引言
在甘肃,有一位在建筑领域有着深远影响的人物。他自1957年毕业于西安建筑科技大学结构专业后,便投身于甘肃省建筑设计事业,用智慧与汗水书写着辉煌篇章,以卓越的专业成就和深厚的学术造诣赢得了广泛的尊重。《建筑结构》团队带您洞见他的非凡贡献、设计理念以及对行业发展的独特见解,探寻这位杰出专家背后的故事和智慧。
本期受访嘉宾:
莫 庸 甘肃省建筑设计研究院有限公司原总工程师,享受政府特殊津贴专家
Q1:请您聊一聊您是如何进入设计行业的,当时您工作的单位的情况如何?
莫庸:我是1953年在西安建筑工程学院,就是现在的西安建筑科技大学工业与民用建筑结构专业学习,4年后,也就是1957年毕业,1958年被分配到院(甘肃省建筑设计研究院有限公司)开始工作。当时初来乍到,对单位也了解不多,分配来了以后我才知道我们这个单位可不一般。甘肃省当时属于西部发展的重点省份,发展得比较快,有大家耳熟能详的兰炼、兰化、兰石三大公司。此外,当时的发展要求是需要加强土木工程领域的人才,院里后来又从上海、青岛等多地调来诸多设计师,那会儿总工程师是杨德源、副总工程师是李唯驹。我是学校直接分配过来的,机缘巧合从事了结构设计工作。
Q2:您还记得参加工作当时单位里较为典型的工程和您设计的第一个项目吗?
莫庸:我记得当时设计院的重点工程是四大工程。第一个项目是兰州饭店,离火车站比较近,交通较为方便,省政府的接待处就设在这里。建筑有8层到9层,而且中间是方的,两面有两个“分叉”,体型非常漂亮,饭店里面房间宽大、设施也比较好,给人感觉很舒服。
▲ 兰州饭店
第二个项目是民院(现西北民族大学)大礼堂,建筑采用大屋顶,中间是大厅,还有一个2层的挑台楼房,也非常漂亮。
▲ 民院(现西北民族大学)大礼堂
第三个就是民航楼,现在是民航售票的地方。它的特别之处是建筑上有个“弯舌头”状的漂亮造型,整体体型漂亮,立面也都处理的很好。
▲ 民航楼
第四个项目是宁卧庄招待所(现宁卧庄宾馆)的大会议室,大会议室屋面是钢屋架,后面是钢筋混凝土舞台。因为当时是1959年,相对来说在大跨钢屋架设计方面的经验比较少,所以设计人员、施工人员需要爬到上面去详细检查焊缝,必要的时候进行补焊。结构一直到现在,几十年过去了,也没有任何问题。
▲ 宁卧庄招待所(现宁卧庄宾馆)
我参与的第一个工程是土坯平房,也就是木搁檩上面是草泥屋面的民居。参与的第二个工程是兰州华林山烈士陵园纪念碑。当年因为是第一次做这样的工程,画图时真的比较紧张,到处请教。记得当时因为场地周围地形比较低,可以顺利的将场地内地表水及时排走,由于纪念碑下面是湿陷性黄土层,如果水不排掉,现在也有可能发生倾斜。值的高兴的是,项目落成后到现在还没发现什么问题。
▲ 兰州华林山烈士陵园纪念碑
Q3:当时兰州华林山烈士陵园纪念碑所在地山上都是湿陷性黄土,地基处理和现在有什么不同?在当时可借鉴设计经验较少的情况下,您是如何积累自己的专业经验的?
莫庸:当时还没有湿陷性黄土这个概念,我们查阅了相关资料,夯实了地基,并直接在下面做了一个大底盘,确保它不湿陷,不湿陷就不会有倾覆问题。
当时可借鉴设计经验较少,除了请教我的前辈们,像林大志、杨德源、李唯驹,这都算是我的师傅,更多的是自己看规范看资料。因为我家距离单位很近,我一进院就天天去图书馆借书看,把专业的杂志图书翻来覆去反反复复地看。当时我们的同事有部分人员是从上海来的,也有一部分是从青岛的设计室来的,在当时上海来的同志建筑专业的水平相对来说是比较高的。
Q4:您能谈谈在您职业生涯里参与的较为典型的设计项目以及其他方面的工作吗?
莫庸:我从1957年从事工业与民用建筑结构设计工作共35年。这35年里,具体做设计工作有25年,在这25年里,从实习生到技术员,后面担任室主任工程师2年,院里副总工程师8年。在完成大量的工程设计任务的同时,还着重从事工程抗震设计的研究和应用,致力于标准图的设计。“我认真执行岗位职责,指导和解决实际设计工作中的问题和难题,重视总结经验并进行学术交流,意在提高设计群体的专业水平。我深入实际设计一线尽职尽责,积极承担并完成省设计院工程结构设计任务大概100个子项,其中代表性的工程是6项。”这是1992年我申请正高工时写的一段文字介绍。
Q5:您刚才提及的代表性的6项工程,能介绍一下吗?
莫庸:第一个工程是兰州飞天大酒店,共24层,当时我担任项目的副设计总负责,带领团队确定了大开间剪力墙的结构方案,采用了多功能梁耗能结构方案,加强了有关抗震构造措施,控制了周期、地震作用与总重量的比值,进行了8条地震波的动力时程分析,同时在甘肃酒泉召开的全国高层建筑结构抗震学术会上做了交流。那个时候是我们刚刚开始做高层建筑设计。
▲ 兰州飞天大酒店
第二个工程是兰州大厦,共23层,我担任项目的副设计总负责。兰州大厦采用V形平面剪力墙结构,主要特点是底部局部大空间,我们加强了底部大空间及V形平面下的抗震构造措施;记得当时工程基底到卵石层还有大约2m的距离,我们直接利用素混凝土薄垫层处理了黄土地基,保证了工程使用正常。V字形平面在建筑上采用了不同的颜色,使得其特色更加鲜明,项目最终也获得了设计奖项。
第三个工程是刘家峡化肥厂的空分车间,这个空分车间配备的是日本进口的空分装置和压缩机,我担任这个车间的结构设计负责人,主要进行了压缩机的振动分析和厂房的动力计算,测量了压缩机的振幅和厂房的振幅,验算了厂房的振动。这个压缩机装置转速实际上是很高的,不像以前有些资料上介绍的那样转速比较低,因为一旦转速比较低,往往就容易与车间的频率重合,重合就要发生共振。但是这个厂房我们经过验算后发现,两者频率相差比较大,压缩机的频率非常高,而且振幅也比较小,判断没有共振问题,无需特殊处理。地基采用黄土整片垫层,我们设计方在现场用环刀进行了试验。车间投产后使用正常,振幅不大,地基也没有问题。
第四个工程是金城大剧院,这是一个有1400座的中心剧院。在这个工程里,我担任结构专业负责人,全面探讨了复杂结构的抗震设计问题。由于剧院结构非常复杂,前面设置舞台,中间为大观众厅,后方有挑台,且悬挑长度11m。我们对挑台框架的抗震计算简图、计算方法和竖向地震力的组合、倾覆变形验算和防倾覆措施都进行了深入的研究,并撰写了相关论文。这个剧院目前仍在正常使用,没有什么问题。记得这个剧院第一次有演出的时候,我就在外面站着,当时主要是担心挑台出问题,其实我心里知道,这些担心是多余的,因为我们已经采取了足够强的措施可以保证结构安全,不过还是等演出结束了心才真正踏实下来。
▲ 金城大剧院
第五个工程是兰州钢厂650轧钢车间,这是个单层4跨中心轧钢车间,我担任桩基设计负责人,当时一共采用了4000根16m长的预制管桩。原因是这个车间为大量用水的车间,而地基刚好是Ⅱ级湿陷性黄土。采用我们的这个设计后到现在桩基没有任何问题。
第六个工程是七里河体育场的体育练习房,是专门练习篮球的场馆,相当于现在的训练馆。平面接近方形,不像单层长条形工业厂房那样平行变形或S形变形,而是整体平动变形而且纵横向刚度很大,且跨度有20多米,层高比较高。我接到这个工程后也做了一些创新性的工作。
一般这样的工程,可以把它看成一榀一榀的排架,屋面是钢屋架,直接放在柱顶,柱顶铰接。因为屋面采用较厚的大型屋面板,屋面通过三点焊接在柱顶,这样的构造其实屋面刚度相当大的,若不考虑其影响直接按以往的习惯按单榀计算会导致计算简图与实际受力不一致。而我做了一个计算简图,排架中间是四榀,再加上端部山墙排架同步变形。即考虑空间结构整体变形相互影响,解决了上述问题。由此中间的柱子由原来的单独变形转变为整体变形,柱子的主筋数量由5根25mm减小为4根25mm,这是由于有些力传到了边榀,只需对边榀再进行加强即可。这样一来,计算简图就非常合理且符合实际。这个成果出来以后也写了一篇小篇幅的文章,在钢结构领域也引起了不少的关注,这个理论在当时是非常先进的,用现在的理论来讲就是考虑了空间结构协同作用。从那以后,找我商量结构应该怎么考虑的人就越来越多了。
Q6:您刚才提及解决省内几项设计难题,请您介绍一下这方面的情况。
莫庸:我的介绍里写了这样一段话“努力钻研业务技术,解决我省结构工程设计中的重大难题6项,指导设计院在高层建筑工程结构设计方面约30项”,其中这6项我主要说一下。
第一个是针对黄土地区高层建筑结构合理抗震设计的问题并提出了地基处理的3种方法。提出对上部结构在反复调整结构刚度下控制周期、地震作用和总重量比的两项指标,对计算结果进行了判断分析,并提出动力时程分析复核方法以及加强13个薄弱部位的抗震构造措施,同时撰写了论文。
第二个是关于湿陷性黄土地区桩基的抗震设计问题。甘肃省著名岩土专家梁守信提出了负摩阻力的概念,我们把它具体应用到工程上,着实下了好多功夫。因为要考虑地震,且兰州处于8度高烈度区,同时又是强烈湿陷性的黄土地区,高烈度区+强烈湿陷性黄土这种情况在兰州地区比较典型,而其他地方几乎没有,所以其他地方不具备研究的条件,因此我们研究出来的这些理论走便在了前列。比如,关于桩基竖向承载力的计算,我研究以后详细地列出了它的计算公式,以及其他几种组合的计算公式,包括无湿陷无地震、有湿陷无地震、无湿陷有地震、有湿陷有地震共4种情况组合。为便于理解,我绘出了计算原理简图,附上了一栋32层建筑的算例,计算得出的结论是湿陷性起控制作用,地震作用不起控制作用。
▲《 高烈度地震兼湿陷性黄土区桩基竖向承载力计算》相关内容
Q7:这些公式都是您提出来的吗?
莫庸:是的,这些公式是我提出来的,附图也是我画的。当时由于没有人研究过这些问题,这些研究工作是具有创造性的、也是很前沿的。《兰州市抗震设计规程》相关内容都是来源于这部分工作,后续还将成套的抗震构造措施编制成了两本图集,一个是预制桩图集《院G02》,另一个是井桩图集《院G03》。图集刚编出来的时候先在单位内部普遍使用,因为当时其他设计单位对桩基湿陷性计算理论不熟悉,再加上图集使用起来确实方便,慢慢地,甘肃省全省就开始普遍采用这两本图集了。这两本图集可以说是我们单位的一个杰作,实际上当时这两本院内的图集是作为省标图集在使用了。
第三个是影剧院的抗震设计问题。影剧院是民用建筑里面最复杂的一种结构体系。1982年2月我在《地震工程动态》杂志(现《工程抗震与加固改造》杂志前身)发表了《中小型影剧院框架结构抗震设计探讨》这篇文章,当时《地震工程动态》是权威单位国家科委工程抗震专业组建筑学会地震工程学术委员会主办的期刊。这篇文章是这个杂志刊登的第一篇探讨比较复杂的影剧院框架结构抗震设计的文章,也是国内第一次探讨影剧院结构的抗震设计问题,我在这篇文章中提出了抗震计算简图和计算方法,重点提出了楼座悬挑框架需要同时考虑水平、竖向两个方向地震力同时综合作用,同时提出倾覆位移验算方法和抗震构造措施,并写出了两篇论文,另一篇是1990年6月发表在《工程抗震》期刊上的《中小型影剧院悬桁式挑台框架的抗震设计》。
Q8:您当时做这种计算的时候,主要靠手算还是也有了计算机辅助?您第一次提出了影剧院的抗震设计方法,是不是就是走在全国的前沿?
莫庸:当时1980年代实际上也初步有了计算机辅助,但是主要还是手算。第一次提出影剧院的抗震设计方法,已经走在全国的前沿了,主要那个时候大家普遍对抗震设计本身不太熟悉,也都是才刚开始探讨抗震问题。我们结合具体的工程,提出了非常实用的计算简图、计算方法,应该是全国领先。
▲《中小型影剧院框架结构抗震设计探讨》相关图文
▲ 《中小型影剧院悬桁式挑台框架的抗震设计》
第四个是中小型锻工车间的设计问题。我们对兰州地区的70个中小型锻工车间进行了调查。我和李凤翥(院设计一所主任工程师)两个人骑着自行车,把大大小小的锻工车间都走访调查了一遍,提出了总图设计、建筑设计、车间结构设计和措施、锻锤基础设计、湿陷性黄土地基的设计原则和具体的设计方法及措施。当70个中小型锻工车间调查结果出来以后,《建筑学报》杂志社的编辑主动和我约稿,关于该问题的成果已撰写为论文刊登在上1976《建筑学报》第3期的第一篇,当时相关专业类杂志只有《建筑学报》,由于当时一般不突出个人,文章一般不署作者姓名,只注明单位甘肃省建筑勘察设计院。虽然当时的测量工具比现在相对简易,我们还是检测出了70个中小型锻工车间的振幅、频率等数据。其中最大的是兰石厂的大型锻工车间,这是全国有名的大型锻工车间。这篇文章一刊登出来,反响很大,也得到了当时设计院的书记、院长的高度认可,那一年我也获得了全省设计单位的先进工作者。我说这个事情的其实是想表达,这些研究在当时来说,在技术等各方面都是比较先进的。
▲ 《兰州地区中小型锻工车间调查与设计探讨》
第五是关于地震震害调查。首先说下中国台湾9·21大地震调查考察报告。2002年1月7日到18日,应中国台湾注册结构工程师协会邀请,我随内地的建筑结构抗震专家代表团赴台湾参加了在台北市召开的两岸高楼耐震结构研讨会,并赴台中县的雾峰乡参观了九二一地震博物馆,在较重的灾害现场搜集了有关台湾9·21大地震的震害资料,考察了“地震工程研究中心”,和台湾同行探讨了有关本次地震建筑结构的震害及抗震问题,当时同去的人还有徐培福、赵西安、胡庆昌等好多顶级专家。我把考察报告正式写出来,其中的240多幅照片全都是现场考察照片,反映了建筑震害以及很多构造问题。我详细总结了一个多层框架结构的震害,写了一篇文章发表在《工程抗震》杂志2002年第4期上,文章列出了框架结构破坏的8种类型,后续在设计中对结构采取了针对性的加强措施。
▲ 《台湾9·21大地震多层框架结构震害特点和经验》
2008年5·12汶川大地震震后,我们赴成都和陇南考察灾害情况。在成都主要考察了都江堰,在陇南市考察了武都区、文县、成县等地方。我们根据考察情况撰写了5篇文章,地震后3个月,5篇文章同时发表在了《工程抗震与加固改造》杂志2008年8月28号出版的第4期上。当时,在全国性的核心期刊上刊登上一篇文章就算不错了,而像这样5篇文章同时被刊登,是及其少见的。在此之后,还写了一篇文章题为《保证房屋“大震不倒”抗震对策的探讨》的文章发表在《建筑结构》杂志2009年第11期上,提出了砌体结构、框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构详细的防倒塌结构布置建议。
▲ 5篇文章同时发表
▲《 保证房屋“大震不倒”抗震对策的探讨》
第六个是编写了一本《兰州市抗震设计规程》。这个规程里主要讲了抗震设计的12个要点,这12个要点体现了这本规程地域性、实用性的特点,其实后续编制的《甘肃省抗震设计规程》也是参考了这个规程。规程里的很多图都是我画的,比如液化的问题,液化如何绘在图中,光这一点就花了很大功夫,不过最终整体来讲这个规程我觉得还是比较满意的,它明确了国家规范里没有具体说到的一些事项,补充了一些中小型项目未统一的一些事项,便于设计人员执行。
▲ 兰州市抗震设计规程
最后关于我的履历方面,比如建设部的超限工程建筑抗震设防专家委员会把我定为终身委员;参加了比较大的项目审查,如成都的100层超限工程;主持了兰州50~60层的“红楼时代广场”超限高层,还有东方红广场上的“鸿运金茂”超限高层的审查工作以及其他五六十层超限高层工程的审查。还作为审查人审查了建设部的5部国家规范,即《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《高层混凝土结构设计规程》、《建筑抗震鉴定规程》等。作为国家规范的审查人,也通过规范审查工作认识了国内顶级的专家,听听人家的意见对我们的启发也很大。
现在我作为中川国际机场三期扩建工程的专家组成员,希望把这最后一项工作做好。
图片来源丨除特殊注明外,均由作者提供
责任编辑丨时娇娇
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