建筑技术进步需要打破专业樊篱

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摘要：当前专业樊篱存在的现状影响着混凝土技术的进步和结构工程的质量，乃至整个土木工程结构的耐久性。划分过细的专业培养出的人才缺少与工程有关的知识和知识相互之间的渗透。建筑技术需要具备“准确地认识和决策”的“通识能力“的人才。专业樊篱的存在是历史造成的，打通专业樊篱是历史发展的需要。
 

关键词：建筑技术进步

一、专业的樊篱──当前土木建筑工程领域专业隔离的现状

　　先举一个实例。有一座商业大厦（现今，这样的建筑物并不是个别的），建筑师按要求将底层设计成大空间，故柱子少而间距大，不需要大开间的上部20几层商业楼则要增加柱子。从力学上来说，任何结构物的死荷载与活荷载都由墙、柱或墩、桩等支撑构件传递给基础（可以有不同形式），最终再由基础传递给地基。地基是上部结构的“根”。墙或柱等传递垂直荷载的构件是必须“生根”的。由于建筑设计是最先满足业主需要的（功能、视觉）环节，长期形成建筑设计说了算的惯例。适应因现代人类活动需要而出现的底层大开间、大跨度的高层建筑，结构设计发明了转换梁来承受上部无法“生根”的柱子。该转换梁实际上起上部柱子的“基础”作用。本实例中的结构工程师就是这样“遵”建筑师的“命”而采用了转换梁。因“负担很重”，该转换梁被设计成断面为高3.5m、宽2.5m的庞然大物(虽然在结构上这也是梁)。梁内配置一根工字梁，工字梁上下各三层Φ30钢筋，钢筋净间距只有几毫米（见图1所示）。建筑师认为，如何实现我的设计，是结构设计的事；而结构工程师也不考虑这样的断面和配筋如何施工。施工单位将这种密集的钢筋骨架绑扎完毕后，不知如何才能让石子最小粒径也有5mm的混凝土通过只有5～6mm的钢筋间隙。最后由混凝土专家勉强用不需震捣的自密实混凝土来解决。说“勉强”，是因为即使不需震捣的混凝土从梁的侧面工字梁腹板的位置靠泵压灌入模板，密集的钢筋仍然无法被混凝土很好地包裹，只能进去一些砂浆。至于上下表面的保护层，则只能从外面抹上去，其密实性与均匀性就不能不令人生疑了。

　　同一领域中专业划分过细之后，逐渐形成专业的樊篱，造成从建筑设计、结构设计、设备设计到施工和材料各专业形成了“指令”的阶梯，这个“指令”就是你“要配合我”,“满足我的要求”。各专业之间没有相互沟通，没有相互了解，没有相互交流，缺少相互支持与合作。长期以来，建筑设计着重点是满足功能和视觉的要求；结构设计要按照建筑设计着重从强度上保证安全性；施工则保证设计的实现；对材料的要求，由施工者说了算。各行其是，一级管一级。实际上处在一定环境中的结构工程，在正常情况下，几乎没有因承载力不足而破坏的，原因主要在材料和施工。以混凝土结构为例，过去在混凝土强度不高，技术较简单的情况下，尽管对不懂材料的设计和施工通常没有明显的影响，也还是出现过因材料和设计不匹配而发生问题。如1971年我国当时的机械工业部颁布了一项规定，禁止在湿热环境下使用高铝水泥。这一规定的出台源于盛产高铝水泥的南方某城市一项工程事故。当时设计人员只知道高铝水泥早期强度高，并不知道它只有温度在25℃以下才能稳定，超过25℃的潮湿环境中则会因水化物结晶转化而强度急剧下降。该城市常年气候湿润，四季温暖。在结构主体浇筑混凝土数日后，所有混凝土表面用手就能抠掉。类似的错误后来在北京也出现过，在用含膨胀组分的浇筑水泥灌注预制梁、柱节点时，使用了电热法加速硬化，结果所灌注的混凝土成了“豆腐渣”。更早的例子如在钢筋或预应力混凝土中使用氯化钙做早强剂等。这些都是因为设计和施工人员只认强度而不了解材料其他物理、化学性质所致。而对于“用膨胀剂防裂为什么有时反而裂得更厉害？”“掺用合成纤维就能防裂吗？”这样一些问题，则恐怕连材料工程师也不能正确地解答。在现今混凝土材料更加复杂、混凝土结构耐久性问题日益突出的情况下，“结构设计人员不了解混凝土，就不是一个真正完全的设计师”^[2]。
　　由于专业的樊篱和传统观念的影响，从业主开始，对结构物主要就要求承载力，对材料就要求强度；而施工方在加速资金周转的利益驱动下，也迫使混凝土早期强度不断提高。混凝土主要原材料水泥和骨料的生产也就应市场的需求而变化。100多年来水泥生产技术的发展，主要体现在其活性不断提高、强度发展加快。而加快强度发展速率主要靠增加水泥熟料矿物中C₃A和C₃S的含量和粉磨细度。由图2可见，由于专业的隔离，水泥的使用者和水泥生产者都不知道这样的技术措施除提高混凝土强度发展速率外，会带来什么负面影响；而目前粗骨料质量越来越差的原因，也与用户对强度的要求有关。在现有绝大多数落后的骨料生产技术条件下，岩石强度越高，破碎后的粒形越差，针、片状颗粒也越多，以致公称连续级配的石子实际上几乎没有5～10mm颗粒存在，这是目前混凝土用水量和胶凝材料用量居高不下的主要原因。但是只要有人买，石子生产商绝不会顾及对混凝土品质的影响。

图2  专业的樊篱造成的后果示意

　　现状正如Nevill所述：“一个人当然不可能具备所有必要的知识，因此设计者可以简单地咨询材料专家，然而，除少数特例外，大多数结构工程师对混凝土的行为都缺乏必要的了解；材料专家又多是一些纯粹的科学家，对结构的问题缺乏了解，结果他们不知道什么问题要回答，而设计人也不知道要问些什么”^[2]。工程中出现问题时，不知怎样才能找到真正的原因和怎样从根本上来解决。
　　不仅如此，国内新兴的房地产商也参与打造了这种专业樊篱。为了某种防范需要，有个不成文的规定：水泥由业主（甲方）供应。而业主对混凝土和水泥的了解更少，更不知道为避免混凝土早期开裂影响耐久性，除了强度之外，水泥应具有哪些品质。

二、打通专业樊篱是时代的要求

　　分工是人类生活和生产的需要，显然任何个人都不能靠自己独立的活动满足自身的全部需要，必须借助于他人的劳动和产品。最早形成分工的因素是不同的性别、年龄、能力以及所处环境条件的差异，这就是在生产力低下原始自然经济社会的自然分工。随着生产发展和商品出现，生产和劳动的分工逐渐发展成社会分工。