为大型建筑撑起钢铁架构(讲述·弘扬科学家精神)(2)
2003年起,沈世钊作为北京奥运会体育场馆评审委员会空间结构专家,参与了“鸟巢”的设计与建设。“要啃就啃最硬的骨头,要做就做国家最需要的事情。”沈世钊说。
“鸟巢”在设计之初,曾经是有“盖”的,当它合上时,体育场可以作为室内赛场。但这种大跨度结构需要用到大量的钢,结构自重比例很大。“理论上没有问题,但有建设风险且需要耗费大量钢材料。”沈世钊说。
为此,沈世钊提出了一种可能的解决方案,即在保持“鸟巢”外部造型不变的前提下,去掉上方的可开合屋顶,再适当扩大中央的开孔,大大减少了建筑的结构自重和固定荷载,提高安全性同时,还能减少钢材用量。经过专家们多次论证,沈世钊提出的方案获得认可。于是,“鸟巢”采用了中间开口的设计方式,沈世钊也带领设计团队很快拿出了新的设计图纸,大大加快了“鸟巢”的建设进度。
除了参与“鸟巢”的建设,沈世钊还参与了“中国天眼”的设计。其中,有一项全球首创的技术,就是沈世钊团队研发的主动反射面结构系统。沈世钊介绍,“中国天眼”的精度,与反射面面积直接相关。
“中国天眼”总工程师南仁东曾说,“‘中国天眼’在宇宙空间捕捉信号,犹如在雷声中捕捉蝉鸣,没有超级灵敏的‘耳朵’,根本分辨不出来。”而沈世钊团队研发的主动反射面结构系统,就是让这只“耳朵”变得灵敏的关键,“它实质上是一个超大跨度、超高精度、形状实时可调控的巨型机械系统,是对现有结构工程技术的巨大挑战。”沈世钊说。
面对挑战,沈世钊团队利用在大跨空间结构方面的技术积累,经过一系列测算试验和对比优化,最终确定了设计方案。“虽然建设过程中遇到了不少困难,但最后每个节点的误差不超过5毫米,很不容易。”沈世钊回忆,整个建设过程历经8年时间,他的团队还在该项目中培养了3名博士和8名硕士。
努力教书育人,为我国现代空间结构领域培养后备人才
为国育才,是沈世钊钟情一生的事业,无论取得多少成绩,他始终强调自己是一名人民教师。
沈世钊曾说:“此生有幸为教师,得天下英才朝夕切磋与共,其乐融融。”他把很多精力放在人才培养和梯队建设方面。
研究过程中,沈世钊总是有意识地为学生们提供锻炼的机会,既给他们压担子,也为他们搭梯子。范峰回忆,他的博士课题研究方向是大跨空间结构抗震,项目立项时,负责人一栏写的是“沈世钊”;到验收时,沈世钊却把“范峰”作为专题负责人写了上去。“这种感觉就像父辈领着孩子往前走。”范峰说。在这样的治学氛围下,哈工大培养出了大跨空间结构领域一支富有活力的一流学术团队。
沈世钊对学生们说得最多的,就是“厚植”与“笃行”。“做学问,不要浮躁,基础研究很重要。”沈世钊说,“厚植,把专业基础打好,就像建大楼打地基;笃行,就是要深入钻研某个课题,让研究本身具有更强的实用性。”在将近70年的教学生涯中,沈世钊是这么说的,也是这么做的……
记者手记
厚植研究根基
攀登科学高峰
70多年前,从2000多公里外的家乡来到冰城哈尔滨,为建筑工程研究贡献自己的力量;上世纪70年代,从原本研究的木结构“跨”到国家发展需要的钢结构研究,完成了诸多标志性建筑的设计建造……在人生历程中,沈世钊经历过很多次“跨越”,但“是否于国家有利”,是他作出选择的唯一依据。