鸟巢、中央电视台主楼、世界第一高塔顺利建成,离不开这个陕西人

近年来,我国钢结构事业的迅速发展,为国家大剧院、鸟巢、水立方等传奇式建筑的出现提供了可能。然而,在钢结构美好的发展前景中,存在着一个亟待解决的核心问题:钢结构的失稳。尽管这一问题已研究多年,但层出不穷的新型构件以及新型结构体系使新的稳定问题接连出现。毕业于

西安冶金建筑学院(现西安建筑科技大学)的郭彦林和他的团队则长期深耕于此,为钢结构设计及工程应用提供了重要依据。

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1978年,郭彦林成为恢复高考后的第一届大学生。怀揣着对知识的渴望以及对科研的热情,他考入西安冶金建筑学院,一路从本科读到博士。在这里,他师从我国钢结构学界泰斗陈绍蕃教授,并花费了整整十年的时间,践行着"学不可以已"的治学态度。

毕业后,郭彦林先是在西北工业大学任教,尔后还前往德国、日本等地担任研究员…….这些经历,为他进入我国最高学府——清华大学任教奠定了坚实的基础,同时也为其攻克国内外重大工程中的技术难题提供了有力保障。

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正是因为长期以来勤钻苦学的精神以及在实际工程实践中的累积与思考,使得郭彦林不断在轻钢结构、高层钢结构等领域有了很高的造诣——他先后参与国内外多项大型钢结构工程项目的建设。特别是在中央电视台新址主楼、广州新白云国际机场航站楼、广州新电视塔、国家体育场(鸟巢)等钢结构工程项目的建设中,分别解决多项关键技术难题,从而保障了工程设计和建造的顺利进行。

广州新电视塔

广州新电视塔又名海心塔,因其外型呈两端粗中间细的锥形状框筒结构,远远看去宛如一位纤腰素束的少女,楚楚动人,因此人们也常称它为"小蛮腰"。

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然而,海心塔奇妙的建筑造型为结构设计留下了难题:塔体中部"纤纤细腰",正是受力最不利的部位,最小直径不到30米。如何保证塔身外筒在各种荷载作用下的稳定性,成为结构设计最关注的问题之一。为了解决这一难题,郭彦林和他的学生们不仅进行了多荷载工况的有限元承载力数值模拟分析,还进行了腰部与底部镂空区的稳定性模型试验研究,研究了群柱面外失稳时的相关及环状构件的弯弓效应,为广州新电视塔的外筒结构稳定设计提供了依据。如今,广州新电视塔已于2009年9月顺利竣工,取代加拿大的西恩塔成为世界第一高塔,并成为了广州市的新地标。然而,郭彦林和他的学生们并没有满足于解决这一实际工程项目的设计难题,而是将这一课题上升到理论层面进行研究,在考虑群柱相关作用和横向构件弯曲效应的基础上,提出了通高区群柱面外稳定性计算的通用计算方法与设计理论。

广州新白云机场航站楼

广州新白云机场主航站楼立面粗壮高大、起支承作用的钢铁人字形布置的梭形钢管格构柱印象深刻,其构型可谓别具一格,简洁有力中尽显技术创新的色彩。这便源于郭彦林的另一重要课题:

对多肢梭形钢管格构柱屈曲性能的研究与应用。

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首先,这些梭形钢管格构柱由三根钢管分肢与联系三根钢管的平置钢板组成,当时国内外对于这种构件稳定性的研究基本是空白。郭彦林和他的学生们在分析梭形格构柱失稳机理时,发现了一个有趣的现象:一般两端铰接的柱子,在受压时其失稳模态呈现单波形,而两端小中间大的梭形柱受压时的失稳波形却是S形的。

起初,这样的计算结果让郭彦林觉得不可思议,但后来经过反复的分析与推算,郭彦林认为梭形柱的失稳机理确实有别于一般轴心受压构件的失稳机理,二者的稳定性计算方法完全不同。机场航站楼建设与设计单位对这一项目非常重视,郭彦林带领学生对航站楼三种不同高度 (19米,23米和29米)的梭形钢管格构柱进行了 1:1的足尺寸破坏试验。试验结果非常理想,实际测试出的承载力及失稳变形与计算结果比较吻合,为实际结构设计提供了重要依据。此后,郭彦林及其学生们对各种梭形格构柱失稳机理与承载力的研究拓展到更广阔的范围,为这类构件的设计提出了更通用的计算方法。

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在科研领域严肃认真的郭彦林,私下里却总是挂着含蓄亲切的笑容。多年来,作为一名老师,他一直潜心施教,甘于奉献,为我国钢结构领域培养了一批又一批的青年翘楚;作为一名学者,他一直在自己的领域内兢兢业业、不断深耕,取得了一系列的骄人成果。也许,这就是奋斗人生中,最为简单而满足的幸福!

人物小传:

郭彦林,陕西人,毕业于西安建筑科技大学建筑工程系,清华大学教授,博士生导师。曾参与天津117大厦、中国动漫博物馆(杭州)、腾讯大厦(北京)、CCTV新台址主楼、广州新电视塔、 国家体育场(鸟巢)、广州珠江新城西塔、广州(新)白云国际机场、天津泰达市民文化广场、深圳市世界大学生运动会体育中心体育场、深圳市宝安体育场、南通体育会展中心等多项建筑工程设计与建设工作。

本文素材来源:西安建筑科技大学甲子六书、清华大学官网


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