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■中國工程院院士、結構力學專家王光遠。
本報駐黑龍江記者:白文波、楊同玉
「建造房屋要先考慮抗震能力,提高抗震能力必然增加工程成本,結構力學就是要找到其中的平衡點,達到既省錢又有效抗震的雙重目的。」
結構力學,外行聽來深奧而生澀,王光遠院士用言簡意賅的語言詮釋其中的要義。
儘管年屆83歲高齡,不在教學和科研一線工作,但從他的言談舉止,記者感覺到他的心還在一線,惦念著他所摯愛的結構力學、工程設計,關心著中國的土木工程學與抗震工程事業的發展。
這份執著令人感動。
上世紀50年代,國家提出十大研究課題。作為土木建築專家,王光遠響應號召,參與研究課題之一的「抗地震結構的計算方法」。
結構計算法 開國際先河
當時,中國在這一領域還是空白,實際工作中主要是運用原蘇聯的計算方法,即在建築物的設計中都是把真實的結構假設成一系列平面體系進行計算。王光遠首先對這個理論提出質疑,他認為,建築物的各個部分是相互影響和相互制約的,傳統的計算方法沒有考慮到排架間的聯繫,如果形成一個空間整體,排架和平面體系的工作狀態是不同的。一旦遇到振動還要考慮受力及導致排架變形的情況。王光遠與助手通過對十幾座廠房結構的反覆測試研究,提出了「建築物空間整體計算理論」,就是結合牆壁相互支撐等因素,把建築物作為一個整體結構計算,從而排除了排架之間外力因素的影響,提高了建築物的穩固性和抗震性。事實證明,這個方法不僅計算簡便,而且非常符合建築物的實際狀況。
「建築物空間整體計算理論」榮獲新中國成立後的第一個科學大獎——全國科學獎,該理論打破傳統計算方法,開創同一領域的國際先河。
中國是個地震多發國家,所以如今在建築設計上,一般有兩方面要求,一是保證安全,二是降低造價,但二者往往又是矛盾的。設計標準高,就會造成資源浪費;設計標準低,又隱伏危險。而王光遠創立的理論,就很好地解決了這個難題。
王光遠介紹,由於結構設計是根據現有信息,利用試驗和計算方法,預測各種設計方案在未來使用期間的各種表現(位移、應力等反應),具有明顯不確定性。首先未來工作環境是不可能準確預知的,這就是荷載的隨機性。其次,荷載還常有模糊性,例如地震與地震烈度和場地分類有關,而烈度和場地分類都是模糊的。而且結構設計方案優劣的標準和結構反應的允許範圍也都具模糊性。所以10個工程師設計同一建築會出現10個不同方案,而10個方案也許都是可行的,這樣,人們得到的不是一個所謂的「最優解」,而是一組「滿意解」,再從滿意解中進一步優選,找出正式採用的設計方案。
身退第一線 成果續引路
王光遠的「結構模糊隨機優化設計理論」,就是在降低建築造價與提高建築安全上找到二者間的平衡點。實踐證明,這項研究對抗震實際工作具有重大意義。
如今,王光遠雖然不在教育與科研一線工作,但他的理論成果仍引領中國結構力學與抗震工程學的發展。
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