從鳥巢到天眼，他提供了關鍵技術支撐 | 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)大學教授、博士生導師。

沈世釗開拓了大跨空間結(jié)構(gòu)新興學科，在“懸索結(jié)構(gòu)解析理論”等前沿領域取得重要成果，創(chuàng)造性提出并實踐了多項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鏡主動反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。2012年，沈世釗成為國際空間結(jié)構(gòu)協(xié)會“榮譽會員”，2017年獲中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會最高成就獎。

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號召，陸續(xù)匯聚到哈爾濱工業(yè)大學。到1957年，已形成一支800多人的教師隊伍，被譽為哈工大“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，從亞運會場館、鳥巢到世界最大射電望遠鏡“天眼”主動反射面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，他都作出了至關重要的貢獻。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50年代初，沈世釗響應國家建設需要，從同濟大學結(jié)構(gòu)工程系來到哈工大，白天他跟著專家學習，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與科研工作。除了每堂課花10小時來備課，10小時寫講稿外，沈世釗還要準備試講，讓大家來提意見。

這群平均年齡不到28歲的年輕人，幾乎承擔起當時學校所有的教學科研任務，并陸續(xù)創(chuàng)設了一大批新專業(yè)和新學科。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：“那時候想得很簡單，就是響應國家需要。我的導師卡岡教授當時在哈爾濱，他需要助手，而國家建設也急需這方面的人才。我們這代人，就是把滿足國家需要當作自己的奮斗目標。”

留校后，沈世釗創(chuàng)新性地提出了合理評價木屋蓋空間剛度的系統(tǒng)理論和方法，結(jié)束了當時國內(nèi)學術界在這方面的長期爭論。彼時，已經(jīng)是木結(jié)構(gòu)專家的他，卻思考起另一個問題——“剛解放的時候大家都砍樹做結(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

來源丨中國科學家博物館

用“硬核技術”擎起大國工程

2003年，沈世釗作為北京奧運會體育場館評審委員會空間結(jié)構(gòu)專家，參與了“鳥巢”的設計與建設。“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”在設計之初，曾經(jīng)是有“蓋”的，當它合上時，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，但有建設風險且需要耗費大量鋼材料。

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，再適當擴大中央的開孔。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)濟性，也有效推動了后續(xù)建設工作的順利進行。

除了參與“鳥巢”的建設，沈世釗還參與了“中國天眼”的設計。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的強大能力，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，有一項全球首創(chuàng)的技術發(fā)揮著至關重要的作用。

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

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

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

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年考上大學時買的刷牙杯，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，在學術和工程標準上卻極少輕易表示滿意。他總是對學生們說：“我們的時間和精力不允許浪費在常規(guī)項目上。”已過鮐背之年的沈世釗，每天都會看上兩三個小時新聞。國家發(fā)展需要的科技成果，他最是關注。聚焦國家所需，瞄準世界前沿，始終是沈世釗孜孜以求的學術追求。

沈世釗的計算手稿

來源丨中國科學家博物館

科學家說：

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

沈世釗說：“做學問，不要浮躁，基礎研究很重要。”

參考文獻：

[1]沈世釗——老科學家學術成長資料采集工程.

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

中國科學家博物館出品

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