工程院士贵州第一人
马克俭介绍,上世纪八九十年代,国内的空间结构领域研究,主要以钢网架为主。“简单来说,就是那些大跨度的建筑,使用的都是钢架结构,顶部是由钢架支撑的。这个体系在当时全国占有主流地位,很多沿海城市的大跨度建筑使用的都是这种体系。”
然而根据贵州的实际情况,大跨度的建筑使用钢结构的建造成本就会很高,而另一方面,当时全国的钢材也比较紧缺。为了解决这个问题,马克俭就开始琢磨从减少成本入手,设计出一种新的体系。
经典的盒式结构——广西桂平市体育馆,马克俭作品。
经过无数次的研究实验,90年代初,马克俭终于研究设计出一种全新的空间结构体系——“钢筋混凝土空腹网架结构”和“钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构”等大柱网、大跨度新型钢筋混凝土空间网格结构体系。
这种结构体系,既做到了大柱网、大开间、灵活划分房间的多功能综合应用需要,又达到了造价低廉、降低成本的目的。
马克俭研究设计的这个系列的空间结构,因其突出优势,不但解决了贵州省内大跨度建筑的结构问题,还逐步成为国内空间结构的研究和实践领域的主流。
此后,马克俭又相继发明了“大跨度新型张弦空间桁架结构”、“大跨度短撑杆新型张弦桁架结构”、“大跨度屋面斜拉式双层预应力平板型网架结构”等6种预应力钢网格体系,并应用于新型大跨度屋盖结构中。
从事空间结构研究多年来,他发表论文100余篇,主编和参编专著4部、以主持人身份荣获国家科技进步奖一项、摘取省部级科技进步奖近10项,各种专利76项。
这些研究成果所获得的荣誉在马克俭看来,如果没有转化应用到实践中去,那就是“死”的,意义不大。所以在搞科研的过程中,马克俭一直注重科研成果的转化。
多年来,马克俭已有30多项成果转化为实际的新型钢结构体系,在全国各地“开花”。据统计,1985至2007年,在贵州、四川、广东、广西、湖南、安徽、青海、新疆、吉林、河南、上海、深圳等10余个省(区、市),马克俭的新型空间结构体系在实际建筑工程中运用达100多万平方米,节约建设资金上亿元。
2007年,马克俭以高票增选为中国工程院院士,实现了贵州省工程院院士申报当选零的突破。“这对于我来说是荣誉,更加是责任。”在当年的庆祝会上,他如是说,“院士只是科技工作者队伍中的普通一员,没有任何特权,今后自己更要承担起促进科技创新的重任,踏踏实实地回报贵州人民。”
科研是他的生命动力
2008年,马克俭应邀到山东考察一个项目,该项目引进了澳大利亚的一项专利,在建筑物的建设过程中利用石膏做墙体。
深入调研后,马克俭发现,澳大利亚的这个技术在空间构造方面有一定的局限性,不适于在中国尤其是农村进行大规模、多层的建设。受到这个技术的启发,马克俭回到贵州后发现,磷废渣经过加工后可以做成磷石膏,可以应用到建筑当中。
马克俭于是联合材料学方面的专家,研究设计出了“磷石膏位模板的密肋式剪力墙结构”方案,把省内两大磷矿基地生产磷酸的工业废渣变废为宝,使其成为建筑工程的主材和辅材,既降低工程造价,又保护青山绿水。
除了工业建筑,马克俭还希望将这个方案应用到农村的房屋建设当中去,“磷石膏做墙体冬暖夏凉,十分适合农村民居使用,我已经做了一个农村民居的设计方案,在遵义农村选了两户经济比较困难的农户,用我自己的科研经费给他们盖这种房子。”马克俭说。
2010年开始,马克俭把主要精力放到了“整体装配式空间钢网格盒式结构”的研究上,这种结构适用于标准多层厂房的建设,节约土地,并且抗震效果好。
据介绍,钢网格盒式体系建筑的用钢量与传统的“钢框架—剪力”墙相比,每平米节省钢材37kg,用钢量可节约30%以上。
今年已经79岁的马克俭仍然在孜孜不倦的做研究,很多人劝他“做了一辈子研究,快八十岁了,可以退休颐养天年了。”对于这样的劝说,马克俭不以为意,“科研是我生命的动力,而不是负担,在科研中我才能找到生活的乐趣。”