许清风正在对老旧建筑进行现场采样
刚拿到2011年新科启明星名单及联系方式,当看到上海市建筑科学研究院(下称上海建科院)高工许清风博士以“既有砖木结构火灾性能和抗火能力提升关键技术研究”课题入选本年度的启明星跟踪时,立时就很想联系采访。去年11.15上海胶州路高层住宅那场为世人瞩目的大火已经过去差不多一年,许多上海人仍对这场大火造成的伤害无法释怀。许清风说,他所在的上海建科院的研究人员在火灾发生后立即赶到现场待命,尽管他们在火灾数天后才获准进入现场勘察取样,但现场的惨状仍令许清风极为震撼,站在这幢被燃烧了好几小时,好多房内灰烬深达过尺的建筑物内,许清风再次深切感受到高层住宅建筑防火是一个多么紧迫的任务。许清风告诉我,如此通过建筑外围、层层向上的立体火灾在世界上也是极为罕见的。在近期国内外涉及建筑火灾的学术研讨会上,11.15火灾始终是关注热点之一。
三年过渡期,初入建科门
1973年出生于江苏东台的许清风能从事建筑结构和建筑物安全评定研究,盖因于他从大学本科一直到博士毕业所学的专业:工业与民用建筑、结构工程。2001年在东南大学完成了10年的本科到博士的学业后,许清风遵从自己向往做工程技术研究的意愿来到了上海建科院。彼时上海建科院结构损伤理论专家工作室刚成立,需要一个首席专家助理,许清风的条件正合适,这样就进了上海建科院。
说起在东南大学的经历,许清风很感念带他做本科生毕业设计的冯秀娟副教授和他的硕博导师蒋永生教授,特别是蒋教授对自己的弟子要求甚严,混凝土试验时的所有试件制作、粘贴应变片、测试等都要求学生自己动手做,无论试验方案设计还是分析研究都要有创新。导师逝世前许清风每次去看望,导师都嘱咐他要好好做科研,鼓励他眼光要放长远些。或许正是这份嘱咐,许清风始终将认真做好科研作为自己努力追求的方向。
在专家工作室的三年期间,许清风在引他进上海建科院的王孔藩教授带领下参与了两个课题:一是既有建筑物的累积损伤、剩余寿命评估及其应用研究,研究对象主要涉及既有混凝土和砌体结构两大类。二是钢筋混凝土结构火灾后可靠度评估技术研究,主要从安全性、使用性、耐久性三方面做评估。这方面的研究成果已反映在全国标准化协会标准《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS 252:2009)中。
为使我对“三性”有一些直观的理解,许清风再以11.15火灾的那幢高层公寓为例说:“这幢楼我们分析下来,从安全性角度是有保险系数的,因为是框筒结构,而且核心筒并未受到明显的火灾损伤。现在检测下来,这幢楼主体结构在安全性方面还是可靠的,但是受明显火灾损伤的部分构件需加固;但从使用性而言现已是满目疮痍,无从谈起,灰烬就积了一尺;当然火灾后混凝土结构的耐久性也受到明显劣化。”
关于建筑物累积损伤、剩余寿命评估方面的工作,许清风跟着王教授主要在外滩及上海其他老工业区现场诊断那些老建筑,这些建筑大多已有近百年历史,很多建筑的混凝土构件严重碳化,混凝土里面的碱性环境丧失,导致钢筋锈蚀、混凝土胀裂,混凝土构件承载力下降。这项工作是现场采样和实验室试验分析结合着做,最终通过工程实践把结论做的更准确一点。回顾这段经历,许清风感慨地说,从外滩这些建筑来看,实际上当时(20世纪20~30年代)上海在混凝土设计、施工、材料制备等方面已经达到世界水平了。
这番话引出我一个疑问,前不久媒体上广为报道,有权威专家指中国现时建筑物的平均寿命只有30年,少数达到50年,到底情况如何?许清风回应说,以上所说的寿命短主要是由于我国大拆大建情况严重、城市规划朝令夕改所致,当然也存在一些建造标准很低的既有建筑需及时更新。“但需要说明的是,说某建筑物不安全不是说它马上要倒塌,而是说其安全冗余度下降。50年寿命一说的出处是我国现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),如能做到正常使用、正常维护,那到了50年后建筑肯定不会倒的,只是50年后要重新做一个评估,对今后的继续使用提出对策和建议。现在部分地区已开始要求对既有建筑特别是老建筑每10~15年做一次检测评估,以保证既有建筑的安全使用。”
担纲大项目 未来更可期
2004年下半年,上海建科院副院长、原工程结构所所长朱雷将该所第一个经费达80万的市科委大课题“上海风貌建筑评估改造保护关键技术研究”交给30岁刚出头的许清风担纲。上海因特殊的地理位置,自清末以来,特别在民国时期吸引了海内外各界人士来上海发展,由此诞生了一大批有特色的建筑,形成了相当规模的风貌建筑群。然历经近一个世纪的风雨剥蚀和人为损害,这些建筑大多已伤痕累累,亟待整复。
许清风负责的这个课题主要针对老洋房、新里、旧里的评估改造,这些风貌建筑虽外观还可以,但普遍存在着使用功能差,72家房客的现象不在少数,且设备老化,结构安全度下降。许清风他们具体选择的是思南路周公馆后面的思南路风貌保护区进行工程实践和成果示范,在保持风貌建筑原貌的基础上作基础加桩、墙体加固等改造工作,以提升其结构安全性和抗震能力。思南路项目完成后,他们又做了上海文史馆、皋兰路别墅等项目。历时三年的这个课题后来拿到了上海市科技进步二等奖。
2006年底起,许清风主要参与了市科委世博科技专项“世博园区既有建筑可持续改造利用成套技术研究与示范”。上海世博园区内有20万平米的既有建筑需改造利用,这些建筑分三类,一类是优秀历史建筑和保留历史建筑,根据要求,这些建筑不能拆,只能适应性利用,如江南造船厂的飞机库、海军司令部、总办公楼等;第二类是世博会后要继续保留利用的建筑或构筑物,如南市电厂的主厂房和烟囱、上钢三厂的特钢车间(后变身为世博园区里的宝钢大舞台);第三类是世博会后要拆掉的建筑,如西区装焊工场、船体联合车间等。虽然去年的世博会已成历史,但作为世博科技专项的参与者,许清风深感这方面的技术成果、专利、指南都有在既有建筑改造领域进一步推广应用的价值。
2009年开始,许清风受工程结构所领导和李向民所长委派,担任科研工作室主任,他带领四位博士一起组建了“工程结构科研工作团队”。按照上海建科院和工程结构所的“十二五”规划要求,这个团队明确要做三方面的事情:一是城市建筑公共安全,包括运营过程中各种风险下的城市建筑安全问题,以及火灾、地震、老化、风灾、水灾、恐怖事件等。二是做既有建筑的绿色化改造,包括多层老公房加装电梯、筒子楼和老公房成套改造、建筑外墙节能改造、室内通风和采光改造、屋顶花园和立体绿化改造、太阳能热水系统和光伏发电改造、地源热泵利用等。“十一五”期间已对日晖二村、彭浦三村、青岛四方区筒子楼等实施了综合改造利用,此外还包括上理工木模车间改造、曲阳图书馆改造等成功案例。三是住宅工业化的研究与示范应用。目前这方面的一个潮流性共识是,预制结构比现浇结构的耗能要少,材料要省,质量更易控制,还可以缩短工期。
谈及本年度获批的启明星跟踪项目,许清风说,上海现有砖木结构建筑仍有700万平方米左右,多数是住宅,如新里、旧里、老洋房以及少数园林、庙宇等。做这个课题有两方面考虑,一是这方面的研究比较匮乏,成果较少;二是上海海派文化大多沉淀在这些老房子里,真的需要好好保护。现在每年冬季砖木结构的火灾仍然多发,损失很大。
此次对许清风博士的访问,虽然只有短短的二小时,但是他对科研的热情,对师长的尊重都给我留下较深的印象。这是一个会让我们有所惊喜的人,我相信。
江世亮采写自2011年10月28日