工程大侠创意构筑未来

工程大侠创意构筑未来

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阿基米德(Archimedes)曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。” 新加坡鼎为建筑结构顾问有限公司(TENWIT Consultants)创办人兼董事经理周通泉博士(Dr. George Zhou)则说: “给我地球上的一个支点,我就可以支撑任何结构。” 从北非全球最大的海水淡化厂,到樟宜机场第三航厦屋顶突发奇想欲往上移1.5米,再到新加坡最大的垃圾再生能源发电厂。在别人看来的挑战,在他眼中却是机会,客户越刁难,抛出的限制越多,越能够激发他的创意。他说,创造力是克服障碍的关键,没有创意,问题就一直是问题,永远不会转化为机会。

(此文刊载在《时代财智》 2020年1月/2月刊 )

文:叶爱云

1992年,这位祖籍重庆,曾留学日本7年,灵魂深处满是金庸古龙武侠情结的日本横滨国立大学抗震工学博士,携妻抱子落户新加坡,更是新加坡首位获得专业土木工程师(Professional Engineer)执照,能操一口流利中文、日文和英文的中国新移民。

简单来说,在建设一项工程时,建筑设计师负责建筑物的外观设计和功能布局。但真正把建筑物坚固地建立起来则需要像周通泉这样的结构设计师,他们才是将设计师的图纸变成呈现在世人眼前的真实建筑物,背后重要的灵魂人物,他们需要决定采用怎样的结构形式、多大的梁柱、使用什么样的钢材、各部位又该如何连接等。

周通泉博士认为,一名优秀的工程师,总会有办法为建筑设计师的创意插上坚固的翅膀,让梦想中的建筑物呈现在世人眼前。

此外,周通泉又比结构设计师,多了一层重要的身份,那就是新加坡专业工程师局授权的专业土木工程师。在新加坡,土木工程师受到高度的要求,肩负着城市建筑物安全的重任,没有他们的签名和盖章,一项建筑工程是不能动工的。

能自编程序的专业工程师

1961年底出生,毕业于重庆大学的周通泉博士,在1984年考获中国第四期赴日留学生资格,当年全中国10.4亿人口中只有150名额,1985年10月东渡日本,一路从硕士念到博士,在日本留学打工前后一共待了7年时间。

在日本的那段时间对他而言非常重要,他在课余时间打临工时掌握了编程技巧,做起IT程序编写软件的工作,从普通市场调查要画的统计表,到报批项目所需的抗震程序,编写内容虽然庞杂,却是奠定他日后在建筑工程业异军突起,遥遥领先竞争对手的最强大优势之一。

自1998年创立以来,TENWIT完成过的项目不胜枚举,主要提供实际且具备成本效益的土木及结构工程设计,包括了滨海南花园18棵擎天大树的结构连接;星耀樟宜的穹顶临时支撑结构设计;樟宜机场一号航厦雨之舞装置艺术下面的安全网设计;新加坡知名夜店Zouk搬迁至克拉码头新址的结构设计等。

其中最受瞩目,且目前尚在建设中,预计明年将竣工,新加坡第六座,也是规模最大的垃圾再生能源发电厂TuasOne,其主要结构设计顾问公司就是TENWIT,是该公司首个垃圾再生能源发电厂项目,负责全部建筑和结构的设计。

上述工程是凯发集团(Hyflux)和日本伙伴三菱重工业株式会社(Mitsubishi Heavy Industries)在2015年9月获得新加坡环境局颁发,合约总值7.5亿新元,建成后每日可处理生活垃圾3600吨,在中期里满足新加坡岛上的垃圾处理需求,并为岛上供电120兆瓦。

周通泉告诉《时代财智》:“我们按凯发和三菱重工业提供的数据资料作建筑和结构设计,包括车间布置、防火消防布置、三维立体图形、120米高的烟囱、各种桩的选择组合等,然后从各种形式结构,如现浇、预制、后张和钢结构中选出最佳组合,进而敲定合理的施工方案。”

“在新加坡环境局公开招标初期,吸引了众多跨国企业组成投标团队,竞争激烈,而TENWIT优秀快速,经济实用,安全又有创意的建筑结构设计和施工方案,是助凯发和三菱重工业赢获上述项目的重要因素之一。”

就每单位面积可焚化容量及产生的再生能源,TuasOne垃圾再生能源发电厂将是新加坡乃至全世界其中最具效益的废料再生能源发电厂。凯发集团创办人兼总裁林爱莲过去曾多次提及,上述再生能源发电厂具有庞大的潜在回报,一旦投入运营将可提升集团整体价值,并且每月可从环境局那里获得约380万新元的酬劳,以作为其对垃圾焚烧处理,并将废料转化为干净能源的回报。

正在兴建中的TuasOne是新加坡迄今规模最大的垃圾再生能源发电厂。

另一项值得一提的工程项目是凯发2010年在北非阿尔及利亚Magtaa耗资约4.7亿美元(约6.4亿新元)打造的全球最大反渗透海水淡化厂,每日可处理海水总量达50万立方米,其建筑结构设计也是出自周通泉之手。

他说:“客户当时提出了三项特别要求。第一,需要依照非洲阿尔及利亚的地震抗震规范来设计;第二,要在三个星期内交出设计和施工方案;第三,要采用结构分析软件sap2000来设计,但该软件当时并不是TENWIT常用的结构工程设计软件。”

虽然上述要求苛刻,也只有曾经在地震国有业务经验的大型跨国公司才有这样的经验和优势,但是大型公司的挑战也败在人太多分工太细,就似臃肿的胖子行动迟缓,反应也不够迅速,根本没办法在短时间内交出设计方案。

中型公司如TENWIT胜在够轻巧,加上周通泉本身一人对上述三项设计均有经验,其留学日本取得的抗震工学博士,以及曾为大学讲师撰写报批项目使用的抗震程序经验也正好派上用场,由他一人指挥旗下团队赶工,短时间内便把设计和施工方案做出来。经此一役,TENWIT在狮城一举成名,在东南亚同行中也即时身价暴涨。

凯发2010年在北非耗资约4.7亿美元打造的全球最大反渗透海水淡化厂。

创意是克服障碍的关键

2006年樟宜机场第三搭客航厦工程接近尾声时,业者突然要求把某区块大约70米x70米面积的金属屋顶垂直上移1.5米,再焊接延长钢柱。当时客户还提出了两项苛刻的规定,即不允许临时支持系统焊接到钢柱本身,也不允许将任何临时支撑系统打洞在地板上固定。

上述推高屋顶的突发奇想,同样被周通泉以创意的手法解决了,他利用95支液压千斤顶,由荷兰机电专家团队负责电脑操控,以每分钟一毫米的速度,小心翼翼成功在24小时内顺利把屋顶推高。

其实,真正让周通泉和TENWIT这家默默无闻的小公司自此声名大噪的是2000年11月24日的那场意外大火,一间专门生产电视机屏幕的日企工厂无故失火,将面积三千多平方米的厂房烧得面目全非,骨架松散。

周通泉跳脱原样修复或头痛医头的传统做法,既不把烧伤的屋架及楼板全部敲掉重做,也不将烧伤的屋架各杆件逐件焊接加强修补,因为无论是第一种方法或第二种方式,造价都比较高,且工期至少8个月以上。

他当时认为,火灾后房屋骨架烧酥了,导致钢屋顶框架强度也跟着降低,他决定透过增加多一层钢下弦的方式来提高强度,并且抛弃打掉重新现浇混凝土板施工费时又耗力的方式,转向使用钢构件支撑把板跨度减半来换取承载能力。

这两大创意方法体现了快好省的原则,让TENWIT成功脱颖而出,除了按时在一个星期交出结构设计图,更在一天内获得政府批准,三个月后项目如期竣工。上述项目让周通泉短短七天内赚取了20万新元,也是TENWIT启业后的第一桶金。

对于周通泉来说,过去20年中,他设计过的建筑物结构多不胜数,但是最让他印象深刻的要数2014年为超级集团(Super Group)设计面积2万5千平方米、共7层楼的钢筋混凝土直立式厂房兼环球总部。

上述建筑物的特别之处在于总楼高60米,但最底部的仓库就已经占了27米,底部还为了增加仓库可利用空间,多根顶起上面六层楼的混凝土柱子每一根只采用了1.5米乘1.5米的宽度,相当于每根单柱承受3000公吨的重量,3000公吨约为1500辆奥迪车的重量。

 “这样的设计在新加坡很少见,一般人如果作这个设计,会把柱子断面设计得大许多,例如2.5米乘2.5米,而我却只用1.5米乘1.5米,这是为了让客户能够在底部仓库排列更多的货架。然后,我为了使细柱子能够承受高压力之余不失稳固,便采用了柱中柱的方式,即在一般只沿方柱的四边加钢筋之外另加一圈圆形配筋的方案。”

“此外,一般人会在箱形钢管或者圆形钢管里面浇钢筋混凝土来达到我要的柱尺寸,缺点是造价太贵且钢柱还要做防火外层,而我的柱中柱只用钢筋混凝土,相对便宜,又自动解决了防火要求。就建设时间,两者不相上下,但若使用钢管加钢筋混凝土的方案,则价格至少要比我的方案高出两到三倍。”

其实,上述每项堪比教科书案例的工程项目,每一寸每一尺的钢骨砼梁结构设计,都是周通泉经过多年不懈努力和经验累积淬炼而来的智慧,融入天马行空的创意和精心的计算,才能将一座又一座的惊世杰作,以最具经济效益的方式呈现在世人的眼前。

周通泉博士也以乔舟人为笔名,在2015年出版了长篇纪实小说《野心蓝图》,上图为在新加坡国家图书馆的发布会盛况。