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中國建設報記者：羅教授，為什麼要對大型複雜鋼結構的施工過程進行監測？

羅永峰:對大型複雜鋼結構的施工過程進行監測是非常重要、非常有必要的。

在實際施工中，了解并掌握鋼結構在施工過程中的内力和變形狀态，是保障鋼結構施工過程安全、控制與保證施工質量的前提和首要技術措施。

在大型複雜鋼結構施工過程中，結構的内力和變形通常難以通過施工經驗判斷。此外，由于施工模拟計算模型常采用一些假定和簡化的方法，使得計算模型和實際結構之間存在差異，這就可能導緻施工模拟計算結果産生偏差，甚至有時不能準确反映施工過程中的結構受力狀态，僅僅采用施工模拟計算結果指導和控制施工，無論從安全上還是質量上都是不可靠的，因此，隻有通過對結構施工過程的實時監測，才能準确得到不同施工階段整個施工結構系統（包括已安裝的結構部分和臨時支承結構）的内力和變形，才能為保障施工過程安全、控制與保證施工質量提供依據和數據。

中國建設報記者：在監測過程中需要得到哪些數據？

羅永峰: 監測過程中得到的數據主要包括：一是反映施工過程中結構及臨時支承體系的應力、變形、支反力(包括牽引力、頂推力、提升力)及其變化特點的數據，二是反映結構或安裝單元的位移與運動狀态及其變化特點的數據，三是反映結構施工質量(包括構件安裝位置、變形、缺陷等)的數據。

得到這些數據的目的是：為施工過程中結構狀态(包括結構安全、施工質量狀态)的評估、預警與控制提供依據和數據；為設計單位提供結構施工終态(竣工)的内力狀态；為後續結構使用期間健康監測數據庫提供基礎數據。

中國建設報記者：目前，對鋼結構工程進行監測都有哪些方法和技術？

羅永峰:對工程監測均采用傳感器，如振弦式應變計、傾角計、風速風向儀等。将這些傳感器安裝到預定測點，通過數據采集器采集數據，再傳回電腦進行分析處理，得到有效監測數據後，提供給技術人員進行施工管理控制。

目前，對鋼結構施工過程的監測主要是監測整個結構施工體系的應力、變形或位移，如果在安裝過程中結構或安裝分塊有移動，如滑移、提升、頂升，還需要監測結構移動時的同步性和作用力，如頂推力、提升力及其變化。此外，通常還要監測施工現場的風向、風速。

羅永峰（左一）在鄭州新鄭國際機場二期擴建工程屋面觀摩。 宋京平 攝

中國建設報記者：請您介紹一下對既有鋼結構建築進行檢測、鑒定的重要性？

羅永峰:既有鋼結構建築是已投入使用或使用多年的建築，鋼結構建築在使用過程中可能會出現荷載變化以及因異常天氣作用、地震、火災等事故造成的損傷或變形，包括表面塗層損壞或失效、鋼材鏽蝕、構件變形或裂縫、部分連接損壞或失效等問題。即使鋼結構建築在使用過程中未發生自然災害或事故，長期使用後鋼結構建築的構件表面塗層也會出現老化、變質甚至脫落，這些損傷或變形将直接影響結構的正常使用、使用的安全性。

我們通過分析已發生的既有鋼結構建築或在役鋼結構工程事故的原因獲悉，多數事故的發生是由于結構的變形或損傷，使建築結構的受力性态在使用過程中随着時間的增長而劣化導緻。更有甚者，一些使用者從來不對結構進行定期或适時的檢測、鑒定，根本不了解結構的安全性态會随着時間的變化而劣化，錯過了對結構進行維護或加固的時機，從而導緻工程事故的發生。

我認為，對既有鋼結構建築或在役鋼結構工程進行定期的檢測、鑒定和維護，是保障鋼結構建築安全使用的前提和必要條件，也是保障社會穩定與經濟活動正常運行的技術措施之一。

需要強調的是，鋼結構建築的安全使用不僅依賴于設計時足夠的安全系數，制作、安裝時的質量保證，同時也依賴于使用過程中的檢測、鑒定和維護，這三個環節的規範化保障，是對鋼結構建築在生命周期内的正常、安全使用的必要條件。

中國建設報記者：“輕、快、好、省”是您的導師、已故中國工程院院士沈祖炎教授對鋼結構建築特點最精煉的總結。您在理論與實踐密切結合方面也有不少體會吧？

羅永峰:是的。長期以來，我們研究團隊，包括沈院士負責的團隊、同濟大學教授李國強負責的團隊、我負責的研究室團隊參加過一些重大鋼結構工程項目的設計預研究、施工過程模拟計算、施工過程監測等，如500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）工程的反射面結構系統、上海世界博覽會場館、國家大劇院大屋蓋網殼結構、上海南站大屋蓋結構、浦東機場航站樓等工程，在研究和實施過程中，我們遇到了很多課堂上或書本上學不到的理論和技術問題，通過分析和解決這些實際問題，為我們在教學、科研方面提供了豐富的資料。

通過工程實踐，我在自己開設的“土木工程施工力學”研究生課程的授課時，無論是從理論方面還是實際應用方面，都能通過豐富且珍貴的數據資料，使課堂教學更生動、更具體、更易懂。此外，我在“網格結構非線性穩定分析”研究生課程、“空間結構”本科生課程授課時，均是通過我參與的實際工程，不僅形象、準确地解釋書面理論的意義，還能說明如何應用并直觀地将實際工程的照片、數據和技術資料展示出來，通俗易懂。

中國建設報記者：2010年12月15日，内蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗賽馬場西側看台鋼結構罩棚發生局部塌落并造成3000多萬元的損失。盡管此事故已經過去快10年了，業内人士還會經常提起。請問，鋼結構建築在什麼情況下會失穩？

羅永峰:一般來說，導緻鋼結構工程失穩有兩種原因：一種是構件失穩，包括構件的整體失穩和闆件局部失穩；另一種是結構整體失穩，包括結構的整體失去穩定和結構的某個或多個局部失去穩定。簡單地說，當結構或構件承受的壓力超過其臨界荷載時，建築就會失穩。

中國建設報記者：有什麼方法可以規避建築失穩。

羅永峰:目前，鋼結構構件的穩定性計算理論方法已經很成熟，通常設計時按照現行國家标準設計就能夠保證構件穩定。但是，結構整體穩定理論計算難度較大，如果計算模型不準确、荷載考慮不完全、計算方法不合适，設計計算結果就可能産生偏差，在後期使用時就可能導緻結構失穩，這類事故是有先例的，如發生在1963年1月的羅馬尼亞首都布加勒斯特穹頂的整體失穩事故。

當前，我國鋼結構工程在施工過程中出現的事故，很多原因是由于施工時結構或構件失穩導緻的，這主要是由于在施工過程的模拟計算時，沒有特别注意計算施工狀态的已安裝結構部分和臨時支承結構在荷載狀态下的穩定性所緻。在鋼結構施工時，需要特别注意構件内力性質的變化，如原設計的拉杆在施工時變為壓杆、原設計單一内力的構件在施工時額外增加其他内力分量以及施工時構件的内力狀态與設計時差異很大等，這些變化都可能導緻施工時構件或結構失穩。通常情況下，施工狀态的結構體系、荷載工況均與結構設計時不同，因此，不能按照設計時的結構穩定性來判定施工時的結構穩定性，必須進行施工狀态結構體系的穩定驗算，否則，很容易造成施工時的結構失穩事故。

羅永峰（前排左二）與畢業生在一起。 羅永峰 供圖

中國建設報記者：請介紹一下您和您的團隊。

羅永峰:我們研究室的工作主要以教學和科研為主，除我以外，我們團隊還有謝強教授以及郭小農副教授、馮虹副教授、強旭紅副教授。在教學方面，主要有本科生和研究生結構工程方向的課程，包括鋼結構基本原理、建築鋼結構設計、結構概念分析等。在科研課題方面，一類是國家自然科學基金項目以及“十一五”、“十二五”國家科技支撐計劃、國家重點研發計劃課題等；另一類是與國内外企業合作的研究項目。鋼結構理論與施工技術研究室的主要研究方向包括：大跨度及空間鋼結構的整體穩定性、大跨度及空間鋼結構的地震反應分析方法和抗震設計方法、大型複雜鋼結構施工技術、施工力學計算理論與施工監測技術等。此外，我們研究室也承擔一些大型複雜鋼結構工程項目的設計、施工過程分析、施工監測、既有鋼結構工程檢測與鑒定等工作。

通過多年研究與工程實踐，我們研究室主編、參編了多本著作、标準，如《建築鋼結構施工力學原理》《建築鋼結構穩定理論與應用》《鋼結構制作安裝手冊》《鋼結構檢測鑒定指南》等著作和《高聳與複雜鋼結構檢測與鑒定标準》《鋼結構檢測與鑒定技術規程》《空間格構結構工程質量檢驗及評定标準》《鋁合金格構結構技術規程》等著作和國家、地方标準。

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