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,即在建筑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,建筑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系,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「建筑物空間整體計算理論」,就是結合墻壁相互支撐等因素,把建筑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,提高了建筑物的穩固性和抗震性。事實證明,這個方法不僅計算簡便,而且非常符合建筑物的實際狀況。
「建筑物空間整體計算理論」榮獲新中國成立后的第一個科學大獎──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,所以如今在建筑設計上,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,由于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范圍也都具模糊性。所以10個工程師設計同一建筑會出現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,找出正式采用的設計方案。
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」,就是在降低建筑造價與提高建筑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。
金庸族兄提攜 改寫一生命運
忍得臘月寒,守得梅花開。正是年少時期艱苦坎坷的求學經歷,練就王光遠不屈不撓和勇于求索的精神,成就他未來一番事業。
1924年3月25日,王光遠出生于河南省溫縣南韓村一個小學教員家庭。當時全國內有軍閥混戰,外有列強欺凌。尤其是1937年「盧溝橋事件」爆發后,日軍大舉入侵,學校解散,正在河南開封讀初二的王光遠被迫回到家鄉。動蕩時局讓年幼的王光遠堅定了「科學救國」的理想,他向家人提出:「我也要到后方去讀書。」于是,年僅13歲的王光遠辭別家人北上求學。前路漫漫,父親給他的100元路費很快就所剩無幾,王光遠不得已,就在陜西歸縣一家面粉作坊當幫工。一次偶然機會,他在《西安日報》上看到甘肅天水將創辦一所國立中學的消息,正是這個消息改變了王光遠一生命運。
跋山涉水 堅毅求學
這所國立中學設在甘肅天水的一座大廟里,距離陜西歸縣有600多里山路,為了能到國立中學接受正規教育,王光遠只身上路。
可是,途中遭遇大雨,山路泥濘不堪,他不知摔了多少跤,才在夜間趕到一個小旅店。當時旅店內有兩人正在喝酒,看著一身泥濘又孤身一人的王光遠,很是納悶,但當聽了王光遠求學的經歷后,他們很感動,「我倆是貨車司機,去蘭州,捎你一段,你就離目的地不遠了。」王光遠一聽欣喜異常。但當時天氣很冷,王光遠坐在貨車廂里很快就凍得手腳僵硬,司機讓他到駕駛室擠一擠「取暖」,為不打擾司機開車,王光遠謝絕了好意。他依然蜷縮在四面透風的后車廂,凍得全身麻木。
校長感動 特批錄取
到了天水附近的村子,村里老人看到這么小的孩子如此好學,實在難得,就讓一個年輕人送王光遠上路。由于路途顛簸勞累,到達目的地后,王光遠就病倒了,3天起不來床。
但最令王光遠痛苦的是學校的錄取工作已經結束,無奈,王光遠就將自己艱苦的求學經歷寫進申請書,交給當時的國立中學校長查良釗(香港著名作家金庸的族兄),查校長認真看了他的經歷,只說了一句話:「從明天起,每天給你兩毛五。」當時國立中學每個學生的生活補助是每天兩毛五,這就相當于宣布:王光遠,你獲錄取了!
自鑿山洞 苦讀兩年
王光遠十分珍惜這個難得的讀書機會,為尋一處僻靜地方讀書,他向校旁尼姑庵請求借屋讀書。「不行,你是男的,不方便!」老尼姑一口回絕。王光遠沒有放棄:「那我在你這山坡上挖個洞看書,行吧?」老尼姑終于同意了。這樣,王光遠就在山坡上鑿出一個三四立方米的洞,鋪上木板和草,在洞里看書、睡覺,苦讀兩年書,直到初中畢業。
尖端人才 各校爭搶
1940年,王光遠以全省會考第二名的優異成績初中畢業,免試進入高中。1942年,他考上國立西北農學院水利系。在校學習期間,有幸得到著名力學專家孟昭禮的特別培養。后來孟昭禮應邀回北洋大學(現天津大學)任教,他就推薦王光遠擔任他的助教。當孟昭禮積勞成疾,喪失工作能力后,王光遠就接任孟老師的所有課程。