建筑结构·人物丨华东院包联进：身在井隅，心向璀璨

原创包联进建筑结构

收录于合集

导读

当下建筑行业市场变幻莫测，与其踌躇不定，不如立足当下。为此，《建筑结构》杂志社邀请部分结构专家，谈一谈当下做的项目或遇到的挑战，聊一聊关注的那些人或事，说一说自己的周边或远方等等，报道当代结构工程师的所做、所为、所思、所想。愿为迷茫犹疑中的您带去亮光，为砥砺前行中的您加油鼓劲。

本期受访嘉宾

包联进 华东建筑设计研究院有限公司结构总工程师

身在井隅，心向璀璨

自2022年3月14日居家办公至昨日“防范区的全面开放”有2个半月，自4月1日上海浦西封闭隔离整整2个月。这75天是怎么过来的，和以前的750天或者7500天有何不同？一名结构工程师在干什么，有什么感悟？正好《建筑结构》杂志社发出邀请叫我写点“命题”短文，我欣然接受，以理工男的拙笔尝试记录封闭隔离下的工作和生活片段。

▲5月31日收到的居委会《告居民书》

（6月1日零时起，上海全面恢复正常生产生活秩序，魔都“重启”啦！）

Q1：最近在做什么项目？

三句不离本行。近些年来，建筑业内卷得厉害，结构设计是越来越难做了。建筑师的无边创意，业主的“多快好省”全方位要求，结构工程师除了不能说不，剩下的都默默地干了，也基本实现了“Nothing is impossible”。最近的几个项目都是和外方建筑事务所合作，也在挑战结构工程师的极限。

1）上海大歌剧院

项目建于浦东世博文化公园内，建筑方案由挪威斯诺赫塔建筑事务所（Snøhetta）完成，华东院结构负责全过程设计。建筑方案取意于中国传统元素——折扇。所有单体建筑均布置于以折扇形态展开的屋盖结构之下，屋盖在入口广场呈现双螺旋上升的形态，用于上人和观景。项目中最主要的挑战来自这个双螺旋楼梯。

▲建筑效果图

▲螺旋屋面效果图

双螺旋楼梯形体类似一把展开的折扇扇头，螺旋楼梯最远端距离旋转中心32m。为实现螺旋楼梯纤细轻盈的建筑效果，结构需实现最大跨度32m的大悬挑。双螺旋楼梯不同部位的受力特征，分为悬挑区（A区）、支座区（B区）和大跨区（C区）。双螺旋悬挑楼梯由核心支座区支承。

▲双螺旋楼梯建筑效果、三维模型等

悬挑区最大悬挑跨度15m，建筑限定梁高725mm。悬挑梁采用缓粘结预应力UHPC梁，UHPC抗压强度150MPa，参照法国和瑞士相关规范设计。核心支座区为巨型空心钢筋混凝土组合柱支承钢筋混凝土壳体。目前UHPC悬挑梁的足尺试验已完成，现场施工正在恢复中，按计划2024年年底项目将要竣工。

▲结构体系示意图

▲UHPC悬挑梁截面

▲A区结构体系示意图

▲UHPC悬挑梁有限元分析模型

▲UHPC悬挑梁预应力锚固

▲UHPC悬挑梁足尺模型试验

2）金桥国培中心

项目建于上海浦东新区金桥中环以东，四个塔楼和裙房在4层通过3条过街通廊连接形成一个景观大平台。建筑方案由马清运建筑事务所完成，华东院结构负责全过程设计。项目西侧为中环高架，其高度与4层景观大平台相近。为打造塔楼悬浮于景观平台之上的建筑效果，并满足景观平台“园林画卷”无柱空间需求，塔楼外围立柱在4层以下不落地，仅平面中央的核心筒上下贯通。

▲金桥国培中心建筑效果图

▲景观平台层园林画卷无柱空间

塔楼采用钢筋混凝土筒体支承的悬挂结构。以最高的塔楼A为例，建筑高度100m，在屋面设置悬挑桁架和环带桁架，悬挂4~20层楼层，悬挂楼层数达16层，为国内一次悬挂楼层数最多的悬挂结构之一（建筑在楼层中部不再设置设备层）。为悬挂结构量身定制的关键技术，主要包括轻质混凝土钢-混凝土组合楼盖，单重抗侧力体系抗震性能目标合理确定，提升结构抗震韧性的黏滞阻尼墙设置，吊柱Q550高强钢及12.9级高强度螺栓的尝试应用，悬挂楼层竖向变形及吊柱附加弯矩的有效控制，悬挂楼层的楼面舒适度分析和抗连倒塌设计，新颖的累计提升施工方案等。同济大学的地震振动台模拟试验由于疫情有所延期。地上结构的全面施工即将到来。

▲塔楼A三维模型图

▲塔楼A典型楼层结构平面布置图

▲结构体系与布置

▲结构抗连续倒塌设计

3）某城际车站钢屋盖

建筑方案由AREP完成，华东院结构负责方案和初步设计。“京帆”造型屋盖为地下车站上盖，平面尺寸460米×96米。屋盖包括车站上方的7片大帆屋盖和4片小帆采光天窗。项目设计正在进展中。

▲建筑效果图©AREP

大帆屋盖包含上部帆屋盖和下部泡泡采光顶双层建筑表皮。上层表皮响应风帆的建筑意象，下层表皮如“泡泡”轻盈透明，双层表皮形成一体化结构体系。屋盖体量纤细轻盈，灵动宜人，营造城市公园中的“近人”尺度。结构方案主要对比了刚性方案（刚架）和柔性方案（索网）两类。业主委托专业顾问进行了风洞试验，重点考虑了屋盖风荷载狭管效应和积雪堆积效应。

▲大帆屋盖© AREP

▲建筑方案构思与结构方案选型

大帆屋盖结构分为帆屋盖钢梁、V柱、张弦索撑、泡泡网壳结构几部分。屋盖钢梁由横向主梁和斜向交叉次梁组成。V柱一共有6组，每组包含2根内倾梭形钢柱和1根外倾钢柱，落于下部车站的钢管混凝土柱顶。泡泡采光顶由横向和斜向龙骨交叉形成单层钢网壳结构。张弦索撑一共5组，张弦两端与V柱相连，中部与泡泡采光顶龙骨相连，将帆屋盖刚架和泡泡网壳结构联结成一个结构整体。屋盖和泡泡结构之间采用有限刚度的弹性单元连接，主动控制结构中力的流向，兼顾竖向荷载、风吸荷载以及地震作用等工况的上下结构变形和刚度需求。

通过控制施工工序，让泡泡采光顶在屋盖刚架施工之后安装。泡泡采光顶承受的可变荷载由网壳和刚架形成的整体结构体系共同分担，从而降低泡泡采光顶网壳龙骨所受的内力和变形，将网壳杆件尺寸控制在150×180mm~150×200mm以内，实现采光顶“泡泡”般轻盈通透的建筑效果。

▲屋盖结构体系及布置

Q2：在专业以及生活上对您影响最大的人都有谁？

“古来江左多佳句，浅夏胜春最可人”，5月初夏的季节，节日多，也是纪念的日子。5月8日是母亲节。5月19日是华东院70周年院庆日，5月20日是母校同济大学115年校庆日，真是双喜盈门。这两个在人生不同阶段给与自己养分的地方，有太多人值得怀念和感恩。其中华东院原总工程师、全国工程勘察设计大师汪大绥先生，中国系列标志性建筑的重要实践者，中国超高层建筑思想和行动上的先行者，一个在专业和工作中对我影响最大的人，我必须提及。

▲1995年上海大剧院钢屋盖整体提升前

1994年夏天硕士一年级暑假开始在华东院实习，参与了大剧院钢屋盖结构设计和整体提升施工阶段分析工作。1996年（同济大学）毕业后进入华东院正式工作，并于两年后初识汪总。1998年设计上海21世纪大厦时（认识了当时供职于新日铁的贺明玄总工），因小截面厚板箱型柱横隔板的焊缝问题，师傅吴至贤高工带我去请教汪总。规范能不能突破呢？汪总根据工程受力条件提出箱型柱与梁连接的三边采用融透焊，柱外侧一边可以不焊，并亲自写信给当时的《高钢规》主编蔡益燕先生求证，最后难题迎刃而解。

▲和汪总（左侧）在央视大楼合拢现场

1999年年底去厦门参加中国钢协房屋建筑钢结构协会第三届技术交流会（第一次走出院门交流，会上认识了建研院的王翠坤总工），汪总“去程飞机、回程火车”的批示，让我开会工作两不误，也让我这个初出茅庐的工程师（当时院里规定高工职称以上才能乘飞机）省却了许多旅途时间和劳累（当时硬座火车需要20多个小时），精神抖擞地和同行讨论交流。

▲房屋建筑协会第三届技术交流会论文集

▲上海21世纪大厦（后改名）

后来和汪总接触多起来，也渐渐熟悉。上海世茂国际广场、北京央视大楼、奔驰文化中心等世博项目、天津117大厦、大连绿地中心等众多重点项目都是汪总审定，我做结构专业负责人。项目汇报讨论、出差上工地、出国考察、合写论文（最近合写论文《我国超高层建筑结构发展与展望》，发表于《建筑结构》2019年第19期（中国建筑结构70年专辑）中）等一直持续到现在，其中做央视大楼时期（2003-2008年）的故事特别多。在出差候机时，他会教我如何识别停机坪上的波音737、747、777等不同机型；他会问我汽车转弯时两个轮子驶过距离不同时是如何解决的等问题。在汇报项目中间或讨论后，他会打开话题和我们讲他得意作品中的“神来之笔”，如华亭宾馆大跨转换梁和有限元分析，东方明珠广播电视塔的“一只碗、一把伞、一根针和三根撑杆”以及在牛奶槽里做的气弹模型风洞试验，上海光明大厦伸臂大梁，浦东机场一期航站楼80米跨度张弦梁设计和试验，上海铁路南站音叉柱和碟型弹簧支座节点，上海环球金融中心巨型斜撑和铸钢节点，天津津塔考虑屈曲后强度的薄钢板剪力墙等）。

汪总在工程实践中大胆创新，勇于突破，创造了一个又一个工程奇迹和“工程界之最”。我还记得法铁（AREP，上海铁路南站合作设计方）总裁铁凯哥（音译）曾对我说过，“没有汪大绥总工的决断，上海铁路南站屋盖结构实现不了”。这些项目建成多年以后，他依然清晰地记得很多设计和建造细节，仍能画出结构简图和构造详图。每一次请教汪总，和他讨论完，都感到豁然开朗，受益匪浅。那种开卷有益、余音绕梁的感觉真好。

▲华亭宾馆

▲上海光明大厦

▲东方明珠广播电视塔

▲上海环球金融中心

▲中央电视台新主楼竣工前夕

▲天津津塔

▲浦东机场一期航站楼雏形

▲上海铁路南站

▲上海世茂国际广场（左一高层建筑）

▲天津高银117大厦（结构封顶时）

此外，英语和地理知识的共同爱好拉近了我和汪总之间的距离，缩小了我和他之间的年龄和辈份差距。汪总早年学的是俄语，他在40岁左右才开始自学英语。他是我所熟悉的老一辈总工里英语水平最高的之一，比我和许多年轻人都要好上很多，举两个例子。

2017年我们访问东京工业大学，汪总应邀做学术报告，一小时全文英语演讲让在座的师生大为赞赏。惊叹之余，坐我隔壁的日本教授问我汪总是否出国留过学，我回答：“No, self- teaching”。

▲东京工业大学英文演讲

汪总能熟背新概念英语的课文，他甚至能找出书中中文翻译的错误。新概念英语第3册 “The longest suspension bridge in the world” 这一课中原句“The bridge is so long that the shape of the earth had to be taken into account by its designer.”，中文翻译为 “由于桥身太长，设计者不得不考虑了地表的形状”。他给编辑写信提出“地表的形状”应译为“地球的形状”，也表达了“由于地球表面形状是圆的，700英尺高的两个桥塔顶端的距离大于4260英尺的桥面跨度”这个潜在意思。不是英文功底特别扎实，土木通、地理通兼于一身的恐怕做不到这一点。

▲桥身太长时，设计者应考虑地球的形状

我们偶尔会在周末讨论和分享英语习惯用法和地理知识，如“雄关漫道真如铁”中的“漫道”的最佳英译，我们会聊《共产党宣言》中文首译本的翻译者；从最新开通的西藏派墨公路、贝加尔湖的淡水量，谈到春分节气的昼夜平分；从北半球河流的右岸陡峭左岸平缓现象，科罗拉多河上的胡佛水坝谈到他60年代后期在连云港工作时设计的浆砌毛石双曲拱坝（现卫星地图上仍能找到该水库和大坝）。

▲连云港云台山中的水库大坝

汪总追求结构设计的完美，擅长化繁为简，不提倡“复杂结构”说法。他凡事凡物打破砂锅问到底不停探究，活学活用，融会贯通，举重若轻，真正做到武学中的“无招胜有招”。汪总是我前进中的标杆，激励着自己去迎接工程中的一个又一个挑战。尽管我只能望其项背，但我一直冀望能达到他一半的高度。

Q3：最近阅读的最有趣的一本书

记得最近一次出国是2019年夏天到日本京都参加中日韩高层建筑论坛。疫情以来，国内出差少了很多，曾经的东航金卡也降至了银卡。居家隔离更是将自己封闭在有限的空间里。好在“当上帝为你关上一扇门的同时，还会为你打开另一扇窗”。这时，《National Geographic》（美国国家地理）闯入了我的生活，让我云游世界。从小就是地理迷，如果不是历史学科稍差，高中分科也许会选文科。之前一直买《中国国家地理》看，直至有一次出差在机场买了一本《National Geographic》的过往期刊。2020年4月初国内外疫情施虐的时候（当时武汉疫情严重，上海按比例居家办公）在京东上订阅了这本杂志，至今已有20多期，陪伴着自己走过了两个春秋。

依稀记得2020年5月底的一个雨天周末在公园亭子里看这本杂志，看到兴奋时给大汪总（华东院对汪大绥大师尊称，小汪总为华东院另一个国家建筑设计大师汪孝安）微信发了其中一页截图，图片内容主要介绍檞寄生植物、会打嗝的鸟、能识人脸的乌鸦及爱吃水藻的火烈鸟等有趣的动植物。我们还在微信里讨论里面的英语生词。

杂志封面永远是经典的黄色边框+主题图片。杂志“Looking at the earth from every possible angle”，天地之间，遍及地球每个角落，从世界之鼎“Everest Mountain ”（国内叫珠穆拉玛峰）山顶的气象站，非洲塞伦盖蒂国家公园生态链上最重要的动物——野牛，南极洲大陆架的冰山融化和磷虾的配额捕捞，冰岛火山连续21小时喷发时的多姿多彩，到法国西南部地下山洞发现的2万年前壁画、阿尔卑斯山冰川下发现5300年前的冰人等世界100个考古奇迹。埃塞俄比亚探险家兼记者Paul Salopek环球徒步24000英里，跨越非洲、亚洲和南、北美洲（目前行程过半），记录沿途的风景和人间百态；《图片中的2021》展现了全球疫情如何改变我们的生活；在第50个“地球日”（2020年）思考人类将如何失去或拯救这个地球，悲观或乐观地憧憬着第100个“地球日”（2070年）时我们的地球又将是什么模样。

▲世界候鸟日专题

▲2021年杂志全集

每一张图片都是那么精美和令人神往，每一段文字都是那么深刻和震撼人心。这本杂志给了我更开阔的视野，让我身在井隅，心向璀璨，窥探了中国之外的世界是如此多样和精彩，人类的文明是如此源远流长，贫困、饥饿、战争、病毒、动植物濒临灭绝、空气和水污染竟离我们如此之近。有生之年，真想出去走一走、看一看。