冶金专家:丁祖堪

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-02-10


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    丁祖堪,工程结构专家,我国冶金企业建设中大量推广、使用钢筋混凝土结构的倡导者和先行者。我国第一部《混凝土结构设计规范》和第一部《冶金建筑抗震设计规范》的主编,主持和参与多部国家级规程、规范和设计手册的编制和审定工作,为我国建筑工程设计标准化和钢铁工业建设作出了突出贡献。

丁祖堪,曾用名丁大业,1924119日出生于安徽省无为县。丁祖堪和他的哥哥丁大钧(南京工学院教授)幼年大部分时间与母亲一起生活,1943年在安徽省舒城县第七临中高中毕业后,到安徽六安中学先后在初中部和高中部任教。三年后考入上海交通大学土木工程系,1950年从上海交大土木工程系毕业,获学士学位。

丁祖堪毕业后被分配到天津钢厂基建处,任计划组组长。19536月调到北京,在重工业部钢铁局设计公司从事工程设计工作。为适应我国钢铁工业大规模建设对设计工作的需要,19566月,国家决定将钢铁局设计公司与鞍山的黑色冶金设计院合并,在北京成立黑色冶金设计总院,后改为北京钢铁设计研究总院,丁祖堪先后任土建室专业组长、主任工程师、室副主任、院副总工程师等职。

丁祖堪在国内外著名学术刊物上发表过多篇研究报告和学术论文。1954年与胞兄丁大钧合作编写的《钢筋混凝土楼盖计算》一书,由上海大东书局出版,曾作为高等院校教材和土建专业设计人员的参考书,之后三次再版。1956年至1958年期间,编写了《单层厂房钢筋混凝土结构》一书。1984年撰写《有限单元法在墙梁设计中的应用》一文,被收入有关国际学术会议论文集。

40多年来丁祖堪曾主持制定过多项工程设计方案;解决过设计施工中许多重大技术难题;参加编制、指导、审查过多项国家级结构设计规程、规范。如“混凝土结构设计规范”、“建筑抗震设计规范”、“荷载规范”和“烟囱设计规范”等。

1982年,丁祖堪被冶金工业部聘为部抗震技术指导组中心组组长,1986年,当选为中国建筑学会建筑结构委员会副主任委员、全国高耸结构标准委员会的副主任委员、中国金属学会冶金建筑学会理事和冶金建筑学会混凝土结构委员会副主任委员、全国钢筋混凝土结构标准技术委员会副主任委员,1991年被建设部聘为“全国抗震防灾顾问组”顾问。

1987年和1991年,丁祖堪先后被聘为西安冶金建筑学院(今西安建筑科技大学)和青岛建筑工程学院的兼职教授和客座教授。多年来,由于丁祖堪在国家抗震防灾工作中工作出色,成绩突出,先后被授予冶金工业部“抗震防灾先进工作者”、城乡部“全国抗震系统先进工作者”和建设部“全国抗震防灾先进工作者”等称号。

丁祖堪花甲之年加入中国共产党,1986年被冶金工业部机关党委评为优秀共产党员。1993828日,因病在北京逝世。 

为推广使用钢筋混凝土结构投入毕生精力

中华人民共和国建国初期,我国钢产量很低且品种稀缺,丁祖堪从现场调查和理论分析入手,总结在钢铁企业中采用钢筋混凝土结构的经验,并加以推广。在他的努力下,我国很多钢铁企业中,开始大规模地采用钢筋混凝土或预应力混凝土结构以代替钢结构,节省了大量的钢材和资金。以某大型钢铁联合企业一期工程为例,原设计钢结构的建筑面积占总面积的68.5%,修改设计后,实际的钢结构建筑面积只占30%,用钢量从143公斤/平方米降低到112公斤/平方米,节约钢材22.5%

在第一个五年计划期间,我国钢铁企业在工程设计中全面使用苏联标准和规范,没有编制出符合我国国情的技术标准和设计规范。20世纪60年代初,由丁祖堪负责主持编写了我国第一部《钢筋混凝土结构设计规范》BJG 21-66,作为中华人民共和国建筑工程部部颁标准在全国使用。虽然这本规范基本上是借鉴了苏联1955年的规范,可是它为1974年的修订本TJ 10-749(试行)以及后来的国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89奠定了基础。

1957-1977年,通过试验研究,在他主持编制的钢筋混凝土屋架通用图及其设计规程TS03-77中,提出了具有创新立意的考虑次应力影响的受拉腹杆裂缝宽度扩大系数和调整屋架弦杆安全系数的新的设计方法,以及预应力芯棒腹杆的计算和设计方法,有效地避免了当时有些设计单位大面积加固混凝土屋架的问题。

60年代初,丁祖堪通过厂房实测制定了保证厂房横向刚度及钢筋混凝土双肢柱计算方法等技术措施,保证了在钢铁企业高大厂房中成功地采用混凝土柱的可能性。

70年代,在他主持编制的重级工作制吊车梁通用图及其设计规程YS06-78中,他提出了按弹性支承连续梁理论计算和设计吊车梁上的轨道联结,以及折线式吊车梁考虑截面变高度影响的腹板主应力计算和设计的新方法,在保证抗裂度的同时减薄了腹板厚度,节省了大量建筑材料。

他在主持编制钢筋混凝土墙板通用图时,提出了考虑约束扭转的墙板设计方法,以及保证墙板平直的预应力配筋设计方法,成功地解决了在钢铁企业中大面积采用混凝土墙板问题。

他在主持编制《柱基础设计规程》YS10-77时,通过试验研究提出了按极限平衡法计算柱基础底版配筋的公式,代替了国家标准《地基基础设计规范》TJ7-74和一般设计单位所采用的缺乏理论根据的经验公式。同时,还提出充分发挥地基承载力的基础底面积直接求算法。

80年代,他代表冶金工业部主审国家标准《烟囱设计规范》GBJ51-83时,提出了筒身强度按极限状态设计方法(国外同类标准中尚未见采用)的建议,以及筒身在使用阶段应力计算方法的部分建议,均已被规范所采用。

主编抗震设计规范

丁祖堪从事工程抗震工作源于50年代,早在1956-1957年间他就结合酒泉钢铁公司工程,主持编制了本院的建筑抗震设计标准图,并结合工程设计对土建设计人员讲解结构抗震原理,推动了工程设计中的抗震防灾工作。

1975年海城地震后,他参加院调查小组,赴鞍山等地进行钢铁企业的震害调查。1976年唐山大地震后的第3天,他受冶金部的委派带领一个专家小组奔赴天津、唐山等地进行钢铁企业的震害调查、厂房鉴定和抗震加固工作,之后撰写了4篇震害调查报告,发表在由地震出版社出版的《唐山大地震震害(第二册)》一书中。

唐山地震以后,丁祖堪认识到唐山地震震害之所以如此严重,根本原因是原有建筑物和工程设施、设备在建设时未进行抗震设防,震前又未采取加固措施,这是一个十分深刻和惨痛的教训。为使唐山地震那样大的灾害今后不再重复发生,丁祖堪一手抓新建项目在设计时即进行抗震设防,一手抓已建工程抗震加固。他在力所能及的条件下,狠抓抗震科研工作。

19826月,丁祖堪被冶金工业部聘为部抗震技术指导组中心组组长,

19886-7月,冶金工业部组成专家组对上海宝钢一期工程重点项目进行抗震鉴定,丁祖堪兼任专家组组长。在他的领导下,经过耐心细致的工作,圆满完成任务。19902月、5月和7月,他先后主持梅山钢铁公司、马鞍山钢铁公司和酒泉钢铁公司三个大型钢铁企业的“地震危险性分析和小区规划”重大科研报告的审查和鉴定工作。

除了主持参加各种全国性抗震会议以外,丁祖堪重点抓了冶金系统各单位的抗震科研工作。从调查总结震害入手,取得了突破性进展,抗震技术水平有了很大提高。到1986年,冶金系统先后举办过4次抗震技术交流会,各科研、设计、高等院校以及生产厂矿等部门曾发表过150多篇技术论文、研究报告和设计总结,其中有30多篇曾在国际学术刊物上发表,有17项科技成果获省部级成果奖。

在丁祖堪以及从事抗震工作全体人员的积极努力下,冶金系统抗震防灾工作取得了重要进展。在唐山地震10周年的时候,“六五”期间开始建设的工程均已按抗震要求设防,各厂早期建设的房屋抗震加固量已分别达到86%(部直属和重点单位)和55%(含省管单位)。

唐山大地震,钢铁企业也深受其害。唐山钢铁公司40%以上工业厂房和90%以上民用建筑倒塌或严重破坏;80%炉窑震毁;近40%的工业设备报废;职工死伤3000多人,工厂全面停产,造成经济损失达2亿多元。上述情况表明,这些工业厂房在设计时没有严格按照规范规定进行抗震设防,而当时我国还没有一部适合冶金企业高大厂房的抗震设计规范。

在冶金部的组织下,丁祖堪于1987年着手编制《冶金建筑抗震设计规范》,他召集7个设计单位和大专院校的专家会议,确定了科研专题和工作计划,到19903月成立了条文编写组开始规范的编写工作。可遗憾的是,他没有等到规范获得批准便“与世长辞”了。 

解决工程建设中的重大难题

天津无缝钢管工程地处渤海之滨,属饱和土软弱地基。19896月,主轧机基础基坑开挖后,发现坑内200余根混凝土预制桩桩身发生严重倾斜和位移,桩顶位移值开始为300500毫米,虽然采取了许多措施延缓位移量,但至同年10月底位移最大值依然增到1100毫米,如此大的桩身位移值在国内外均属罕见(宝钢工程钢管桩的最大位移值仅500600毫米),设计方意大利借口此属施工中出现的问题要求中方自行处理。

受工程指挥部委托,担负主体设计的北京钢铁设计研究总院担起了这一难题的处理任务。当时亟待做出答案的难题是:桩身接口处是否出现断裂,桩的承载力是否还能达到设计要求。丁祖堪亲自组织了对桩身的动力测定和多种方法验算,包括采用了最先进的弹塑性有限单元法。据有关资料介绍,这套计算理论用于桩身在坑边土体等侧压力作用下的倾斜和位移计算,在国内外技术文献上尚未见到。计算后的答案为桩身裂而未断,桩身承载力尚能达到设计要求。而这简短的两句话,宣告:主轧机基础可以继续施工了。

天津无缝钢管工程为软土地基,按德国、意大利的设计,在炼钢连铸、轧管等主车间内,大面积堆载的地坪下全部采用了打预制混凝土桩。丁祖堪认为,这一方案不但耗资费力,而且很难实施。他建议,应根据地坪堆载力的大小,采用多种方法进行地基处理。在工程指挥部支持下,现场进行了深层搅拌和碎石桩的试验,并获得成功。后经与德、意方共同商定,采用上述两种桩代替了大部分预制混凝土桩,为工程节省建设资金100多万元。

在天津无缝钢管工程施工中,还有一个大难题,就是主轧机铁皮沉淀池封底问题。意大利设计的铁皮沉淀池挖土标高达-22.5米,池底标高最深为-18米。按意方设计,先制作地下连续墙,封底用4.5米厚重混凝土,水下作业。这一施工方案不仅费用高,而且施工难度大,不易保证封底混凝土的施工质量。应施工单位的要求,北京钢铁设计研究总院会同天津地基基础咨询团、工程指挥部技术人员经反复研究,制定出一个采用大口井降水,干开挖,干浇混凝土垫层(厚度由4.5米减至1.5米)的施工方案。然而,这一施工方案的改变,自然引起地下连续墙受力条件的变化,专家们用当前常见的弹性理论多次计算,结论是:即使设置两道临时钢支撑,连续墙的安全度仍然不够。在工程一筹莫展时,丁祖堪用弹塑性理论计算,得出了此方案可行的结论。 

无私奉献一生

70年代末,在丁祖堪倡导下土建室专门成立了一个计算机程序组,专门研究开发柱子排架以及各种建筑结构构件的计算程序,为加快工程设计进度,提高设计质量作出了贡献。

1986年以来,丁祖堪以院副总工程师的身份主持了冶金部下达的“土建工程优化设计应用软件包的研究”,本专题是1985年末由冶金部下达的任务,有9个部属设计院参加,5月份在安徽屯溪召开了第一次技术交流会,拟订了编制工作的条例性规定。19879月和12月在北京先后召开两次工作会议,调整了研制计划,拟订了工作条例。1991年丁祖堪组织编写《厂房结构分析与设计》计算机程序,亲自拟订程序设计技术条件(结构设计部分)。主持并亲自参加开发《单、多层厂房排框架结构分析和设计》的大型程序。

丁祖堪作为院副总,在土建计算机辅助设计(CAD)中,组织并参加了DOGS软件、Apollo  DN3000硬件、IBM-AT计算机等购置工作;与美国Applicm公司合作开发土建应用软件,组织编制了第一期开发计划;组织安排土建室和计算机室有关人员在我院VAXApollo以及PC-AT计算机上的绘图工作,并解决工作中的一系列具体问题。

19864月,丁祖堪参加了中国建筑学会建筑结构委员会在成都召开的大型学术会议,丁祖堪当选为中国建筑学会建筑结构委员会副主任委员。19869月,在上海参加全国高耸结构标准委员会会议,并当选全国高耸结构标准委员会的副主任委员。198611月,当选为中国金属学会冶金建筑学会理事和冶金建筑学会混凝土结构委员会副主任委员。1991年,被建设部聘为“全国抗震防灾顾问组”顾问。

从此,丁祖堪多次主持、参加国家规范的审查评议工作。19865月,对正在编制的《混凝土结构设计规范》的评议;198610月,参加城乡部召开的《建筑物抗震设计规范》的评议工作;1988年参加《高层建筑结构设计与施工规程》的审查等等,为我国建筑行业标准化建设做出了卓越的贡献。

19879月,丁祖堪被西安冶金建筑学院(今西安建筑科技大学)聘为兼职教授,1991年被青岛建筑工程学院聘为客座教授。

(高洪章) 

      

1924119  生于安徽省无为县。

1946-1950  在上海交通大学土木工程系学习。

1950-1952  任天津钢厂基建处技术员。

1953-1954  任重工业部钢铁局设计公司工程师。

1954-1993  历任冶金部北京钢铁设计研究总院工程师、高级工程师、教授级待遇高级工程师、土建室主任工程师、副主任、院副总工程师、院技术顾问。

1993828  逝世于北京。 

主 要 论 著

1  丁大钧,丁大业.钢筋混凝土楼盖计算.北京:科学技术出版社,1956.

2  丁祖堪.国外对普通和预应力钢筋混凝土梁的刚度和变形研究简况.中国建筑科学研究院建筑情报研究所情报资料,1962.

3  丁祖堪,周懋钧,张熙光.普通钢筋混凝土受弯构件的刚度和变形计算.冶金建筑技术资料,冶金建筑研究总院内部刊物,19635.

4  丁祖堪,曹钢如.在黑色冶金企业热车间采用钢筋混凝土结构的一些经验.中国金属学会学术论文集冶金建筑文集,196357~67.

5  丁祖堪主编.钢筋混凝土结构设计规范(BJG 21-66.北京:中国建筑工业出版社,1966.

6  丁祖堪.唐山地震钢铁工业厂房震害调查概要,钢铁厂设计.北京钢铁设计研究总院内部刊物,19802.

7  丁祖堪,翁大厚译.钢筋混凝土柱[专著],美国混凝土协会著.北京:中国建筑工业出版社,1984.

8  丁祖堪主编.冶金工业厂房钢筋混凝土吊车梁设计规程(ys 06-78)等共12.北京:冶金工业出版社,1985.

9  丁祖堪主编.冶金工业部第四次抗震技术交流会议论文集(1976-1986.北京:冶金工业部抗震办公室,1986.

10  丁祖堪,张熙光.冶金工业单层厂房震害。唐山大地震震害(第二册).北京:地震出版社1986432-448.

11  丁祖堪,杜肇民..中国工程抗震研究四十年(1949-1989)冶金工业框架结构抗震.北京:地震出版社,1989241-246.

12  丁祖堪,杜肇民.中国工程抗震研究四十年(1949-1989)单层冶金工业厂房结构抗震.北京:地震出版社,1989259-264.

13  丁祖堪.地震烈度、地震动三要素及地震小区划.建筑抗震设计规范(GBJ 11-89)学习班辅导材料汇编.北京:冶金工业部抗震办、中国石油天然气总公司抗震办(内部资料),1990.

14  丁祖堪.地面运动反应谱及人工地震波的计算.建筑抗震设计规范(GBJ 11-89)学习班辅导材料汇编.北京:冶金工业部抗震办、中国石油天然气总公司抗震办(内部资料),1990.

15  丁祖堪.结构地震弹性反应分析.建筑抗震设计规范(GBJ 11-89)学习班辅导材料汇编。北京:冶金工业部抗震办、中国石油天然气总公司抗震办(内部资料),1990.

16  丁祖堪.结构地震弹塑性反应分析.建筑抗震设计规范(GBJ 11-89)学习班辅导材料汇编.北京:冶金工业部抗震办、中国石油天然气总公司抗震办(内部资料),1990.

17  丁祖堪,吴德安主编.混凝土结构计算手册.第二版.北京:中国建筑工业出版社,1991.

18  丁祖堪主编.冶金建筑抗震设计规范(YB 9081-97.北京:冶金工业出版社,1998.

 

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