作者:赵初楠 魏雯雯 来源:中国之声 发布时间:2024/5/9 17:45:37
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沈世钊院士:直面世界难题,让中国天眼“跨”得更远

 

“我们高等学校不是为了挣钱去搞设计,我必须选择一些有代表性的建筑,来提高我们的理论水平。”

沈世钊,1933年生,今年91岁。中国工程院院士,哈尔滨工业大学教授,中国钢结构协会最高成就奖获得者。他开拓了我国大跨空间结构新兴学科,带领团队提出的“主动反射面索网结构方案”,解决了大型天文望远镜建设中多年难以解决的问题,为“中国天眼”落地,提供了关键技术支撑。


从江南水乡到北国冰城,扎根在祖国最需要的地方哈尔滨工业大学土木工程学院大楼,阳光穿过半透明的天井顶棚洒满走廊,沈世钊倚着栏杆,注视着往来的学生。说起建筑的功能性,吴侬软语,讲的却是“我们”哈尔滨。这一刻,距离那个想为国家“盖房子”的江南青年一路北上,已七十多年。

沈世钊:我是新中国成立以后第一届大学生,我就知道土木工程是盖房子了、修路了。当时不是要建设新中国嘛,我看这个专业挺好。当时我们东北地区是国家重点建设地方,可是东北的大学生很少。大学毕业以后学校就通知我:你已被分配到哈尔滨工业大学。发给我一张火车票就上火车了,是个专列,全是大学生。

青年沈世钊

那是上世纪50年代初,哈工大刚刚交给新中国政府。从同济大学结构工程系来到这里的沈世钊,白天跟着专家学习,晚上为本科生备课。旁人眼中“天气最冷、待遇最低、生活最苦”的北国冰城,在沈世钊心里,尽是敬业的热切。

沈世钊:我们这帮人的年龄段都是从旧社会过来的,所以新中国成立以后特别兴奋,我们的国家终于站起来了!那时候特别认真,什么其他事儿都不干,就是在业务方面下功夫。该教课使劲教课,该做研究使劲研究。每堂课我花10小时来备课,10个小时写讲稿,还有试讲,请大家提意见。

这群平均年龄不到28岁的年轻人,后来有一个共同的名字——哈工大“八百壮士”。他们几乎承担起当时学校所有的教学科研任务,并陆续创设了一大批新专业和新学科。沈世钊跟随苏联教授卡冈在木结构领域深耕。1956年研究生毕业,只因导师的一句挽留,本想回南方老家的他,就此在哈尔滨扎了根。

沈世钊:卡冈来了以后,我们研究生、本校老师和外校的进修老师一起来听他讲课,一起跟他做研究,这20多个人就把我们中国的木结构学科建立起来了。后来卡冈教授说他需要助手,他觉得我学得比较好,我说那就留。

沈世钊在哈工大和学生们的毕业合影

留校后,沈世钊创新性地提出了合理评价木屋盖空间刚度的系统理论和方法,结束了当时国内学术界在这方面的长期争论。彼时已经是木结构专家的他,却思考起另一个问题。

沈世钊:刚解放的时候大家都砍树做结构建房子,后来木材也砍得差不多了,木结构也不行了,所以我们国家需要发展钢结构和钢筋混凝土结构了。

不惑之年的“跨”越和转向

从“木材”跨到“钢材”,沈世钊的研究逐渐转向。改革开放后,作为国家派出的第一批访问学者,沈世钊前往美国交流学习,主攻“钢结构”。1979年国庆节出发,1981年国庆节回国,在大洋彼岸的整整两年,他只想为祖国争口气。

沈世钊:我们业务上非常努力,我还帮美国教授带研究生。我们觉得要把中国的精神好好表明一下。中国人有中国人的气派,中国人有中国人的样子,不像你们这样的瞧不起。

沈世钊的办公室,一幅手工作品放在门口最显眼的位置,那是学生送给他的礼物。千纸鹤和纸星星拼贴成的双向抛物线造型图,定格了回国后的沈世钊在新领域白手起家的开端:参与吉林滑冰馆的设计。

沈世钊:改革开放,建设就特别重要,我想是搞大跨钢结构,还是搞建高层建筑用的高层结构?正好吉林滑冰馆要找我设计大跨结构,由于工程需要,我就变成大跨了。

沈世钊办公室的吉林滑冰馆模型和手工礼物

“大跨空间结构”,是指横向跨越60米以上三维受力的各类结构,常用于交通枢纽、运动场馆等大型建筑。在没有辅助资料设备的情况下,沈世钊带领团队,依靠海量手工计算,完成了吉林滑冰馆,我国第一个90米跨度预应力双层悬索结构设计。而密切结合工程需要、只承接在结构创新和理论研究方面具有示范性的工程任务,更成为沈世钊后来坚持的原则。

直面世界难题,为“中国天眼”设计柔韧又精准的“大网”

为了更好地培养人才、深化理论研究,1985年,沈世钊创立了哈工大空间结构研究中心。从北京亚运会石景山体育馆和朝阳体育馆、亚冬会黑龙江速滑馆、威海体育场,到获得了中国土木工程詹天佑奖的哈尔滨国际体育会展中心,沈世钊“挑活儿”的标尺只有一把:“要有示范性”。也是因为这杆标尺,2003年,沈世钊毫不犹豫地应下了一件难事儿。

沈世钊:中国天眼,国家天文台1994年就提出来要做了,开始结构方案老做不出来。后来他们看见我写的一本书,叫《悬索结构设计》,就给我打电话了。我一听说,觉得可以做,我们参加!

哈工大空间结构研究中心

设计天文射电望远镜“中国天眼”,要解决当时全世界都还没有答案的三个难题:望远镜要有500米口径的超大跨度,足足达到30个足球场大小;要能跟踪天体运动进行实时变位;还要确保所有点位精度误差不超过5毫米。在沈老师家里第一次听到这个任务时,哈工大空间结构研究中心威海分中心主任、团队成员钱宏亮只觉得,这完全是个全新的领域,更是前所未有的挑战。学生们忐忑,但沈世钊心里有底。

沈世钊:为什么不能做?它也就是一个在我们这个结构体系范围里面的问题。靠创新,靠创新思维,只要我们愿意做,只要不怕累,就可以做。

中国天眼

历经八年打磨,沈世钊带领团队交出了解决所有难题的“主动反射面索网结构方案”,成为“中国天眼”三大自主创新成果之一。一张柔韧的钢质索网铺展在“天眼”这口“大锅”底部,背后是团队成千上万次的数据计算和模型模拟。数台计算机昼夜不停地同时运算,遇到问题了,就重新再来。

沈世钊:风作用的时候它怎么变形要算,不同角度吹的时候都要算;还有,比如太阳晒的时候,钢索温度也变,它形状就改变了。所以每天温度变化以后,它的形状怎么改变,都在计算。要算几千遍,就这个道理。

沈世钊(中)和团队成员在落成的“中国天眼”前

厚植笃行,所以举重若轻

参与“中国天眼”项目期间,钱宏亮的儿子出生,沈世钊给孩子取了个颇具见证意义的名字,“钱望远”。而今回忆起为中国天眼“望远”的八年,钱宏亮只觉得,一切似乎是水到渠成。

钱宏亮:沈老师给我们弟子题过一个词,叫“厚植笃行”,我觉得是对我们影响最大最深的一件事。这句话就叫“不断积累,厚植根基,才能做到高瞻远瞩,举重若轻,在服务社会的同时,不断提升自己”。

“厚植笃行”,沈世钊身体力行。他曾坚持19年不为自己申报任何奖项,一定要等理论研究真正系统了才拿出手;合理、自然、高效,则是他心中衡量结构设计绝不能动摇的“金标准”。

沈世钊:设计一个东西,受力要非常合理,形状不能怪里怪气的,要符合它的功能需要,而且还不难看。还要很高效,比较经济,不能材料用得很多。

“厚植笃行”,也是沈世钊对学生们一以贯之的要求,关乎科研,更关乎为人。

沈世钊:我希望我的学生通过学习和实践都培养起来了,他们敬业实干精神都非常好,思想境界也提高了。要做到做学问和做人的统一,是最重要的。

“坚持做学问与做人的统一”,是沈世钊对学生们不变的要求

而在哈工大土木工程学院副教授张清文眼中,老师的这份言传身教,见于细微之中。每次准备一个半小时到40分钟的学术报告,沈老师要和他一起修改至少两周。从排版到内容再到每一个字,怎么站在听众的角度考虑问题、怎么让大家听得更明白,都要反复推敲。

鲐背之年为学生捐出300万 国之所需,心之所向

将近40年过去,从白纸一张到硕果累累,今天的大跨空间结构领域,中国已站在世界的前列。作为开拓者之一,沈世钊载誉无数,但心里装的,还是未来。去年冬天,他将300万积蓄捐赠给哈尔滨工业大学,想为土木工程人才培养再尽一份力。

沈世钊:我都90多岁了,我这个钱也没用了,还是为培养人才再继续发挥点作用。老师为什么重要?因为个人精力很有限,你再有能耐你能干多少年?国家的进步要靠年轻的人才不断地一代一代成长起来。

沈世钊和学生们交流

深海养殖装备、海上光伏、水工结构、核电设施……从沈世钊团队走出的人才,活跃在各类国家重大工程设计前沿,继续探索着空间结构的无限潜力。已过鲐背之年的沈世钊,每天都会看上两、三个小时新闻。国家发展需要的科技成果,他最是关注,一如71年前出发北上时的青年,国之所需,心之所向。

沈世钊:我们的个人利益跟国家的需求结合起来,这就是完美境界,我想我自己是努力这样做的。

 
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