张季超

文/羊城晚报记者李钢图/主办方提供

随着科技的飞速发展，建筑工程领域正在经历着翻天覆地的变革和持续创新。我们身边的建筑物上隐藏着哪些不为人知的先进科技力量？近日，由广州市科学技术局主办，广东科学中心、羊城晚报社联合承办的珠江科学大讲堂117讲邀请了俄罗斯自然科学院外籍院士、广州大学教授、博士生导师张季超，为大讲堂粉丝们作《建筑工程科技创新与实践》的科普讲座。

好房子：绿色低碳品质长久环境宜居

张季超说，今年年初，住建部提出要大力提高住房品质，为人民群众建设好房子。什么叫好房子？张季超认为，“好房子”指的是绿色低碳、品质长久、环境宜居的具有新型全寿命周期的优质住宅。

如何建“好”房子？张季超说，房屋建设是一个科学的过程，要先后经过地质勘探、建筑设计、地基处理，基坑挖掘、防灾减灾设计以及主体结构施工等流程，最后通过智能的方式将其建好。

2003年年初,广东省委省政府决定建设国内一流、国际领先的大型科技场馆——广东科学中心。张季超作为建筑专家，参与了这一大型建筑工程的建设过程。

张季超回忆说，当时准备建设广东科学中心的时候，建设所在地还是一片沼泽地，海拔只有4米多。因此，首先要做的就是进行填土增高，将海拔提升至8米多。

他说，做地基处理的时候一定要先了解地势情况。楼盖的越高，地基处理的要求就越严格。

张季超说，由于选址在一片沼泽地，因此要格外防范出现地基液化的现象，一旦处理不好，地基液化就会导致在发生地震的时候，出现喷沙冒水、沉陷等现象，房屋因此而倾斜倒塌。

因此，地基处理技术就显得格外重要。地基处理是指当天然地基不能满足建设工程要求时，对地基经过人工处理后再进行建造的一个基础，可以提高地基承载力、控制地基不均匀沉降，改善地基的特性，改善特殊地基的不良工程地质的特点、突出性能、增强地基纹理性等等。

其处理方法有排水固结法、重夯或强夯法震冲密实桩法、水泥搅拌桩法、震冲碎石桩法、沉管碎石桩法、强夯置换法、CFG桩法、土工材料合成法。

在广东科学中心建设时，有人提出用强夯法进行地基处理，但是当时专家并没有对此达成一致。因此，最后决定做试验来验证。并设置了1600平方米的试验区进行夯厚试验——用一个很重的锤子从很高的高度自由落体砸到地面，将地面砸结实。

张季超说，当时的广东科学中心建设地进行强夯有难度，因为地下有淤泥。但是进行夯厚试验之后，发现有水球从地下冒出来，表明土层开始固结、试验成功。

张季超说，通过采用一系列新技术，不仅让工期减少了一半，而且造价还大幅降低。

广东科学中心采用先进隔震减震技术

广东科学中心的建筑还采用了先进的隔震减震技术。

张季超说，当时广州大学的课题组已经在隔震减震技术上钻研了数十年，技术水平国内领先。

在对广东科学中心的隔震减震技术做初步设计时，提出了“小震不坏、中震不坏、大震也不坏”的理念。所采用的隔震技术不仅要保证房屋结构的安全，也要保证馆内设备和人员的安全。

张季超还介绍说，广东科学中心的结构是一个格构式钢巨柱+跨层纵向主桁架+横向桁架的一个大跨巨型钢结构体系，这个体系的耗钢量本应很高，但是通过采用许多先进的节能节材技术，使得耗钢量得到了优化，达到了每平方米仅为189公斤，相比国内同类型的大型建筑，耗钢量大幅度降低。

为了保证低耗钢量与高隔震能力并存，广东科学中心采用了国内首创的隔震技术——国内最大面积的隔震垫。通过试验测试，发现即使建筑物底部在晃动，其主体结构丝毫不受影响，因此其抗震性能提高了四倍，而且还大大节约了建筑材料。这一技术的突破也使得中国在这一领域的技术水平跻身世界前列。

张季超说，广州大学抗震中心有世界上最大的震动台作隔震测试，呈现8×10的行列阵结构，还拥有国内最大的压力机——万吨压力机来做减震试验。这一先进技术后来也被广州塔（小蛮腰）所采用。

此外，广东科学中心的绿色建筑也是其一大特点。张季超说，广东科学中心在2004年启动建设，但是国家的绿色建筑规范则在2006年才发布。为了让广东科学中心达到环保要求，同样进行了一系列的研究。设计团队创建了以共享空间为核心的绿色体系，利用自然风压、空气热差使建筑具有呼吸性能。

为了节约能耗，团队采取了冰蓄冷技术。这一技术建设了3个至4个冰蓄冷电站，在晚上用电低峰期将水变成冰，在白天将冷水输送到场馆进行降温。采用的高诱导热芯风口低温送风技术，送风温度只有10摄氏度，送风量减少了33%，风机能耗减少了30%。此外，团队还将常用的玻璃幕墙改成了金属幕墙，其保温性能又强化了节能效果。

模块化建筑成为趋势

模块化建筑成为一大趋势，张季超说，模块化建筑的理念就是在工厂就把房子建好，然后再运送到工地进行组装。这样的好处在于，工厂自动化生产使得建筑效率大大提高，而且工厂生产的质量把控要强于工地施工建造。一开始，模块化建筑并不适用于高层建筑，但是后来经过技术创新，运用钢结构和混凝土组合结构等技术，实现了超高层建筑的同样适用。

“今年3月底，住建部的建设开发中心专门召集了模块化建筑的研讨会，提出今后要大力发展模块化建筑，这样才能提高房屋的品质。”

张季超说，建筑领域要转型发展，必须要研究一体化设计、智能化建造、高精配装配、绿色化施工、性能化抗震。并针对关键技术难题进行核心突破点的研究，形成具有中国制造特色和知识产权的模块化一流装配整体式建筑关键技术。

张季超说，今后建筑工地的工人数将大大减少，通过引入高端制造业的理念，可以实现真正意义上的数字制造。