從鳥巢到天眼，他提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐 | 沈世釗

沈世釗（1933年12月18日生）

中國工程院院士，結(jié)構(gòu)工程專家，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。

沈世釗開拓了大跨空間結(jié)構(gòu)新興學(xué)科，在“懸索結(jié)構(gòu)解析理論”等前沿領(lǐng)域取得重要成果，創(chuàng)造性提出并實(shí)踐了多項(xiàng)具有典型意義的新型空間結(jié)構(gòu)，曾主持研發(fā)“中國天眼”500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡主動(dòng)反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。2012年，沈世釗成為國際空間結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)“榮譽(yù)會(huì)員”，2017年獲中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)最高成就獎(jiǎng)。

今天是他92歲生日，我們一起祝福。

新中國成立之初，一大批青年教師響應(yīng)號(hào)召，陸續(xù)匯聚到哈爾濱工業(yè)大學(xué)。到1957年，已形成一支800多人的教師隊(duì)伍，被譽(yù)為哈工大“八百壯士”。

結(jié)構(gòu)工程專家沈世釗就是其中之一。幾十年來，從亞運(yùn)會(huì)場館、鳥巢到世界最大射電望遠(yuǎn)鏡“天眼”主動(dòng)反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，他都作出了至關(guān)重要的貢獻(xiàn)。他說：“國家需要我們做什么我們就做什么。”

到祖國最需要的地方去

20世紀(jì)50年代初，沈世釗響應(yīng)國家建設(shè)需要，從同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程系來到哈工大，白天他跟著專家學(xué)習(xí)，晚上為本科生備課。旁人眼中“天氣最冷、待遇最低、生活最苦”的北國冰城，在沈世釗心里盡是敬業(yè)的熱切。

沈世釗說，“新中國成立以后，我們這代人特別興奮，我們的國家終于站起來了！”他與同期到校的教師們一道，將全部心血傾注于教學(xué)與科研工作。除了每堂課花10小時(shí)來備課，10小時(shí)寫講稿外，沈世釗還要準(zhǔn)備試講，讓大家來提意見。

這群平均年齡不到28歲的年輕人，幾乎承擔(dān)起當(dāng)時(shí)學(xué)校所有的教學(xué)科研任務(wù)，并陸續(xù)創(chuàng)設(shè)了一大批新專業(yè)和新學(xué)科。1956年，沈世釗研究生畢業(yè)。本想回南方老家的他，因?qū)煹囊痪渫炝簦痛嗽诠枮I扎了根。他這樣解釋自己的決定：“那時(shí)候想得很簡單，就是響應(yīng)國家需要。我的導(dǎo)師卡岡教授當(dāng)時(shí)在哈爾濱，他需要助手，而國家建設(shè)也急需這方面的人才。我們這代人，就是把滿足國家需要當(dāng)作自己的奮斗目標(biāo)。”

留校后，沈世釗創(chuàng)新性地提出了合理評(píng)價(jià)木屋蓋空間剛度的系統(tǒng)理論和方法，結(jié)束了當(dāng)時(shí)國內(nèi)學(xué)術(shù)界在這方面的長期爭論。彼時(shí)，已經(jīng)是木結(jié)構(gòu)專家的他，卻思考起另一個(gè)問題——“剛解放的時(shí)候大家都砍樹做結(jié)構(gòu)建房子，后來木材也砍得差不多了，木結(jié)構(gòu)也不行了，所以我們國家需要發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)了。”

沈世釗在工作

來源丨中國科學(xué)家博物館

用“硬核技術(shù)”擎起大國工程

2003年，沈世釗作為北京奧運(yùn)會(huì)體育場館評(píng)審委員會(huì)空間結(jié)構(gòu)專家，參與了“鳥巢”的設(shè)計(jì)與建設(shè)。“要啃就啃最硬的骨頭，要做就做國家最需要的事情。”沈世釗回憶道。

“鳥巢”在設(shè)計(jì)之初，曾經(jīng)是有“蓋”的，當(dāng)它合上時(shí)，體育場可以作為室內(nèi)賽場。但這種大跨度結(jié)構(gòu)需要用到大量的鋼，結(jié)構(gòu)自重比例很大。理論上沒有問題，但有建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)且需要耗費(fèi)大量鋼材料。

為此，沈世釗提出了一種新的解決方案，即在保持“鳥巢”外部造型不變的前提下，去掉上方的可開合屋頂，再適當(dāng)擴(kuò)大中央的開孔。該方案最終獲得采納。這一創(chuàng)新性的建議，不僅大大減少了建筑的結(jié)構(gòu)自重和固定荷載，提高了工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，也有效推動(dòng)了后續(xù)建設(shè)工作的順利進(jìn)行。

除了參與“鳥巢”的建設(shè)，沈世釗還參與了“中國天眼”的設(shè)計(jì)。從理論上說，憑借其超高的靈敏度，“中國天眼”具有探索百億光年之外射電信號(hào)的強(qiáng)大能力，為探測宇宙奧秘、搜尋地外文明提供了前所未有的可能。而我國的“天眼”之所以能看得這么遠(yuǎn)，有一項(xiàng)全球首創(chuàng)的技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

這就是沈世釗團(tuán)隊(duì)研發(fā)的主動(dòng)反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。從預(yù)研到最終完成方案，沈世釗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)整整打磨了八年。“天眼”主動(dòng)反射面由眾多單元構(gòu)成，要求精度極高。他說：“既然我們接任務(wù)了，不光做成，而且要做好。”

這個(gè)系統(tǒng)究竟有多牛？“中國天眼”原首席科學(xué)家兼總工程師南仁東曾說：“‘中國天眼’在宇宙空間捕捉信號(hào)，猶如在雷聲中捕捉蟬鳴，沒有超級(jí)靈敏的‘耳朵’，根本分辨不出來。”而沈世釗團(tuán)隊(duì)研發(fā)的主動(dòng)反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，就是讓這只“耳朵”變得靈敏的關(guān)鍵。

2023年12月1日，90歲高齡的沈世釗向哈工大教育發(fā)展基金會(huì)捐贈(zèng)人民幣300萬元，用于支持土木學(xué)院發(fā)展建設(shè)。

采訪過他的記者說，“大手筆”捐出300萬元的沈世釗，生活節(jié)儉得近乎苛刻——1950年考上大學(xué)時(shí)買的刷牙杯，現(xiàn)在還用著；身上那件穿了20多年的夾克，他說依然很滿意。

在生活中極度簡樸的沈世釗，在學(xué)術(shù)和工程標(biāo)準(zhǔn)上卻極少輕易表示滿意。他總是對學(xué)生們說：“我們的時(shí)間和精力不允許浪費(fèi)在常規(guī)項(xiàng)目上。”已過鮐背之年的沈世釗，每天都會(huì)看上兩三個(gè)小時(shí)新聞。國家發(fā)展需要的科技成果，他最是關(guān)注。聚焦國家所需，瞄準(zhǔn)世界前沿，始終是沈世釗孜孜以求的學(xué)術(shù)追求。

沈世釗的計(jì)算手稿

來源丨中國科學(xué)家博物館

科學(xué)家說：

沈世釗說：“搞技術(shù)，不是提出理論、發(fā)表文章就完了。技術(shù)得為實(shí)際工程服務(wù)，在工程中用得上。”

沈世釗說：“做學(xué)問，不要浮躁，基礎(chǔ)研究很重要。”

參考文獻(xiàn)：

[1]沈世釗——老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長資料采集工程.

[2]中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授沈世釗——為大型建筑撐起鋼鐵架構(gòu).人民日報(bào),2024-04-11.

[3]一條褲子穿30年，“90后”院士卻捐了300萬元.央視新聞微信公眾號(hào),2023-12-09.

[4]沈世釗院士|從鳥巢到天眼，“跨”出美麗人生.科普青島,2016-07-28.

中國科學(xué)家博物館出品

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