(记者:叶启明 受访人:费彬莹)
1、Q:欢迎来到《人物》栏目,流浪地球计划实施以来,一座座行星发动机拔地而起,在行星发动机之下是人类未来2500年的家——地下城,大家一定对未来的家非常好奇。今天,我们请到了UEG联合科技中心的地下城结构设计师费彬莹。费工,来和大家打个招呼吧。
A:主持人好,大家好,我是费彬莹。
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2、Q:让我们进入正题,费工。我们都知道结构设计的前身是土木工程,那时的人民亲切地称呼土木工程师为“打灰老哥”。地下城结构设计师的工作跟“打灰老哥”比,有哪些不同呢?
A:哈哈,真是个令人怀念的称呼。事实上,随着流浪地球计划的推进,我们多了许多“打灰”以外的工作,下面我来跟大家简单地介绍一下:
在最开始的刹车时代,我们主要负责地下城建筑的结构设计。这一阶段最基本也是最重要的设计要求是安全,需要能够抵御一定程度的地震、海啸、岩浆侵蚀,延长灾害波及到结构安全的时间,在保证安全的前提下,兼顾舒适性和美观。
到了加速时代,地下城基本已经建成,此时的工作转为日常检修、加固地下城结构,在发生危险后及时检测地下城结构安全性,拿出加固方案或者改造方案,将灾害给人民群众带来的损失降到最低。
等我们脱离太阳系后,将视情况改造、扩大地下城结构,以满足人民群众在滑行时期的需求。同时,我们将在联合政府的统筹协调下负责设计地下立体铁路,公路交通网,连通全球一万座地下城,让地球重新成为一个开放的世界,重新成为地球村。
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3、Q:那么,现在全球地下城设计建设进度怎样?中国的进度到哪里了呢?
A:告诉大家一个好消息,目前全球地下城建设正在稳步推进,赤道上的转向发动机基本建设完成,配套的地下城也即将竣工,现在二次结构已经完成,设备专业安装完成后即具备居住条件。各地的转向发动机建设进度有快有慢,最快的一批已经完成竣工验收,具备居住条件。其中我国负责建设的CN-1~1132号地下城已经完成验收,CN-1133~2024号地下城正在建设,CN-2025~2200号地下城已经完成图纸设计,通过施工图审查,已交付施工单位准备施工,CN-2200~2300号地下城完成了现场勘察,设计单位正加班加点地赶进度,争取早日审查交付。根据现行计划,在不出现人为干扰、自然灾害情况下,我国的地下城预计将于逐月计划完成后,地球进入加速时代时开放地下城。
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4、真想赶紧穿越到滑行时期去看看!那您作为一名结构设计师,参与过哪些地下城的结构设计工作呢?目前您在设计建造哪座地下城?
A:我主要参与了像CN-8~15、201~225等国内的地下城设计,同时辅助国外同行完成了一部分设计。目前正在参与CN-2233号地下城的设计工作。
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5、Q:说来真巧,我的抽签结果显示我被分配到了CN-8地下城,真是要感谢您的辛勤工作!不妨来介绍一下我与其他CN-8的“未来居民”即将入住的新家吧。
A:不客气,这是我参与设计建造的第一座地下城,我对它也很有感情。CN-8地下城位于我国的西北部,采用箱型结构形式,每层地下城都是一个立方体结构的箱子,然后立体搭起来,组成一个高几十千米的巨型结构。每层地下城主体由挡墙围成的箱型结构,内部由若干临空墙组成的结构分隔墙,加上建筑的隔墙,把地下城分割成数个独立的结构单元分区。
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6、Q:听起来有点像个大迷宫,看来我可有得适应了。地下城作为全世界人民未来2500年的家,我们肯定最关心家的安全问题。今天的我们有哪些措施来保障地下城在使用时间内稳固可靠呢?
A:在地下城设计之初,也就是结构定案阶段,我们就按照高设防等级的人民防空地下室设计标准进行设计,保证地下城可以承受相当当量的地表物体冲击。
我们采用类似船舶水密隔舱的设计,把不同区域分隔开,保证在某个区域损坏无法正常使用情况下,其他分区的安全。同时在所有地下城,我们都每隔五层设置一个避难区域,这些避难区域和地下城主体结构随时可以脱开,还额外采取措施对结构进行了加强。它们是平灾两用的,平时用作大型车辆的车库,里面有数台大型电梯,还单独配有储备物资和维生设备。在地下城主体结构被破坏时,可以将人群紧急疏散到避难区域。
在主体结构抗爆方面,我们采用最新材料——非牛顿流体混凝土。在遇到巨大冲击时呈现刚性,在遭到长时间震动荷载时呈现柔性,这样可以保证结构刚柔并济。
设计时,我们对重点部位进行冗余设计,保证地下城在遭遇罕遇灾害情况下可以争取逃生时间,特别是电梯出口区域,我们对其进行了刚度加强措施,最大程度保证电梯井道不发生影响使用的变形。
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7、Q:如果发生地质灾害,如地震或者岩浆渗漏,地下城的工程结构可以保障地下城的安全吗?
A:我们先聊聊地震。地下城为立体多层结构,每层结构我们都采用了最新减震隔震设计,以保证地震来临时,可以最大化释放地震波的能量。在进行抗震设计时,我们针对发动机——地下城结构特点,进行了强结构设计,即不再以地上建筑的强节点弱构件进行设计,而是保证地下城的刚度、整体性。由于地震来临时,地下城整体被包裹在地壳中,所以采用强刚结构抵抗是安全的。
至于岩浆嘛,早在基坑设计时,我们就对周围的土体做了深层灌浆加固处理,对可能的岩浆缝隙进行封堵,同时设计一个释放点,让岩浆压力达到一定程度时可以在不影响地下城的情况下释放。我们还在对地下城周围的地方浇筑了3米高的耐高温耐腐蚀混凝土挡墙。在地下城挡墙内,我们设置了纳米钢网片,可以均匀传导岩浆热量,防止某处混凝土破坏,并在内部采用水和风冷进行最大程度降温,以保证在发生意外灾害时,能尽可能阻滞岩浆的侵入,为人民群众争取转移时间。
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8、Q:那我与各位“未来居民”就放心了。我还想问一个我与大家都关心的问题:我们的新家住起来舒服吗?
A:以现有的技术水平,住在地下肯定还是没办法跟黄金时代住在地上比的,但我们做了很多很多的尝试。比如地下城的楼板,顶板采用厚板+非牛顿流体混凝土+高延性抗拉钢筋复合设计,每层板采用非牛顿流体混凝土+厚板,挡墙周围配备减震隔震措施,最大程度减小发动机的运转带来的噪音和震动;从观感上,高延性抗拉钢筋可以尽量避免混凝土不出现观感上不适的裂缝。
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9、Q:那么居民们在日常的居住生活中有什么需要注意的呢?
A:从结构设计人员的角度,我认为最重要的是严格按照联合政府的规定去使用的各个功能区域。时间原因,我不好展开讲解,但请大家记住,什么地方是设计用来做什么都是经过无数人反复推敲出来的。
在这个基础上,安全使用地下城的设备、装备,避免发生危险;注意地下城卫生,妥善保管腐蚀性液体,避免对混凝土造成破坏。
还有一个细节,就是往墙壁上挂东西的时候,一定要去问居委会拿结构图纸,我们标注了不同墙可以挂载的物品,以免隔墙挂重物导致墙体毁损和使用功能破坏。
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10、Q:各位观众朋友们以后也要注意哦。我突然有点好奇,费工,所有地下城的结构模式都是一样的吗?不同地区的地下城在设计上有什么区别?
A:设计时要考虑不同地区的地质条件区别,如部分低纬度地区地壳板厚较薄,则需要对地下进行额外的加固设计时需要考虑地下城对板块的影响,保证协同性。部分地区的水体具有腐蚀性,在设计需要考虑到防腐蚀的需求。有些板块边缘的地区地壳活动比较频繁,又不得不建地下城,抗震设计的抗震等级就需要相应提高。
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11、Q:在您设计过的数量众多的地下城中,碰到过的最大的困难是什么?
A:那就又说回CN-8了(笑)。这是我接触到的第一个地下城设计任务,我面临的最大问题是没有工程经验。之前的建筑都建于地表,即使有多层地下室,也是处于浅层地壳,地质条件、施工条件、设计条件都和地下城有这巨大的区别,特别是不需要设计抗岩浆侵蚀。地下城的竖向高度极高,而且均处于地壳中层,包裹于地壳之中,地震作用,特别是岩浆都是第一次接触。我们团队前期论证,模型的试算遭遇了极大的挑战,经常就是无法达到预期的抗震、抗爆和抗岩浆效果。
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12、Q:最后是怎样解决的呢?
A:最后的成功解决得益于材料学的突飞猛进,我们采用最新的非牛顿混凝土和纳米钢网片、减隔震支座等新材料,结合最新提出来的强结构理论,对地下城的结构刚度进行加强,并且在特定部分释放能量,成功做到了结构上的刚柔并济。
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13、Q:结构工程师真是个伟大的职业。费工,我都有点想转行了(笑),怎样才能成为一名地下城结构设计师呢?
A:好好学习,天天向上(笑)
成为一名结构设计师,需要学习相当多的基础课程,因为结构是一门综合性极强的学科,需要掌握高数、化学、物理、各种力学、材料学、地质学等学科,需要掌握的知识面很广,这些都是设计的基础。
还需要平时的日积月累,在校期间的理论知识让我们可以进行简单的理论计算,但是实际的工程是千奇百怪。不同的区域、地质条件、建筑的体型、使用功能都会需要你去分析,然后结合规范去进行选型、试算、设计,还需要考虑到施工条件进行合理优化,这些都需要经验的支撑。
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14、Q:您当初又是为何选择了这份工作呢?
A:“安得广厦千万间,大庇天下寒士俱欢颜”这句古诗深深影响着我,让我为之努力。地下城是我们流浪的家园,为大家献上安全舒适的居住环境,是多么有成就感的事情啊!(笑)
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15、Q:所有地下城的设计建造工作都结束之后,您打算去做些什么呢?
A:如果可以,那就转去检测加固吧,毕竟流浪的时间很长很长,需要对地下城进行维护。如果去不了,那我可能会选择进修成为教师吧,教授知识,保留文明。
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16、Q:让我代表大家再次感谢您对人类生存做出的贡献。在本次采访的最后时刻,您有什么想对观众朋友们说的吗?
A:由衷希望大家居住愉快,在地下城找到家的感觉。地球在流浪,但是我们的心,不再流浪!
(审校:叶梦昀 南宇初)