刘航：建筑科研的产业化探路人

凌纪伟

刘航，北京市建筑工程研究院有限责任公司副总工程师、研究中心主任。从业近二十年来，他在科研开发及产业应用方面成就斐然，也因此荣获诸多荣誉。其中，入选“科技北京百名领军人才培养工程”对他来说具有特殊意义。

该工程由北京市科委发起，旨在加快全国科技创新中心建设，能够入选该工程的科技人员不仅要在本领域内做出技术创新突破，还要在科研成果产业应用方面取得一定成绩。而刘航所从事工作的一大特点，就是将科研技术在大量工程中推广应用，并且在创新性评价上得到业界认可。正因如此，年纪轻轻的刘航荣膺“领军人才”。

骨子里爱科研，迎难而上寻突破

读中学时，刘航的梦想是成为一名天文学家，但在读大学选专业时，在设计院做工程师的父母却希望刘航能选一门工科。最终，刘航听从父母的建议，进入东南大学土木工程系。

要么就不学，要学就一竿子插到底，刘航相信工科一样可以做出与众不同的创新成果。为了深入下去把专业研究透，他用了9年时间一口气从本科读到了博士。能够坚持下来，刘航靠的是兴趣，他喜欢科研，享受研究工作中获得突破、取得创新所带来的喜悦。博士毕业后，刘航完全可以像父母那样，到设计院找份工作，也可以选择做高校教师，但他觉得这些工作离实际工程稍微远了点，科研的本质还是要做产业应用，最终他选择来到北京市建筑工程研究院，并一直工作到现在。

要有所创新，就要敢于实践，敢为人先。参加工作第一年，刘航就迎来了职业生涯中的首次挑战和锻炼。

1998年，刘航参与了“八一大楼工程”项目。该工程西配楼顶层一根框架中柱需要拆除，使原来跨度8米的双跨框架成为跨度16米的单跨框架。拆除框架中柱，意味着由该中柱所支撑的屋盖结构失去了竖向支点，如处理不好，结构将出现很大隐患。刘航经过与技术人员紧密配合，提出了“托梁截柱”的改造方案，即在原有框架梁的上方增加一根跨度16米的有粘结预应力大梁，从而实现对原框架梁的加固。中柱截断之后，作用在原中柱上的荷载传递给了由新、旧梁组合而成的结构上，成功实现了三柱承载到二柱承载的受力转换。该工程已成为结构托换改造技术的一次经典实践。

在后来的工作中，刘航又完成了多项基于预应力技术的“托梁拔柱”工程。其中最好的纪录是在基本不增加梁高的情况下，一次性拔除两根框架柱，把8米的柱网改造为16m×24m的大空间。

前瞻科研落地生根，应用硕果累累

一次偶然机会，刘航在国外文献上看到一张张弦结构图片，发现这是一种具有“自适应性”的、受力性能非常合理的空间结构形式，可以轻松实现100米以上的跨度。经过深思熟慮，刘航决定将研究方向从读书期间研究的结构抗震转向大跨度张弦结构。

通过申请课题，他完成了国内第一个双向张弦结构的缩尺模型试验，揭示了双向张弦结构使用和施工过程中的受力机理和影响规律等。经专家鉴定，该成果达到国际先进水平，并获北京市科学技术奖三等奖。2008年北京奥运场馆建设中，国家体育馆采用了双向张弦结构，刘航及其课题组凭借已有的成果储备和研发实力，负责该项目的模型试验、深化设计以及专项技术服务工作。目前，张弦结构在国内各类大型标志性场站建筑中广泛应用。

2004年前后，正值北京奥运场馆的筹建期，大量空间钢结构逐步立项建设，针对大型复杂钢结构的施工难题，2005年，在北京市科委支持下，刘航以课题的形式对大型复杂钢结构施工中四个方面的通用性关键技术进行了深入研究，相关成果一举拿下了全部9个奥运场馆的预应力专项施工，成功应用于多个奥运工程中。

看似一项前瞻性技术，但其实很快就能落地生根、广泛应用，刘航说这就是产业化的重要性所在。“刚工作那会儿，在单位主要以研发为主，怎么和实际工程相结合呢，就是通过解决施工难题找方向。”他说。

不落窠臼突破传统，开拓技术创新路

作为首都科技工作者，刘航一直利用专长优势履行社会责任。2008年汶川地震后，他深入灾区参与危房安全鉴定。有一次踏勘后回到宾馆，他赶上了强余震，虽然没有受伤，但这次经历让他开始反思国内既有房屋的安全性问题。他心想，“如果中国的房子经不起这么一摇晃的话，那大家的安全怎么保障。”

圈梁构造柱、夹板墙等传统房屋加固技术往往成本较高，而且存在施工扰民和不环保等问题。回到北京后，刘航开始考虑能不能用新技术对老旧房屋做加固。在北京市科委支持下，他开始了相关重大课题研究，针对既有砖混建筑保有量大但抗震性能差的问题，在国内首创后张预应力加固砌体结构新技术。

在河北燕郊的实验室里，刘航带领团队做了1：1的房屋实验，用这种新技术做加固后，房屋的抗震设防能力由没加固前的8度弱提升到了10—11度。换句话说，加固后的房屋能够经受住汶川地震震中的破坏烈度。更为重要的是，这种加固技术适用范围广，成本只有常规加固的一半。目前，刘航首创的加固技术已经编成规范并写入北京市地方标准。

随着建筑工业化、住宅产业化的发展，以预制装配建造技术为代表的建筑新技术在一定程度上实现了“像造机器一样造房子”的理念。但在装配式建筑领域，中国仍落后于世界发达国家，这其中既有成本的问题也有理念上的认知差异，刘航决心在这一领域展开突破。

目前，国内对装配式建筑的要求是等同现浇，也就是装配式建筑完工后的受力性能怎么样要和现浇的结构做比较。但刘航认为，这种比较方法存在局限性，等同现浇不应成为唯一衡量标准，在国际上其实也存在其他衡量标准，可以非等同现浇。2016年，刘航新立项的一个课题就是针对装配式建筑进行一些突破现有规范的研究。他希望先从基础研究做起，通过大量的试验研究和理论分析，让业内专家先信服，然后写到规范里面，实现规范的更新。

“很多东西要敢想，特别是我们结构工程师，不要越做越胆小。”刘航常说这样一句话，建筑师无论作出什么前卫的设计，结构工程师都应无条件地想办法满足这种需求。

科研经营实现社会效益、经济效益双赢

几年前，刘航所在的建研院由事业单位转变为企业，一方面留给自己的施展空间更大了，但另一方面刘航和他的团队也要更多地考虑科研成果的应用转化，以实现更高的经济效益。

“我们团队做的事，我称之为接地气的事。”刘航说，科技的本真就是应用于实践和产业化，一定要为大众服务，产生价值。作为一家企业性质的建研院，刘航既要围绕专业领域做研发、申请课题，同时也特别关注市场上需要什么技术创新，有哪些难点需要突破，针对这些需求开展研发。

为了促进产学研用形成良性循环，刘航提出“科研经营”的理念，即以科研成果作为敲门砖，先从解决工程难题入手，给甲方提供服务，在这个过程中发现新问题，再反馈到研发，进一步提升技术水平，让科研做到有的放矢，这好比拿工程反哺科研。刘航常跟手下的工程师说，不要怕干得多，甲方如果有新需求，不管在不在合同范围内，不妨先接过来，哪怕没有因为多干而得到更多报酬，但通过你的服务，让他们更加信赖你，下次就有新的合作机会。

刘航坚信一个理念，那就是研发思路不是凭空想出来的，不是看国际上在做什么就跟进做什么，而是要看是不是自己擅长的，能不能产业化，国内有没有市场。作为企业里的研发人员，要有这种责任感，既要考虑到研发，也要考虑到研发所能带来的社会效益和经济效益。

建筑工程行业和社会及百姓生活息息相关，无论是奥运场馆的施工技术突破，还是老旧房屋的抗震加固技术探索，都是为了让社会生产和百姓生活水平进一步得到提高。刘航说，作为一名结构工程师，自己的价值就在于为团队和企业带来经济效益的同时，为大众带来社会效益，服务于美好城市建设，让人们享受幸福生活。

（本文转自新华网）