想不到宇高第一次搞的设计碰上的却是他一生中计算最复杂的一项设计!
这一天,在工程技术大队会议室讨论基地的仓库规划与设计。几个老同志发言后,宇高要求发言,获准后他说:“今天谈点个人不成熟的想法,抛砖引玉,希望在座的领导和老前辈们指正。
我们的总体规划和选址是中央定的我不敢妄加评议,但一些具体项目,比如今天要讨论的仓库规划、设计来讲,基本上是沿用苏联老大哥那一套计划经济模式:各占一方,大而全,小而全。当然我不是反对计划经济,在苏联卫国战争期间,苏联压倒一切的任务是战胜德国法西斯,所以这种计划经济的模式,有利于统帅统一指挥,倾一国之力,为了卫国战争这一国家目标。但和平建设时期,情况则复杂得多,供需的矛盾单靠从上至下的计划部门难以应付,也应付不好。常见报纸上报道:这里缺煤,那里缺电,这里铁道阻塞,那里航道不通……十几二十个部长天天东奔西跑当消防员,计委、经委电话不断。我认为有些国家所采用的市场调节的办法是一种有效率的办法,据我观察:实行这一办法的地方,生产和施工企业的原材料仓库很少,因为供应商抢着送货上门,他们不担心原料不足而至停工、停产,建多仓库,物资、资金要压在仓库影响周转,没效益又多花钱。而我们实行计划经济,各单位首长都怕缺材料无法开工,拚命要原材料,大而全、小而全,门类齐全、种类繁多。仓库越建越多,越建越大。开会前我特地去跑过一些分场地作了一番调查研究,不少仓库管理员告诉我,有些规格的材料进库后就没1公斤出过库,躺在那里睡大觉。据粗略统计这种材料起码占总库存的20%至30%!还有的生锈报废,有的要另花人力物力保养。同志们!可以算一算这是多大一笔财富!现国家经济困难,人民吃不饱肚子,而这些仓库里的积压物资却没有得到充分利用,这合理吗?
所以建议第一要对各分场仓库建筑规划作一次大调整,大大压缩各分场仓库建设规模,另在距各分场均差不多距离的地方建一个中心物资调配仓库,国外叫“物流配送中心”负责向各分场配送材料,这样不同品种和规格的材料可以在这里作统一调配,减少库存积压,加速物资、资金流通。这样仓库总的面积可以大大压缩,把资金用于更需要的地方,解决资金不足的难题。”
大队长听后说:宇高的想法很大胆,道理也讲得明白,大家还可以畅所欲言嘛!接着有几个同志发言,有的说:宇高这一番言论是反对社会主义的计划经济,是反社会主义的。又赞扬资本主义的市场经济这是反动的言论。有的说:宇高这个题目太大,涉及很多国家部门,可能不是我们所能决定的。有的同志包括多数中队长和老专家则认为:宇高的分析有道理,有调查研究、有国内外举证,是一个好办法。表示坚决支持!
大队长最后总结,认为会议开创了一个“百花齐放,百家争鸣”的局面,但因涉及面太广,事后向总部首长和中央汇报后再定。
会后大队长向总部首长作了汇报,总部又向总参、国防科工委和国家计委作了汇报,上述部门要求7169部队派员进京说明,这样7169部队副司令、总工程师、工程技术大队大队长和宇高乘飞机远赴北京汇报。
最后中央同意了他们的建议,大大减少了分场的仓库建筑的投资,节约了一大笔资金,并决定在物资中转兵站集中建物资配送中心。
物资配送中心的建筑初步设计完成后,工程技术大队又举行了一次初步设计审查会。负责建筑设计的汪建筑师,向大家汇报了建筑面积确定的计算依据,各仓库建筑平立剖面图,和跨度高度结构选型,单方造价、混凝土折算厚度、三材用量等技术经济指标的情况。会议展开了讨论。
几个同志发言有称赞的,也有指出缺点的。轮到宇高发言说:“负责建筑设计的汪工的确在设计上下了不少功夫,有些计算也很细致,但我认为恰恰在设计理念上依然未摆脱苏联模式和旧框框的影响,这就是:库房建筑零碎分散,个体建筑指导思想是摊大饼式的,只考虑存放一层,运输也着眼于肩挑、人扛,顶多在货物箱下放几个铁棍靠卷扬机钢丝绳拖出库外,再用吊车吊上汽车运达目的地。占地、效率低,这是个笨办法。我看过外国的资料介绍,人家讲究:
第一、建联合大贮库,即将几个小库房拚成一个大仓库,好处是节约用地、减少围护结构面积、减少供电、给排水管线、缩短运输线路、减少仓库管理人员。
第二、向空中发展,人家的仓库决不只堆一层,根据不同货品有堆三四层甚至七八层的,全用货架,一层层像抽屉一样存放不同货品。提高单位面积仓库利用率。
第三、运输机械化,货品运输进出全用悬挂电葫芦和电动或柴油发动机的铲车、室内自行式小型吊车。
一句话:减少投资、提高效率!
所以我建议我们物资配送中心集中建个大型联合贮库,中间按规定用防火墙、防火门分隔。当然油品、危险品还需另外分开建,以策安全。另外适当提高层高,向空中发展,以充分利用原天然地基承载力,不另外增加地基投资为原则。如圆钢、螺纹钢用格架,可堆高至2.2米高,单位面积可放5.3吨;薄钢板放1.5米高,单位面积可达6.8吨;黄铜板用层架可放2.2米高,每平米放5.7吨;螺栓用层格架堆垛,可高至3.6米,每平米可放6吨;电机用料架贮放,4.4米高每平方可放1.7吨;袋装水泥堆垛高至4米,每平米可存3.5吨,如此等等。这样总建筑面积可至少减少一半。”
宇高提出的建筑方案几乎得到与会者一致赞同,会议进入结构方案的讨论,又出现较大分岐。宇高认为:“要提高仓库单位面积有效利用率,有利于吊车、铲车在仓内运动,一是增加檐口高度,但这会增加单方造价。二是减少结构高度,在檐高不变的情况下使室内净空尽量增加,是多快好省的办法。但原方案用多腹杆折线型屋架,下面横着一条下弦杆,决定了净高将减少4米不利于运输机械带重运动,每平米也少放了货品。如改为预制楔形变切面刚架,不仅跨中梁高仅0.3米,净高非常高,而且断面宽仅0.25米,柱和横梁合一,使混凝土折算厚度大大减少,特别是缺水的沙漠中,混凝土量减少意味着用水量减少,这是非常重要的。著名结构力学泰斗蔡方荫老先生在他的《装配式楔形杆铰接刚架》的序中指出:“在刚架结构中,采用变截面梁柱比较采用等截面柱能相应地节约材料,早已为绝大多数工程师所公认。”所以建议改结构为装配式变截面连续刚架,接头位于横梁上距立柱1/3横梁跨度的反弯点附近,因为这里在主要的全跨均布荷载作用下弯矩为零或较小。”
有人发言了,一位老专家周工认为:“从理论上讲宇高的方案是一个很好的结构方案,结构几乎充分发挥了潜力,节约了材料,但这种结构要进行变截面刚构分析,特别是用了变截面,结构的形常数、载常数变成了变量,再加上采用连续刚架,超静定次数更高,这是一个非常复杂的结构计算,我看在我们大队能作这种计算的还没有出世!”
很多人支持周工的发言认为:“这样复杂的结构计算属于科研的范畴,我们设计单位是实施实际运用的单位,没有去研究这种复杂结构命题的义务。现在设计任务又紧,哪有人力去攻关这种虚无飘渺的命题?”
还有人认为:“这种结构宽仅0.25米,“出平面”刚度差,如何翻身?”
又有人附和:“我看“在平面”刚度也不怎样,长细比太大,如何保证吊装时不裂?而且中部横梁是折梁如何保它吊装时不侧翻?”
还有人说:“虽然在理论上讲接头地点选在全跨满载的反弯点上弯矩为零,但在风载,反对称荷载作用下这里弯矩就不为零!计算是按连续结构计算的,如何保证结构的连续性?如何确保接头也能承受一定数值的弯矩?”
一大堆技术难题像部队发起总攻开始时那铺天盖地的炮火压制一样向宇高轰来。
其实宇高从小有一种“越是艰险越向前!”的一股蛮劲,喜欢干具有挑战性的工作,专拣难的干,追求登上绝顶后那种“一览众山小”的感觉。在中学时他就与班上几个数学成绩好的同学组成攻难题兴趣小组,在完成老师布置的作业后专找难题,选“数学难题集”中的题目解题比赛,看谁先正确地解出来。上大学时有一次物理年考,题目偏难,有些超大纲,班里有40%不及格,宇高仍然考了个95分。那一年他是同专业、同年级300多同学中唯一两个门门功课95分以上的“全优生”之一。这就得益于宇高平时喜欢攻难题,见的题型多。
在大学读书时,宇高有一次去逛重庆沙坪坝新华书店,看见在书架上有一本1961年2月科学出版社出版的蔡方荫著的《装配式楔形杆铰接框架》一本书,觉得结构新奇,爱不释手,结果倾囊用0.94元人民币将该书买下,用课余时间研读了半年。所以这次心中多少有点数,才敢提这一结构方案。
工程技术大队长见这一方案难度太大,时间人力也不允许,就对宇高说:“宇高啊!你精神可佳!这一次就算了吧,用原方案将檐高再高2.5米,花多一点钱就花多一点钱,用多一点混凝土和淡水,赶任务要紧。”
宇高说:“我刚到大队之前已经借给三连一个月去大漠搞初勘测绘,就当我借给三连多一两个月,反正该项目施工图设计还未开始,也需要设计周期,我请求领导批准我承担该项目结构设计的任务!”大队长问宇高:“你能行吗?”宇高回答:“愿立军令状!保证完成任务!”在一旁的中队长严工是个老专家,同济“数理力学系”毕业,有非常扎实的数理力学基本功,对一些力学公式不是单靠死记硬背,便能自己根据原理推导出来。会上他一直没有发言,听了宇高的发言也钦佩宇高的大胆与执着。这时他发言表示对宇高这一方案的支持,表示愿亲自担任宇高的校对。于是大队长说:“有严老作后盾,那我也“舍命陪君子”算也有我一份,替你们担一次风险,我也当一回审定!由宇高担任结构主设计,就这么定了!”
散会后宇高还听见有人在议论:“癞蛤蟆想吃天鹅肉!”、“自找苦吃!”“我看他作不出来怎么执行军令状?”宇高听后更激发起他不服输的精神。
于是宇高在那简易图台、图板上开始了这极富挑战性的设计项目。宇高几乎夜以继日地投入工作,白天在办公室计算,又跑工程技术大队图书资料室查资料,晚上在宿舍一干就是深夜。
一接触到具体的计算,宇高才感觉到计算的难度,他手上仅有的蔡方荫先生那本书,原来是设定跨中为铰接,结构要简单得多,但接头点在跨中,单件预制件的长度在中柱位置就等于跨长,这就决定了结构跨度不能做得太大,顶多12米,这就不利于铲车,吊车在仓内的运动,由于屋面起坡长度为跨度的一半,中部净高也相应缩小,而且跨中弯矩小,支座弯矩增大,受力极不均匀。如改用连续刚架,接头距支座1/3跨,这样同样预制件最大长度保持为12米,却可将跨度增大为18米,比12米跨提高跨距50%,跨中净高提高一米。横梁有反弯点,受力更加均匀,优点是显而易见的。宇高一边看书、翻资料一边计算、推导公式,又跑去向精于公式推导的中队长严工虚心求教。终于用计算尺计算手写出一大本设计计算书,放到严工案头。
宇高又利用严工校审的时间开始了除主刚架钢筋图的其它结构图纸的绘制。很快严工审查完宇高的计算书,也指出了计算书中的几点小错误。他认可了这一他也未经历的复杂计算。这位老前辈也爱才,他对宇高的成长感到欣慰。宇高开始了配筋图、埋件图的绘制。不久,大队长在整份结构图上图标的审定栏整齐而慎重地签上他的大名,一般他很少在具体的施工图上签名,这一次他破例了。宇高知道这是领导在为他担风险,设计还在纸上,还必须经受施工和实际使用的实践检验!宇高打电话给建筑一师二团一营三连长张志远,要他来一次工程技术大队。宇高向张连长透露:“有一项建筑面积达20000多平米,采用新型结构的装配式的联合贮库工程,位置在我们测绘的物资中转兵站,你现在抽得出力量去施工吗?”张连长说:“手上的工程完工了,团长正在考虑安排我们新任务。”宇高说:“看来这项大工程你们一个连,一个营可能也吞不下,你马上向一营长汇报求他请二团长出面向师部甚至总部打报告,要求这任务交给你们团来完成。我这里从设计的角度推荐给你们施工”。张连长问:“真的是很难的新结构?是不是很难施工?”宇高说:“其实最难的在于结构计算,这难攻的“碉堡”我都攻下了,轮到你们施工去打“壕沟”罢了,而且这么大的工程,又在远离总部的大漠,工程技术大队肯定要派设计代表去现场,我争取去当设计代表,再给你当一次苦力好了。这算我这作下级的还你一个人情,咱们之间可是债务两清了啊!”张连长说:“你去就好!说什么给我做苦力?我哪敢啊!我把你当佛爷供起来得了!”于是两个老朋友又“贫”上了。张连长对宇高说:“大个子何汉已提拔为新组建的预制构件吊装班班长,新工地肯定要派驻场的医护人员,我去打电话给医院白韵姿叫她也争取去驻场,这样除少青外我们四个出生入死的战友又可以相聚了!”宇高看了张连长一眼问:“坦白交待!你是不是看上白姑娘了!进展如果?要不要我给你老哥当一次月老。”张志远说:“对她是有点喜欢,但不知人家白姑娘怎么想的。要不你帮帮忙?”宇高开玩笑地说:“你就不担心我这王老五中途抢亲?”张连长说:“君子不夺人之所好”你的人格我这作大哥的信得过,常言道:“朋友妻不可欺。”我相信你!”两人又你来我往地贫嘴上了。
大半个月后,工程开工了,张志远、何汉去那里施工,宇高争取到了现场作设计代表,白韵姿去工地做现场医疗站做护士长,四个战友又会师了。
工程开始进行了,基础开工前和进行现场预制构件施工前,由于工程的特殊性和预制构件的排列涉及吊装路线,和吊装状态下绑扎点位置等,张连长邀请宇高代表设计单位作了一次设计交底。
宇高在介绍工程概况后指出工程的特殊性:第一该结构对基础有一个较大的水平推力,特别是边支座,是靠基底摩擦力和地基土的被动土压力产生对这支座推力的抗力,所以本设计边支座增加了一道止推板,这一止推板连同上面的基础必须原槽浇灌。且外侧3米范围禁挖超过1米深的水平沟。第二主刚架较薄,特别是“出平面”刚度较差,建议用叠层法施工,翻身后再破开,“在平面”采用临时撑木加固使中横梁成等腰三角形,和丫型中柱呈倒三角形。第三接头是用高低缝和四颗螺栓连接的,精度要求非常高,这是是否能顺利安装的关键,为避免难以避免的误差留孔有考究,上面两个圆孔对应下面另一构件的孔则是顺轴向的椭圆孔。第四结构按连续刚架计算,虽接头在全跨均布荷载下横梁反弯点附近,但仍要承担一定的弯矩、剪力。所以设计要求对连接螺栓施加一定数值的预应力。
负责吊装的大个子何汉问:“图纸中所说测力板手我们从未见过,是什么玩艺儿?起什么作用?”宇高回答:“这测力扳手是为在连接接头的螺栓中建立一定值的预应力,用来测定预应力值的带有读表的板手,保证建立的预应力值既能传递弯矩、剪力又不至于刚架产生过大的附加应力。”
张连长说:“这玩意儿我们没有,我负责去兄弟团,兄弟师借!”,三连副是个有经验的施工技术副连长,对这跨度达18m的刚架断面这么小而且配筋也不多,怀疑是否算错了。宇高说:“我校对过两遍,中队长严工也校对过,不会有问题,谢谢你的提醒,但这种结构梁柱合一,共同承力与普通意义上的预制梁不同,按图施工吧!”
宇高建议张连长:“装配式结构一定要注重误差控制,不然到安装时无法合龙,你哭都来不及了。建议你们下一工种验收上一工种成果:如钢筋班验木模班;混凝土班验钢筋、埋件;吊装班验混凝土构件,你连长管总验收,责任层层明确,谁不合格谁返工。”张连长同意宇高的意见,说:“哪个班出错我拿哪个班班长试问!”
施工进行得很顺利,宇高到现场除及时处理设计技术问题,及时修改一些不适合施工的图纸,签发设计变更外,还要到一团二营负责的混凝土预制场看看,了解预应力槽型瓦和倒L型柃条的施工,帮他们解决一些技术问题。
有一次宇高见槽瓦张拉预应力丝时有战士站在张拉端头,马上叫人把二营长找来问:“如果张拉时出现断丝,站在张拉端的战士会有什么后果?你们连的安全操作规程,有无条文严禁!”连长说:“还没有想过会断丝!”听宇高提醒后才交待人写入安全条文,并在张拉两端用红墨水写下“严禁张拉时站人”几个大字!二营长向宇高反映:“这槽瓦仅2.5公分厚,两边斜板更薄,才1.8公分,用叠层法施工,以后可能贴在一起分不开或分开时会损坏构件!”宇高说:“二营长你的观念要更新,不要用苏联老大哥那套“深基础、肥梁、胖柱、重屋盖'的老眼光看新事物,这槽瓦属折板结构,刚度大,我倒不担心它们用叠层法施工分不开,只要你们在上一层瓦施工前在下一层瓦表面刷了脱模剂就分得开,当然在吊环处在起吊时还须加条撑木以平衡钢丝绳产生向内的水平分力。”二营长不信,宇高说:“告诉你!在预制槽瓦达到一定强度,剪断预应力钢丝时,原张拉伸长的钢丝回缩对槽瓦会施加一个预压应力,槽瓦受压也会产生微小的压缩变型,与下层瓦的压缩差足以使两层瓦分开。”二营长这才恍然大悟,忙着去向连排长解释去了。这时张志远连长急急忙忙跑来告诉宇高一个坏消息:他跑遍了7169各建筑团、建筑师均未找到测力搬手,可结构吊装即将开始!这可怎么是好。
宇高一走一边在想,不料一头撞上正停在路边维修的一辆卡车,听宇高唉哟一声,一个满脸油污的战士从车底爬出来,冲着宇高叫了声:“姚参谋,你跟我这老伙计比硬碰硬呀!”宇高认识他是张志远的老乡,河南人,姓齐,在汽车一团当汽车兵,当宇高在三连当兵时见他常给工地运水泥,顺便也去找过张连长,有时还在连里吃了顿饭才开车回去,经张志远介绍才认识的。宇高问小齐:“修车呀?”小齐拍拍手说:“是嘛!快修好了,等一会我开车送你回去!”一边又钻到车下,宇高也蹲下来看他,见小齐用一个铁棍作杠杆在螺旋式千斤顶上下压了压车就降下来了,小齐正想取千斤顶,宇高吩咐:“不忙!你再把车顶起来。”小齐上下摇了摇铁棍,汽车又顶起来。宇高问:“你车子多重?”小齐回答:“4吨解放牌,现在满载加车重两后轮要顶起来大约5吨。”待小齐取出千斤顶,宇高拿过来仔细看了看说:“有自有办法了自”对小齐说:“快送我去找你老乡张志远。”
找到张连长,宇高高兴地说:“有办法了!”张连长说:“你说什么疯话!”宇高要小齐拿出那台螺旋式千斤顶说:“杠杆的搬动可带动螺旋千斤顶上下运动产生很大的顶升力,同样我们可以用这一原理用普通搬手在螺栓内建立一定值的预应力。我开始想:根据需要建立的预应力值反算螺栓净截面下螺栓需要的伸长值,再加上节点变形的预应力损失来测量是否达到要求,但测量这种伸长值在安装的半空中太难了。”于是宇高想到:通过计算螺栓与螺母间在一定螺纹间距、螺纹的压力角下,在达到预应力的情况下,以及在螺纹间的正压力和加黄油润滑的情况下,螺栓螺母的螺纹钢与钢的摩擦系数和摩擦力,再计算螺母旋转时与垫圈之间的摩擦力产生的摩擦转矩,反算出普通搬手力臂下需要多大力。
宇高与连长商量叫大个子何汉找来一班战士模拟在高架上用滑轮组拉动重物的方法测量每个人的臂力,结果三个战士合格张连长决定由他们三人轮流担任吊装接头穿螺栓、紧螺母的任务。
吊装从中部开始,以便分两个工作面向两边展开,第一二榀连续楔形刚架安装成功了,误差达到设计和规范要求,张连长和宇高都舒了一口气。宇高吩咐马上安装屋面支撑和柱间垂直支撑,确保刚架侧向稳定。
这时黄昏降临,夕阳下的大漠是一帧美丽悲怆的风景画:远处和附近那一道道起伏的沙梁,像是如血的残阳点着的一条条火龙,在晚风中跃腾,发出啸啸的呜鸣!在玫瑰色天幕的背景下,那刚矗立起来的黑黝黝的刚架就像在川江中逆流而上冲滩的一列纤夫那一道道挺直的脊梁!
月牙儿初上,宇高和张连长、白韵姿、大个子何汉四个战友相约在一起,因为,为了安全,晚上不吊装,初战告捷,他们来新工地后还从未有今天这样轻松。
白姑娘说:“上次是连长开了头炮,今天轮到宇高讲战斗故事了。”宇高说:“我哪有张连长那样的革命经历和故事,别为难我啦!”白姑娘说:“不许耍赖!宇高你今天非讲一个不可!”张连长说:“我看咱们一人讲一个,今天宇高讲,第三个由小白讲,大个子断后,一个也跑不了,这算公平了吧!”宇高说:“那我就讲一个,但不是讲我,是讲我祖上,讲前辈为新中国的诞生而奋斗的故事…….