——訪美國實用動力(上海)有限公司總經理瀟然教授

　　★《中國經濟周刊》記者周華公 特約記者陸寶興/上海報道

　　如何建設2008北京奧運重大項目——奧運主場館“鳥巢”？國內專家學者以及建筑業同行有許多不同的看法。奧運主場館“鳥巢”不僅是一項具有重大歷史意義的標志性建筑

周旋于幾個男人間的她 斗三國與眾將一拚高下 美女啦啦隊招募中 財富之旅誠邀商戶加盟

，而且還是一個關系到2008北京奧運能否順利召開，該項工程是否安全的重大工程。因此，對于奧運“鳥巢”建設的具體實施方案，必須通過充分的探討才能付諸實施。

　　曾在2003年成功地頂升平移上海音樂廳的美國實用動力(上海)有限公司總經理瀟然教授對此十分關注。作為炎黃子孫，中國的每一項重大成就都讓他激動不已。他向記者強調，奧運“鳥巢”建設當慎之又慎。眾所周知，美國實用動力公司具有處于世界領導地位的機電液控一體化集成能力。就任該公司中國大區總經理、標準產品總工程師的瀟然教授，同樣具有世界一流的豐富的機械技術經驗和素養，他的話讓記者感到分量很重。

　　2004年7月7日，記者與瀟然就社會普遍關注的奧運“鳥巢”建設問題進行了一次廣泛而深入的長談。作為具有中美兩國雙重文化背景的專家教授，瀟然的觀點值得讀者及業界人士關注。

　　三點支撐難撐“鳥巢”頂蓋

　　談到奧運“鳥巢”項目，瀟然認為其安全和可靠性是第一位的。自然，當法國戴高樂機場候機廳和我國遼寧盤錦大橋相繼垮塌之后，作為技術型專家，瀟然對于項目建造的安全和可靠性的注重和強調，顯示出其一貫的嚴謹和審慎。

　　“鳥巢”在中國是沒有先例的。作為建筑面積25.8萬平方米，以鋼結構為主的龐然大物，其頂蓋的設計重量將近1700噸，兩塊頂蓋的面積相加比整個足球場還要大。如此“大物”，如何保證其建造、安裝、運行及日后維護的安全和可靠性？瀟然認為，采用什么樣的技術最為關鍵。

　　瀟然教授及其公司總工程師吳定安、董秀林博士和中國機械科學研究院王西峰付院長、于革剛高工認為，雖然從機械力學來說，頂起一個平面，最為合理的是三點支撐，但是如果頂起的平面受力太大，每個受力點所承受的重量就會大大超過理想設計，剛性的三點機械支撐因為沒有冗余就會形成安全隱患，一失足將成千古恨。為了避免這種隱患，多點冗余支撐是必需的。多點支撐還能使載荷均布，大大降低了建筑結構的強度要求，好比一個重型坦克，依靠履帶的多點支撐，可以通過松軟的土地。

　　瀟然說，一個將近1700噸重，比整個足球場還要大的龐然大物，很難做到非常精密，也很難做到在運動中非常均勻地受力。因此，冗余和均載的重要性是不言而喻的。奧運“鳥巢”作為國家級的標志性工程，又承擔著非同尋常的重任，在建造上一定要慎之又慎，在建造的技術和材料的選擇上也必須考慮周全，確保今后的正常運行萬無一失。

　　液壓均載消減共振

　　多點支撐的關鍵是液壓均載。滑蓋本身的撓曲變形和建筑物屋頂結構的撓曲變形不一致，且這一變形會隨著滑蓋的運動而變化，要靠液壓支撐隨時彌補這種變化。多點布置的液壓懸掛支撐、分布式動力驅動設計和總線式PLC控制，可以有效地自動補償滑蓋與屋頂結構撓曲變形的差值，保證在運行過程中載荷均勻分布、運行安全平穩。采用多重安全措施，液壓系統分散布置、計算機監測監控系統、電視監視系統、冗余設計等，保證在下雪、大風、地震等惡劣情況下仍然能安全可靠運行。帶活動屋蓋的鋼結構建筑，是一個典型的慣性重載加彈性環節的欠阻尼力學模型，易發生共振，遇到大風、地震等災害天氣極易導致建筑物的損壞，而液壓所具備的阻尼特性可大大改善其力學模型，方便地實現動力消震。同時，多點布置的液壓懸掛支撐，降低了對屋蓋結構強度和剛度的要求，使得活動屋蓋以及建筑物整體結構重量大大降低，蓋子和整體成本降低；每點一致的液壓系統能形成批量生產，降低單位成本，冗余備份和維修互換易，從而也減低了維修保養成本。所以，瀟然認為，奧運“鳥巢”頂蓋的設計應該充分考慮到兩種支撐的特性，兩者兼顧，實現機電液控一體化。應該考慮不同觀點和方案能實現的功能特點，打破門戶之見，博采眾家之長，群策群力，確保國家標志性建筑的安全可靠。

　　奧運“鳥巢”活動頂蓋驅動與控制系統如果采用單純機械方案，可能在屋蓋本身的制造成本上比機電液一體控制便宜，但由于以上所述問題導致整體重量增加，對鳥巢整體強度提出更高要求，整個工程的總體成本可能會更高，更重要的是不可靠和不安全。單純機械方案在世界各處曾經多次發生事故。

　　三菱重工曾有教訓

　　筆者隨后查閱了相關資料(Journal Sentinel)，作為日本三菱重工“代表作”的美國Milwaukee米勒公園體育場，其厚重鋼結構頂蓋設計呈蛤殼狀，可以根據需要開啟或閉合。由于這種獨特的設計，使得整個工程令人驚嘆。但在過去的若干年中，活動頂蓋一直成為爭議的焦點：在暴風雨天氣情況下會有雨水進入體育場館；另一個問題是在頂蓋開啟或閉合時有巨大的噪音。

　　在美國Milwaukee米勒公園體育場活動頂蓋上覆蓋U型的泡沫隔膜，較原來設計有所提高，有效地對付了漏水問題。但如何消除活動頂蓋在開啟或閉合時的巨大噪音則成為了令人頭疼的問題。經專家測試分析，聲音是由樞軸發出的。此后，活動頂蓋的設計方曾試著采用潤滑設備，更換不同的潤滑油，給潤滑油加壓，給樞軸提供一個供熱系統試圖使它更好地工作，但這些辦法都沒有起到預期的效果。

　　建筑專家指出：“活動屋蓋的機械式驅動裝置有令人困擾的設計問題。”最終的解決方案是更換樞軸。有意思的是，對這一工程的補救工作恰好是采用美國實用動力ENERPAC(恩派克)液壓油缸進行的。工程人員將每個樞軸機架分三個支點同步頂起約88厘米，放入墊塊，進行樞軸的更換，新的樞軸不同于普通的輪子中所見到的球軸承，它由高精密軸承供應商Torrington制造。共有六套合金鋼結構樞軸，其中一套作為將來備用。至此，活動頂蓋才真正實現了它的功能。日本三菱重工作為承建方，實際建造耗資1億3千多萬美金，遠遠高出當初預算4600萬美金。三菱為此還招致長年官司和幾百萬美金的賠償糾紛。

　　機械方案困難重重

　　瀟然教授及其專家組強調指出，機械方案由于難以解決超靜定問題而只能在活動屋蓋的每片分段上安排三個支撐點，過于集中的載荷，不僅使每個支點行走裝置體積重量大(接觸壓力遠大于機車對鐵軌的壓力)，而且難以尋找到能承擔如此大載荷的合適輪子。不僅如此，因為頂蓋的分塊設計使每個承載行走裝置不同于其他個體，因而裝置的定型試驗和冗余備份都面臨巨大困難。每個支撐都備份幾乎不可能，但不備份又有巨大危險。我們都有在超市推小車的經驗，小車的一個輪子出問題，推車便很吃力，要用比正常推車多幾倍的力量。當這種情況一旦發生，維修更換極其困難。因此這種情況如發生在1700噸的頂蓋上將是災難性的，而液壓均載方案則可以采用數量較多而單個單元及承重小得多的標準承載單元。這種批量生產的機電液一體化承載單元可以互換，定型試驗和冗余備份都只要幾個，投資少，維護費用低。在發生超市小車式的故障時，可以通過程序控制使故障小車懸空以消除運動阻力，保證系統安全。

　　實驗確證“鳥巢”消振

　　還有值得一提的一點，是鳥巢屬于高大中空建筑，由于地震和風雪等的影響，可能造成建筑物的振動，危害建筑物的安全。現代高層建筑需要考慮消振阻尼。純機械結構一旦做好，根據情況調整的余地較小，而機電液一體化的設計則可由程序操縱，靈活性大，安全系數高。

　　“鳥巢”頂蓋滑蓋跨度大，體積大，重量大，運動控制難度大，除以上所述之外還有行走、驅動、剎車等方面的大量的安全與技術問題需要考慮與驗證。為保證在任何情況下均能安全可靠運行，全尺寸地面模擬試驗(零部件、大部件和整體試驗)是必要的。目前，綜合來講，國內的中國機械科學研究院具有最好的實驗條件(震動理論室、懷柔整體實驗場)。瀟然教授認為，實用動力(中國)與中國機械科學研究院進行這項合作是強強聯手的最佳組合。記者在隨后電話采訪中國機械科學研究院王西峰付院長、于革剛高工時得知，該院對與美國實用動力(中國)進行的合作非常滿意，對該公司擁有的世界領先的液壓控制技術十分看重，亦認為雙方的合作屬強強聯合，并對美國實用動力提出的奧運“鳥巢”活動頂蓋設計和建造方案十分贊賞。

　　就像對奧運“鳥巢”本身的設計方案有許多不同的看法和聲音一樣，有一種建議認為，從安全的角度考慮，建議奧運“鳥巢”工程不要頂蓋。記者就這一偏于保守的建議與瀟然和機械科學研究院的于革剛高工進行了溝通。他們的意見很明確：不同的看法和聲音乃至不同的建議是正常的。但是，如果現在建議奧運“鳥巢”工程不要頂蓋，就會在實質上造成一種不公平競爭和競標無效性。當初“鳥巢”方案的中標，不乏因為其透明天窗的設計使均勻而連續的開放式環形設計概念得以充分體現。同樣，從國家形象考慮，中國尚無帶活動屋蓋的大型體育場館，雖然這種設計對頂蓋的落成是一個巨大的挑戰,但不能因為想象中的技術難題而輕易放棄。外國人有了多少年的東西我們為什么不能有呢？更何況我們已經提出了切實解決這種技術難題的合理方案。我們充滿信心。

　　多點液壓在滬演繹傳奇

　　很自然地，話題又談到了在中國具有標志意義的上海音樂廳頂升平移工程。瀟然說，將一個占地1245平方米、建筑面積2558平方米、重量約5650噸的龐然大物，平移66.4米，提升近3.4米，如此巨大的工程不僅需要政府部門的決斷，更需要高科技核心技術的運用。

　　比起奧運鳥巢較小的剛性屋蓋，平移和頂升松散脆弱卻重得多的古上海音樂廳要難得多。但這個項目的成功，卻再一次證明了實用動力ENERPAC(恩派克)多點液壓載荷控制技術的成熟。

　　針對音樂廳的整體頂升平移工程，由吳定安高工和董秀林博士等組成的實用動力項目組專門設計制造了全電腦控制多點頂升、頂推系統。平移時，十個頂推油缸分四組提供推動力，第一階段時托起重達5800噸的音樂廳所用的59個ENERPAC強力液壓千斤頂，現在變成59只穿了靴子的腳，使得音樂廳以約每分鐘50mm的速度順著十條滑道平穩推移。整個過程中，ENERPAC強力液壓千斤頂使建筑物始終處于自動監控的浮動狀態。

　　總距離66.4米的平移過程完成后，實施第二次提升。在整個建筑底托下面，共布置了59個頂升點，由59個強力液壓千斤頂實現建筑物的整體頂升。各點精確按照該建筑的實際荷重，平穩地頂舉，使頂升過程中建筑物受到的內應力下降至最低。這種頂升系統能夠補償頂升過程中的基礎沉降，實際頂升過程中建筑物四角的同步運行誤差小于±0.2mm，達到了國際上的先進水平。

　　瀟然說，像上海音樂廳這樣規模的平移工程在世界建筑史上也是少有的。實用動力的一位股東Bill Hall先生是著名的美國印地安那大學管理學院的董事會主席，當他與該校的100多名MBA畢業生來上海的波特曼酒店聚會時，提到實用動力的ENERPAC(恩派克)品牌為上海音樂廳的平移提供技術和設備，所有的學生都表示驚訝。他們不清楚實用動力是做什么的，但他們都聽說過上海平移音樂廳這個了不起的項目。作為一項高科技技術，平移工程的關鍵是技術測算和設備監控，核心技術支持更是功不可沒。

　　(壓題圖為北京2008奧運鳥巢頂蓋驅動和控制工程)

　　瀟然小傳

　　瀟然，原名周小平，1959年生，清華大學機械工程博士，紐約州立大學管理碩士,出國前在大型軍工企業和直屬國務院的中國農村信托投資公司工作。

　　在1984—1988年瀟然攻讀博士學位期間，他參與創建了清華大學華實科技服務公司并任總經理，主持清華大學與兵器工業部內蒙一機廠的三項重點科研項目，領導多學科的研究生和工廠技術人員對造成工廠嚴重損失的裝甲鋼熱裂問題進行系統研究，取得了重要成果并發表10篇論文；主要成果通過機械委部級鑒定，屬國內首創。瀟然的論文、社會實踐、解決國家重大技術難題相結合的博士培養模式受到清華大學研究生院和他的導師——我國鑄造造型材料第一位博導于震宗教授的一致好評，并撰文推廣，其博士論文答辯委員會主席、學界泰斗周堯和院士評價其博士論文為中國工程類博士論文的典范。

　　1989—1999年在美國工作10年，瀟然博士從攻讀美國紐約州立大學管理碩士開始，先后在美國多家著名公司任副總裁、總工程師、中國經營總監等高級職位。在新澤西州吉捷精密管加工公司任經營副總裁兼總工程師期間全面負責設計、規劃和管理，使公司精密管加工技術短時達到世界先進水平；在北美第一大室內空調公司壓縮機公司任制造技術總監、全球制造技術總監，以系統工程方法領導百余名技術人員和工人在短期內將一條世界先進水平的自動化壓縮機組裝線改造調試成功，得到美國同行極高評價，并著文研究深拉等技術應用及經濟價值，領導企業技術進程；在世界最大壓縮機公司美國谷輪公司的中國渦旋壓縮機廠任總工程師，著文研究壓縮機技術經濟問題，內容世界領先，被公司總裁正式書面選為公司最有價值領導成員之一。許多與瀟然共事過的美國人都說，通過瀟然，他們對中國和中國人更加了解和尊敬了。

　　從2000年起，瀟然博士出任美國實用動力(上海)有限公司總經理兼標準產品總工程師。在他的領導下，四年時間使企業發展增幅超過800%，使中國公司由亞洲子公司中排名第五躍升為第一。在他領導下完成了眾多國際先進產品的國產化任務和新產品的研發，已有兩項獲得中國專利，三項正在專利申請過程中。出于對瀟然領導的實用動力中國團隊取得的出色成就和他們的國家的尊敬，集團CEO親自安排在美國總部第一次常年掛起了五星紅旗，和實用動力擁有大量業務的其他工業大國的國旗并列。

　　瀟然教授自1983年起在國內外發表論文16篇，獲省部級技術發明成果3項，共獲專業學習證書約25項，涉及自動化組裝、控制技術、談判藝術、軟件編程設計、管理等多個領域，并成為多家國際專業學會會員。另有大量企業內部的專業技術研究文章和項目成果。因為其在學術領域的顯著成就，上海東華大學、河南科技大學先后聘請瀟然博士為兼職教授。

　　作為美資企業中國大區的總經理，瀟然教授充分發揮作為文化人且了解中西文化區別的優勢，運用現代企業的管理方法，結合中國社會和文化的特點，倡導外資中國企業的文化管理。

　　瀟然認為，一個企業，除了努力實現卓越的效益外，還要創造企業令人尊敬、讓人喜歡的社會和人文價值。在大力推行誠信、團結、簡單、高效的文化管理下，實用動力員工工作生活在充滿禮貌、關切、感激的氣氛中，以富有競爭力的工作方式將精神文明轉化為物質文明，使企業不斷發展壯大。

　　在平移上海音樂廳的基礎上，瀟然教授又提出了平移整個上海外灘的設想，在上海灘引起了眾多媒體的關注。

　　瀟然教授堅持理論與實踐相結合,運用科技的力量為中國的現代化建設服務;他在運用技術實力和文化管理為實用動力中國創造輝煌業績的同時，也為中國的制造業、中國的城市建設和飛速發展，敬獻著自己的誠摯之心、愛國之情和科技之力。

　　最新報道：

　　北京奧運場館建設方案調整 “鳥巢”已暫停施工