中國工程院院士陳肇元:我的土木工程科研生涯

          發布時間:2020-11-30


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          1952年9月,陳肇元從清華大學土木工程系畢業后留校任教, 開始了他畢生從事的教學和科研生涯,尤以科研為主,且研究面寬廣,近乎涉及土木工程的各個領域。直至80歲成為資深院士之后,他還利用各種機會和場合對中國土木工程設計中的一些陳腐規定和弊病秉筆直書。


          他算得上是一個終其一生都致力于土木工程領域的科技型學者。


          陳肇元為人豁達大度、聰慧勤奮、筒約務實、不善辭令,在他任清華大學土木工程系系主任四年時間,工作成績顯著但極少開會,僅在年終手寫一份總結分發給大家并同時召開一個茶話會。陳肇元的這種性格和作風頗得眾望,以至于他任系主任四年屆滿時,從校領導到系內同仁多有挽留之意,但都被他謝絕了。



          一、接受任務  全力以赴

          改革開放前,國內高校中的研究項目一般都是由上級下達的, 極少可以自主選擇。20世紀50年代末期,隨著中蘇關系的完全破 裂,國內開展了廣泛的“備戰備荒”及“深挖洞、廣積糧”運動, 與此有關的防護工程建設因而被提到日程上來。


          1962年,清華大學 土木工程系成立了以防核爆沖擊波為主的課題研究組,陳肇元負責 研究模擬防護結構在沖擊波壓力荷載下發生毫秒級變形的快速加載試驗機,這是傳統土木工程工作者極不熟悉的領域。


          他憑借刻苦努 力的精神,在查閱大量外文資料的基礎上,成功設計制造了用高壓 氮氣作動力的5噸、30噸直至150噸,能使結構材料和結構構件產 生毫米級變形的快速加載壓力試驗機。


          這期間他除了設計和繪制機 械加工圖之外,還要跑工廠,組織安排加工和裝配。陳肇元親自騎 三輪車頻繁地來回運送設備零件和氮氣瓶——這也是那個年代出成 果的知識分子狀態和形象。


          在他的主持下,利用這套設備先后對鋼 材、混凝土等多種結構材料及拉、壓、彎、剪等結構構件,直至地 下防護工程的防護門與防爆墻等部件進行了試驗,取得了大量的實 驗數據,這在國內尚屬首創。


          這些成果多數為與防護工程設計規范的相關圖書等所采用。在這些工作的基礎上,他又擴展研究了核爆 下高層建筑倒塌以及房屋破壞的碎片分布等多個項目,先后編寫了 131份研究報告。

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          陳肇元對防護工程的研究一直持續到20世紀80年代。此時我 國已經實行改革開放,迎來了大規模的城市建設高潮,其中多層、 高層樓房一般都附建有人防功能的地下工程。


          他曾兼任當時國內兩 個最大的民防工程的顧問組副組長,采用他研究的結構體系,取得 了良好的經濟效益。


          他堪稱我國軍外從事防護工程研究的代表人物。


          、涉獵面廣   有始有終

          陳肇元的科研方向一直緊跟時代需求,在科研領域涉獵廣泛。20世紀80年代,我國開始了大規模的建設高潮。新中國成立 后,國內長期使用的低標號混凝土已不能適應發展需求,于是他開始研究新的課題,即具有高工作度和高耐久性的高強、高性能混凝土,并以高耐久性為重點。


          這成為他繼防護工程之后取得成果極其 豐富的研究項目之一。他先后執筆編寫并出版了專著《高強混凝土 及其應用》及中國工程建設標準化協會的標準《高強混凝土結構設 計與施工指南》《高強混凝土結構技術規程》,并進而編寫國標《混凝土結構耐久性設計規范》。


          與此同時,他還參與并推動了鐵路、公 路等其他土建部門的混凝土結構耐久性設計標準的編制。

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          20世紀90年代前后,國內各大、中城市興起了修建高層建筑 和地下鐵道的熱潮,這些建筑物都帶有地下室或本身就是地下工程, 需要進行基坑開挖。


          陳肇元是國內早期關注基坑開挖采用土釘支護 的學者之一,這種支護方法既經濟又簡單。他執筆編寫了中國工程 建設標準化協會的標準《基坑土釘支護設計施工規程》,又進一步編 寫了專著《土釘支護設計與施工指南》。


          他身體力行,登臺授課,對推廣高強混凝土結構和土釘支護發揮了重要作用。他還涉足地下工 程設計與施工、工程救災和公共安全等領域,僅圍繞廣州地鐵的設 計和施工就寫過50多萬字的報告。

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          隨著那個年代民用燃氣的廣泛使用,室內燃氣爆炸常有發生,陳肇元與其指導的研究生,通過對爆炸現場的考察和調研,認識到室內爆炸導致外墻的門窗玻璃破碎能夠起到很好的泄爆作用。


          通過試驗,他得到了常用門窗玻璃受爆炸壓力波的強度數據,計算出玻璃碎片的飛散距離和分布,與現場調研結果非常吻合。


          三、任則必勤   功成身退

          陳肇元最不愿干的是行政職務,他性格寬厚,為人坦誠,頗得眾望,1984年在群眾推薦和領導任命下,陳肇元擔任了土木工程系的系主任,但聲明只干一屆(四年)。他不負眾望,白天大部分時間花在行政工作上,將他喜好的科研工作放在晚上去做。


          在他任職期間,土木工程系增設了一個建筑工程管理專業,由 于工程界需求,該專業后來提升為建筑工程管理系。與此同時,在土木工程系還增設了城市交通、計算機應用教研組。


          在囯內土木工程系中,他最早安排用英語講授結構力學與鋼筋混凝土兩門主課, 同時增設了幾門拓寬專業知識的選修課,并選送年輕教師和優秀畢 業生出國深造。


          當時土木工程系教師人數偏多,他通過系黨委調整輸送了十名副教授到校外發揮更大作用。校黨委書記方惠堅曾多次 說:“陳肇元要是再干一屆就好了?!边@是一個很高的評價。


          四、以學會友   交往深廣

          陳肇元還非常喜歡參與社會工作。他喜歡這個工作的原因一是不涉及行政事務;二是有利于他在學術領域發現前沿課題,并方便宣傳推廣其研究成果。他于1984年起任中國土木工程學會常務理 事達18年之久,有四年任學會副理事長。


          他也曾長期擔任中國土木工程學會防護工程學會的副理事長,還曾任《土木工程學報》主 編和《防護工程》副主編。


          自1997年當選為中國工程院院士之后, 他在2000?2002年任中國工程院土木、水利與建筑工程學部常務副主任,2002年之后又連續擔任兩屆的學部主任。

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          在學部工作期間,他組織過不少重大研究項目,向政府有關部門提出并書寫過不少建議,如針對國家大劇院、北京奧運會主場館等重點工程的設計方案;召開過不少大小會議,還組織出版了《我 國大型建筑工程設計發展方向》和《論大型公共建筑工程建設》兩 本文集;他作為公安部消防局的顧問專家,也為各地消防部門的基 層技術干部講課并專門編寫了有關講義??少F的是,陳肇元的著作和論文都是自己動筆書寫的。


          五、老驥伏櫪   壯心不已

          陳肇元院士70歲后仍然勤于業務,筆耕不輟,對中國土木工程的發展不斷地提出一些獨到的看法和見解。他雖然年紀大了,但認識更深刻了。尤其對于工程結構的安全性、耐久性和使用壽命問題, 他給予了高度的關注。


          他曾尖銳地指出,我國地震引起的建筑物倒塌嚴重、人員死亡率高,其主要原因是結構設計規范的安全儲備不 足。他曾呼吁:“歷史上1679年正值康熙盛世,在北京地區發生過 近8級的大震,城垣塌毀無數,宮殿民居十倒八九,這次大震已過去了300多年,誰也無法證明地震能量的積累不可能再次爆發,對待地震要像對待疾病一樣應該重在預防!”


          他也公平地說過,新中國成立初期我國底子薄,所有民用建筑又是國家出錢建造后統一分配的,所有城鎮房屋都是國有,所以建言筑結構設計規范的低標準可以理解。


          可是現在不同了,城鎮民房多已成為商品私有,老百姓買房總是希望房子越結實、使用壽命越長越好,而且房屋結構的造價在整個建筑物造價中所占的比例越來越小,多放點鋼筋增加的費用極其有限。


          更重要的是出于社會可持續發展的需要,延長結構的使用壽命是節約資源、保護環境的有效手段之一。他在不同場合多次指出,結構承載能力的安全性主要取決于荷載設計規范確定的標準值和結構設計規范所賦予的安全裕度。


          我國從20世紀50年代至今,結構設計規范規定的每平方米樓板在考慮了安全裕度之后所能承受荷載的能力,對商場、劇院等公共場所只有歐美等國家要求的60%,對辦公室、宿舍等只有國外的45%(僅在2000年以后提高到62%),尤其是公用樓梯、通道及陽臺等有 可能需要逃生、救援等場所的樓板,與國外相差達一倍以上。


          他想的仍然是國家發展的需求、民族的興旺和人民的富裕。



          來源:巖土新鮮事


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