從事大跨結構抗風設計研究的啟明星
——訪同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司董欣博士

上兩個月看到2015年入選啟明星計劃的名單,感受到的一個變化是A類B類的人選已經持平(其實去年就是這樣了),而且整體水準有提升,A類入選者中從事高水平研究的增多(從不少入選者在研課題名稱上就感覺有點高大上),B類入選者中具有博士學位的也已有相當比例。在瀏覽名單時引起我注意的幾個人中有一位是B類中從事高層建筑結構抗風設計的入選者——同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司的董欣(見圖),一個女生,從事的是高層建筑抗風設計這個聽起來就很有意思的工作。這里面會有怎樣的故事?這份好奇促使我和董欣聯系上并約好采訪時間地點。
董欣所在的同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司在四平路同濟大學的對面,很氣派的一幢樓,進得樓內小董所在公司,有人通報進去后小董馬上出來,第一印象是這是一個南方女孩子,比較婉約、單純的那種,坐定后互相隨意交流的幾分鐘里,我感覺這位1982年出生的女孩樂于與人交流,是一個合適的對話者。
小董是江蘇揚州人,父母退休前一個是大型國企的員工,一位是事業單位的職員,典型的江南三口之家。大學以前小董一直隨父母在揚州生活,高中在揚大附中讀的書。小董說自己不是那種考試型學生,成績也不是班里拔尖的,在老師眼里是天賦一般的學生,但她自己感覺學習上還是很勤奮的。所以當她考上在南京知名度很高的南京航空航天大學時,老師是有點驚訝的。小董填報的是南航土木工程系,其實當時的她對土木工程這行是不了解的,只知道這一行是和畫圖紙聯系起來的,能畫圖紙的人在小董看來蠻神的,正是這點向往讓她做了這樣的選擇。
2000年9月進入南航土木系后,小董從剛進校時的不太適應,成績平平到逐步適應,慢慢成績趕上。到了大四起做畢業設計,她才逐步了解了自己所讀的結構工程專業是怎么回事。“我的專業是結構工程,要做的是內部結構梁、柱、墻的設計,知道要用多大的柱、梁來承重、配筋,我們要根據任務,選擇相應軟件來設計模型,滿足國家建筑設計規范和業主要求,如結構、梁、柱、墻的位移和變形都是有標準規定的。”
大四后半段考研,她以年級第二名的成績考進本校研究生。導師是剛從東南大學畢業的博士吳強——一個很年輕但很嚴謹的老師。讀研不久小董就和老師一起商定了論文方向——板柱剪力墻結構的抗震性能分析。小董告訴我,板柱剪力墻這種結構通常用在大型場館、體育設施、車庫等場合,其特點是對凈高有要求,視野相對開闊,但這種結構的不足是剛度較弱,彌補的手段通常是增加板的厚度,及在周邊加設邊梁等。如果設計得當,應該能抵抗7-8級震級的地震。
小董對這個題目不陌生,畢業設計時就做了與抗震分析有關的工作。老師先讓她查文獻,了解已有的工作。在此基礎上,按老師的意見,小董對板柱剪力墻結構的抗震性能進行分析,并編制了抗沖切分析程序,以此對商用軟件的計算功能進行補充和調整。吳老師對小董論文的要求非常高,本來答應讓她去有關設計院實習的,后來也因為希望她花更多時間在論文上,盡可能精益求精而作罷。功夫不負有心人,2007年研究生畢業時,一向嚴苛的導師對她的論文給予“很滿意”的評價,根據畢業論文改寫的文章最終也發在了領域內知名度較高的《世界地震工程》雜志上。
畢業后,小董本想考東南大學的博士,后因錯過時間(東南大學本來一年考兩次,到她畢業那年改為一年一次),這樣就報考同濟大學的博士生,小董也為此作了精心準備,但因為一道題沒有答對,最終那年和同濟失之交臂。回顧那段經歷,小董用了“蠻失落的”來形容,因為她為此花了很多精力和時間,所以心里總感覺不對勁。吳老師建議她不如先工作,但她還是不甘心,想讀博。在家里的支持下她決定考來年的東南大學。第二年3月,小董如愿考進東南大學“防災減災工程及防護工程”專業。
三年半博士階段的學習實踐幫助董欣真正走上專業道路。導師葉繼紅教授彼時正在承擔國家基金委一個抗風設計的項目,就把她的方向定在建筑抗風設計上,董欣由此開始進入建筑抗風設計領域,并逐漸了解喜歡上這個專業,對自己要研究的方向逐步有了自己的想法。當時導師希望她關注大跨空間結構的抗風性能研究(所謂大跨空間結構包括體育場館等縱橫距離足夠長的建筑空間),但導師只是提到大跨空間抗風性能這幾個字,具體內涵都沒有涉及。小董理解導師的本意是讓她自己慢慢琢磨、理解,逐步找到感覺,找到問題,然后再來討論。
很快,董欣就和導師討論了諸如如何來理解“大跨空間結構表面風載荷特性——旋渦的作用機理”等概念,并確定了把“旋渦作用下,風載荷會出現的一些在其他結構中不常見的特性及設計上如何應對“作為研究方向。小董告訴我,以前國外有過一些這方面的工作,但從基礎研究層面上闡釋其機理的很少見。
談起自己的導師葉老師,小董用了“非常難得,很佩服”等詞語,因為在小董看來,像葉教授這樣在業內有較高知名度(她當時已是國家杰青、東南大學土木學院副院長)的學者能拒絕利益誘惑,承擔的都是縱向的學術研究課題,完全沒有來自社會上的工程設計課題的非常難得,“葉老師把科研看作是很崇高的事業,她有自己的堅持,她到現在都沒有車。在這個行業中類似葉教授這樣有堅持的并不多見。”
除了人品的感召,小董說葉老師對她最大的幫助是啟發了她的科研思維。“我們交流時,如果我提到一個專有名詞,或者轉述文獻中看到的一個新名詞,她馬上讓我說出這個名詞、概念的物理意義,一下子說不出,下次還要你說清楚。后來我理解葉老師是用這種方法來訓練我理解問題的思維能力。”2012年,董欣通過博士論文課題——“破壞性旋渦誘導下大跨屋蓋風載荷機理研究”的論文答辯,如期獲得博士學位。
博士畢業后,葉老師有意讓她留校,但小董覺得自己研究生階段讀書都在南京,想出來看看。當時正好同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司技術發展部招聘一名結構專業博士,小董覺得比較對路就決定來試試。就這樣,2012年小董就來到上海,并在以同濟冠名的建筑設計研究院開始了自己的職業生涯。
同濟大學建筑設計研究院的環境和工作崗位對小董這樣有志在建筑設計領域發展的年輕人自然是十分理想,“剛來時正好公司在組織編寫一本學術方面的書籍,他們看我發了一些文章,就讓我先做這件事。接手后我在領導指導下從頭開始編寫,前后花了一年時間完成任務。”
這以后小董參與了長沙國際會展中心的屋蓋設計,這也是入職以來首次真刀真槍地干,小董從畫施工圖開始慢慢進入角色。小董坦陳自己一開始不太適應,“因為建筑上不斷要調整,加上工期又緊,業主方希望他們提出的要求設計上馬上就能在設計施工圖有相應調整,所以要熬夜加班加點”。這次嘗試以后,小董覺得體力上難以勝任,就和領導上提出來希望能做一些更適合自己的工程咨詢方面的事情。董欣的要求得到領導認同后崗位做了調整。
如今,小董做的就是與自己的專業積累相對更接近的建筑抗風設計工程咨詢。比如說某項工程涉及到風載荷方面的一些問題,需要說清楚,這方面的事情就會交給小董,另外對一些較大的特殊結構,設計人員如對風載荷的取值有點吃不準時也會來咨詢董欣。小董說她在計算和實驗的基礎上會給出一些具體建議。不到一年時間里,小董已經承接了4-5個工程方面的咨詢業務,最近的一個案例是廈門的“帝景苑”項目。這是一個靠海的住宅建筑群,高度有62層,由于5幢樓靠得很近,所形成的風場群體干擾效應較為明顯。顯然這里的風載荷情況特別復雜,搞設計的人吃不準這樣的風載荷下該怎么來取值。同時因為這幾幢樓很高,晃動厲害,如果沒有相應的減振措施,人會不舒服。根據以上情況,董欣建議先做風洞試驗來研究風載荷,被采納后她就定了試驗方案,經和風洞實驗室老師溝通后給出了實驗數據。小董根據數據經過整理分析后提出了工程上需要的風載荷數據,同時建議在結構上配置阻尼器來減振,并同時提出阻尼器的布設方案,以達到較好的減振效果。以上這些建議都被業主采納。
小董說她到上海后的第二年(2013年)就以高層建筑結構的抗風設計申報了啟明星項目,當年沒通過。次年申報國家自然科學基金青年基金獲得成功。受到鼓舞的她當年10月份繼續申報啟明星,題目調整為“高層建筑風荷載特性及氣動措施研究”,最終成功獲得在上海青年科技人員中含金量極高的啟明星項目,她也因此成為集團有限公司內第二位啟明星。
以上是揚州女孩董欣的成長經歷,很幸運的是她在上海,在同濟這個業內矚目的建筑設計高地找到了適合自己的工作,工作的環境和氛圍也是她喜歡的。當然小董在上海的事業生活還剛剛開始。我和所有熟悉董欣的朋友一起祝這位美麗知性的女孩在上海事業有成,生活美滿幸福。
[江世亮采寫自2015.8.18]