周绪红：智能建筑是未来方向
2020年12月23日，重庆日报记者一行从沙北街一条小路蜿蜒而下，来到嘉陵江边重庆水厂附近的一块空地，这里正在建造一座独特的建筑。所谓独特，是因为这幢建筑用厚仅1.2至1.8毫米的冷弯（一种可在常温下对钢板进行随意弯折的技术）薄壁纯钢板制造。
周绪红带着记者走进工人正在施工的房间。墙体、楼盖、楼梯和房顶，都是用冷弯薄壁纯钢板制造的，很轻。周绪红介绍，与传统的钢筋混凝土建筑不一样，这幢冷弯薄壁型钢结构房屋可以像搭积木那样装配式修建。
裸露的墙体夹层中，记者看见灰色、砖头厚的保温隔热材料附在钢龙骨的两侧。“冬天保暖、夏天隔热；重庆潮湿，还可以防止水雾进来。”周绪红环顾房间说，“你看，因为临街，房屋采用了被动式窗户，可以降噪隔音。”更重要的是，这幢房屋是利用经历了8度罕遇双向地震振动台试验的足尺模型重建起来的。建好后，这里将是团队科普展示、交流、办公的场所。
从传统的钢筋水泥建筑，到绿色、智能的装配式建筑，30余年来，周绪红带领团队深耕土木工程领域，开辟一个个创新理论和体系，推动行业科技进步。
周绪红
周绪红，中国工程院院士、日本工程院外籍院士、英国皇家结构工程师学会会士、重庆大学教授。长期致力于结构工程、桥梁工程学科钢结构和钢－混凝土组合结构方向的教学与科研工作。30年潜心研究，主持完成国家“十五”科技攻关重大项目与“十一五”科技支撑重点项目等研究与开发项目50余项。
他带领团队在钢结构和钢-混凝土混合结构等新型结构领域进行体系研发、理论研究和工程应用，推动我国高层建筑和大跨桥梁结构的发展，推动房屋建筑的装配化与绿色化发展，是我国在该领域的学科带头人之一。
创新感悟
“科研很多时候是做无用功。但所有的功夫都不是白费，每一步走不会白走。一步一步踏踏实实地走，总会达到目标。”
年少时，给中科院原子能研究所写信
朴素的青石建筑，老式的木地板，周绪红的办公室位于重庆大学B区建工馆。12月23日，一进门，记者就看见一个未来智能建筑的模型：可用太阳能充电的停车场；用风力系统发电和循环系统收集雨水……这是周绪红致力于研究也是他心目中理想的绿色、未来建筑。长方形的办公桌旁，有一个小圆桌，旁边放着几把藤椅。“我们常常围坐在这里一起讨论。”周绪红的团队成员、刘界鹏教授告诉记者。
“我跟大家讨论时学到很多东西，每个人都有不同的思维方式，以及感兴趣的领域。”对此，周绪红颇有感触，“比如，对未来智能化建筑的发展，我很谨慎，但团队的年轻人很有激情，就一直推动着我做这个事。”让机器人去拧螺丝、造房子，这是不是很有趣，也很智能？但周绪红最初学习土木工程的时候，建筑可没那么“好玩”。
周绪红1956年出生于湖南一个书香家庭，由于时代原因，初中便辍学了。17岁开始在农场工作了近5年的时间。在那个资源匮乏的年代，周绪红最喜欢的一本书是破旧不堪的《十万个为什么》。从书中，周绪红汲取了大量的科学知识，他甚至曾给中科院原子能研究所写信，“畅谈”自己对原子能应用的看法。不久后，他竟然收到印有“中国科学院原子能研究所”信笺的回信，有行业专家对他的问题作了耐心解释。
这令周绪红备受鼓舞。从此，一颗追求科学的种子便深深埋在了年少的周绪红心里。1977年，周绪红从收音机听到了恢复高考的消息。那时，周绪红已经是一名农场二级工，每月有30多元的工资收入，但他觉得考上大学多学知识，成为一名科学家可为国家多作贡献。
当时，离高考只有1个多月时间，周绪红已近5年没有摸过书本。但以前读书时保留的课本以及手抄读书笔记，成为他的“法宝”。他不分日夜地复习这些资料，最终成为恢复高考后的第一届大学生，进入湖南大学土木工程专业学习。
30年前，提出建可拆卸的绿色智能房子
周绪红给记者看他的讲座PPT，里面有他大学时的笔记。
泛黄的书本、笔记，几乎每一个本子的扉页上，都写着叶剑英元帅一首名为《攻关》的诗：“攻城不怕坚，攻书莫畏难。科学有险阻，苦战能过关。”这首诗是周绪红大学时代的座右铭。在周绪红的记忆里，班里学习氛围浓厚，宿舍有每晚熄灯后辩论的习惯，这使周绪红养成了质疑和批判的思维模式——一个理论力学题他会采用多种方法求解，有的题目甚至做到一题八解。
PPT里，有周绪红给学生的四句锦囊妙计：“苦练内功，夯实基础；明确方向，适当拓宽；持之以恒，跬步千里；勤奋努力，惜时如金。”这四句话，大多是劝勉学生要勤奋。
周绪红勤奋到什么程度？
大学的图书馆、教学楼，每晚大约10点熄灯、闭馆。可常常，周绪红和同学在自习室里画图、讨论，忘了出去。于是，就留在里面继续画图、学习，困了就在自习室里睡觉。
本科阶段扎实的学习为周绪红后来的科研奠定了基础。在他看来，数学是从事结构工程科研（需要大量的力学计算和分析）的基础，并为应用科学研究提供创新思路与方法；而外语，则是了解国际科研前沿、合作交流的工具。那时，大学都是手写的教材，周绪红就一边听老师讲，一边用手记，几年下来，厚厚的笔记本和作业本摞起来有半人多高。
本科毕业后，周绪红继续在湖南大学攻读硕士、博士。让周绪红记忆深刻的是，当时辗转好几个月，花了300美元从美国买回来一本讲结构稳定的书籍，这本书，让周绪红进一步了解国际前沿建筑发展的方向。读博期间，他就开始思考用冷弯薄壁钢结构建造房子。
起因很偶然，是因为周绪红和同学去张家界玩，游客很多，但景区里没有住的地方。于是他就想，能不能设计一种可以像搭积木一样建造的房子？可以拆卸、重装，还很轻便、少污染。
30年前，这样的想法简直是天方夜谭。但周绪红沿着自己思考的方向，锲而不舍。
在世界上首次做交错桁架试验
即使30年后，周绪红当时提出的想法，依然是很前沿的。历经30年的研究，周绪红带领团队已在钢结构和钢-混凝土混合结构等领域提出若干个创新的理论研究和体系研发等。去年1月，重庆大学“高层钢-混凝土混合结构的理论、技术与工程应用”获国家科技进步一等奖，项目成果广泛运用于30多个国家的300多个项目中，深圳600米的平安金融中心和卡塔尔800多米的多哈塔也借鉴了项目的成果。
“上世纪70年代，美国就出现纽约世贸大厦等摩天大楼。”周绪红回忆，在建筑领域，100米是高层建筑，超过100米就是超高层建筑。超高层建筑代表一座城市的形象，是国家技术、水平的象征，但那时我国还没有超高层建筑。随着国家社会经济的快速发展，最大的坝、最长的桥相继在我国出现，这也促进土木工程领域理论和技术的发展以及行业的进步。但国内100米以上的超高层建筑，主要采用现浇混凝土的方式，污染比较严重，抗震安全性也难保证；国外则采用纯钢结构，但造价很高，难以大规模采用。
钢材耐拉、混凝土受压。有没有方式可以结合钢材和混凝土各自的优点？
建造一座高楼，得首先有骨架。运用力学分析、建模等方式，针对不同高度的楼房，将两种材料进行不同比例的合理搭配，从而建立整套的设计理论、国家规范、建造技术等，让不同高度的建筑采用合适的体系，从而把楼建得更高，这就是周绪红团队数十年来的工作。项目主要包括4种结构体系，其中，支撑巨型框架-核心筒体系主要适用于300-800米的地标性高层建筑；钢管约束混凝土体系则特别适合100米至300米的建筑，或者大型桥梁、地下工程等；钢管混凝土异形柱框架体系适用100米以下的住宅；交叉桁架结构体系适用于100米以下的公共建筑。运用非常广泛的是交错桁架（桁架的交错布置）结构体系，学校、医院、宾馆、办公楼大多采用这种构造，可用低成本轻松实现大跨度建筑。
但上世纪90年代，世界上没有人做过交错桁架的试验。周绪红在长安大学当校长时，好不容易筹了5万元，在2000年初建起第一个相关实验室，获得大量数据。后来成果在宝钢、宁波相继运用。2012年，国家将团队成果纳入了第一个交错桁架建筑的相关标准。
如今，与国外在该领域的技术相比较，周绪红牵头的“高层钢-混凝土混合结构的理论、技术与工程应用”体系，在纯混凝土结构的100-300米建筑领域，可降低40%的砂石使用量；与纯钢结构的同类建筑相比，可降低用钢量30-40%，综合成本也降低约30%。
“创新不是灵光一现，源于日积月累的积淀。”谈及数十年的科研历程，周绪红认为是水到渠成而来。但这些创新的理论不能很快被人们所接受。在辽宁、青岛等地，团队都有过这样的经历——项目谈好了，图纸也画好了，但最后不做了。
周绪红从不气馁，“做科研很多时候是做无用功。但所有的功夫都不会白费，一步一步踏踏实实地走，总会达到目标。”
推动技术创新，组建交叉学科团队攻关智能建造
建筑智能化、海上风电场、冷弯薄壁钢建筑……如今，周绪红带领的团队共有8个研究方向。位于建工馆附近的土木工程实验室里，各团队成员各司其职，有的在调控智能系统，有的在试验海上风电振动台、有的在调试机器人手臂。
“以前学土木的是干‘傻大粗’的活。”周绪红笑言，开吊车、和水泥、搅拌机……土木学生曾被称为“五项全能”选手，但随着社会经济的发展，土木工程也必须走信息化、智能化引导的新型工业化道路，重视绿色环保和生态文明的建设。于是，在周绪红团队目前研究的未来建筑中，一些拧螺钉和焊接的工作，可以由机器人来完成；同时，太阳能和风能设备将随着房屋建设进行一体化修建。未来的房子，将是智能环保的。
“2016年，世界围棋冠军李世石与机器人阿法狗围棋大战，阿法狗获胜。”刘界鹏告诉记者，那时，周绪红就和大家讨论，人工智能这么强大，是不是可以改变建筑业很多落后的技术？于是，团队对企业的需求、人工智能的能力等进行了近一年的全面了解，结合国家的要求，周绪红决定成立土木工程智能建造学科交叉团队，开展智能建造研究。数学、计算机、自动化……目前已组成20多人的智能建造学科交叉团队。周绪红表示，只有通过深度的学科交叉，才能有重大的创新，才能对土木工程行业有重要的技术推动作用“我们大多只关注自己研究的领域，但周院士对很多领域都融合交叉。”团队成员石宇教授告诉记者，这更加能推动融合、交叉、创新。
目前，团队已在国际顶级期刊上发表了土木工程与人工智能交叉的10余篇论文，并拟出版专著1部，相关成果已开始推广应用。周绪红带领的智能建造团队将陆续推出研究成果，持续推动我国土木工程建设技术向前发展。
内容来源：重庆日报编辑：段俨珂
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