摘要:發(fā)展以高安全性能、高使用性能、高施工性能、高環(huán)保性能、高維護(hù)性能、高耐久性能等為特征的高性能結(jié)構(gòu)工程是我國(guó)未來(lái)結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的核心戰(zhàn)略,也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)結(jié)構(gòu)工程可持續(xù)發(fā)展的必由之路。文中分析我國(guó)結(jié)構(gòu)工程面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),提出以高性能結(jié)構(gòu)工程為核心理念的發(fā)展戰(zhàn)略,具體討論制約我國(guó)高性能結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的一些主要問(wèn)題,并從工程建造體系和科技研發(fā)體系兩個(gè)方面提出實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)工程戰(zhàn)略目標(biāo)的對(duì)策建議! 

  關(guān)鍵詞:高性能; 結(jié)構(gòu)工程; 土木工程; 可持續(xù)發(fā)展; 發(fā)展戰(zhàn)略;

  1、我國(guó)結(jié)構(gòu)工程面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)  

  改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)大規(guī);A(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)結(jié)構(gòu)工程產(chǎn)生巨大需求。隨著一大批標(biāo)志性重大土木工程在我國(guó)建成、結(jié)構(gòu)規(guī)模以及復(fù)雜程度不斷刷新,我國(guó)結(jié)構(gòu)工程在材料、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、以及施工等各個(gè)方面的科技水平取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,達(dá)到了前所未有的高度。隨著中央城鎮(zhèn)化工作會(huì)議將新型城鎮(zhèn)化建設(shè)作為中國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要戰(zhàn)略,城鎮(zhèn)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將成為中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要引擎,這必將有力推動(dòng)我國(guó)結(jié)構(gòu)工程新一輪的飛速發(fā)展,并為我國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)科水平躋身國(guó)際前列提供前所未有的契機(jī)! 

  然而,我國(guó)土木工程建設(shè)雖然取得了巨大的成就,但在資源能源消耗、環(huán)境保護(hù)、使用壽命、安全可靠、抗災(zāi)能力等方面仍存在很多亟待解決的迫切問(wèn)題,已成為我國(guó)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域當(dāng)前面臨的重大挑戰(zhàn)。2009年,中國(guó)工程院戰(zhàn)略咨詢(xún)項(xiàng)目“土木學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及前沿發(fā)展方向研究”綜合報(bào)告[1] 指出:“我國(guó)的建筑能耗占國(guó)家全部能耗的32%,已經(jīng)成為國(guó)家單項(xiàng)能耗最大的行業(yè);每年我國(guó)消耗全球一半的鋼鐵和水泥用于建筑業(yè),而水泥和鋼鐵的碳排放量占到總排放量的30%以上;我國(guó)大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生了大量的建筑垃圾,我國(guó)建筑垃圾的數(shù)量已占到城市垃圾總量的30%~40%”.我國(guó)存在大量建筑、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限就嚴(yán)重劣化,耐久性堪憂。浙江大學(xué)于2004年開(kāi)展的結(jié)構(gòu)耐久性調(diào)查[2] 表明,我國(guó)東南沿海地區(qū)興建的大量公路橋梁存在嚴(yán)重的耐久性問(wèn)題,兼顧不同的建成年份、結(jié)構(gòu)型式和規(guī)模選擇的37座代表性橋梁中基本完好的僅2座。我國(guó)土木工程事故頻發(fā),橋梁垮塌、腳手架坍塌等時(shí)有發(fā)生,表明安全可靠這一最基本的結(jié)構(gòu)性能要求仍未完全解決。作為世界上自然災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家之一,我國(guó)面臨的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)日趨嚴(yán)重,其中土木工程作為災(zāi)害的主要載體,負(fù)有難以推卸的責(zé)任! 

  結(jié)構(gòu)工程近年來(lái)暴露出來(lái)的上述種種問(wèn)題,和當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展(sustainable development)的大潮流是不相稱(chēng)的,不僅難以保持結(jié)構(gòu)工程本身的長(zhǎng)期協(xié)調(diào)發(fā)展,而且還將損害子孫后代的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益?沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是人類(lèi)社會(huì)經(jīng)歷近半個(gè)世紀(jì)的教訓(xùn)與爭(zhēng)論所逐漸形成的共識(shí)。1962年,雷切爾·卡遜發(fā)表《寂靜的春天》[3] 第一次喚起人類(lèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注。隨著1968年羅馬俱樂(lè)部發(fā)表《增長(zhǎng)的極限》[3-5] 和1987年世界資源與環(huán)境委員會(huì)發(fā)表《我們共同的未來(lái)》[3,5-6] ,可持續(xù)發(fā)展逐漸成為了人類(lèi)世界發(fā)展的新綱領(lǐng)。1992年的聯(lián)合國(guó)大會(huì)正式描繪了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)藍(lán)圖,把“可持續(xù)發(fā)展”定義為:既符合當(dāng)代人類(lèi)的需求,又不致?lián)p害后代人滿足其需求能力的發(fā)展[3] .隨即1996年國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)發(fā)出了國(guó)際工程界的第一聲“可持續(xù)發(fā)展宣言”[5] .但是,2002年聯(lián)合國(guó)大會(huì)的宣言中卻明確指出:“1992年聯(lián)合國(guó)會(huì)議所確定的目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)”[3] ,并且直到今天,環(huán)境污染、資源短缺等問(wèn)題仍非常嚴(yán)峻,這其中土木工程師責(zé)任重大,因?yàn)橥聊竟こ淌菍?duì)自然界影響最大的一項(xiàng)人類(lèi)活動(dòng)。結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造的每一項(xiàng)土木工程作品究竟會(huì)對(duì)我們的子孫后代產(chǎn)生怎樣的影響,值得我們認(rèn)真反思! 

  2、我國(guó)對(duì)高性能結(jié)構(gòu)工程的迫切需求  

  面對(duì)我國(guó)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn),需要從源頭上變革結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展模式。“性能”(performance)是結(jié)構(gòu)工程核心價(jià)值的體現(xiàn),結(jié)構(gòu)工程從業(yè)人員(包括科技工作者)應(yīng)當(dāng)不斷追求結(jié)構(gòu)工程性能的提升,并以此作為他們職業(yè)發(fā)展的目標(biāo)和判斷作品優(yōu)劣的依據(jù)。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)以追求結(jié)構(gòu)性能的提升為己任,而不應(yīng)以滿足規(guī)范要求為目標(biāo)。正如2009年陳肇元院士所指出,我國(guó)長(zhǎng)期采用的基于規(guī)范的指令式或處方式[7] 的簡(jiǎn)單粗放設(shè)計(jì)模式,使結(jié)構(gòu)工程師逐漸迷失了“性能”這一結(jié)構(gòu)工程的根本目標(biāo)。因此,在當(dāng)前形勢(shì)下,大力呼吁回歸結(jié)構(gòu)工程的本質(zhì),將“高性能結(jié)構(gòu)工程”(high-performance structural engineering)放在結(jié)構(gòu)工程未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略高度上,極為迫切和必要! 

  “高性能結(jié)構(gòu)工程”的內(nèi)涵需要隨著時(shí)代的發(fā)展不斷拓展。過(guò)去,結(jié)構(gòu)工程的“性能”主要指安全性能,尤其關(guān)注構(gòu)件的安全性能。當(dāng)然,保證結(jié)構(gòu)的安全是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最基本的要求,但僅僅滿足這一要求難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。“高性能結(jié)構(gòu)工程”應(yīng)當(dāng)包含“高安全性能、高使用性能、高經(jīng)濟(jì)性能、高施工性能、高環(huán)保性能、高維護(hù)性能、高耐久性能、高抗災(zāi)性能”等一系列豐富的內(nèi)涵,一項(xiàng)結(jié)構(gòu)工程雖然很難在上述各個(gè)方面同時(shí)達(dá)到高性能,但應(yīng)力爭(zhēng)達(dá)到綜合高性能,此外還應(yīng)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)直至拆除整個(gè)生命周期內(nèi)努力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的高性能。  

  實(shí)現(xiàn)“高性能結(jié)構(gòu)工程”,必須堅(jiān)持“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、耐久、美觀”的建設(shè)方針。早在1956年,國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過(guò)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)設(shè)計(jì)工作的決定》[8] 首次提出了我國(guó)建設(shè)方針:“在民用建筑設(shè)計(jì)中,必須全面掌握適用、經(jīng)濟(jì),在可能條件下注意美觀的原則。”到20世紀(jì)90年代,我國(guó)的建設(shè)方針修改為“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”,進(jìn)入21世紀(jì),隨著結(jié)構(gòu)工程的耐久性問(wèn)題得到越來(lái)越多的關(guān)注,建設(shè)方針又進(jìn)一步修改為“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、耐久、美觀”.從建設(shè)方針的變遷可以清楚地看到結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展趨勢(shì)。首先,無(wú)論哪個(gè)時(shí)期,對(duì)“適用”的要求始終沒(méi)有改變,因?yàn)榻ㄔ焱聊竟こ痰暮诵哪康牟皇怯脕?lái)觀賞,而是要被人使用、為人服務(wù),實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。其次,安全和省錢(qián)是結(jié)構(gòu)工程師最重要的職責(zé),而結(jié)構(gòu)安全又是重中之重,關(guān)系人民生命財(cái)產(chǎn)安全。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下努力降低造價(jià),提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。許多時(shí)候,安全和經(jīng)濟(jì)并不是不可調(diào)和的矛盾,不合理的結(jié)構(gòu)方案可能會(huì)導(dǎo)致“花錢(qián)買(mǎi)不安全”,而合理的結(jié)構(gòu)方案往往能做到安全與省錢(qián)雙贏。再次,無(wú)論哪個(gè)時(shí)期,美觀總是放在最后。土木工程作為人類(lèi)生存環(huán)境的一部分,自然需要視覺(jué)外觀上的和諧,但過(guò)分追求美觀,甚至不惜以犧牲安全、適用、經(jīng)濟(jì)、耐久為代價(jià)追求視覺(jué)沖擊,就是舍本逐末、華而不實(shí)。最后,土木工程是百年大計(jì),因耐久性問(wèn)題導(dǎo)致過(guò)早拆除和重建,將極大地浪費(fèi)資源、破壞環(huán)境,因此“耐久”正逐漸成為結(jié)構(gòu)工程非常重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則! 

  “高性能結(jié)構(gòu)工程”具體表現(xiàn)為:  

  (1)方案合理---包括建筑方案和結(jié)構(gòu)方案,確保土木工程的“優(yōu)生”;  

  (2)分析計(jì)算準(zhǔn)確---分析計(jì)算模型能準(zhǔn)確反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力特征,為精細(xì)化設(shè)計(jì)提供依據(jù);  

 。3)受力性能好---避免裂縫、裂紋、失穩(wěn)以及脆性破壞;  

 。4)材料利用率高---充分發(fā)揮不同材料的各自?xún)?yōu)勢(shì),揚(yáng)長(zhǎng)避短,促進(jìn)節(jié)約資源、節(jié)能環(huán)保;  

 。5)整體牢固性好---通過(guò)合理的構(gòu)造措施防止傾覆、倒塌和脫落,是結(jié)構(gòu)工程減災(zāi)的核心策略;  

  (6)自重輕---除少數(shù)需要增強(qiáng)抗傾覆能力或減輕振動(dòng)的場(chǎng)合,減輕自重有利于減少下部結(jié)構(gòu)造價(jià),提升結(jié)構(gòu)跨越能力,減小地震作用,提升結(jié)構(gòu)抗震性能;  

 。7)構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工方便---倡導(dǎo)復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,有利于確保工程質(zhì)量,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,減少用工數(shù)量;  

 。8)全壽命費(fèi)用低---實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)要求! 

  “高性能結(jié)構(gòu)工程”并不針對(duì)某種特定的結(jié)構(gòu)形式,而是倡導(dǎo)用“性能”來(lái)衡量結(jié)構(gòu)工程的優(yōu)劣。對(duì)于任何結(jié)構(gòu)形式,都應(yīng)采取包容的態(tài)度,不應(yīng)輕易否定某種結(jié)構(gòu)形式,更不應(yīng)過(guò)度夸大某種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢(shì),應(yīng)當(dāng)在搞清每種結(jié)構(gòu)形式各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)和適用范圍的前提下,根據(jù)不同的設(shè)計(jì)條件以及對(duì)結(jié)構(gòu)性能的需求選擇最恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。事實(shí)上,沒(méi)有最好的結(jié)構(gòu),只有合適的結(jié)構(gòu),只要滿足基本設(shè)計(jì)原則、符合高性能結(jié)構(gòu)工程特征的結(jié)構(gòu)就是合適的結(jié)構(gòu)。譬如,距今已有1400多年歷史的趙州橋,充分發(fā)揮了石材抗壓性能好的優(yōu)勢(shì),在漫長(zhǎng)的歲月中,經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次洪水沖擊、風(fēng)吹雨打、冰雪風(fēng)霜的侵蝕和8次地震的考驗(yàn),卻仍然挺立在清水河上[9] ,雖然跨度僅37m,但它無(wú)疑是高性能結(jié)構(gòu)的杰出代表。相反,有些標(biāo)榜采用“現(xiàn)代技術(shù)”建造的橋梁,雖然跨度很大,規(guī)模很大,但通車(chē)不過(guò)幾年就出現(xiàn)各種病害,有的甚至出現(xiàn)橋面垮塌、纜索斷裂等惡性事故,這樣的結(jié)構(gòu)難以稱(chēng)得上高性能結(jié)構(gòu)。高性能結(jié)構(gòu)的對(duì)象不僅包括大型復(fù)雜土木工程,而且還應(yīng)包括量大面廣的土木工程,如學(xué)校建筑、醫(yī)院建筑、商業(yè)建筑、住宅建筑、中小跨徑橋梁等,我們不能因關(guān)注重大土木工程而忽視惠及民生的一般土木工程,不能顧此失彼,所有土木工程結(jié)構(gòu)都應(yīng)以高性能作為發(fā)展目標(biāo)! 

  3、制約我國(guó)高性能結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的主要問(wèn)題  

  3.1 重建筑、輕結(jié)構(gòu),重外觀、輕功能  

  近年來(lái),我國(guó)完成了許多重大土木工程建設(shè),很多項(xiàng)目由于過(guò)分注重視覺(jué)效果,盲目追求建筑方案的標(biāo)新立異,產(chǎn)生了一批不合理的結(jié)構(gòu)和奇奇怪怪的建筑。用極高的代價(jià)實(shí)現(xiàn)這些不合理的建筑,導(dǎo)致資源消耗大、能耗大、使用功能差、抗災(zāi)能力弱、施工難度大、工程隱蔽部分質(zhì)量存疑、安全隱患突出等一系列問(wèn)題,浪費(fèi)的是全社會(huì)的資源,貽害的是子孫后代。重大土木工程建設(shè)影響重大,瞄準(zhǔn)社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化活動(dòng)的重大需求,建成后對(duì)社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展影響深遠(yuǎn),必須以“百年大計(jì)”、“千秋大業(yè)”的高度論證實(shí)施。建筑方案是源頭,其確定本應(yīng)慎之又慎,但我國(guó)目前的現(xiàn)狀是:建筑方案首先確定,結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)圍繞既定的建筑方案轉(zhuǎn),建筑方案階段結(jié)構(gòu)論證薄弱,結(jié)構(gòu)專(zhuān)家意見(jiàn)不受重視,建筑方案導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不合理,最終的結(jié)果必定是高昂的結(jié)構(gòu)代價(jià)。近年來(lái)飽受爭(zhēng)議的是,在北京這樣一個(gè)高度擁擠的城市,8度設(shè)防的區(qū)域,全國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)文化中心,竟能允許修建“形體極端古怪并對(duì)抗震極其不利的病態(tài)建筑”[7] ,可見(jiàn)建筑方案的決定全然不顧結(jié)構(gòu)的合理性和可行性,甚至可以說(shuō)是輕率的,相關(guān)法律法規(guī)和制度建設(shè)是多么薄弱,長(zhǎng)此以往中國(guó)只能淪為國(guó)外建筑師的試驗(yàn)田! 

  將美觀放在第一位,將結(jié)構(gòu)性能統(tǒng)統(tǒng)拋在腦后,將土木工程建設(shè)作為裝點(diǎn)門(mén)面的擺設(shè),我國(guó)近年來(lái)大量興建的博物館就是典型一例。北京市政府委托的《首都博物館新館建設(shè)工程后評(píng)價(jià)報(bào)告》舉例說(shuō):有的博物館建筑成覆斗狀或陳列展廳呈扇形,既不利展陳布置,又浪費(fèi)空間面積;有的博物館建筑設(shè)計(jì)不能滿足展陳的要求,其主題意境被全部破壞,整體方案失敗,結(jié)果推倒重來(lái),耗費(fèi)人力、財(cái)力、時(shí)間。這些結(jié)構(gòu),并不滿足“高使用性能”的要求,也不滿足“適用”的建設(shè)方針! 

  3.2 重結(jié)構(gòu)施工圖,輕結(jié)構(gòu)方案  

  如果結(jié)構(gòu)方案不合理,施工圖做得再精細(xì)也于事無(wú)補(bǔ),這就好比要使一個(gè)孩子健康成長(zhǎng),首先要做的就是“優(yōu)生”,如果先天不足后天再怎么彌補(bǔ)可能也是徒勞的。結(jié)構(gòu)方案的確定應(yīng)當(dāng)非常慎重,應(yīng)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲和科學(xué)論證,盡可能充分考慮可能遇到的各種問(wèn)題,詳細(xì)比較不同方案的優(yōu)劣,一旦結(jié)構(gòu)方案確定,后續(xù)的施工圖設(shè)計(jì)就是一些按部就班的細(xì)化工作。需要指出的是,合理的建筑方案和結(jié)構(gòu)方案是確保結(jié)構(gòu)“優(yōu)生”的兩大基石,兩者缺一不可。應(yīng)當(dāng)看到,一些不合理的結(jié)構(gòu)方案并不是由建筑方案引起的,而是結(jié)構(gòu)工程師的疏漏和責(zé)任心的缺失所致! 

  某研究報(bào)告曾比較過(guò)一組跨度在500~550m的橋梁結(jié)構(gòu),由于采用不同的結(jié)構(gòu)方案,用鋼量最大達(dá)47000t,最小僅為10790t,其中某橋通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化,用鋼量節(jié)省了約50%,結(jié)構(gòu)方案的重要性可見(jiàn)一斑。橫跨同一道路的兩座大跨人行天橋,由于采用不同的結(jié)構(gòu)方案,截面高度相差31%,總用鋼量相差33%,造價(jià)相差26%.某跨路口橋梁,原結(jié)構(gòu)方案必須在路中設(shè)墩,嚴(yán)重影響橋下交通,后改用組合結(jié)構(gòu)方案,則順利去掉了這一橋墩。某高位連體結(jié)構(gòu)[10] ,不同的結(jié)構(gòu)方案梁截面高度相差30%,而結(jié)構(gòu)自重竟相差73%.以上數(shù)據(jù)充分表明選擇合理結(jié)構(gòu)方案的重要性! 

  近年來(lái),正交異性鋼橋面在國(guó)內(nèi)一些城市的立交橋中得到較多應(yīng)用讓人擔(dān)憂。這種結(jié)構(gòu)用鋼量大,造價(jià)高,現(xiàn)場(chǎng)焊縫量大,尤其是U肋的拼接非常復(fù)雜,施工難度大,工期甚至比現(xiàn)澆混凝土橋還要長(zhǎng),外露焊縫景觀效果差,橋面鋪裝和疲勞問(wèn)題突出,維護(hù)費(fèi)用高。優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)當(dāng)工廠制作,現(xiàn)場(chǎng)高強(qiáng)螺栓連接,盡可能避免現(xiàn)場(chǎng)焊接,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量難以保證,現(xiàn)場(chǎng)焊接后涂裝防護(hù)困難,涂裝質(zhì)量也難以保證。而在城市立交中應(yīng)用正交異性鋼橋面,嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)的形象,是典型的“花錢(qián)買(mǎi)不安全”.某主跨60m的立交橋,采用正交異性鋼橋面方案每平米用鋼量達(dá)546kg,而采用組合結(jié)構(gòu)方案每平米用鋼量可降至349kg,筆者完成設(shè)計(jì)的某主跨96m的連續(xù)組合梁橋,每平米用鋼量也可控制在500kg左右! 

  3.3 考慮施工的可行性和方便性不足,理論聯(lián)系實(shí)際不夠  

  結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)十分重視施工的可行性,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程的成果最終是要通過(guò)施工這個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)具體實(shí)現(xiàn),如果無(wú)法施工,再好的構(gòu)想也只能是紙上談兵。筆者在長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)工程實(shí)踐中曾遇到許多工程設(shè)計(jì),雖然理論上可行,但構(gòu)造復(fù)雜、施工難度很大,如果不從設(shè)計(jì)上加以改進(jìn),不僅施工成本高,而且施工質(zhì)量難以保證,從而給工程埋下安全隱患。許多結(jié)構(gòu)形式之所以難以在工程界廣泛推廣,施工困難是其中的重要原因,所以不考慮施工的設(shè)計(jì)是不完整的設(shè)計(jì)。我國(guó)當(dāng)前的工程建造體系,設(shè)計(jì)和施工往往是獨(dú)立承包、相互割裂的,結(jié)構(gòu)工程師深入現(xiàn)場(chǎng)不夠,科技研發(fā)人員深入實(shí)際調(diào)研不足,對(duì)施工現(xiàn)狀缺乏充分了解,不考慮施工的可行性和方便性的情況比較普遍,常常造成質(zhì)量、工期和造價(jià)的失控。因此,很有必要在土木工程領(lǐng)域重提加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際。某研究報(bào)告曾調(diào)研了跨度基本相同的三座橋梁,令人吃驚的是它們的施工用鋼量差別非常大,一座40000t,一座11000t,一座僅4000t,因此,施工階段乃至維護(hù)階段所需的資源消耗及其產(chǎn)生的費(fèi)用必須在最初論證結(jié)構(gòu)方案時(shí)就予以充分的考慮,否則全壽命綜合造價(jià)低但直接材料費(fèi)略高的方案難以在方案競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。  

  3.4 重投資、輕耐久,重建設(shè)、輕維護(hù)  

  凡是能經(jīng)歷歷史長(zhǎng)河考驗(yàn)而屹立不倒的著名土木工程作品,都是“精耕細(xì)作”的結(jié)果。悉尼歌劇院的混凝土薄殼結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到施工總共耗時(shí)16年,竣工至今依然完好。而國(guó)內(nèi)建造的許多結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)使用壽命50年甚至100年,但使用10年就出現(xiàn)開(kāi)裂、破損等病害,不得不加固甚至推倒重建。我國(guó)結(jié)構(gòu)工程所面臨的耐久性問(wèn)題與日俱增,反映的是“中國(guó)速度”的背后對(duì)“質(zhì)量”的犧牲。耐久性問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工程師提出了更高的挑戰(zhàn),因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程師必須熟悉從材料制備、到施工、再到維養(yǎng)的一系列知識(shí),并應(yīng)用到他的設(shè)計(jì)中,同時(shí)還需要設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管理各方努力提高各自工作的精細(xì)化程度,因?yàn)槿魏我粋(gè)環(huán)節(jié)的疏漏都可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用壽命的大幅縮短。例如:混凝土養(yǎng)護(hù)不達(dá)標(biāo)、混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足、混凝土保護(hù)層厚度施工偏差[7] 等,可謂“細(xì)節(jié)決定成敗”.  

  當(dāng)然,結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新仍然是從根源上解決耐久性問(wèn)題的重要途徑之一。例如,大跨橋梁中正交異性鋼橋面的疲勞裂紋和鋪裝劣化問(wèn)題是長(zhǎng)期以來(lái)困擾橋梁工程界的耐久性問(wèn)題。近年來(lái),我國(guó)通過(guò)結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新,將組合橋面系引入大跨橋梁[11] ,并進(jìn)一步通過(guò)超高性能混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的組合減輕橋面系自重[12-13] ,可從源頭上有效解決大跨橋梁橋面系的耐久性問(wèn)題! 

  3.5 重規(guī)范、輕創(chuàng)新,新思想、新理念、新技術(shù)應(yīng)用不足  

  規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系本來(lái)應(yīng)當(dāng)是促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)力,而在我國(guó)有時(shí)卻成為了阻礙科技創(chuàng)新的枷鎖。我國(guó)的規(guī)范修訂周期太長(zhǎng),很多新思想、新理念、新技術(shù)等到進(jìn)入規(guī)范早已落伍。我國(guó)的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,自1998年修訂后直到2014年才再版,間隔16年,期間我國(guó)所有的高層建筑都是在一成不變的1998版規(guī)程指導(dǎo)下建成的。難怪我國(guó)混合結(jié)構(gòu)的用鋼量已達(dá)到或高于北美純鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量,經(jīng)濟(jì)性顯著落后國(guó)際水平[14] .問(wèn)題同樣存在于橋梁工程界,并且似乎更為嚴(yán)重。我國(guó)1986年頒布的《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,直到2015年才改版,間隔時(shí)間長(zhǎng)達(dá)29年。此外,如何定位規(guī)范的作用非常值得深思。我國(guó)在編制規(guī)范的時(shí)候,要求僅納入成熟的技術(shù),對(duì)于一些尚未經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐充分檢驗(yàn)的新技術(shù)往往被拒之門(mén)外,但另一方面,新技術(shù)要應(yīng)用于實(shí)際工程又受制于規(guī)范,一旦突破規(guī)范,工程師怕?lián)?zé)任往往望而卻步,審查過(guò)程也非常繁瑣嚴(yán)格,最終順利實(shí)施的少而流產(chǎn)的多。因此,新技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用目前在我國(guó)變得非常困難,因?yàn)樾录夹g(shù)沒(méi)有工程應(yīng)用就進(jìn)不了規(guī)范,而沒(méi)有規(guī)范的允許又無(wú)法工程應(yīng)用。如此惡性循環(huán)造成這些問(wèn)題的根本原因還是我們沒(méi)有弄清楚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主體是人,是結(jié)構(gòu)工程師,而不是規(guī)范,規(guī)范不能代替人來(lái)承擔(dān)設(shè)計(jì)的責(zé)任,規(guī)范的作用是為人服務(wù),促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新思維,幫助結(jié)構(gòu)工程師更好地完成設(shè)計(jì)! 

  3.6 重國(guó)外、輕國(guó)內(nèi)  

  我國(guó)土木工程科技發(fā)展起步比西方發(fā)達(dá)國(guó)家晚,在許多方面較國(guó)際水平有差距,十分必要向國(guó)外同行虛心學(xué)習(xí),吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。但這并不意味著“國(guó)外的月亮總比中國(guó)的圓”,只要是國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)都是先進(jìn)的。中國(guó)當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展可謂史無(wú)前例、世無(wú)先例,遇到的問(wèn)題也前所未有,因此我們必須在借鑒國(guó)外可用的、合適的先進(jìn)成果基礎(chǔ)上,依靠我國(guó)土木工程從業(yè)人員的智慧解決我們所遇到的難題。應(yīng)當(dāng)看到,面對(duì)國(guó)外引進(jìn)的技術(shù),我們引進(jìn)消化再創(chuàng)新不夠,囫圇吞棗不分析的偏多,獨(dú)立思考不夠,人云亦云偏多,這一現(xiàn)狀嚴(yán)重阻礙了我國(guó)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的科技創(chuàng)新。因此,必須堅(jiān)持“不唯書(shū),不唯他,不唯上,不唯洋,只唯實(shí)”,堅(jiān)持大膽的懷疑、小心的求證,爭(zhēng)取通過(guò)自主創(chuàng)新逐漸引領(lǐng)國(guó)際結(jié)構(gòu)工程的潮流! 

  組合結(jié)構(gòu)負(fù)彎矩區(qū)混凝土板的抗裂問(wèn)題一直以來(lái)是制約組合結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的瓶頸難題,國(guó)際上提出采用群釘技術(shù)來(lái)解決這一難題,然而經(jīng)過(guò)筆者對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn):采用群釘技術(shù)時(shí)預(yù)制板槽口構(gòu)造復(fù)雜,結(jié)構(gòu)整體性不足,相鄰群釘間缺乏有效的抗掀起措施,同時(shí)活載效應(yīng)、收縮徐變、溫度作用等長(zhǎng)期效應(yīng)導(dǎo)致正常使用階段混凝土板中拉應(yīng)力仍然無(wú)法得到有效釋放,群釘截面仍然容易開(kāi)裂,也就是說(shuō)群釘技術(shù)并不完美,仍有很大的創(chuàng)新空間。于是,筆者從組合結(jié)構(gòu)的基本原理出發(fā),基于“抗放結(jié)合”新理念,提出了“抗拔不抗剪連接”新技術(shù)[15] ,在實(shí)際工程實(shí)踐中取得了非常滿意的抗裂效果。  

  波形鋼腹板組合梁最早由一名法國(guó)工程師提出,其出發(fā)點(diǎn)是減輕預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的自重,并提高其上下翼緣混凝土的預(yù)應(yīng)力導(dǎo)入度。這種結(jié)構(gòu)形式后來(lái)在日本得到較多應(yīng)用,近年來(lái)被引進(jìn)到中國(guó),但始終沒(méi)有得到很好推廣。中國(guó)引進(jìn)的波形鋼腹板組合梁完全照搬日本技術(shù),采用開(kāi)孔板連接件,下翼緣混凝土板懸掛于兩片很柔的波形鋼腹板之下,現(xiàn)場(chǎng)施工極為復(fù)雜,混凝土澆筑質(zhì)量也難以保證,而在正彎矩區(qū)下翼緣混凝土板受拉易開(kāi)裂,又增加了橋梁自重,完全成為了負(fù)擔(dān),另外,波形鋼腹板的工廠涂裝在安裝運(yùn)輸和施工過(guò)程中容易遭到損傷。筆者為此提出了一系列改進(jìn)型和新型波形鋼腹板組合梁[16] ,逐漸被工程界所接受! 

  3.7 重計(jì)算、輕構(gòu)造,整體牢固性亟待加強(qiáng)  

  天災(zāi)人禍最大的特點(diǎn)是不可預(yù)見(jiàn)性,計(jì)算能解決的只是可預(yù)見(jiàn)的部分,而不可預(yù)見(jiàn)的部分則必須由完善的構(gòu)造措施來(lái)解決。  

  近年來(lái),我國(guó)的橋梁垮塌事故頻發(fā),仔細(xì)分析這些事故可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是事故都不是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的剛度或承載力不足而導(dǎo)致的,卻幾乎都是構(gòu)造措施不足導(dǎo)致橋梁整體落梁或傾覆。如果在支座處預(yù)先對(duì)上部結(jié)構(gòu)采取一些強(qiáng)有力的限位措施,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體牢固性,這些橋梁事故完全可以避免。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)從這些橋梁垮塌事故中吸取足夠的教訓(xùn),而不應(yīng)一味把事故推脫給“超載”.  

  人類(lèi)應(yīng)當(dāng)對(duì)自然多生敬畏之情,不要總是想著如何對(duì)抗自然,而應(yīng)盡可能適應(yīng)自然和利用自然。汶川地震告訴我們,重大地震災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域遭受到的實(shí)際地震作用往往遠(yuǎn)超出規(guī)范規(guī)定的設(shè)防烈度,無(wú)限制地“抗災(zāi)”是任何一個(gè)國(guó)家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力所無(wú)法承受的,結(jié)構(gòu)工程師需要想辦法的是如何在遭受超出預(yù)期的重大災(zāi)害時(shí)盡可能減輕人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。汶川地震的震后調(diào)查結(jié)果表明,地震中絕大部分建筑和橋梁的倒塌并不是因?yàn)槟硞(gè)構(gòu)件的剛度或承載力不足,而是由于合理構(gòu)造措施的缺失導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體牢固性不足。筆者在震后調(diào)查中發(fā)現(xiàn),地震中某些整體牢固性好的橋梁,上面堆滿了大量滑坡石塊,但仍然沒(méi)有倒塌,可見(jiàn)目前我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中構(gòu)件承載力計(jì)算的富裕度還是比較大的,而良好的結(jié)構(gòu)整體牢固性才能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)本身的承載潛力。因此,正如陳肇元院士所呼吁的,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體牢固性應(yīng)當(dāng)成為我國(guó)建筑物減災(zāi)的核心策略[7,17] .  

  3.8 重構(gòu)件、輕體系  

  許多人認(rèn)為只要材料是高性能、構(gòu)件是高性能,組裝在一起的結(jié)構(gòu)體系必定也是高性能,其實(shí)不然。我國(guó)的高層建筑通常采用混合結(jié)構(gòu)體系,由于近年來(lái)豐富的研究成果作支撐,我們已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)出高性能的梁、柱以及節(jié)點(diǎn)等,但在結(jié)構(gòu)體系層面需要滿足的剪重比、外框剪力分擔(dān)率、周期等一系列整體控制指標(biāo)由于缺乏足夠的科學(xué)依據(jù),規(guī)定得過(guò)死過(guò)細(xì),導(dǎo)致我國(guó)高層建筑的經(jīng)濟(jì)性仍遠(yuǎn)遜色于國(guó)際先進(jìn)水平[14] ,離高性能的目標(biāo)差距顯著! 

  我國(guó)的土木工程教育,教授給學(xué)生的大部分知識(shí)仍然是有關(guān)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的知識(shí),對(duì)學(xué)生關(guān)于結(jié)構(gòu)體系的概念設(shè)計(jì)、方案比選等方面的訓(xùn)練明顯不足;我國(guó)的土木工程科研,構(gòu)件層面的研究仍然居多,往往是構(gòu)件試驗(yàn)很熱鬧,構(gòu)件計(jì)算方法很詳細(xì),但一到結(jié)構(gòu)體系就草草收?qǐng)隽耍晃覈?guó)的土木工程規(guī)范,大量的篇幅談?wù)摌?gòu)件的設(shè)計(jì),卻很少談?wù)摻Y(jié)構(gòu)體系的選型及其創(chuàng)新。這種“重構(gòu)件、輕體系”的大環(huán)境必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)工程師的構(gòu)件計(jì)算能力強(qiáng)、而裝配集成能力弱! 

  3.9 結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)與計(jì)算模型差距大  

  必須承認(rèn),我國(guó)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)工程計(jì)算仍然是比較粗糙的,主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)與計(jì)算模型差距大。例如,樓板是建筑結(jié)構(gòu)中非常重要的構(gòu)件,也是受力狀態(tài)非常復(fù)雜的構(gòu)件,在實(shí)際工程的計(jì)算中往往無(wú)法充分考慮樓板作用,這將可能導(dǎo)致高估自振周期、低估地震作用和結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)、錯(cuò)判結(jié)構(gòu)整體變形特征、薄弱樓層位置、出鉸位置和順序、破壞機(jī)制、塑性損傷深度等[18] ;汶川地震中發(fā)現(xiàn)大量建筑物“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)意圖沒(méi)有實(shí)現(xiàn),究其原因之一是因?yàn)闆](méi)有充分考慮樓板對(duì)梁端抗彎承載力的貢獻(xiàn);某超高層建筑由于考慮了樓板作用對(duì)外框抗側(cè)剛度的貢獻(xiàn),在滿足同等外框剛度的要求下,相比不考慮樓板作用貢獻(xiàn)的方案節(jié)省用鋼量1800余噸。連梁是超高層建筑在地震作用下的重要耗能原件,但往往由于其高跨比大,剪切非線性和滑移非線性效應(yīng)顯著,破壞形態(tài)復(fù)雜,然而實(shí)際工程中仍普遍采用傳統(tǒng)梁?jiǎn)卧獊?lái)計(jì)算,由此將造成結(jié)構(gòu)體系地震耗能計(jì)算結(jié)果的顯著偏差! 

  基于仿真的工程科學(xué)(simulation-based engineering science)將成為未來(lái)各國(guó)工程科技搶奪的全新制高點(diǎn)[19] ,但我國(guó)目前實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)計(jì)算還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到“仿真”的高度,其中最具“仿真”味道的結(jié)構(gòu)彈塑性分析由于和計(jì)算者的素質(zhì)關(guān)系極大、同時(shí)又缺乏統(tǒng)一的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn),至今仍處在非常輔助的地位。因此,大力發(fā)展結(jié)構(gòu)體系精細(xì)化模擬的高效數(shù)值模型已成為我國(guó)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域非常緊迫的任務(wù)! 

  3.1 0 治標(biāo)多、治本少,標(biāo)本兼治不夠  

  在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域,面對(duì)許多長(zhǎng)期以來(lái)未得到妥善解決的工程難題,我們有必要反思是否從根源上思考形成這些難題的原因,并嘗試從源頭上加以解決。如果我們只注重表面功夫,治標(biāo)不治本,亦或是“頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳”,那么我們將始終無(wú)法在結(jié)構(gòu)工程重大工程難題方面取得突破性進(jìn)展! 

  正交異性鋼橋面的疲勞問(wèn)題就是典型一例,有許多學(xué)者專(zhuān)注于U肋以及橫隔板處的局部構(gòu)造,取出各類(lèi)疲勞細(xì)節(jié)進(jìn)行大量試驗(yàn)研究,或是動(dòng)用大型疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn),還有學(xué)者將該問(wèn)題怪罪于頻繁超載,并建議進(jìn)一步增加橋面板板厚來(lái)應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題。當(dāng)然,這些努力對(duì)改善正交異性鋼橋面的疲勞性能起到了一定的作用,但未從根源上予以解決,因?yàn)檫@一問(wèn)題反映的是正交異性鋼橋面這種結(jié)構(gòu)形式的固有缺陷,必須從結(jié)構(gòu)形式的原始創(chuàng)新入手,才能實(shí)現(xiàn)“標(biāo)本兼治”.大跨度混凝土連續(xù)橋或剛構(gòu)橋的長(zhǎng)期下?lián)蠁?wèn)題是困擾橋梁工程界的另一難題,這也是全世界普遍存在的難題[5] ,目前主要采用施工階段嚴(yán)格控制線形、設(shè)置預(yù)拱度等方式加以控制,同時(shí)還有學(xué)者提出優(yōu)化預(yù)應(yīng)力束布置、改進(jìn)混凝土收縮徐變計(jì)算、加強(qiáng)變形監(jiān)控與合攏控制等建議,但筆者認(rèn)為,如果不從結(jié)構(gòu)形式本身加以革新,很難徹底解決這一問(wèn)題! 

  4、實(shí)現(xiàn)高性能結(jié)構(gòu)工程戰(zhàn)略目標(biāo)的對(duì)策建議  

  4.1 對(duì)我國(guó)工程建造體系的建議  

  首先,應(yīng)盡快建立健全重大土木工程方案階段的論證決策機(jī)制。重大土木工程建設(shè)涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)相互協(xié)同,目前的現(xiàn)狀為:建筑專(zhuān)業(yè)為龍頭,其他專(zhuān)業(yè)作配合,建筑方案首先確定,其他專(zhuān)業(yè)再?lài)@既定的建筑方案進(jìn)行深化設(shè)計(jì),那么一旦建筑方案不合理,其他專(zhuān)業(yè)再努力彌補(bǔ)也是杯水車(chē)薪。建筑方案如此重要,其甄選本應(yīng)慎之又慎,但目前這個(gè)環(huán)節(jié)卻缺乏科學(xué)嚴(yán)格的論證決策機(jī)制。為此建議:超過(guò)一定投資規(guī)模的重大土木工程建設(shè)項(xiàng)目必須在方案階段啟動(dòng)嚴(yán)格的論證決策機(jī)制,組織包括規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、施工、環(huán)境等一系列相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家開(kāi)展論證,其最終決策應(yīng)遵循重大行政決策的法定程序! 

  其次,應(yīng)加速推進(jìn)土木工程設(shè)計(jì)-施工總承包。當(dāng)前我國(guó)土木工程的“設(shè)計(jì)”和“施工”分別獨(dú)立承包、相互割裂,這種模式的弊端已日益突出:①直接阻礙從全壽命的角度評(píng)價(jià)項(xiàng)目的優(yōu)劣,容易造成建造各環(huán)節(jié)的總體浪費(fèi)。例如:設(shè)計(jì)方案只單純控制設(shè)計(jì)階段的材料成本,其施工措施費(fèi)、建成后的維養(yǎng)費(fèi)、以及工期等包含的隱性費(fèi)用卻可能很高,而許多更先進(jìn)的方案雖然在設(shè)計(jì)階段的材料成本較高,但全壽命造價(jià)卻很低,而按目前的承包模式,這些先進(jìn)方案均無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力;②直接影響項(xiàng)目建設(shè)的綜合質(zhì)量。設(shè)計(jì)方不熟悉或不重視施工,不考慮施工的可行性和安全性,而施工方不熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程,采取違背設(shè)計(jì)意圖的施工措施,最終導(dǎo)致質(zhì)量、工期和造價(jià)失控。為此建議:①盡快健全完善設(shè)計(jì)-施工總承包配套法律法規(guī),加強(qiáng)設(shè)計(jì)-施工總承包政策引導(dǎo),推行全壽命周期成本控制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),激發(fā)總承包企業(yè)的積極性;②培育高水平的具備設(shè)計(jì)施工綜合素質(zhì)以及統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理能力的總承包企業(yè)及相應(yīng)的人才隊(duì)伍,調(diào)整勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理企業(yè)的經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)其綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力! 

  最后,應(yīng)加強(qiáng)土木工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系的頂層設(shè)計(jì),改革現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)編撰機(jī)制。目前土木工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系由于在頂層設(shè)計(jì)和編撰機(jī)制方面存在不足,制約了標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性及其引領(lǐng)作用的發(fā)揮:①標(biāo)準(zhǔn)的修訂周期過(guò)長(zhǎng),無(wú)法反映最新科技成果,嚴(yán)重滯后工程實(shí)踐的需求;②我國(guó)土木工程標(biāo)準(zhǔn)的編撰和修訂組織工作長(zhǎng)期被某些固定部門(mén)或單位主持,且相互之間缺乏協(xié)調(diào)和溝通,由此導(dǎo)致技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不清,不同規(guī)范間內(nèi)容交叉重疊甚至存在矛盾,先進(jìn)技術(shù)難以被充分吸收;③針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵條文缺乏長(zhǎng)期深入的原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究和廣泛充分的調(diào)研,編撰時(shí)缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證。為此建議:①縮短標(biāo)準(zhǔn)修訂周期,理想的修訂周期宜控制在五年內(nèi);②標(biāo)準(zhǔn)的編撰工作應(yīng)向全社會(huì)各部門(mén)或單位開(kāi)放;③國(guó)家科技項(xiàng)目應(yīng)加強(qiáng)專(zhuān)門(mén)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵條文的基礎(chǔ)研究和調(diào)研投入;④規(guī)范發(fā)行所獲利潤(rùn)宜用于標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)工作,以改變目前參編標(biāo)準(zhǔn)人員“自帶餐票”的尷尬局面! 

  4.2 對(duì)我國(guó)工程科技研發(fā)體系的建議  

  首先,應(yīng)注重科研成果的創(chuàng)新性、系列性、系統(tǒng)性和完整性,堅(jiān)持科研工作源于工程、服務(wù)工程、高于工程、指導(dǎo)工程、引領(lǐng)工程。當(dāng)前,我國(guó)結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的科研成果主要存在如下問(wèn)題:①只注重工程個(gè)性,簡(jiǎn)單圍繞某類(lèi)工程展開(kāi)重復(fù)研究;②立項(xiàng)滯后于工程迫切需求,成果常常為設(shè)計(jì)施工過(guò)程的簡(jiǎn)單總結(jié);③閉門(mén)造車(chē),不結(jié)合工程需求,為了創(chuàng)新而創(chuàng)新;④原始創(chuàng)新不夠,形式創(chuàng)新偏多;⑤成果實(shí)用性不強(qiáng),推廣應(yīng)用困難;⑥碎片式成果多,大成果、系統(tǒng)成果少,達(dá)不到應(yīng)用水平;⑦成果轉(zhuǎn)化渠道不暢通,其中過(guò)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是屏障之一。當(dāng)前,我國(guó)每個(gè)重大土木工程都設(shè)立科研項(xiàng)目支持攻關(guān),看似十分熱鬧,但重復(fù)研究比較多且水平有待提高,許多關(guān)鍵技術(shù)研究投入不少,但沒(méi)有很好地解決工程的同類(lèi)問(wèn)題,原因是沒(méi)有出系統(tǒng)的成果! 

  其次,科研工作應(yīng)緊密結(jié)合中國(guó)國(guó)情,突出中國(guó)特色,解決中國(guó)問(wèn)題。與西方國(guó)家相比,我國(guó)社會(huì)文化不同、國(guó)土資源不同、地理環(huán)境不同、發(fā)展階段不同、發(fā)展水平不同、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)不同,因此簡(jiǎn)單照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)是解決不了中國(guó)的問(wèn)題,必須自力更生。“洋為中用”必不可少,但一些“洋”不一定適用于中國(guó),要避免“吃國(guó)外的藥不治中國(guó)的病”.“科學(xué)無(wú)國(guó)界”千真萬(wàn)確,但必須承認(rèn)“科學(xué)家有國(guó)籍”的事實(shí),任何一個(gè)國(guó)家的科學(xué)家的任務(wù)都是要首先服務(wù)于本國(guó)科技、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中遇到的難題,尤其是土木工程科技專(zhuān)家,更有服務(wù)本國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的責(zé)任和義務(wù),在緊密結(jié)合國(guó)家需求的基礎(chǔ)上做出引領(lǐng)的成果。著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家、教育家陳岱孫先生1926年在美國(guó)哈佛大學(xué)完成的博士論文題目為:“馬薩諸塞州地方政府開(kāi)支和人口密度的關(guān)系”,充分體現(xiàn)了科研工作緊密結(jié)合國(guó)家和地方的發(fā)展需求,而這樣的科研經(jīng)歷同樣成就了陳岱孫先生享譽(yù)海內(nèi)外的經(jīng)濟(jì)學(xué)家地位。  

  最后,科技政策應(yīng)遵循科技工作的基本規(guī)律。①在科研立項(xiàng)方面,應(yīng)鼓勵(lì)原始創(chuàng)新,跟蹤國(guó)際熱點(diǎn)很重要,但創(chuàng)造熱點(diǎn)更重要,創(chuàng)造熱點(diǎn)有可能成為引領(lǐng)者,加強(qiáng)對(duì)可能成為引領(lǐng)者的關(guān)注和支持,這就需要在確定科技項(xiàng)目立項(xiàng)指南時(shí)注重前瞻性、開(kāi)放性、包容性、延續(xù)性和可持續(xù)性,鼓勵(lì)獨(dú)立思考,百家爭(zhēng)鳴,不可急功近利,盡可能營(yíng)造“十年磨一劍”的科研氛圍,建立鼓勵(lì)“十年磨一劍”的長(zhǎng)效機(jī)制。土木工程的科技工作必須堅(jiān)持不趕時(shí)髦,不隨大流,不湊熱鬧,不湊數(shù)量;②在項(xiàng)目管理方面,應(yīng)創(chuàng)新“出大成果、出系統(tǒng)成果、出專(zhuān)家”的管理機(jī)制,進(jìn)一步完善同行評(píng)議和考評(píng)機(jī)制,充分發(fā)揮專(zhuān)家作用,弱化行政干預(yù),簡(jiǎn)化項(xiàng)目申請(qǐng)程序,適當(dāng)延長(zhǎng)考評(píng)(評(píng)估)周期,簡(jiǎn)化考評(píng)環(huán)節(jié),確?萍脊ぷ髡叩目蒲袝r(shí)間;③在科技成果及工程科技人才評(píng)價(jià)方面,應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)工程學(xué)科實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn),避免照搬歐美等國(guó)基礎(chǔ)學(xué)科指標(biāo)(例如SCI論文數(shù)、影響因子、H因子等)來(lái)單一而機(jī)械化地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)工程的成果和人才水平,鼓勵(lì)出綜合成果,出系統(tǒng)成果,出大成果,解決大問(wèn)題。梁思成和林微因先生從20世紀(jì)30年代到40年代,用15年時(shí)間,走遍190個(gè)縣,對(duì)2738處古建進(jìn)行實(shí)地考察勘測(cè),住過(guò)寺廟,最終寫(xiě)成了《中國(guó)建筑史》,長(zhǎng)期艱苦的實(shí)踐成就了這部鴻篇巨著,而我國(guó)的結(jié)構(gòu)工程學(xué)科恰恰缺少的是這樣的大成果,究其原因是由于深入實(shí)踐不足,紙上談兵偏多! 

  5、結(jié)語(yǔ)  

  發(fā)展以高安全性能、高使用性能、高經(jīng)濟(jì)性能、高施工性能、高環(huán)保性能、高維護(hù)性能、高抗災(zāi)性能、高耐久性能等為特征的高性能結(jié)構(gòu)工程將成為我國(guó)未來(lái)結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的核心戰(zhàn)略,也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)結(jié)構(gòu)工程可持續(xù)發(fā)展的必由之路。土木工程屬于社會(huì)作品,是人類(lèi)的共同財(cái)富,結(jié)構(gòu)工程從業(yè)人員應(yīng)該以高度的社會(huì)責(zé)任感和使命感、高尚的職業(yè)道德以及對(duì)子孫后代高度負(fù)責(zé)的態(tài)度,履行自己的相關(guān)職責(zé),使土木工程更安全、更適用、更經(jīng)濟(jì)、更綠色、更耐久、更美觀。許多前輩和專(zhuān)家一直以來(lái)都在強(qiáng)調(diào)我國(guó)土木工程需要從“粗放”走向“精細(xì)”,從“大國(guó)”邁向“強(qiáng)國(guó)”,筆者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和反復(fù)深入的思考,建議還應(yīng)強(qiáng)調(diào)從“感性”到“理性”,從“繁榮”到“文明”,因?yàn)槲覈?guó)當(dāng)前一些土木工程很感性,但并不理性,我國(guó)當(dāng)前土木工程規(guī)模之大前所未有,看似一片“繁榮”景象,但距離“文明”仍有差距,另外,我國(guó)土木工程同樣還需要從“制造”走向“創(chuàng)造”.  

  參考文獻(xiàn)

  [1]中國(guó)工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部。土木學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及前沿發(fā)展方向研究[M].北京:人民交通出版社,2012(Academic Divisions of Civil Engineering,Hydraulic Engineering,and Architectural Engineering,Chinese Academy of Engineering.The development status and frontiers of civil engineering[M].Beijing:China Communications Press,2012(in Chinese))

  [2]金偉良,呂清芳,潘仁泉。東南沿海公路橋梁耐久性現(xiàn)狀[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,28(3):254-257(Jin Weiliang,Lu Qingfang,Pan Renquan.Current durability situation of concrete highway bridge structures in southeast coastal areas[J].Journal of Jiangsu University:Natural Science,2007,28(3):254-257(in Chinese))

  [3]雷切爾·卡遜。寂靜的春天[M].惲如強(qiáng),曹一林,譯。北京:中國(guó)青年出版社,2015(Rachel C.Silent spring[M].Yun Ruqiang,Cao Yilin,translated.Beijing:China Youth Publishing Group,2015(in Chinese))

  [4]Meadows D,Meadous D H,Zahn E,et al.Die grenzen des wachstums(limits of growth)[R].Bericht des Club of Rome zur Lage der Menschheit,Deutsche Verlags-Anstalt,Stuttgart,1972(in German)

  [5]葛耀君,項(xiàng)海帆。橋梁工程可持續(xù)發(fā)展的理念與使命[C]//第十九屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,上海:2010:15-31(Ge Yaojun,Xiang Haifan.Concept and mission for sustainable development of bridge engineering[C]//Proceedings of the Nineteenth National Conference on Bridge Engineering.Shanghai,2010:15-31(in Chinese))

  [6]World Commission on Environment and Development.Our common future[R].Brundtland Report,1987

  [7]陳肇元。我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范急需革新-混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的問(wèn)題討論之四[J].建筑結(jié)構(gòu),2009,39(11):107-114(Chen Zhaoyuan.Chinese specifications for concrete structures need to be improved[J].Building Structure,2009,39(11):107-114(in Chinese))

  [8]國(guó)務(wù)院。國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)設(shè)計(jì)工作的決定[R].1956(The Central People's Government of the People's Republic of China.The decision of the State Council on improving the work of design[R].1956(in Chinese))

  [9]馬琳瑜。中國(guó)居民中的拱劵結(jié)構(gòu)研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2007(Ma Linyu.Study on the arch structure system of Chinese folk house[D].Xi'an:Xi'an University of Architecture and Technology,2007(in Chinese))

  [10]聶建國(guó),陶慕軒。大跨鋼-混凝土空間組合結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用[J].空間結(jié)構(gòu),2009,15(4):17-24(Nie Jianguo,Tao Muxuan.Research and application of longspan steel-concrete spatial composite structures[J].Spatial Structures,2009,15(4):17-24(in Chinese))

  [11]王忠彬,楊進(jìn),周平。鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋鋼-混結(jié)合梁懸索橋方案研究[J].橋梁建設(shè),2010(4):52-56(Wang Zhongbin,Yang Jin,Zhou Ping.Study of steel and concrete composite girder suspension bridge scheme for Yingwuzhou Changjiang River Bridge[J].Bridge Construction,2010(4):52-56(in Chinese))

  [12]邵旭東,曹君輝,易篤韜,等。正交異性鋼板-薄層RPC組合橋面基本性能研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2012,25(2):40-45(Shao Xudong,Cao Junhui,Yi Dutao,et al.Research on basic performance of composite bridge deck system with orthotropic steel deck and thin RPC layer[J].China Journal of Highway and Transport,2012,25(2):40-45(in Chinese))

  [13]Pan W H,Nie J G,Fan J S.Experimental study on RPC wet joints in a prefabricated composite deck system composed of orthotropic steel deck and ultrathin RPC layer[C]//The 2nd International Symposium on Life-Cycle Performance of Bridges and Structures.Changsha,2015

  [14]周健龍,包聯(lián)進(jìn),錢(qián)鵬。超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及相關(guān)問(wèn)題的研究[J].工程力學(xué),2015,32(9):9-15(Zhou Jianlong,Bao Lianjin,Qian Peng.Study on the economy of structural design of super-tall buildings and relevant issues[J].Engineering Mechanics,2015,32(9):9-15(in Chinese))

  [15]聶建國(guó),陶慕軒,聶鑫,等?拱尾豢辜暨B接新技術(shù)及其應(yīng)用[J].土木工程學(xué)報(bào),2015,48(4):7-14,58(Nie Jianguo,Tao Muxuan,Nie Xin,et al.New technique and applications of uplift-restricted and slip-permitted connection[J].China Civil Engineering Journal,2015,48(4):7-14,58(in Chinese))

  [16]聶建國(guó),陶慕軒,吳麗麗,等。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁研究新進(jìn)展[J].土木工程學(xué)報(bào),2012,45(6):110-122(Nie Jianguo,Tao Muxuan,Wu Lili,et al.Research advances of steel-concrete composite bridges[J].China Civil Engineering Journal,2012,45(6):110-122(in Chinese))

  [17]陳肇元。也談robustness的中文定名[J].中國(guó)科技術(shù)語(yǔ),2007(1):12-13(Chen Zhaoyuan.Chinese translation of robustness[J].Chinese Terminology,2007(1):12-13(in Chinese))

  [18]陶慕軒。鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)體系的樓板空間組合效應(yīng)[D].北京:清華大學(xué),2013(Tao Muxuan.Slab spatial composite effect of steel-concrete composite frame structural systems[D].Beijing:Tsinghua University,2013(in Chinese))

  [19]Oden J T,Belytschko T B,Fish J,et al.Simulation-based engineering science:revolutionizing engineering science through simulation[R].USA:Report of the National Science Foundation Blue Ribbon Panel on Simulation-Based Engineering Science,2006