杭州日報訊 大跨度建築被譽爲建築王冠上的明珠。如何摘得這顆“明珠”?答案是空間結構技術。

“結構工程中,簡單來說,我們造房子要有柱子來受力。現在我們的建築越來越大,比如禮堂、劇院、體育場、車站,你當然不希望室內空間中有柱子遮擋。我們的專業就是來解決大跨度建築空間的覆蓋問題,簡單來說是爲大跨度的空間做‘減法’。”浙江大學建築工程學院院長羅堯治——剛剛榮獲“全國五一勞動獎章”的空間結構領域的教授,如此簡單明瞭地解釋自己深耕30多年的技術領域。

“核心技術一定要掌握在自己手上。”

綻放在錢塘江畔的“大蓮花”——杭州奧體中心體育場屋頂由28片大“花瓣”和27片小“花瓣”構成,賦予了這座體育場獨一無二的中式美學,其中所用到的正是空間結構技術。

見到羅教授時,他剛剛給浙江大學建築工程學院的本科生們上完夏季學期的第一堂《大跨度空間結構》課程。

“足球爲什麼是網格圖案的?古建築門口石獅子腳下踩的球,爲什麼有些是鏤空的,有些是雕花的?其中不同的空間結構起不同的作用。”在課堂上,他深入淺出地給剛入門的同學們介紹這門課程的意義,“我要引起他們的興趣,土木工程、空間結構能打開廣闊的視野,能換個角度看世界,能解決日常生活中諸多問題。”

在羅教授豐富多彩的課堂上,他要帶給學生們的核心觀念就是,當下知識更迭太快,學習能力的提高、綜合素質的提升纔是職業生涯走得更遠的核心要素。

而這,也是30年來,羅堯治帶領團隊親歷中國空間結構技術從跟跑逐漸走向領跑,一路走來的“寶典”。

在20世紀90年代,我國土木工程大規模建設剛剛起步,一方面對空間結構技術需求的飛速增長,一方面又面臨了許多問題,比如團隊碰到的最大難題就是要在有限的時間內完成大量計算工作。

“怎麼辦?自學。核心技術一定要掌握在自己手上。”爲此,羅堯治當起了“程序員”,經過3年多時間的攻關,研發了國內最早的集分析、設計及加工製造一體化的空間結構專業設計軟件MSTCAD,大大縮短了工程設計週期。“這個軟件最便利的地方在於只要輸入少量參數,就能自動建模,形成結構樣式,非常方便且安全可靠。”羅堯治說,時年32歲的他憑藉此軟件獲得了國家科技進步三等獎。直到現在,這套“30多歲”的軟件仍然在工程界廣泛應用。

2000年後,我國建築行業迎來大發展,呼喚着空間結構技術的進一步提升。

計算的真正目的在於服務工程需求。在解決了設計手段難題之後,羅堯治開始更深入地鑽研新型空間結構體系與建造技術,關注國家、社會需求。

我國是煤炭大國,但過去我國的煤炭開採粗放,且當時很多煤場都是露天堆放,風一刮,粉塵漫天,環境污染嚴重。爲了解決露天煤場對環境的污染問題,羅堯治想將露天煤場“蓋”起來,同時確保在風、雪、地震等複雜環境中,這個“大蓋子”仍安全可靠。爲此他提出大跨度儲煤結構網殼體系及其設計與施工新技術,對結構體系進行了創新,並撰寫了相關參考書《大跨度儲煤結構:設計與施工》。

“站在前輩的肩膀上,做這一領域的推動者。”

當工程師的理性與藝術家的浪漫相遇,會碰撞出什麼樣的火花?

2007年,興修曹娥江大閘,羅堯治團隊一改梁板結構的平面受力體系傳統方案,創新性地把空間結構體系“移植”過來,設計成了仿魚的雙拱形空間桁架結構閘門,僅在閘門的用鋼量上就節省了1600噸,同時還解決了湧潮造成的結構疲勞和泥沙淤積問題。

嚴謹與創造、傳統與創新,在羅堯治身上體現得尤爲充分。

“在土木裏做結構的人,通常會朝兩個方向努力——一個是高度,一個是跨度。追求高度的,盡力構造高層建築、摩天大廈;追求跨度的,是在橫向上揮灑智慧,我就是一個挑戰跨度的人。”

深耕空間結構領域30年,他參與過北京奧運會“鳥巢”“水立方”、北京冬奧會“冰絲帶”、杭州亞運會“大小蓮花”等上百項大型工程,極大推動了我國空間結構事業的發展。

新的歷史階段,“技術的飛速發展,極大豐富了空間結構體系。”羅堯治團隊的工作遠不止於此,在施工決策甚至運營維護階段,也可以看到他們的身影。羅堯治還領銜研發了“感知-評估-預警”大型空間結構監測成套技術,打破了國外的技術壟斷和壁壘,建成了首個空間結構物聯網遠程監控中心,已爲“鳥巢”的運營保駕護航十餘年。“坐在辦公室裏,一陣風颳過,‘鳥巢’‘大蓮花’的受力變化,我們也能及時掌握。”羅堯治說。

2020年,羅堯治領銜的“現代空間結構體系創新、關鍵技術與工程應用”項目獲得國家科技進步獎一等獎。而團隊多年培養出的100多位空間結構高層次人才,也在祖國大地生根發芽。

30年如一日,他立志成爲行業科技創新進步的引領者和推動者。在這樣的信念引領下,羅堯治先後獲得國家科技進步一等獎等國家級獎項4項,省部級獎勵10餘項,詹天佑大獎2項及多項其他獎項;主持國家863計劃、國家科技支撐計劃、國家重點研發計劃、國家傑出青年科學基金、國家自然科學基金重點項目等多項重要科研任務。

“我的導師是我國空間結構奠基人,我是站在前輩的肩膀上,做這一領域的推動者。”羅堯治始終認爲,一代人有一代人的擔當,“我常和學生們說,要懷有‘這個問題我們不解決誰來解決’的擔當和信念,爲這個時代、爲國家貢獻自己的力量。”

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