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【“杰工”荣光】李杰成:以结构之力量,赋建筑以生命

2021-09-26 15:55     来源:广西科协网
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他是一位建筑结构的艺术家,将建筑师的梦想演绎成现实,成就建筑之美;

他是一位“匠人”,也是一位“医生”,专门为“病害”建筑“把脉问诊”“开方救治”;

他堪称建筑领域里的“诗人”,让冰冷的建筑成为有温度的生命,让人们在一栋栋建筑中感受生命的律动。

▲广西建筑科学研究设计院副院长 李杰成

李杰成,首批广西工程勘察设计大师,教授级高级工程师、国家一级注册结构工程师、国家一级注册建造师。中国勘察设计协会结构分会检测鉴定与加固改造专家工作组副主任、中国土木工程学会结构检测鉴定专业委员会副主任委员、中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土分会理事、中国土木工程学会质量分会理事、中国工程建设标准化协会检测试验专委员会常务委员、广西勘察设计协会副理事长、广西力学学会常务理事、广西超限高层结构审查专家委员会专家、广西科技进步奖评审专家库专家。现任广西建筑科学研究设计院副院长,结构专业学术带头人。

“建筑就像是一本打开的书,从中你可以看到一座城市的抱负。”——沙里宁    

每一座城市里,都会有这样的建筑,它们将城市璀璨的文明与未来发展尽情融合,彰显着一座城市独特的精神气质。

建筑的价值和魅力在于哪里?“建筑承载着每个时代的文化与历史,当我们想起一种文明,往往会想到那个时代的伟大建筑。比如说起古希腊文化,就会想到三大神庙;讲到古罗马历史肯定有罗马斗兽场;登上长城会想起秦始皇,进入故宫能读明清两朝,也会感慨曾经在这里演绎出的康乾盛世……这就是建筑的价值和魅力,设计师应该多给历史留下一些能记载这个时代文明的建筑‘遗产’。”

▍30多年用结构表达建筑思想的“大匠”

“建筑是世界的年鉴,当歌曲和传说已经缄默,它依旧还在诉说。”——果戈里    

在与李杰成交流的过程中,记者明显感觉到他是结构设计师里的“异类”,是极具浪漫主义色彩的“诗人”。“建筑承载了文化和历史才会有生命,建筑设计最重要的因素就是把握时代技术、传承文化脉络,只有这样,建筑才会有生命。”李杰成说。

▲南宁市科技馆新馆

去年,李杰成给“广西优秀青年设计师”的优秀作品集写序时,写了这样一段话:“凿户牖为室,当其无,有室之用,故有之为利,无之为用”,这是道德经中的最原始的建筑理念;德国著名建筑师密斯的名言“少就是多”和老子的观念如出一辙,也和美国建筑大师赖特的“建筑是用结构来表达思想的科学性的艺术”思想互为呼应,具有中国传统哲学味道,意境就像中国画的留白。这三位智者的思想融合成为了李杰成简单的设计观——“结构即建筑”。“这也是先辈哲者和大师们对建筑和结构工程的精彩的诠释,我受益终身。”

“能把建筑师的思想与经典的结构技术、现代科技充分融合,为建筑找到一条既适用、美观又安全可靠的技术路线的工程师,我认为就是合格的结构工程师,否则只能算是画图匠。”这是李杰成对结构工程师职责、使命的理解和诠释。

▍结构工程师让“梦想变成现实”,成就建筑之美

“现代建筑的结构是真正的诗歌。开展这些项目就是使诗歌成真。”——若阿金·卡尔多索    

每一栋建筑都记载每一个时代的历史,不应该不停地拆除这些历史的载体,对建筑工程师来说,留下了作品就是留下了历史。在李杰成眼里,建筑不是简单的钢筋水泥的堆砌,而是能够让人很诗意地栖居其中的依存,是记录时代文明的历史载体。

所谓结构工程就是能把无序的材料科学地组合成为结构,并成就建筑之美的一门学科,它保证了建筑安全、稳定和各种承载能力,是建筑设计的重要要素。

“而结构工程师的工作,就是如何能让建筑师的梦想变为现实的工作,结构工程师是成就建筑之美的操刀者。”李杰成说,没有结构,建筑就无法存在,更别谈美与丑了。好的结构工程师是能用技术的能量与建筑师的灵感碰撞出绚丽的火花,将技术和艺术高度融合到建筑里的设计师,能形成一套让建筑适用、美观、安全的本建筑独特的技术体系,并通过图纸来表达出来。这个过程就是结构工程师的工作。

南宁市科技馆、南宁市城隍庙、贵港市体育中心……广西各地有名建筑的背后,几乎都能找到李杰成的身影。“贵港市体育中心项目是当时国内采用PTFE+ETFE组合膜面规模最大的膜结构项目之一。我们研究了国内同类项目,当时国内类似项目基本上都是采用索膜结构‘飞柱’结构形式,是通过钢索张紧托起飞柱来张膜。”李杰成说,“由于钢索是柔性的,屋面的刚度偏弱,整体性较差,而屋盖的悬挑跨度从10多米到48米不等,因钢材强度有不同的富裕程度等的不确定因素,挑蓬主桁架的刚度控制难度很大,因此屋面施工完成后,由于刚度精确性问题,罩棚檐口很难获得建筑师想要的优美弧线,达不到建筑师想要的效果,如果采用大量的次结构来增强屋面刚度,屋面结构会显得很厚重、杆件交叉视觉感觉也较乱,不美观,结构造价也会很高。”

该如何解决?李杰成带领团队创新性提出了“刚性斜撑膜面锣杆顶升张膜体系”技术体系,并用到了项目中。通过刚性斜撑增大屋面整体刚度,保证屋面整体变形的协调性,解决了整体刚度不足和变形协调问题,同时省去了搭设高大脚手架的工作,大大节约了施工成本。

该项目更是一举摘取了“中国空间结构设计金奖”“中国钢结构金奖”“国家优质工程奖”“全国优秀勘察设计行业三等奖”“全国优秀勘察设计行业结构奖三等奖”“广西优秀勘察设计一等奖”“广西优秀勘察设计结构一等奖”“广西勘察设计协会科技奖二等奖”“南宁市优秀勘察设计特等奖”“国家优质工程奖突出贡献者”等十个大奖。

▲贵港市体育中心

由于结构工程师的职业素养,李杰成习惯用自己熟悉的结构美的艺术视角,重新探寻结构与建筑协调的种种可能性,并获得了巨大的成功。翻开李杰成的荣誉履历,无数个首创、首次令人震惊。

首次采用橡胶支座是在2005年建成“中国-东盟自贸区凭祥国际物流园报关报检大楼”时采用的,当时由于该建筑主体与园区大门连体设计,跨度达到50米,这在一般民用建筑结构中是极少见的,一个50米跨度的露天结构,在南方的温度变化作用产生的热胀冷缩变形,结构自身会产生巨大的温度应力和变形,如果采用传统的框架的刚性节点,温度应力无法释放容易造成结构支座严重开裂甚至破坏,因此对结构安全非常不利。

“我们借鉴了桥梁的做法,采用橡胶支座来释放桁架的温度应力。建成使用十多年来效果非常理想。”李杰成说,“我们是国内在民用建筑中最早采用这一技术的。实践证明这是解决房屋建筑大跨度温度应力的一种很好手段。”该项目因此也获得了“广西优秀勘察设计一等奖”。

▲中国-东盟自贸区凭祥国际物流园报关报检大楼

在文华园会所屋顶球形幕墙,其独特性是梯型玻璃点支幕墙,比传统的三角形玻璃减少了1/3的支撑的点支爪件的数量,同时更加美观大方,结构布置要采用精度较高的环线管桁。据悉,这也是国内第一个采用梯型玻璃的球形点支幕墙。项目同样获得了“广西优秀勘察设计一等奖”。

▍未来致力于打造广西首家最具权威的“建筑医院”的“建筑医生”

“建筑是用石头写成的史书。”——雨果    

在李杰成眼里,建筑也像人一样,同样有生老病死的生命周期,而在全寿命周期过程中,也像是人类一样,会出现各种各样的病痛,需要有针对性的“治疗”。李杰成认为,建筑的寿命既决定于其建造的品质,也受使用过程的保养与维护的影响,更重要的是对建筑能不能坚持定期的“体检”,有“病”时能不能及时的“治疗”。李杰成说,“欧洲对于旧建筑的‘体检’‘保健’‘治疗(修缮)’非常重视。因此,欧洲古城的风貌得以保存,百年建筑比比皆是,甚至千年建筑也不罕见。”中国是当今世界年新建建筑最多的国家,也是拆除速度最快的国家。建筑平均使用寿命只有不到30年,百年老宅则更加鲜见。“我想,我们除了努力实现建筑师的梦想,更多的是要保护、延续已经承载了历史与梦想的载体——既有建筑,应该为‘患病’的建筑把脉、问诊,让既承载着当今历史文明又富有时代气息的建筑得以‘益寿延年’。”这是“建筑医生”——结构工程师职责和使命。

歪楼纠偏就是给患病的建筑“动手术”,对此,李杰成印象最深的是给位于南宁市明秀路一栋倾斜量达330mm的危险房屋纠偏。“这一栋歪楼之所以出现这种现象,主要是由于周边开挖基坑和地铁开挖造成建筑倾斜。由于该民房毗邻大型商业群、其他民房和正在施工的地铁站,周边情况极为复杂。”据了解,该民宅为砖混结构,基础为条基,地上六层,南北向长24.54米,东西向宽10.08米,建筑总高度为19.1米,在相邻地下室基坑开挖过程中,该建筑出现了倾斜,最大倾斜值339毫米,最大沉降差异178.9毫米,倾斜率达17.75%。如何给这栋“病楼”治病?通过一番“问诊把脉”,李杰成带领的团队开出了“药方”——采用类似中医针灸的“打通经络”的手法,用时4个半月,成功地完成了该建筑物特殊土质地基状态下的纠偏工作,避免了房屋的安全事故,节约了2000多万无拆迁补偿,取得了良好的经济效益和社会效益。

▲民房纠偏工作组图

在纠偏、平移、“偷梁换柱”、结构改造加固等特种工程技术领域,广西建科院具有非常突出的技术优势。早在20多年前,建科院老一辈专家就把北海市北京路的一栋英国领事馆整栋楼整体平移了55.8米。“现在我们继续传承着建科人的技术传统,不断地为众多的‘歪楼’做了‘外科手术’,成功扶正、纠偏、加固和改造了不少存在安全隐患的房屋。正是因为几代广西建科人在特种工程的突出成就,广西建科逐步被业内认可,成为广西首家名副其实‘建筑医院’。”

▲广西建科院斜向平移北海英国领事馆照片

“我们正在以广西建科院为依托,组建一所真正的‘建筑医院’。它拥有类似医院化验室、CT室、B超室等齐全的检测实验室和技术手段,有一批以广西工程勘察设计大师领衔、经验丰富的质量检测‘检验师’和设计鉴定的‘专家大夫’,还有做‘建筑手术’的特种工程施工团队。它将建成为广西房屋检测鉴定、平移纠偏、加固改造等一系列特种工程最权威的‘建筑医院’,具备为‘病害’建筑提供“把脉、检验、开方、理疗、手术、康复”等全方位技术服务的能力。成为广西建筑领域的‘区人民医院’和‘医科大附院’,为承载历史文化的既有建筑的延年益寿和建筑文化保护作出贡献。”

另外,李杰成还长期从事结构检测技术的研究工作。据了解,广西地方的材料、气候的特殊性,全国回弹法规程在广西应用时,产生非常大的误差,造成工程建设中的混凝土强度经常出现错判或者误判,给广西工程建设造成巨大的浪费或者带来安全隐患,目前,他的团队正在就此开展深入研究,希望通过实验数据,寻找符合广西地方实际情况的经验计算公式和评定方法,并编制成广西地方标准,而这些成果将在全国技术规范编制中得到广泛应用。

▲李杰成(在)科研试验现场

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