建筑物移位、新型绿色建材……山东建筑大学张鑫：把研究成果运用到工程中去

齐鲁网·闪电新闻7月24日讯近日，济南国际机场原长途客运站区域更新提升后一栋极具竹木材料质感的二层建筑时时引起路人的注目。不同于人们熟知的木结构房屋，这栋二层建筑的主要梁柱构件采用了一种全新的工程竹材。免装修、不释放甲醛——是这种工程竹材最显著的特点，而这项新技术的主要发明人，正是山东建筑大学张鑫教授。

攻克工程竹承重构件“卡脖子”关键难题

在济南国际机场原长途客运站区域，一户店铺经营者指着挂在承重柱的牌匾激动地说：“这是中国工程院战略咨询项目的研究成果，是用无机胶粘接竹子制作成建筑承重材料，最大好处就是免了装修、不释放甲醛了。”这种新型工程竹材正是山东建筑大学在绿色低碳林木质生物建材方面的最新研究成果“无机胶复合竹材”。为此我们找到了这项新技术的主要发明人——山东建筑大学张鑫教授。

据张鑫教授介绍，这个项目是中国工程院2018年中长期发展战略领域研究项目“面向2035年的中国竹结构工程发展战略及关键技术研究”的最新研究成果，研究的创新点就是采用无机粘结剂成功制备了工程竹材，解决了传统有机胶工程木材存在甲醛、胺、VOC有害物质释放等问题，更大的突破点在于攻克工程竹承重构件的抗火“卡脖子”关键难题，无机胶复合竹承重柱、梁的耐火极限达到了3h和2h以上，满足了建筑防火耐火等级一级的要求。

当问到为什么会想到从无机胶复合竹这一空白领域攻关而不是采用国外成熟的有机胶制备工程竹木建材时，张鑫教授说，我们团队另一重要研究方向是既有建筑的加固改造，其中同样面临着有机胶粘贴纤维布（钢）加固混凝土结构存在的耐久性和抗火性问题，我们一直在从事无机胶粘贴纤维布（钢）加固改造技术和工程应用的研究。所以，提出采用无机粘结接制备工程竹材，是我们团队已有研究成果的“学术跨界”，也是具有完全自主知识产权的原创性成果。

在张鑫教授看来，我们国家大力倡导可持续发展政策，建筑业的绿色低碳高质量发展的关键问题之一，就是要结合国情自主创新发展新型绿色建筑材料。我国的优质木材短缺，像CLT等现代胶合木先进技术从原材料、工艺及装备等方面主要还依赖于进口。但我国是世界上最主要的产竹地域，是全球竹产业发展的领军国家，发展竹建筑有利于发展旅游、度假产业，带动农村经济的发展，改善人们居住环境。无机胶复合竹的研究在绿色建筑材料、结构体系和建造方式等方面实现了技术突破，缓解了我国绿色建材的短缺及建材高耗能高污染高排放的困局，显著减小能源消耗和碳排放，助力实现碳达峰、碳中和。

建筑物整体移位关键技术国际领先

建筑业高质量可持续发展的另一个关键问题是在有序推进城市更新中避免大拆大建。张鑫教授介绍，我国正处于大规模基础设施建设时期，已建成的既有建筑面积已超过六百亿平方米，“由于超过设计使用年限，原设计标准偏低或施工缺陷等原因，30%-50%的既有建筑出现安全性降低或功能衰退,因此亟需对既有建筑进行鉴定、加固与改造，以提升其使用功能，延长其使用寿命，提高其抵御灾害的能力。”团队从1992年伊始30年来始终坚持的既有建筑加固改造研究终于有了用武之地，其中“建筑物整体移位关键技术”为重要建筑特别是具有历史文化意义的建筑移位保护提供了技术支持，留住历史文脉，促进了社会可持续发展和文化传承，这一研究成果还荣获得了2014年度国家技术发明二等奖。

张鑫教授是国内外从事建筑物整体移位新技术研究及工程应用的佼佼者，他介绍说，建筑物移位包括了移位前的结构截断托换、移位中的牵引控制和移位后的就位连接三个主要阶段，是一个涉及到结构工程、机械工程、信息化技术等多学科交叉的系统工程，任何一个过程的闪失都会造成不可估量的损失。30多年来张鑫教授团队先后主持完成了48项建筑移位工程，其中历史建筑19项，完成了世界最重轨道移位建筑物、最大拖车移位工程、国内最远拖车移位工程等。研究成果获授权发明专利10项，主编国家行业标准《建（构）筑物移位工程技术规程》，出版专著2部，发表学术论文87篇，建筑物移位造价为拆除重建的30-50%、工期为1/4-1/3，且安全性不低于同类新建筑，直接将我国的建筑物整体移位技术提升到了国际领先水平。

谈到引以为豪的建筑物移位成套技术，张鑫教授始终对完成的建筑物移位工程如数家珍，也乐于向学生们讲起其中的趣事。比如首次建筑移位施工时，牵引系统安装好了，建筑物却没动的尴尬。每次去临沂出差，张鑫教授总会抽出时间带自己的研究生去看一看临沂市银雀山路上的国家安全局八层办公大楼。这是张鑫教授在36岁时主持完成的当时国内平移建筑物最高、高层建筑平移距离最远的平移工程之一，也是我国建筑物整体平移的标志性工程，直接助力了临沂市城市规划布局的调整，同时节省了投资，降低了污染。这一成果还荣获了2003年的山东省科技进步二等奖，时至今日23年过去了，该栋大楼目前仍在正常使用。

“房屋建筑有什么疑难杂症，都可以找我们处理”

在建筑物鉴定加固改造领域，有许多科学技术问题继续进行创新和攻关。“我们团队于1992年组织成立了山东建筑大学工程鉴定加固研究所,长期致力于该领域的科学研究和技术研发。只要是房屋建筑有什么疑难杂症，都可以找我们处理”。张鑫说，值得一提的是，2002年还依托研究院成立了山东建固特种专业工程有限公司。

在攻克了建筑物移位关键技术后，张鑫教授团队又组织技术攻关，将移位中的托换技术应用于高层建筑纠倾、既有建筑地下空间增层改造等。“建筑物移位是将结构截断之后移走，现在建筑物截断托起来后不移走,就可以向下挖地下室，开发既有建筑的地下空间。一个建筑物倾斜了，我们将它截断顶起、纠倾，简单理解就是，能将倾斜的建筑物正过来，避免了高层建筑整体倾倒或拆除的风险。”张鑫教授团队创新发展的掏土迫降纠倾法理论及关键技术已经在山东、广西、江苏等地推广应用，完成100余栋纠倾工程，其中10-33层高层建筑24栋以及120米高烟囱1座，柳州某32层高层建筑纠倾为目前世界上最大的纠倾工程。

“30多年来，我们现在已经发展成了集教学、科研、技术开发服务、工程鉴定、加固改造、建筑物移位、新型绿色建材等产学研一体化的团队，搞研究的、上课的及搞技术推广应用的是一帮人。我们的研究成果，亲手将它用到工程中去。”张鑫说。

人物简介：

张鑫教授，博士生导师，担任建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室主任、“建筑结构移位与加固改造”教育部创新团队带头人、山东省泰山学者特聘专家，兼任中国土木工程学会常务理事、山东土木建筑学会理事长、同济大学兼职教授、林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心（山东建筑大学共建）执行主任等。主持国家级及省部级科技项目16项，主持完成包括国内外最大建筑物移位、纠倾工程等重大复杂加固改造项目研究106项，出版著作2部，发表论文165篇（SCI/EI收录65篇），授权发明专利53项。主编国家技术标准3部、省级标准2部，参编国家标准10部。获国家技术发明二等奖1项（排名1），省部级科技奖一等奖2项、二等奖7项，省级教学成果二等奖3项。

2016年入选山东省十大师德标兵，2019年评为山东省优秀研究生指导教师，2021年带领的团队入选山东省高校黄大年式教师团队，培养研究生67名。