新晉院士專訪|同濟大學李國強:30年專注鋼結構抗火抗震,保障重大工程安全
11月21日,中國工程院2025年院士增選名單正式揭曉,同濟大學土木工程學院教授李國強當選中國工程院院士。
培養指導的學生斬獲國際火災安全科學學會最佳博士學位論文,自主研發的高性能減震產品打破國外同類技術的壟斷,科技創新成果廣泛應用於國內外重大工程建設……李國強帶領團隊,30多年來始終以保障鋼結構抗火、抗震、抗爆安全爲己任,在人才培育、科研創新、技術研發、服務社會等各項工作中出色、出彩,以家國情懷和專業智慧爲筆,持續書寫鋼結構強國的精彩篇章。
矢志創新,服務國家重大建設需求
2025年初,上海崇明,一幢鋼框架建築火光沖天、濃煙滾滾,近旁的消防車輛紅燈閃爍、嚴陣以待。這是李國強正帶領團隊,開展一項鋼結構建築火災倒塌預警試驗。團隊多年持續攻關研發出的鋼結構建築火災倒塌預警系統,準確監測到建築倒塌前的風險點,並提前發出預警,讓火場建築內人員有充分的撤離時間,大大降低了被困人員及救援人員的傷亡。
30餘年來,李國強教授帶領團隊,長期專注於高層鋼結構、鋼結構抗震、鋼結構抗火和結構抗爆方向的研究,在基礎理論上不斷突破,取得了一系列高水平科技自主創新成果。
早在上世紀80年代末,李國強就敏銳認識到了鋼結構火災下的安全問題,率先在國內開展了系統的鋼結構防火研究。他帶領團隊創建了我國鋼結構抗火安全評估理論與防火設計方法,在國內外率先解決了鋼結構防火塗料性能定量評定的問題,主持編制了多部國家、行業、地方標準,用於我國百餘項大型鋼結構工程的抗火安全評估與防火設計,使我國在鋼結構抗火領域步入世界領先國家行列。
平時能起承載作用,地震發生時能消耗地震的能量,從而達到減震的目的——這是團隊出品的雙功能的鋼支撐、鋼板牆和鋼連梁。團隊領銜完成的這些具有“消能+承載”雙功能的金屬關鍵構件及其高性能減震結構成果,被授予2017年度國家技術發明獎二等獎。說起當年項目研發的初衷,李國強教授說:“我們要打破國外同類技術在我國的壟斷,力爭相關性能指標比國外更優。”2023年,團隊研發的這些大承載金屬消能減震技術產品,通過國際競標中標了菲律賓馬尼拉某大型工程項目。該系列技術產品的消能能力比傳統消能減震技術提升10倍以上,關鍵性能指標超越了國際同類產品,已在千餘項重要工程中實現了產業化應用。
在鋼框架中,添加一個混凝土核心筒,這種抗震結構體系減少了用鋼量,節省了建設成本,如今已廣泛應用於高層建築中。然而,20多年前,國際上並不認可這一結構用於地震區高層建築,認爲鋼框架與混凝土核心筒不能協同抗震。團隊攻克了鋼框架與混凝土核心筒的連接設計問題,實現了兩者的協同抗震,在上海完成了國內外第一個示範工程,並在國內得到推廣應用,並用於國外地震區。
團隊一系列創新成果受到國際關注。2018年,李國強教授當選比利時皇家科學與藝術院外籍院士;2022年,獲國際消防工程師學會John L.Bryan獎。
傾情育人,科技成果融入教學
大組會一般是在晚上7點半開始,有好幾次,李國強揹着大行李包從機場直接打車趕來學校;在接受一個頭頸部手術的第二天,一邊打着吊針一邊給學生改論文,出院後第二天,又出現在團隊的討論會上……
在李國強看來,教學的事,就是天大的事,既教書,更育人。在他的言傳身教下,團隊老師們認識到了身爲鋼結構領域的排頭兵,始終懷着一份爲國培育專業棟樑之才的強烈使命感、責任感。在潛心科研攻關的同時,始終不忘師者之責,深化科教融匯,及時把科研第一手的素材和成果有機融入教學,爲高端高水平專業人才的培養奠定了堅實的學術根基。
課程是人才培養的重要載體,團隊深耕課程建設。結合前沿科學研究,團隊在國內率先開設了本科生和研究生的重要專業基礎課程“工程結構荷載與可靠度設計原理”“地震工程學”,並新開設了學科前沿課程“結構抗火設計”和“結構抗爆設計”,作爲本科生的選修課。這些課程常教常新,近年來,團隊深入推進課程思政,更加有意識地在教學中引入實際工程中尚未得到解決的問題,激發學子的專業使命感和投身科技攻堅的熱情。
李國強獲評國家教學名師,牽頭獲國家級教學成果一等獎1項和二等獎1項。主授的“工程結構荷載與可靠度設計原理”“建築結構抗震”課,分別獲評2006年、2008年國家精品課程;主授的“荷載與結構設計原則”課入選首批國家級一流本科課程;主編的《工程結構荷載與可靠度設計原理》教材,獲全國普通高等學校優秀教材二等獎。
打造創新團隊,教學科研碩果累累
“李老師是我們青年教師、青年學生的託舉者,在給我們規劃研究的大方向、大路徑時,對研究領域問題有非常深刻的思考和判斷。”“成果署名時,李老師總是讓研究生和青年教師署在前面。”“李老師塑造了整個團隊的氛圍,我們在這裏覺得特別開心、自在。”在這支充滿凝聚力的團隊裏,青年師生這樣訴說心聲。
李國強樂於提攜後學,特別重視年輕教師的成長進步。每次團隊教師例會,就好比是李老師“專家坐診”。大家共話人才培養、科學研究、社會服務中的難點、痛點,李國強則指方向、給思路,對症開出“處方”。
身邊的榜樣,是最有力的引領。團隊中孫飛飛、陳素文等中年老師傳幫帶,王彥博、相陽等青年教師在學術道路上奮發前行,在鋼結構研究領域各有建樹。團隊承擔了國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金傑出青年基金、國家自然科學基金重大國際合作研究項目、“十一五”“十二五”國家科技支撐計劃項目課題、“十三五”“十四五”國家重點研發計劃項目和課題,以及科技部上海世博科技專項、奧運科技專項等30餘項國家重大科研項目,研究成果獲授權美國、日本專利5項、中國發明專利98項,獲國家科技進步獎二等獎2項,國家技術發明二等獎1項,教育部等省部級科技進步/自然科學一等獎12項、二等獎9項。
團隊聯手多方力量,助推這些研究成果走出實驗室,轉化應用於數百項實際工程中,直接有力支撐了國家重大工程建設安全。
憑藉團隊在教學、科研和工程實踐各領域的突出業績,2018年初,李國強領銜的這支團隊入選首批全國高校黃大年式教師團隊。
“我們將始終堅持爲黨育人、爲國育才,科研攻堅,服務國家重大需求。”李國強說,團隊將繼續推進高性能鋼結構方面的研究,進一步推進鋼結構的高效應用,助力鋼結構產業綠色可持續發展。