浙大这个团队获得国家科学进步奖一等奖

罗尧治在人民大会堂门口

　　“会场氛围十分热烈，与满座同行交流，深感中国科技进步之快，深入基础研究之心愈加坚定。”3日，刚走出人民大会堂，国家科学进步奖一等奖“现代空间结构体系创新、关键技术与工程应用”科技项目主持人、浙江大学建筑工程学院教授罗尧治就应约给记者打来了电话。

　　如果说，堆积木游戏是给建筑做“加法“，罗尧治的工作则是给建筑做“减法”。

　　现代空间结构由索、杆、梁、膜等单元组成，展现出形式多样、轻质高效、造型美观、工业化程度高的特性，已经成为一个国家建筑科技水平的重要标志。

　　上海世博会的世博轴、杭州奥体中心的“大莲花“、“中国天眼“的反射面背架……这些气势恢宏的现代建筑拔地而起，都离不开罗尧治团队30余载对现代空间结构体系的研究与创新。

杭州奥体中心主体育场，又称“大莲花”。浙江新闻客户端记者 潘海松 王建龙 摄

　　空间结构“吃螃蟹”

　　美化城市风景线

　　要建造屋盖，大家首先想到的就是梁，我们平常造房子，一般都是用钢筋混凝土的梁来撑起整个屋盖。但在大型建筑中，随着跨度的增大，梁本身重量的增加幅度超过了承载力的增加幅度。这样一来，用钢筋混凝土的梁来撑起整个屋盖就比较“吃力”了。

　　怎么样才能够既减轻梁的重量又能保持足够的承载力？人们想到的办法是将梁镂空或是改变其材料，减轻其自重。这就是桁架，可以用在跨度几十米的工程项目中。但是当跨度在百米以上时，就需要用到网架网壳、张弦和弦支、索桁和索穹顶等空间结构了。因此，结构好比是大建筑物的骨架，建筑最终能不能“立”得起来，骨架很重要。

　　与记者的交流中，罗尧治回忆起上个世纪90年代初，他与团队肩负起当时国内首个使用空间网格结构的航站楼——深圳宝安国际机场T1航站楼的屋盖结构设计。

　　“航站楼有4000平方米，这么大的空间，中间只有少量柱子支撑，能不能安全使用，这在国际相关领域都是一个问号。”他说。

　　接到这一任务后，罗尧治带着团队跑得最多的就是深圳，不仅要与建设方反复沟通做成什么样子，用什么样的结构，在建设过程中还要时时关注加工和施工效果是否与设计一致。最终航站楼圆满落成，成了当时我国空间结构领域的标杆之一。

　　像这样的跑工地，对罗尧治来说并不陌生。自他跟随空间结构专家董石麟院士做本科毕业论文开始，跑建筑工地就已经成为了家常便饭。“本领不是天生长出来的，很多都是靠前辈的传承。”他诚恳地说。

　　杭州亚运会网球馆旋转开合屋盖这样的结构功能，以及自由曲面的构型，在罗尧治的实验室早几年就已经开展过研究，后来被广泛应用于各项工程。比如，杭州奥体中心的“大莲花”是曲面形，又弯又扭，怎么设计加工呢？罗尧治与董石麟带领团队研发了复杂异形构件的高精度加工制作技术，形成了高精度、高效率成套加工工艺，为杭州贡献了一道美丽的城市风景线。

罗尧治在实验中。　卢绍庆 摄

　　创新空间结构体系

　　填补国内外空白

　　千百年来，流淌不息的曹娥江水滋养和孕育了一代又一代江南儿女，在岁月的更迭变迁中，见证着这片土地的繁荣与兴盛。给沿岸人民带来福祉的同时，曹娥江桀骜不驯的性格也时常酿成祸患。每当汛期，防汛便成为一件大事，让两岸百姓忧心忡忡。

　　2007年，曹娥江大闸被提上了日程。传统上，面对强涌潮的拍击和大量的淤泥堆积，梁板结构的平面受力体系在学界更受欢迎。罗尧治团队巧妙把现代空间结构体系“移植”过来，一条“鱼”跃然河上——这便是仿鱼的双拱形空间桁架结构闸门。

　　这项创新的设计，一举三得。在闸门的用钢量上就节省了1600万元，而且由于整体重量的降低，机电设备又省了一大笔成本，同时还解决了涌潮和泥沙淤积问题。后来，这个首创项目获得了省科技进步奖一等奖。

　　空间结构体系的创新离不开新型节点形式，新的节点形式是否有足够的承载力，相应的加工工艺与构造是否满足设计的要求，一般要采用与实际一模一样的模型来进行各种工况下的试验。罗尧治说，过去做验证是“一把钥匙开一把锁”，根据不同工程项目的不同节点形式，定制不同的加载反力装置，做完试验后，相应的反力装置也就报废了。

　　针对这个情况，团队首创了球形全方位加载装置，做出了一个“通用模板”。它可以满足空间全方位、十个加载点的试验需求，同时一体化集成了机电和数据采集设备，不同形式的空间结构节点只要采用同一装备就能完成试验。这套全世界独一无二的试验装备，可以降低试验成本50%以上，提高效率4倍以上。

　　“社会经济与城市发展和人民对美好生活的向往，促使人们不断追求更大的建筑空间，也促使我们不断研究创新，来满足工程建设的重大需求。经过数十年的坚持积累，我们打通了空间结构从设计到施工的各个环节，如今项目成果总体达到国际领先水平，可以说是水到渠成。”董石麟说。

罗尧治（左四）和董石麟（右三）在实验中。　卢绍庆 摄

　　原创计算动能

　　培养空间结构人才

　　在有限的时间内完成大量的计算工作，是建筑设计工作中最大的难题。

　　“没有数据可以借鉴，必须靠我们自己，许多大体量的工程，人工手算是难以想象的。”罗尧治感慨道。

　　他说，1968年建设首都体育馆时，老师董石麟将自己关进办公室整整两周。即便借用了中国科学院每秒万次的计算机，部分结果还需要进行手算，才能把误差控制在5%以内。董石麟就这样每天工作十多个小时，在稿纸上手算出128个联立方程式，最终完成了最核心的计算任务。

　　为了解决该难题，不是计算机专业出身的罗尧治当起了“程序员”，孜孜不倦学编程、通宵达旦写代码……几经波折，一套空间结构设计软件（MST）呱呱落地，迅速成长，顺利完成不少项目的计算工作。

　　如今，建筑物体量不断增大，设计的结构更加复杂，上万个构件粗细不同、长短不一，而且每一个节点的方位、角度都不尽相同。这套“30多岁”的软件“老当益壮”，仍是国内应用最广的空间结构专业工具，只要输入一串参数，便能自动建模，形成结构样式。“一个1000平方米的小工程，如果专门雇人画图纸，没有一两个星期做不出来；有了这套软件，只需要几个小时，便能获得想要的设计结果。” 

　　成果主要完成人之一、浙江东南网架股份有限公司常务副总经理、总工程师周观根在杭州一直关注现场消息，大会刚结束，即给罗尧治送上祝贺。

　　“多年以前，我们还是以农机配件为主的乡镇企业，是浙江大学请来罗尧治团队协助我们攻关难题，帮忙培养技术人员，带着我们做项目，企业一步步成为国内空间结构行业的翘楚。”周观根感慨万千。

　　在扶持企业的同时，团队培养的600多位空间结构高层次人才，像蒲公英一样，带着本领从浙江“飞”去全国各地，让现代空间结构技术在大江南北落地生根。

　　罗尧治表示，此次获奖离不开团队多年基础研究的科技根脉，离不开团队奔着最基础最紧迫的问题去创新的科研态度，离不开浙江多年来以基础研究倒逼应用研究的价值取向。未来，在更深入的产学研合作中，浙江科学家将为完善国家创新体系，加快建设科技强国，实现高水平科技自立自强作出更大的贡献。