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专访同济大学钢结构以及钢结构防火研究专家李国强教授
董倩(Tina)
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导读：
从平面到垂直。当建筑的高度不断推陈出新，一种风格，一种人气，和一种历史的沉淀与感染力，正在城市悄然蔓延。对于城市功能和尺度的重构，我们的城市应该怎样应对？如果我们已经到了只能向天空要空间的时代，那可持续的摩天大楼城市应该是怎样的？
垂直城市是否是我们与全球气候变化抗衡的最佳方式，或者是否可以通过其他方法获得一种更具可持续性的生活模式？高层建筑不是解决不断增长的城市人口密度的唯一途径，并且建设过程中不断增长的能源消耗和在不断增加的高度上的生活也会抵消掉基础设施的效率和我们在陆地上的收获。同样，我们必须更深入地了解其对未来垂直城市生活模式的聚居者所造成的影响。在所有城市和基础设施中，长远的规划和多角度结合的思考都是必不可少的。这些主要问题的焦焦已不再聚集于单个的建筑物上，而是这些建筑物将如何被安置在更大的城市空间内。
崛起的亚洲——世界高层都市建筑学会举办的第九届全球会议，将会和我们共同来审视这些深刻的问题。摩天大楼是可持续性的建筑类型吗？高层建筑真的能降低能源消耗并得到足够的能源来达到碳平衡吗？建筑高度向天际发展时将给城市及其栖息生命带来的全面影响是什么？应对这样的增长有需要怎样的支撑机制和都市的基础设施的配合？ 大会将会邀请来自全世界的主要高层建筑的业主、开发商、承包商、建筑师、工程师、规划师、决策者和其他相关人士一起回答这个问题：垂直城市在这个人口急速增长、城市化进程加速、高消耗和资源逐渐减少的世界中是否能为人类的生存提供最佳解决方案？
大会开幕之前，我们有幸采访到了同济大学原副校长、钢结构以及钢结构防火研究专家、博士生导师李国强教授。
【ABBS】：社会上一直都有质疑声音：即高层建筑外表风光，却容易引发消防安全隐患，造价过高导致性价比不高等等一系列问题，可以说整个社会对高层建筑一直是高度关注的。您是怎么看的这些声音的？
【李教授】：高层建筑具有体量巨大，视觉冲击力强，标志性强等特点，充分体现了现代建筑技术、美学、文化魅力。但是因为建筑内部面积大、功能复杂、线路过多等特点，导致火灾源非常多。如果是高层住宅的话，生活烟火、家用电气等等也是重要火灾源，所以火灾危险性大，且高层建筑的高度往往都是上百米，一旦发生火灾很难扑救。所以高层建筑一旦发生火灾，财产损失不可估量，人员疏散问题也很难解决；而消防仅仅是高层建筑安全问题的一个方面。从技术角度而言，决定高层建筑安全性还有一些重要因素：如结构抗震、抗风等问题、重力引起的二阶效应问题等。这些问题累计起来，结构上造价必然会比较高；再者，从建筑上来说，我们的垂直交通——电梯轿厢闭塞，各种管道，线路的位置会占用过多建筑内部空间，公摊面积较大，而人的生活空间变小，还有通风采光不理想，建设成本高，物业维护费用高等。诸多问题集中在一起，就是大家所说的，造价过高导致高层建筑性价比不高。
但是如今，随着建筑高度的不断攀升，技术水平也在随之不断提升。从结构上来说，目前超高层建筑大多采用钢结构或钢-混凝土组合结构，材料强度也在提高。但混凝土强度越大就越脆，不利于抗震。所以我们还可以在混凝土内部加钢板或型钢，在外面用加密箍筋，或是在钢管中注入混凝土。
高层建筑由于其所占空间能够向上延伸，有着较大体量、具备多样化、综合性的功能等特点,能容纳较多人员在其中生活和工作，使其在城市规划中能够更紧凑，能够更有效地利用土地资源，提高土地利用率。由于我国土地资源较紧缺，高层建筑也是我国城市化进程中的产物。
【ABBS】:有人说世界最高建筑的兴建通常都是经济衰退到来的前兆。您怎么看？
【李教授】：我认为金融危机和高层建筑兴建是没有必然联系的。如果说有，也是偶然而非必然发生。恰恰可以说，高层建筑的兴建与一个地区经济增长有关。我们可以回溯历史看一下：上世纪二、三十的年代纽约、芝加哥地区高层建筑的兴建，便是美国经济开始发展的时候，接着六七十年代的日本，八九十年代年代的东南亚，以及我国近三十年高层建筑高潮。
所以说，高层建筑的兴建应该是和经济是有关系的，高层建筑是适应社会需求、经济发展和用地紧张的产物。相比下来，高层建筑投资巨大，建设周期长，技术复杂，造价高，这些问题在经济不好的时候是无法支撑的。
当然不管怎样，建筑必须要有好的规划和设计，盲目为了攀比追求高度，为了标新立异追求高度而建的高层建筑便是没有太多意义的。
【ABBS】:无论人们反对与否，技术的发展支撑着我们的超高层建筑越建越多。在这个方向，您也做了例如多高层建筑钢结构分析与设计理论；钢结构抗火计算与设计理论；工程结构振动与检测理论等等相关的很多研究。可以大致分享一下吗？当技术问题都解决了之后。剩下关键是什么？
【李教授】：结构就是高层建筑的骨架，是建筑形成的根本。我们人类利用天然土、木、石和烧砖瓦建房延续了数千年。真正意义上的现代建筑结构体系是随着十九世纪钢铁工业和水泥工业的发展而出现的，利用钢材形成排架、框架、桁架、网架结构体系，利用混凝土和钢筋形成了钢筋混凝土框架、剪力墙等结构体系。进入二十世纪以后，随着建筑造型、建筑设计和跨度的要求越来越高，对建筑结构的要求也更高，从而提出了一些新的结构体系。从上世纪二十年代的西方开始渐渐形成了建高层建筑的相关技术，高层建筑出现后，传统结构技术就不能满足需要了，因为传统结构随建筑高度对材料的需求率不仅仅是线性增长，而是多次方增长的。所以在高层建筑发展过程中，更适应高层建筑的现代结构体系应运而生，核心筒、巨柱、巨型支撑、伸臂桁架等构成的结构体系，逐渐解决了高层建筑需要的结构造价更低，性能更好而面临的挑战。
现在我们完成的最高建筑平均高度大概就是五六百米，如果需要达到更高的高度，比如说要建1000米的大楼呢？其实从技术来说，完成也是完全没有问题的，但需要造价和材料的更多投入。我们怎么才能又高又省？那我们需要结构新材料和结构新形式，需要材料更轻、强度更高，结构更有效。
还有一个不得不提的重要问题：怎样使在高层建筑里面生活的人更舒适，建筑更节能？我们怎样利用太阳能、风能等新能源，来解决这些问题？
【ABBS】:高层建筑广泛应用的玻璃幕墙材料存在的巨大隐患怎么解决？玻璃幕墙是高层材料的唯一选择吗？普遍的事故原因是来自于材料本身还是施工质量？如何监管？
【李教授】：玻璃幕墙当然不是唯一选择。从20世纪框架理论的应用，传统建筑中墙体结构与建筑支撑体系得以分离，大面积的连续横向开窗使更多的景观以前所未有的视角进入到室内，使立面不再受制于传统设计的束缚。虽然我是搞结构不是做建筑的，不过我认为建筑师大多都是从建筑的外观形式考虑，或者从采光等因素考虑采用玻璃幕墙。这类材料在办公楼、商场等公共建筑中应用比较普遍，而住宅中应用就比较少，因为其保温、能耗的问题，并不适用于住宅。
关于玻璃幕墙的安全隐患，我认为原因主要来自于玻璃幕墙的辅助固定材料，例如一些密封胶的老化，这些胶材料的保质期大约是10年左右，而建筑的使用寿命（一般建筑）为50年。我们需要怎样控制和完成对这些材料定期安全检测，针对这样的老化怎样去更换？如何避免这些材料的快速老化，这个是需要研究和解决的。可是，我们目前并没有明确的职能部门对玻璃幕墙进行有效监管。
【ABBS】:从良性的一面来说，高层建筑的增多是否会大大促进建筑新材料、新技术、新工艺的广泛应用和推广？我国现状是怎样的？
【李教授】：只要能够达到节材、节能，环保为主要目的，这样的新材料、新工艺、新技术，我国的政策都是鼓励和推广的，政府因此还专门出台了相关条例，对于相关项目和产品大力应用可再生能源的，将进行奖励和补贴。
【ABBS】:建筑高度越来越高，各地竞相设计建造全国第一、亚洲第一，乃至世界第一的高度；因而建筑体型和结构形式日趋复杂；而很多项目也喜欢选用一些国外设计师的设计方案，这时候有人就说了，这些设计师大多来自非地震区，缺乏抗震设计经历。你觉得对设计施工是否会有影响？
【李教授】：这个问题提到了三个部分，建筑高度、建筑结构形式，建筑抗震。这三部分是有一定关系的。首先从建筑的高度来说，我不能说这是完全是刻意在比高，但多少也有点诸侯逐鹿的味道，有一定的营销宣传目的。在亚洲地区，尤其是中国，对这方面的追求是比较突出的，我们国家有这个文化——当“第一”，这种传统的崇拜情节与隐含的物质利益结合在一起，让地标获得耀眼的光环。但是，如果说城市的凝聚力来自地标，地标能够产生强大的向心力，则难以让人认同。盲目以追求高度第一为目的是没有意义的。
从建筑造型来说，我不是搞建筑的，我们搞结构的看来，建筑师有一个特点，可能希望自己的作品是独特的，追求创新，追求标新立异等各种原因，而设计了体型很复杂的建筑。我们不反对独特，但是我们不能因为仅仅因为追求独特为目的，这样我们称之为奇异的建筑。这里面有两个很重要的目标是需要注意的：人类修房子是有一定目的和使用要求的，这就是建筑的功能。所需空间功能的不同，使建筑空间的形式千差万别，形式是多样的，功能却是相对稳定的。这是建筑的第一目的，第二，建筑的造价考虑，在实现同样功能的条件下，我们花的钱越少越好。为了追求独特而设计复杂而不实用的建筑结构形式，更没有重视结构设计在控制项目成本造价中的重要地位。导致了直接或间接的浪费了大量的资金，与我国可持续发展观相背离。因此，改变这种思想，提高建筑使用功能，控制成本尤其重要。我们做结构的认为，建筑造型还是要简洁，简单最好，复杂了一定会面临这样的问题。简单，规整就是我们做结构所追求的，结构简单规整并不意味着就不能创新了，是吧。这两点是我们倡导的原则。在遵循原则的情况下，再追求创新，把握满足建筑基本功能，注重结构安全性，控制建筑的造价的设计就是一个好的设计。这是对我们的追求和挑战。
我国现在很多项目和地方确实为了迎合目前一些流行趋势和宣传目的，请很多国外的设计事务所或者设计师参与投标，选用他们的设计方案。弄了一些很复杂的标志性建筑。设计师如果是来自非地震地区，比如说欧洲大部分地区，比如美国除加里福利亚地区，是绝少发生地震的。这些地区的设计师他们本身是缺乏抗震经验的，那设计一般就不会考虑到抗震，这是他们在本土做设计不需要考虑的主要问题。如果是不明白项目当地的基本情况，盲目的设计一些复杂的结构，增加了施工难度，加大了成本，却忽略了一些重要的基本问题，那么就是危险的，也是没有必要的。只要可以达到同样的建筑效果，建筑结构并不非要搞得很复杂。
【ABBS】:超限高层抗震设防审查机制作用应该是怎样的？建筑结构的抗震安全性，建筑结构抗震性能设计在高层建筑中的作用是怎样的？
【李教授】：我们有专门详细的抗震设计规范，对高层建筑提出了较严格的要求和规定，对超出规范规定的高层建筑我们称之为超限高层建筑，对这类建筑我国规定了专门的抗震设计审查机制，对抗震设计文件进行专门的研究和论证，对保证高层建筑的抗震安全性有非常重要的作用。
【ABBS】:在谈高色变的今天，高楼的崛起是否真的会掩盖、改变甚至抹杀一个城市传承下来的文化景观。如果答案是否定的，我们的高层该如何与城市环境协调，应该如何处理城市环境、文化和大胆而前卫的设计理念之间的关系？
【李教授】：一个城市的发展是扎根于历史的，如果改变了历史原貌，那就是对历史文化的破坏，比如说我们的北京，昔日的四合院变成铺天盖地的现代建筑，那么我们北京的历史原貌就逐渐消失不在了。因为历史是无法恢复的，破坏了就失去了。历史文化应该保护起来，而我们国家的现状是：一座座失去独特历史文化的城镇被大量雷同的、所谓现代建筑充斥。
我所看到的，欧洲城市历史建筑就保护得非常好，除了战争带来的破坏。欧洲城市建筑大多是上个世纪、甚至数百年的老建筑，保护得非常好，也没有破落的样子。他们怎么做的呢，如果他们需要现代建筑，他们会在其他区域开发新区，专门划出的新区就可以建造高层建筑、超高层建筑，老城区则很少造高层建筑。即便这样，凡有摩天大楼项目要立项的时候，仍须作为特殊建筑召开市民论证会议。我们的历史城市为什么不可以这样做？
建国初期，梁思成就建议政府，应该完整保留北京老城区，新的政府行政区和城市新发展可以放在新区。这样的规划布局，使古与今交相辉映，并为城市带来更大的发展空间。但是这个建议方案被否定，没有采用，最后的结果是让今人非常遗憾的。
【ABBS】:直到如今，现代主义方盒子的高层建筑设计仍是主流，而曲面设计则被认为引领设计前沿。您怎么看待这些设计趋势？
【李教授】：建筑的外观曲面还是直线主要是建筑的造型问题，从造型来说，应该是多样化的，一个城市不能全部都是方方正正的。建筑造型如果整齐划一，是非常单调的，我支持多样的建筑造型。但是造型如果是以牺牲建筑功能为代价，所刻意作出的，造成了结构上的复杂，经济上的浪费，增加施工的难度，那这个所谓的趋势就是错误的。
【ABBS】:高层是不是解决人口饱和，交通拥堵这种都市发展结果的唯一模式？
【李教授】：高层建筑肯定不是解决人口密集的唯一模式。实际上高层建筑容易造成人口密度过高从而更易引发交通拥堵问题。解决我国城镇化进程中的人口饱和和交通拥堵问题，也可以通过其他办法解决，例如多搞一些中小城市，多搞一些卫星城市，从根本上优化大城市的居住结构。把人口密度分散，没有必要所有人都挤在所谓的大都市。
随着中国城市人口增多，当前超大城市化可能也是一个必然趋势。由于我国社会发展尚不均衡，大城市能提供更好的工作机会、更好的福利待遇，还有更好的教育、医疗条件，便利的生活环境等，这些因素必将吸引更多人口涌入大城市。这是发展不平衡引发的结果，希望我们以后能探讨出更好的解决方法。
【ABBS】:高层建筑的可持续发展应该是怎样的？
【李教授】：高层建筑造价高,使用维护费用也高，将来拆除改造的成本也会高。高层建筑的可持续发展应在其规划、设计阶段就要考虑，并从建造、使用、维护、改造、拆除的全过程来考虑。节材、节能、环保、循环利用是高层建筑可持续发展的根本，选择有利于“节材、节能、环保及能循环利用”的建筑材料、结构形式和建造、维护、使用、改造、拆除方式，必定是高层建筑可持续发展的方向。
李国强，1963年2月出生于湖南省株洲市。1982年2月毕业于天津大学，获工学学士学位；1985年7月毕业于重庆建筑工程学院，获工学硕士学位；1988年12月毕业于同济大学，获工学博士学位。1985年7月至11月在深圳华森建筑设计与顾问公司工作，任助理工程师。 1988年12月获博士学位后留校工作，1991年聘为同济大学副教授，1994年聘为同济大学教授，1995年被评为同济大学博士生导师。 1993年起任同济大学建工系副主任，1995年起任建工系主任，1996年起任同济大学校长助理兼建工系主任，1999年起任同济大学副校长至今。1993年-1994年获英国Royal Fellowship资助，赴英国Nottingham大学访问研究；1998年获香港Croucher Foundation资助，于1999年至2000年间短期赴香港理工大学访问研究； 2002年和2003年应邀分别赴香港大学和意大利Trento大学短期访问研究；2004年1月应邀赴新加坡南洋理工大学访问研究。
研究方向：
多高层建筑钢结构分析与设计理论；钢结构抗火计算与设计理论；工程结构振动与检测理论
学术兼职：
国际学术刊物《Progress in Structural Engineering and Materials》，《Steel Structures》，《Steel - Composite Structures》，《Advanced Steel Construction》《Computational Structural Engineering》编委；国内学术刊物《建筑钢结构进展》主编，《世界地震工程》副主编，《土木工程学报》、《建筑结构学报》、《地震工程与工程振动》、《环境与安全学报》、《建筑科学与工程》、《振动、测试与诊断》、《钢结构》、《建筑施工》编委；中国钢结构协会副会长、中国钢结构协会防火与防腐分会理事长、上海市金属结构协会副理事长、中国建筑学会抗震防灾分会常务理事，中国建筑学会抗震防灾分会结构抗火专业委员会主任，上海市土木工程学会副理事长，上海市民防协会副会长、中日建筑结构技术交流委员会副会长；建设部、国家冶金工业局建筑用钢钢结构专家组成员、建设部国家工程建设标准强制性条文审查专家组成员、建设部建筑工程技术专家委员会成员、中国钢结构协会钢结构专家委员会委员、中国建筑金属结构协会建筑钢结构专家委员会委员、中国消防协会学术工作委员会委员、中国建筑学会高层建筑结构专业委员会委员、中国建筑学会高层建筑抗震专业委员会委员、中国土木工程学会结构可靠度专业委员会委员等。
科研成果：
主持完成国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、国家863计划、国家攀登计划、霍英东教育基金、中科院知识创新工程、教育部青年骨干教师重点跟踪培养计划、上海市优秀学科带头人计划等资助的重要科研项目30余项。在国内外学术刊物上发表学术论文200余篇，出版著作8部，主编或参编7部工程建设国家标准或地方标准。科研成果获省部级科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖2项。其中，“钢结构框架体系分析理论与计算机辅助设计”成果，获2002年教育部提名国家科技进步一等奖（第一完成人）；“《建筑钢结构防火技术规程》及其编制原理”成果，获2001年上海市科技进步二等奖（第一完成人）；“高层建筑安全性动力检测理论与应用”成果，获2002年上海市科技进步三等奖（第一完成人）；“《高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程》及其科学研究与工程实践基础”成果，获2004年上海市科技进步二等奖（第一完成人）；“高层建筑钢-混凝土混合结构抗震设计理论及应用”成果，获2004年度教育部提名国家科技进步二等奖（第一完成人）。
学术著作：
（1） 沈祖炎、李国强、陈以一等编著（2005）：《钢结构学》，中国建筑工业出版社
（2） 李国强（2004）：《多高层建筑钢结构设计》，中国建筑工业出版社
（3） 李国强、李杰著（2002）：《工程结构动力检测理论与应用》、科学出版社
（4） 李国强、李杰、苏小卒编著（2002）：《建筑结构抗震设计》、中国建筑工业出版社
（5） 李国强、黄宏伟、郑步全编著（1999第一版，2001年第二版）：《工程结构荷载与可靠度设计理论》、中国建筑工业出版社
（6） 李国强、沈祖炎著（1998）：《钢结构框架体系弹性及弹塑性分析与计算理论》、上海科学技术出版社
（7） 李国强、蒋首超、林桂祥著（1999）：《钢结构抗火计算与设计》、中国建筑工业出版社
（8）李杰、李国强编著（1992）：《地震工程学导论》、地震出版社
社会荣誉：
1991、1993、1995年连续三届获“上海市高校优秀青年教师”称号；
1993年获国务院颁发的“政府特殊津贴”；
1996年获“上海市优秀留学回国人员”称号；
1997年获“上海市十大杰出青年”提名奖；
1997年获“上海市教卫系统优秀共产党员”称号
2000年入选上海市优秀学科带头人计划；
2001年获“上海市优秀青年科技启明星”称号；
2002年获“全国高校优秀青年教师”称号；
2002年入选国家杰出青年科学基金资助对象；
2004年入选首批“新世纪百千万人才工程国家级人选”。 |
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