知识产权的专利技术,提高企业的核心竞争力。另外,除了制定各种建筑节能设计标准、施工验收规程和节电节水节能设备标准以外,要制定一些法则和强制性条文,鼓励自主知识创新、保护专利技术、规范建筑节能市场、打击假冒伪劣产品、保护用户利益;成立建筑节能行业协会,包括开发商、建筑节能企业、研究院所、知识产权保护机构、律师和施工单位等,适当重组整合建筑节能企业和专利技术,把成熟专利技术列入国家标准;科技部应加大建筑节能重大技术研究投入,组织科技攻关,产生更多的建筑节能原创性成果和专利,增加国际竞争力。”

  万丈高楼从地起,建筑向高空伸展难,向地下深进更难。只有科学技术的不断突破和创新才能步步高、尺尺深。陈祥福,把手笔留在高空,把心智留在大地,他的心永远深深的寄托于这片土地,关注着它的发展与辉煌。对于美好的未来中国梦 ,让建筑更健康、更智慧、更美丽,他充满期待,也将全力以赴,通过不断创新,谱写更加灿烂的篇章。