清華大學(xué)土木系聶建國(guó)教授等完成的“大跨建筑鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)新技術(shù)及其應(yīng)用”項(xiàng)目獲2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)
理想繪制藍(lán)圖 匠心構(gòu)架彩虹
記者 趙姝婧 實(shí)習(xí)記者 趙聰
項(xiàng)目名稱：大跨建筑鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)新技術(shù)及其應(yīng)用
項(xiàng)目完成人：聶建國(guó) 樊健生 陶慕軒 張振學(xué) 溫凌燕 卜凡民
項(xiàng)目介紹：會(huì)展中心,、交通樞紐等公共建筑和高層建筑對(duì)大跨重載結(jié)構(gòu)有巨大需求,。該項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)大跨重載結(jié)構(gòu)的問(wèn)題和不足,，發(fā)明了新型大跨組合樓蓋結(jié)構(gòu),、組合轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵配套技術(shù)，并通過(guò)系列試驗(yàn),、理論分析和工程應(yīng)用,，攻克了這些新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化構(gòu)造形式、空間受力機(jī)理,、組合節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,、負(fù)彎矩區(qū)混凝土板抗裂等關(guān)鍵技術(shù)難題。發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),，自重,、用鋼量、截面高度等降低20%～60%,。
該項(xiàng)目技術(shù)發(fā)明成果被國(guó)內(nèi)16個(gè)大型設(shè)計(jì)院直接采用,，成功應(yīng)用于武昌火車站、山東濱州會(huì)展中心,、安徽飯店B塔,、某航天發(fā)射塔、北京大屯路下穿隧道等大型工程建設(shè)項(xiàng)目,，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng),，發(fā)表SCI、EI檢索論文50余篇,，并被國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所采納,。項(xiàng)目成果有效解決了制約大跨組合結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的“連接”和“抗裂”兩大難題，實(shí)現(xiàn)了組合結(jié)構(gòu)從構(gòu)件層次到體系層次的跨越,，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著,。
圖為聶建國(guó)教授近照。
“我們的團(tuán)隊(duì)精神堅(jiān)如磐石,，正是眾人的共同努力才有了今天的成果,。此次獲獎(jiǎng)只能代表過(guò)去，不能代表今天和未來(lái),，我們會(huì)繼續(xù)努力,，爭(zhēng)取再過(guò)若干年能夠取得一些新的成果，為清華爭(zhēng)光,，為國(guó)家爭(zhēng)光,，為實(shí)現(xiàn)中華民族的土木工程強(qiáng)國(guó)夢(mèng)繼續(xù)貢獻(xiàn)我們的力量。”
——聶建國(guó)
圖為新型大跨異形斜交組合樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)用于山東濱州會(huì)展中心,。
圖為新型大跨雙向組合樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)用于武昌火車站,。
圖為新型大跨重載組合轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的大比例模型試驗(yàn)。
在清華大學(xué)土木系結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室的后院里，隨處可見(jiàn)多個(gè)大小不等的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。冬日的?yáng)光靜靜地灑在上面,，清晰地映射出模型上落滿的灰塵和斑駁的印跡，也見(jiàn)證著它們?cè)c土木系聶建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)共度的奮斗歲月,。
而在土木系結(jié)構(gòu)工程新實(shí)驗(yàn)大廳里，卻是另一番景象：這里熱火朝天,，是真正的施工現(xiàn)場(chǎng)和科研前線,，繁忙中又蘊(yùn)含著秩序。大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)出低沉的轟鳴,，頭戴安全帽,、身著工作服的聶建國(guó)和他的團(tuán)隊(duì)成員們手持圖紙，通過(guò)悉心構(gòu)思和精心試驗(yàn),，逐步構(gòu)架起他們心中理想的新型大跨組合結(jié)構(gòu),。
聶建國(guó)在清華土木系已勤奮工作20多年。這些年來(lái),，他所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)新型大跨重載組合結(jié)構(gòu)這一前沿課題開展持續(xù)研究,，最終解決了傳統(tǒng)大跨重載結(jié)構(gòu)的多項(xiàng)瓶頸難題，取得了大跨雙向組合結(jié)構(gòu),、大跨組合轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),、系列節(jié)點(diǎn)構(gòu)造技術(shù)和綜合抗裂系列技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)發(fā)明，這些成果已成功應(yīng)用于多項(xiàng)大型工程中,，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益,，為推動(dòng)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2013年1月18日,，聶建國(guó)所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)榮獲2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),。
做一等事業(yè)，構(gòu)建土木強(qiáng)國(guó)藍(lán)圖
1994年秋天,，聶建國(guó)完成為期兩年的清華大學(xué)土木系博士后研究工作,，毫不猶豫地選擇了留校任教。他為自己在我國(guó)選擇了土木工程作為他的事業(yè)而慶幸,，因?yàn)樗錾狭饲лd難逢的好機(jī)遇,。
“西方發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)六七十年代以來(lái)，已基本完成大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè),。由于缺乏應(yīng)用需求，發(fā)達(dá)國(guó)家近二三十年對(duì)新結(jié)構(gòu)形式和體系的研究動(dòng)力明顯不足,。與此形成鮮明對(duì)照的是,，我國(guó)在當(dāng)前及可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，土木工程仍會(huì)維持在快速發(fā)展的水平,，這為我國(guó)實(shí)現(xiàn)趕超并引領(lǐng)世界結(jié)構(gòu)工程發(fā)展潮流創(chuàng)造了千載難逢的契機(jī),。”聶建國(guó)堅(jiān)信,，“只要我國(guó)土木工程領(lǐng)域的科技工作者堅(jiān)持不懈地努力，必將實(shí)現(xiàn)老一輩提出的土木工程強(qiáng)國(guó)的目標(biāo),，而組合結(jié)構(gòu)也必將會(huì)在實(shí)現(xiàn)我國(guó)土木工程強(qiáng)國(guó)的進(jìn)程中發(fā)揮重要作用,。”
結(jié)構(gòu)工程特別是組合結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前我國(guó)土木工程建設(shè)中的重要發(fā)展方向之一,。從30年前踏入學(xué)術(shù)道路開始,，聶建國(guó)就致力于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)研究與工程實(shí)踐。扎實(shí)的理論功底和堅(jiān)持不懈的毅力,，成為了他日后成就事業(yè)大廈的堅(jiān)實(shí)“基礎(chǔ)”,。
近年來(lái)，會(huì)展中心,、交通樞紐等公共建筑與高層建筑對(duì)大跨重載結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大需求,，但傳統(tǒng)的大跨重載混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)存在截面尺寸大、自重大,、施工難度大,、綜合效益差等明顯不足，“鋼材適于抗拉而混凝土適于抗壓,，如果能把鋼和混凝土的各自優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái),，揚(yáng)長(zhǎng)避短，必將能‘組合’出更具競(jìng)爭(zhēng)力的結(jié)構(gòu)形式,，就是要實(shí)現(xiàn)這種‘1+1>2’的效果,。”
要做一等事業(yè)，離不開“十年磨一劍”的艱苦奮斗,，“如果說(shuō)我們上世紀(jì)80年代的時(shí)候是‘跟蹤’研究,，那么到了90年代就開始加緊步伐不斷‘趕超’，90年代末以后我們已基本實(shí)現(xiàn)‘跨越’,，進(jìn)入21世紀(jì),，在組合結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域內(nèi)，我們團(tuán)隊(duì)在部分方向上已逐漸處于‘引領(lǐng)’地位,。”聶建國(guó)和他的團(tuán)隊(duì)?wèi)汛е聊緩?qiáng)國(guó)的堅(jiān)定信念,，埋頭實(shí)干，耐得住寂寞,，不隨波逐流,，以勤奮贏得進(jìn)步，以堅(jiān)持收獲成功,。
至今,，聶建國(guó)團(tuán)隊(duì)在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)新體系和新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，組合結(jié)構(gòu)基本性能、設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等方向上取得了一系列創(chuàng)新性成果,，完成了大量組合結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究和理論分析,，建立了相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，拓展了組合結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用范圍,，解決了大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)中的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題,。
激發(fā)團(tuán)隊(duì)使命感——我們不允許失敗,！
聶建國(guó)指出：“外形決定了建筑的美觀,，但它的安全性能則直接取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們要研究的就是建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。土木工程這個(gè)學(xué)科關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，我們作為這個(gè)行業(yè)的科技工作者,，責(zé)任尤其重大,。看看那些在橋梁事故和地震中垮塌的生命線工程,，還有那些短命的建筑,，這告訴我們必須要有強(qiáng)烈的使命感和社會(huì)責(zé)任感，絕不允許失??！”
聶建國(guó)對(duì)實(shí)際工程的科研咨詢項(xiàng)目都是力求精益求精，不僅大膽創(chuàng)新,，而且以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度不斷完善直至證明其確實(shí)安全可靠,，總是以追求卓越的精神提交盡可能完美的成果。因?yàn)橥聊竟こ痰氖『芸赡苁且陨鼮榇鷥r(jià)的,，容不得半點(diǎn)疏忽,。
結(jié)構(gòu)工程是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，只有堅(jiān)持在實(shí)踐的第一線,，才能對(duì)結(jié)構(gòu)性能有最透徹的認(rèn)識(shí),。多年來(lái)，聶建國(guó)始終堅(jiān)持親自參與試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程,。“一個(gè)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)從設(shè)計(jì)到準(zhǔn)備,、制作，往往需要兩至三個(gè)月乃至更長(zhǎng)的時(shí)間,，而試驗(yàn)的破壞過(guò)程卻往往只有短短幾分鐘,，為了這寶貴的幾分鐘，我們投入了太多的時(shí)間和精力,，所以我堅(jiān)持每次都在現(xiàn)場(chǎng)和學(xué)生們一起完成試驗(yàn),，以免錯(cuò)過(guò)這寶貴的幾分鐘，留下遺憾。如果我每次只是在試驗(yàn)結(jié)束后看試驗(yàn)照片的話,，我想我永遠(yuǎn)都不會(huì)有親臨試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)才會(huì)有的那種深刻體會(huì)以及隨之激發(fā)出來(lái)的靈感,。”聶建國(guó)說(shuō)。
圖為聶建國(guó)和他的團(tuán)隊(duì)在施工場(chǎng)地討論,。
結(jié)構(gòu)工程專業(yè)既需要消耗極大的腦力勞動(dòng),，還得付出繁重的體力勞動(dòng)，結(jié)構(gòu)工程研究的另一片沒(méi)有硝煙的“戰(zhàn)場(chǎng)”便是外面真實(shí)的施工工地,。他們總是第一時(shí)間出現(xiàn)在工地上,，身背照相機(jī)，頭戴安全帽,，為了得到第一手資料,，不懼危險(xiǎn)爬到高高的腳手架上或鉆到橋底下，用最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)和最大的工作熱情保證新技術(shù)應(yīng)用中的安全可靠和萬(wàn)無(wú)一失,。
做工程應(yīng)用的“引領(lǐng)者”
緊密結(jié)合工程實(shí)踐是聶建國(guó)團(tuán)隊(duì)研究工作的重要特色之一,，他們時(shí)刻緊密結(jié)合我國(guó)基本建設(shè)的國(guó)情，致力于解決大型復(fù)雜土木結(jié)構(gòu)工程中的一些關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,。聶建國(guó)團(tuán)隊(duì)的靈感很多來(lái)源于工程實(shí)踐中暴露出來(lái)的具體而實(shí)際的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,，但又不局限于具體問(wèn)題本身，而是提煉成具有廣泛意義的科學(xué)問(wèn)題,，這樣做出來(lái)的成果才能反過(guò)來(lái)指導(dǎo)并引領(lǐng)一大批類似的工程,，這就是聶建國(guó)始終堅(jiān)持的“源于工程、服務(wù)于工程,、高于工程,、指導(dǎo)工程、引領(lǐng)工程”,。
“在不斷的實(shí)踐中,，我們團(tuán)隊(duì)會(huì)從工程需求出發(fā)一起討論預(yù)測(cè)這個(gè)領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以需求促進(jìn)創(chuàng)新,，以創(chuàng)新促進(jìn)發(fā)展,。”聶建國(guó)強(qiáng)調(diào)，“當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題需要研究,，但那些未來(lái)可能成為熱點(diǎn)的原創(chuàng)性研究更有意義,，最終才有可能實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)。”
正是懷著這樣的抱負(fù),，聶建國(guó)團(tuán)隊(duì)努力踐行著“做一流科研,，出一流成果，做學(xué)術(shù)精品”的理念,，自主研發(fā)了一系列新型大跨重載組合結(jié)構(gòu)體系和技術(shù),，對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)進(jìn)行了重要發(fā)展,，這些成果已成功應(yīng)用于包括大跨結(jié)構(gòu)、高層建筑,、國(guó)防工程,、地下工程等在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域，被多個(gè)大型設(shè)計(jì)院所采用,，并得到國(guó)內(nèi)及國(guó)際同行的認(rèn)可,。
悉心培養(yǎng)人才 增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)實(shí)力
優(yōu)秀科研成果的創(chuàng)造，與一個(gè)優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)是緊密相連的,。對(duì)于人才培養(yǎng)聶建國(guó)有他的獨(dú)到理解：“一方面要重視對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),，但更重要的是首先要‘為人’，‘為人’才能更好地‘為學(xué)’,。”
圖為聶建國(guó)（中）,、樊健生（右）、陶慕軒（右）在他們研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)作品前合影,。
從學(xué)生剛剛踏上科研之路開始,，聶建國(guó)就耐心仔細(xì)地把自己人生的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)告訴他們。“要做好一個(gè)人,，就要學(xué)會(huì)感恩,，感謝曾經(jīng)在各個(gè)人生階段幫助過(guò)自己的人,，同時(shí)也要清醒,，充分客觀地認(rèn)識(shí)到自己的不足。”聶建國(guó)用自己的實(shí)際行動(dòng)給他的學(xué)生樹立了良好的榜樣,，一直以來(lái),，無(wú)論取得什么成績(jī)，聶建國(guó)始終非常謙虛,，他經(jīng)常說(shuō)自己只是趕上了機(jī)遇,，在已有的工作基礎(chǔ)上做了一些發(fā)展。面對(duì)這次獲獎(jiǎng),，聶建國(guó)說(shuō)得最多的是“應(yīng)該感恩于前輩的引領(lǐng),、指導(dǎo)和鼓勵(lì)，感恩于國(guó)家大發(fā)展給土木工程學(xué)科尤其是我所從事的領(lǐng)域帶來(lái)的歷史機(jī)遇,，感恩于清華這個(gè)平臺(tái),，感謝我的學(xué)生，感謝各方的大力支持,，沒(méi)有清華這個(gè)學(xué)術(shù)平臺(tái)和學(xué)術(shù)氛圍,、沒(méi)有我們重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沒(méi)有我們團(tuán)隊(duì)一批非常優(yōu)秀的研究生,，沒(méi)有各方的大力支持,，是不可能有這個(gè)結(jié)果的,。”這樸實(shí)無(wú)華的言辭，正是一位科技工作者品格和胸懷的寫照,。
本次獲獎(jiǎng)項(xiàng)目第二完成人,、土木系青年教師樊健生談到：“聶老師無(wú)論是平時(shí)還是周末、假期,，都盡可能堅(jiān)持在辦公室,、試驗(yàn)室工作，并且經(jīng)常工作到很晚,。如果想找聶老師,，幾乎每天晚上都能在辦公室找到他，隨時(shí)可以跟他討論問(wèn)題,，暢談研究方向和工作方法,，而他永遠(yuǎn)都充滿了熱情和旺盛的精力。”
本次獲獎(jiǎng)項(xiàng)目第三完成人,、聶建國(guó)剛畢業(yè)的博士生陶慕軒談到自己本科三年級(jí)初識(shí)導(dǎo)師時(shí)的情景,，至今仍非常感動(dòng)：“那時(shí)我抱著試一試的心態(tài)，把現(xiàn)在看來(lái)尚顯粗淺的研究想法整理好給聶老師發(fā)了一封郵件,。聶老師立即回復(fù)并約我見(jiàn)面,。去了之后發(fā)現(xiàn)聶老師已經(jīng)把我的文檔用紅筆逐字逐句進(jìn)行了仔細(xì)的修改。”陶慕軒說(shuō),，“聶老師當(dāng)時(shí)給了我很大鼓勵(lì),，并告訴我?guī)讉€(gè)能夠繼續(xù)深入發(fā)展的方向。這在我科研啟蒙時(shí)期非常重要,，培養(yǎng)了我的興趣和自信心,。”
聶建國(guó)非常重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，他善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的長(zhǎng)處,，并引導(dǎo)鼓勵(lì)他們盡快獨(dú)立,，“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)是我的目標(biāo)，我們的科研成果也是我和我的學(xué)生們共同努力的結(jié)果,。”
談到此次獲獎(jiǎng),，聶建國(guó)多次肯定了學(xué)生們的工作和努力，“我們的團(tuán)隊(duì)精神堅(jiān)如磐石,，正是眾人的共同努力才有了今天的成果,。”他反復(fù)強(qiáng)調(diào)，“此次獲獎(jiǎng)只能代表過(guò)去,，不能代表今天和未來(lái),，我們會(huì)繼續(xù)努力，爭(zhēng)取再過(guò)若干年能夠取得一些新的成果,，為清華爭(zhēng)光,，為國(guó)家爭(zhēng)光,，為實(shí)現(xiàn)中華民族的土木工程強(qiáng)國(guó)夢(mèng)繼續(xù)貢獻(xiàn)我們的力量。”
（清華新聞網(wǎng)1月19日電）
編輯：襄樺
