中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授沈世钊：为大型建筑撑起钢铁架构

　　沈世钊在查阅资料。

　　受访者供图

　　人物小传

　　沈世钊，1933年生，浙江嘉兴人，中国工程院院士，哈尔滨工业大学教授、博士生导师。他开拓了大跨空间结构新兴学科，在“悬索结构解析理论”等前沿领域取得重要成果，创造性设计了多项具有典型意义的新型空间结构，曾主持研发“中国天眼”500米口径球面射电望远镜主动反射面结构系统。1999年当选中国工程院院士，2012年成为国际空间结构协会“荣誉会员”，2017年获中国钢结构协会最高成就奖。

　　来到哈尔滨工业大学土木工程学院四楼，一幅题字映入眼帘：“学习科技，也关注人文；重视科学精神，更崇尚人文精神，坚持做学问与做人的统一”。这是哈工大土木学院的人才培养理念，写下这幅题字的，正是中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授沈世钊。

　　中国工程院院士、现代空间结构开拓者、北京奥运会体育场馆评审委员会空间结构专家……从1953年到哈工大攻读研究生，到留校任教，再到开拓大跨空间结构新兴学科，沈世钊用70载的奋斗，为我国的大跨空间结构研究作出了贡献。

　　瞄准新兴领域，开拓现代空间结构新学科

　　回顾过去，沈世钊总说，他们这个年龄段的人，见证了新中国成立，所以从求学开始，大家就一心一意想要为新中国建设贡献力量。

　　1953年，正值我国第一个五年计划实施，从同济大学毕业的沈世钊，怀着一腔热情来到了哈尔滨工业大学攻读研究生。在导师带领下，沈世钊主要从事木结构研究。在学习过程中，沈世钊一边吸取国外先进的系统理论知识，一边对中国古典木结构建筑艺术进行深入研究。

　　研究生毕业后，导师想要留沈世钊做自己的助手。“我说行，没问题！”回忆起这段经历，沈世钊说，“我要把满足国家需要当作自己的奋斗目标。”一句简单的话，就是他一辈子扎根哈工大、扎根祖国东北的承诺。就像《哈工大之歌》唱的那样，“忠诚和报效是我们的选择”。

　　留校后，除了教学工作，沈世钊从事的第一个科研项目是关于“木屋盖纵向刚度”的研究。这期间，他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。这一创新理论，为木屋盖及其支撑系统的设计提供了科学依据。

　　在研究中，沈世钊敏锐地意识到，木结构学科发展有可能遭遇瓶颈，新兴的钢结构领域才是未来发展趋势。于是，他将研究方向逐渐调整到以钢材料为基础的大跨空间结构领域。

　　所谓“大跨空间结构”，一般是指横向跨越60米以上三维受力的各类结构，多运用于机场、运动场馆等大型公共建筑，是一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。上世纪80年代起，沈世钊带领学生潜心钻研大跨空间结构理论基础。“这个过程就像建大楼，一砖一瓦，从无到有，从稳定性、抗风、抗震等方面一一着手，逐步构建起完整的理论体系。”沈世钊的学生、哈工大副校长范峰回忆，研究过程非常艰难，得坐得住冷板凳。

　　主持多个大型项目攻关，用技术为实际工程服务

　　1982年，沈世钊参与了吉林省滑冰馆的设计。当时，他们既没有相关技术材料，又没有计算机等专业辅助设备。沈世钊带着团队，没日没夜地扎在实验室里，人工完成了海量计算。相关计算材料堆起来有一尺多高。“那是一段令人难忘的回忆。搞技术，不是提出理论、发表文章就完了。技术得为实际工程服务，在工程中用得上。”沈世钊说。

　　经过20多年的发展和完善，沈世钊研究的以钢材料为基础的大跨空间结构技术，越来越多地应用于大型公共建筑。

　　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 郭晓龙）

　　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。

　　爱国是科学家精神的重要内涵。在沈世钊看来，做研究，不能只顾眼前不见长远；真正的大学问，是关系社会责任和国家大义的。怀揣这样的信念，沈世钊不断积累、厚植研究根基，取得了诸多成就；他身体力行、知行合一，在科学道路上攀登了一座座高峰。