由燕之屋特约播出的中国之声特别策划《先生》,向以德性滋养风气的大师致敬、为他们的成就与修为留痕。本期专访中国钢结构协会最高成就奖获得者沈世钊。

  人物名片

  沈世钊,1933年生,今年91岁。中国工程院院士,哈尔滨工业大学教授,中国钢结构协会最高成就奖获得者。他开拓了我国大跨度空间结构新兴学科,带领团队提出的“主动反射面索网结构方案”,解决了大型天文望远镜建设中多年难以解决的问题,为“中国天眼”的落地提供了关键技术支撑。

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  从江南水乡到北国冰城

  他扎根祖国最需要的地方

  哈尔滨工业大学土木工程学院大楼,阳光穿过半透明的天井顶棚洒满走廊,沈世钊倚着栏杆,注视着往来的学生。说起建筑的功能性,他一口吴侬软语,讲的却是“我们哈尔滨”。这一刻,距离那个想为国家“盖房子”的江南青年一路北上,已七十多年。

  沈世钊是新中国成立以后的第一届大学生,在建设新中国的号召下,因为知道土木工程专业要“盖房子、修路”,沈世钊觉得,“这个专业挺好”。当时东北地区是国家重点建设的地方,东北的大学生却很少。大学毕业以后,沈世钊被分配到哈尔滨工业大学。拿着发的火车票,他踏上了北上的火车。

青年沈世钊青年沈世钊

  20世纪50年代初,哈工大刚刚被交给新中国政府。从同济大学结构工程系来到这里的沈世钊,白天跟着专家学习,晚上为本科生备课。旁人眼中“天气最冷、待遇最低、生活最苦”的北国冰城,在沈世钊心里尽是敬业的热切。

  沈世钊说,“新中国成立以后,我们这代人特别兴奋,我们的国家终于站起来了!”他和一起来的同学们,把全部时间用在业务方面。该教课的时候使劲教课,该做研究的时候使劲研究。除了每堂课花10小时来备课,10小时写讲稿外,沈世钊还要准备试讲,让大家来提意见。

  这群平均年龄不到28岁的年轻人,后来有一个共同的名字——哈工大“八百壮士”。他们几乎承担起当时学校所有的教学科研任务,并陆续创设了一大批新专业和新学科。沈世钊跟随苏联教授卡冈在木结构领域深耕,1956年研究生毕业,只因导师的一句挽留,本想回南方老家的他,就此在哈尔滨扎了根。

  沈世钊回忆道:“卡冈来了以后,我们研究生、本校老师和外校的进修老师一起来听他讲课,一起跟他做研究,这20多个人就把我们中国的木结构学科建立起来了。后来,卡冈教授说他需要助手,他觉得我学得比较好,我说‘那就留’。”

沈世钊在哈工大和学生们的毕业合影沈世钊在哈工大和学生们的毕业合影

  留校后,沈世钊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,结束了当时国内学术界在这方面的长期争论。彼时已经是木结构专家的他,却思考起另一个问题——“刚解放的时候大家都砍树做结构建房子,后来木材也砍得差不多了,木结构也不行了,所以我们国家需要发展钢结构和钢筋混凝土结构了。”

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  “跨”越与转向

  他为“中国天眼”设计“大网”

  从“木材”跨到“钢材”,沈世钊的研究逐渐转向。改革开放后,作为国家派出的第一批访问学者,沈世钊前往美国交流学习,主攻“钢结构”。1979年国庆节出发,1981年国庆节回国——在大洋彼岸整整两年,他只想为祖国争口气。

  沈世钊回忆说:“我们业务上非常努力,我还帮美国教授带研究生。我们要把中国的精神好好展现一下,中国人有中国人的气派,中国人有中国人的样子。”

  沈世钊的办公室,一幅手工作品被放在门口最显眼的位置,那是学生送给他的礼物。千纸鹤和纸星星拼贴成的双向抛物线造型图,定格了回国后的沈世钊在新领域白手起家的开端:参与吉林省滑冰馆的设计。

  沈世钊说道:“改革开放,建设特别重要。我在想,是搞大跨度钢结构,还是搞建高层建筑用的高层结构?正好,吉林省滑冰馆要找我设计大跨度钢结构,由于工程需要,我就变成‘大跨’了。”

沈世钊办公室的吉林省滑冰馆模型和手工礼物沈世钊办公室的吉林省滑冰馆模型和手工礼物

  “大跨”的全称是“大跨度空间结构”,是指横向跨越60米以上空间的各类结构,常用于交通枢纽、运动场馆等大型建筑。在没有辅助资料和设备的情况下,沈世钊带领团队,依靠海量的手工计算,完成了吉林省滑冰馆的设计——这是我国第一个90米跨度预应力双层悬索结构设计。而密切结合工程需要、只承接在结构创新和理论研究方面具有示范性的工程任务,更成为沈世钊后来坚持的原则。

  为了更好地培养人才、深化理论研究,1985年,沈世钊创立了哈工大空间结构研究中心。从北京亚运会石景山体育馆、朝阳体育馆、亚冬会黑龙江省速滑馆、威海市体育场,到获得了中国土木工程詹天佑奖的哈尔滨国际体育会展中心,沈世钊“挑活儿”的标尺只有一把:要有示范性。他说:“我们高等学校不是为了挣钱去搞设计,我必须选择一些有代表性的建筑,来提高我们的理论水平。”

  也是因为这杆“标尺”,2003年,沈世钊毫不犹豫地应下了一件难事儿——“中国天眼”的空间结构设计。他说:“中国天眼,国家天文台1994年就提出要做了。开始的时候,结构方案老做不出来,后来他们看见我写的一本书,叫《悬索结构设计》,就给我打电话了。我一听,觉得可以做,我们参加!”

哈工大空间结构研究中心哈工大空间结构研究中心

  设计天文射电望远镜“中国天眼”的空间结构,要解决当时全世界都还没有答案的三个难题:望远镜有500米口径的超大跨度,足足30个足球场大小;要能跟踪天体运动进行实时变位;还要确保所有点位精度误差不超过5毫米。在沈老师家里第一次听到这个任务时,哈工大空间结构研究中心威海分中心主任、团队成员钱宏亮只觉得,这完全是个全新的领域,更是前所未有的挑战。学生们感到忐忑,但沈世钊心里有底。 

  在沈世钊看来,这样的工程为什么不能做?不过就是一个同样在结构体系范围里的问题罢了。想解决这个看似艰难的问题,需要靠创新和创新思维。“只要大家愿意做,只要不怕累,就可以做。”

中国天眼 图片来源:视觉中国中国天眼 图片来源:视觉中国

  历经八年的打磨,沈世钊带领团队交出了可以解决以上所有难题的“主动反射面索网结构方案”,该方案成为“中国天眼”三大自主创新成果之一。一张柔韧的钢质索网铺展在“天眼”这口“大锅”底部,这背后是团队成千上万次的数据计算和模型模拟。设计过程中,数台计算机昼夜不停地同时运算,模拟各种情况。遇到问题了,大家就重新再来。

  沈世钊说:“风作用的时候它怎么变形要算,不同角度吹的时候都要算。还有别的,比如太阳晒的时候钢索温度会变化,它的形状就跟着改变了。所以,每天温度变化以后,它的形状怎么改变,都要计算,要算几千遍。”

沈世钊(中)和团队成员在落成的“中国天眼”前沈世钊(中)和团队成员在落成的“中国天眼”前

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  “厚植笃行”

  鲐背之年的他捐出300万元

  参与“中国天眼”项目期间,钱宏亮的儿子出生,沈世钊给孩子取了个颇具见证意义的名字:钱望远。而今回忆起为中国天眼“望远”的八年,钱宏亮只觉得,一切似乎是水到渠成。

  钱宏亮说,“沈老师给我们弟子题过一个词,叫‘厚植笃行’——不断积累,厚植根基,才能做到高瞻远瞩,举重若轻,在服务社会的同时,不断提升自己。我觉得这是对我们影响最大、最深的一件事。”

  “厚植笃行”这四个字,沈世钊身体力行。他曾坚持19年不为自己申报任何奖项,一定要等理论研究真正形成系统才拿出手。“合理、自然、高效”这三个词,则是他心中衡量结构设计,绝不动摇的“金标准”。

  沈世钊说,“设计一个东西,受力要非常合理,形状不能怪里怪气,要符合它的功能需要,不能难看,还要很高效,比较经济,材料不能用得很多。”

  同样,“厚植笃行”也是沈世钊对学生们一以贯之的要求,关乎科研,更关乎为人。他说:“我希望我的学生都能通过学习和实践被培养起来,他们敬业实干精神都非常好,思想境界也提高了。要做到做学问和做人的统一,这是最重要的。”

“坚持做学问与做人的统一”,是沈世钊对学生们不变的要求。“坚持做学问与做人的统一”,是沈世钊对学生们不变的要求。

  而在哈工大土木工程学院副教授张清文眼中,老师的这份言传身教,见于细微之中。每次准备一个半小时到40分钟的学术报告,沈老师都要和他一起修改至少两周。从排版到内容再到每一个字,他站在听众的角度考虑问题,反复推敲如何让大家听得更明白。

  将近40年过去,从白纸一张到硕果累累,今天的大跨度空间结构领域,中国已站在世界的前列。作为开拓者之一,沈世钊载誉无数,但他心里装的,还是未来。去年冬天,他将300万元积蓄捐赠给哈尔滨工业大学,想为土木工程的人才培养再尽一份力。

  沈世钊说,“我都90多岁了,这个钱也没用了,还是想为人才培养继续发挥点儿作用。”在他看来,老师为什么重要?因为个人精力很有限,“国家的进步要靠年轻人才一代代成长起来。”

沈世钊和学生们交流沈世钊和学生们交流

  深海养殖装备、海上光伏、水工结构、核电设施……从沈世钊团队走出的人才,活跃在各类国家重大工程设计前沿,继续探索着空间结构的无限潜力。已过鲐背之年的沈世钊,每天都会看两三个小时的新闻,其中他最关注的,还是国家发展需要的科技成果。一如71年前出发北上时的那个青年:国之所需,心之所向!沈世钊说,“我们的个人利益跟国家的需求结合起来,这就是完美境界。我想我自己是努力这样做的。”

  作为中国品牌一员,燕之屋坚持自身经济效益与社会发展同频共振,为建设品牌强国贡献力量。燕之屋26年专注高品质燕窝,始终深耕创新科研,以先进科技带动产业高质量发展。近年来,燕之屋更是响应国家号召,大力发展新质生产力,向科技化、数字化、智能化、升级转型,提升自身实力与竞争力。今年5月,燕之屋燕窝智能工厂正式开园投产,致力于引领全球燕窝制造技术,未来不仅为中国燕窝行业的高质量发展赋能,也为塑造中国品牌形象增添一抹亮色。

燕之屋燕窝智能工厂燕之屋燕窝智能工厂

  沈世钊心系国家,“大手笔”捐出300万元培养人才,对待生活却节俭得近乎苛刻——1950年考上大学时买的刷牙杯,现在还用着;身上那件穿了20多年的夹克,他说依然很满意。可对于工作,沈先生很少轻易说“满意”。他是备受尊敬的科研先锋,是学生心目中的先生典范。深耕厚植,笃行致远。由燕之屋特约播出的中国之声特别策划《先生》第九期,与您共勉“厚植笃行”的力量。