珠江科学大讲堂上张季超院士分享隐藏在建筑里的科技力量

  9月24日，第117期珠江科学大讲堂在广东科学中心举办。讲座由广州市科技局主办，广东科学中心、羊城晚报社联合承办。

  广州大学教授、俄罗斯自然科学院外籍院士张季超带来了一场名为《建筑工程科学技术创新与实践》的科普讲座，讲述了通过吉尼斯世界纪录认证，获得世界“最大的科技馆/科学中心”称号的广东科学中心是如何在一片沼泽地上成功建造起来的，又是如何加强抵抗震动的能力、提高安全性，这艘木棉花形“科技航母”有哪些绿色建筑技术和建筑工程领域的前沿科技和创新实践。

  在古代，房子是如何盖起来的呢？张季超说，古人把某一种草割下来放在屋顶上代替瓦，带草根的土分离出来就做成了坯，这样就把房子建好了，几十年过后，房子达到了一定的使用的时间，就会变成肥料回归大自然。现如今，随着科学技术的快速的提升，人们通过先进的技术，建造出坚固且舒适的房子。

  2003年，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。科学中心的中心点位置是广州市的坐标位置，过去曾是片沼泽地，分布着荷花塘和烂泥池，且海拔仅有4米多高。在经过填土处理后，该地点的海拔已提升至8米多。“做地基处理一定要了解地势情况，”张季超说，“地基下面有很厚的淤泥，另外有一个断裂带，这样的情况在地震的时候可能有沙土液化。这是一个非常不好的现象，它会喷沙冒水，有沉陷，房屋会倾斜倒塌。”

  万丈高楼平地起，如何在沼泽地上建高楼大厦？他说，高楼的建设需要深厚的基础来支撑，第一步是要对地基做处理。在淤泥下面，除了沙丘外，还有岩石，要建造更高的楼房，地基处理的要求更加严格。如果不处理的话可能会整体破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏等等。例如，比萨斜塔因为地基一侧是岩石，另一侧是粘土，所以至今仍然倾斜。

  在古代建设时期，人们并不进行地质勘探，但现在大多数建筑都会进行地质勘查以确保建筑物的稳定性。虽然比萨斜塔的倾斜是不正常的，但由于其特殊的情况，吸引了大量游客前来参观，所以不作纠正了。张季超表示，“我们一定要对区域环境的背景和环境研究工程的情况做认真考量，并针对场地工程的真实的情况进行相应研究，必须认真思考怎么样得到最合适的地基处理方法。”

  当时处理广东科学中心地基时候，就提出要用“强夯”的方法，实验区域在中心现在的一个广场位置约1600平方米，将一个很重的锤在一个很高的高度自由落体下来，这个叫作“强力夯实法”。但是广东科学中心强夯是存在难题的，由于底下有淤泥的原因，夯透了这一层锤一晃就会消失，但张季超克服了这一难题。他说，当时夯下去时候发现水球冒出来，终于开始固结了，特别是当时做了测试，测试孔隙水压力，在7天左右可以消散，按照固结理论的算法就是“太沙基理论”，这就解决了广东科学中心的问题。

  土木工程师能不能用新技术让我们的生命不再受到伤害，使建筑性能更好、更安全呢？能够使用隔震减震的概念和原理。赵季超说，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，这个体系的耗钢量应该是很高的，但是采用了很多节能节材的技术，使它得到了优化。中心还采用了无统一的隔震技术，解决了抗震设计规范规定顶部要设置整体梁板结构问题，这是国内的首创，也写入了抗震规范。

  广东科学中心还必须确保一个特定展区的安全——E区，里面放置着一个全新的回收舱，是广东科学中心的“镇馆之宝”，另一个已经发射并成功返回。这个是不允许受到损坏的，所以采用了隔震技术，不仅仅来保证房子的安全，还有设备和人员的安全。