用碳纤维造高楼？滕院士揭秘复合材料是结构工程的未来

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一座桥或者一栋高楼能否精准计算其使用寿命？人类是否可以建造超千米的建筑物？未来的建筑结构材料是什么？11日上午，在深圳人才公园求贤阁二楼，南方科技大学滕锦光院士作《从秦砖汉瓦到第三代结构——结构工程的过去和未来》的演讲。一场高端知识盛宴让深圳市民了解到结构工程材料对人类未来生活的巨大影响。

现场，来自政府、企业、两代表一委员以及市民代表近共计近400人，共同聆听本次科普讲座。截止目前，南山院士讲堂已经举行了十五场高端知识讲座。

摩天大楼越高越好?滕院士给出不一样的答案

滕锦光，中国科学院院士、爱丁堡皇家学会通讯院士、香港工程科学院院士，现任南方科技大学副校长。讲座伊始，滕院士从大家最为熟悉的悉尼歌剧院的设计建设讲起，让在座市民了解建筑师和结构师的区别。

“目前世界第一高楼是哈利法塔，800多米高。要建造一栋900多米的建筑物，技术上不存在难题，只要有出资方即可。”不过对于一座城市来说，是否建筑物建得越高越好？

滕院士表示，作为一个结构工程教授，不认为建筑越建越高是个好事情。世界上不少大型城市都有标志性的高层建筑地标，比如台北101大厦。这些高楼都有一个设计寿命，但能否使用这么久还未可知。对于一栋高楼大厦，拆除是个大问题，这也是对结构工程的考验。

 目前，世界上出现了很多建筑物因坍塌造成重大人员伤亡的事件。每个事件的发生，都促使建筑理论不断进步。所谓失败乃成功之母，滕院士举例说，美国华盛顿州的塔科马海峡吊桥，建成时为世界第三大跨度的悬索桥，于1940年7月1日通车，11月7日桥的主跨在64公里/每小时的强风作用下垮塌，该桥的破坏对结构工程影响深远，带动了风工程的发展。与之类似，纽约世贸大厦的撞机事件，让结构专家更加关注结构材料的抗火、抗撞击以及防止连续垮塌相关特性的研究。

目前人们看到的建筑绝大部分为钢筋混凝土结构，这也是人类进步的重要标志，钢材的使用促进了人类的巨大发展，摩天大楼、钢结构桥梁得以建成。

不过，钢筋混凝土材料也存在一些不足，比如钢结构的锈蚀、老化等，在人类城市面临巨大发展的机遇面前，是否有更好的材料取代钢筋混凝土，腾院士表示第三代工程结构材料是炭纤维即复合材料，有望成为建筑的主要用才。这些复合材料具有高性能、多功能、高耐久的特性，目前复合材料已经在生活中普遍利用。

土木工程复合材料的应用方兴未艾

避免出现桥梁垮塌，滕院士表示可以用碳纤维复合材料解决。碳纤维复合材料不生锈，其强度是普通钢材的10倍左右，重量是钢的1/4。承受同样拉力的钢构建，用复合材料替代就会轻很多。

玻璃纤维复合材料俗称玻璃钢。目前很多游艇都是玻璃纤维做的，比较轻而且不生锈。波音787飞机，80%的材料都是复合材料。苹果公司的总部大楼，用碳纤维做屋顶，下面用玻璃幕墙支撑即可，这是世界上已知用碳纤维复合材料做得最大的屋顶。

根据第三代结构材料的特性，滕院士表示，从设计角度而言，通过计算机精细分析和设计，也许有一天建筑结构的寿命可以进行较好的预算。需要服役20年，就设计20年；需要服役100年，就设计到100年。未来新型复合材料的大规模运用，可以有效降低建筑灾难的发生。

结构工程在海洋资源开发中也将大有作为。他说，香港要填海1700公顷，就可以用很多复合材料来做，比较耐用抗腐蚀。目前南科大正在关注漂浮式结构的研究，这项技术挪威做得最先进。世界第一个漂浮式风力发电厂在苏格兰北部施工。我国也有很强的需求，未来，可以在海上建漂浮式的机场、甚至漂浮城市等等。这样将很大程度上拓展我们的土地资源。

最后，滕院士总结说，结构是人居环境的脊梁，也是人类文明的重要载体之一；材料的变革是驱动结构工程发展的一个主要动力；结构工程的未来，是基于新技术的第三代结构；碳纤维复合材料的应用方兴未艾。

【记者】丁侃

【作者】 丁侃

【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端