原标题:周:智能建筑是未来方向

来源:重庆大学

2020年12月23日，《重庆日报》的一名记者一行人在沙北街的一条小路上蜿蜒前行，来到嘉陵江重庆水厂附近的一个空场地，那里正在建造一座独特的建筑。独一无二，因为这个建筑是用冷弯(一种可以在室温下任意弯曲钢板的技术)制成的厚度只有1.2到1.8 mm的薄壁纯钢板。

周把记者带到工人们工作的房间。墙壁、地板、楼梯、屋顶都是冷弯薄壁纯钢板，很轻。据周介绍，与传统的钢筋混凝土建筑不同，这种冷弯薄壁型钢结构房屋可以像积木一样组装。

在墙体裸露的夹层中，记者看到，钢龙骨两侧贴有灰色、砖厚的保温材料。“冬暖夏凉；重庆比较潮湿，也可以防止水雾进来。”周环视了一下房间，说:“你看，因为临街，房子用的是被动式窗户，可以降低噪音，隔音。”更重要的是，该房屋是用一个经过8度罕遇双向地震振动台试验的足尺模型重建的。完成后将成为团队展示、交流、科普工作的场所。

从传统钢筋混凝土建筑到绿色智能预制建筑，周带领团队30多年来不断深化土木工程领域，一个个开拓创新理论和体系，推动行业科技进步。

个人名片

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员、重庆大学教授周。长期致力于结构工程和桥梁工程中钢结构和钢-混凝土组合结构方向的教学和科研。经过30年的潜心研究，他主持了50多个研发项目，包括“十五”国家重大科技攻关项目和“十一五”重点科技支撑项目。

他带领团队在钢结构、钢-混凝土混合结构等新结构领域开展系统研发、理论研究和工程应用，推动了我国高层建筑和大跨度桥梁结构的发展，推动了住宅建筑的组装和绿色发展。他是国内该领域的学术带头人之一。

创新认知

“科学研究往往毫无用处。但是所有的努力都不是白费的，每一步都不会白费。一步一步来，总会达到目的的。”

我年轻的时候给中国科学院原子能研究所写过一封信

简约的青石建筑，老式的木地板，周的办公室位于重庆大学B区建筑工程大厅。12月23日，我一进门，记者就看到了一个未来智能建筑的模型:一个可以用太阳能充电的停车场；利用风力发电系统和循环系统收集雨水…这是周致力于研究的理想绿色未来建筑。长方形的桌子旁边有一张小圆桌，旁边有几把藤椅。\”我们经常坐在这里一起讨论。\”周的团队成员刘教授告诉记者。

“和你讨论的时候我学到了很多。每个人都有不同的思维方式和兴趣领域。”对此，颇为感动。“比如，我对未来智能建筑的发展非常谨慎，但团队中的年轻人非常有激情，一直在推动我这样做。”让机器人去拧螺丝盖房子，有意思吗，有智能吗？但当周第一次学习土木工程时，建筑并不那么“有趣”。

周1956年出生于湖南一个书香门第。由于时间关系，他初中辍学了。我17岁开始在农场工作，将近五年。在当时资源匮乏的情况下，周最喜欢的一本书是《十万个为什么》。从这本书里，周学到了许多科学知识。他甚至给中国科学院原子能研究所写了一封信，就他对原子能应用的看法“畅所欲言”。不久后，他收到了一封信，信笺是中国科学院原子能研究所的，一些行业专家耐心地解释了他的问题。

这鼓励了周。从此，一颗追求科学的种子深深地埋在年轻的周的心里。1977年，周从广播中听到了恢复高考的消息。当时，周已经是一个月工资30多元的二等农场工人。然而，他觉得考上大学，学习更多的知识，可以为国家做出更多的贡献。

那时离高考只有一个多月了，周已经快五年没碰过书了。然而，他读书时保存的课本和手抄的笔记成了他的“法宝”。他没日没夜的复习这些资料，最终成为恢复高考后的第一个大学生，进入湖南大学学习土木工程。

三十年前，有人提议建造一座可拆卸的绿色智能住宅

周向记者展示了他的讲课PPT，其中包括他的大学笔记。

几乎每一本泛黄的书和笔记的扉页上都写着叶剑英元帅的诗《攻坚》:“攻城不畏坚，攻书不畏难。科学是有障碍的，努力是可以过的。”这首诗是周大学时代的座右铭。在周的记忆中，班里的学习氛围浓厚，宿舍里有每天晚上熄灯后辩论的习惯，这让周养成了一种质疑和批判的思维方式——他会用各种方法解决一个理论力学问题，甚至用八种解法解决一个问题。

在PPT中，周给学生的提示和窍门有四条:“练内功，打牢基础；明确方向，适当拓宽；持之以恒，行万里路；好好工作，珍惜时间。”这四句大多是鼓励学生勤奋。

周有多勤快？

大学图书馆和教学楼每天晚上10点左右关闭。经常，周和他的同学在自习室画画和讨论，忘记出门。于是，我呆在里面继续画画学习，困了就睡在自习室。

本科阶段扎实的学习，为周后期的科学研究奠定了基础。在他看来，数学是结构工程研究的基础(需要大量的力学计算和分析)，为应用科学研究提供创新的思路和方法；另一方面，外语是了解国际科学研究前沿以及合作与交流的工具。当时的大学都是手写课本，周听老师讲，手写。过了几年，厚厚的笔记本和作业本堆了半人多高。

本科毕业后，周继续在湖南大学攻读硕士和博士学位。给周留下深刻印象的是，他花300美元从美国买了一本关于结构稳定性的书，让周更好地了解了国际前沿建筑的发展方向。博士期间开始考虑用冷弯薄壁型钢结构建造房屋。

原因很偶然，因为周和他的同学去张家界玩，游客很多，但是景区里没有地方住。于是他想，能不能设计一个可以像积木一样搭建的房子？它可以拆卸和重新组装，重量轻，污染少。

三十年前，这样的想法简直就是幻想。但是周坚持沿着自己的方向思考。

周(左一)在结构实验室与组员交流

这是世界上第一次做交错桁架试验

即使时隔30年，周提出的这个想法在当时还是很前卫的。经过30年的研究，周领导的团队在钢结构和钢-混凝土混合结构领域提出了多项创新的理论研究和系统研发。去年1月，重庆大学《高层钢-混凝土混合结构理论、技术及工程应用》获国家科技进步奖一等奖，项目成果在30多个国家的300多个项目中得到广泛应用。深圳600米的平安金融中心和卡塔尔800米的多哈大厦也借鉴了该项目的成果。

20世纪70年代，美国出现了像纽约世界贸易中心这样的摩天大楼周回忆说，在建筑领域，100米是高层建筑，超过100米就是超高层建筑。超高层建筑代表着一个城市的形象，是一个国家技术和水平的象征，但当时中国还没有超高层建筑。随着国民社会经济的快速发展，我国相继出现了最大的大坝和最长的桥梁，这也促进了土木工程领域理论和技术的发展以及行业的进步。而我国100米以上的超高层建筑主要采用现浇混凝土，污染严重，难以保证抗震安全；国外采用纯钢结构，但由于成本高，难以大规模采用。

钢的抗拉强度和混凝土的抗压强度。有什么方法可以把钢和混凝土的优点结合起来？

要造高楼，首先要有骨架。通过力学分析、建模等手段。，针对不同高度的建筑，合理搭配不同比例的两种材料，建立一套完整的设计理论、国家规范、施工工艺等。，并让不同高度的建筑物采用适当的系统，从而将建筑物建得更高。这是周几十年来团队的工作。本工程主要包括四个结构体系，其中，支撑巨型框架-核心筒体系主要适用于300-800米的标志性高层建筑；钢管约束混凝土体系特别适用于100米至300米的建筑，或大型桥梁、地下工程等。钢管混凝土异形柱框架体系适用于100米以下的房屋；交叉桁架结构体系适用于100米以下的公共建筑。交错桁架(交错桁架布置)结构体系应用广泛，广泛应用于学校、医院、酒店、写字楼等，可以低成本轻松实现大跨度建筑。

然而在90年代，世界上还没有人做过交错桁架的试验。周在担任长安大学校长期间，终于筹到了5万元，在2000年初建立了第一个相关实验室，并获得了大量数据。后来，研究结果在宝钢和宁波得到应用。2012年，国家将团队成果纳入第一栋交错桁架建筑的相关标准。

目前，与国外该领域技术相比，周领导的“高层钢-混凝土混合结构理论、技术及工程应用”体系，在100-300米纯混凝土结构领域可减少砂石量40%；与同类纯钢结构建筑相比，可节约钢材30-40%，综合成本降低30%左右。

\”创新不是一道闪光，它源于时间的积累.\”说起几十年的科学研究，周认为这是自然而然的事。但是这些创新的理论并不能很快被接受。在辽宁、青岛等地，团队有过这样的经历——商量项目，画图纸，最后都没有做。

周从不气馁，“做科学研究往往是没有用的。但所有的努力都不会白费，一步一步总会达到目的。”

推进技术创新，成立跨学科团队应对智能建筑

智能建筑、海上风电场、冷弯薄壁型钢建筑……现在，周领导的团队有八个研究方向。在施工大厅附近的土木工程实验室，每个组员各司其职，有的是调控智能系统，有的是测试海上风电振动台，有的是调试机械臂。

“我以前学土木是为了做‘又蠢又厚’的工作。”周笑着说，开起重机，开水泥，开搅拌机……土木工程专业的学生一度被称为“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建设。因此，在周团队目前研究的未来建筑中，一些拧紧和焊接工作可以由机器人完成；同时，太阳能和风能设备将与住宅建设相结合。未来的房子将是智能和环保的。

“2016年，世界围棋冠军李世石与机器人阿尔法狗围棋对决，阿尔法狗获胜。”刘告诉记者，当时周和大家讨论人工智能是否强大到可以改变建筑行业的很多落后技术。所以团队对企业的需求和人工智能的能力有了近一年的全面了解。结合国家要求，周决定成立土木工程智能施工跨学科团队，开展智能施工研究。数学，计算机，自动化…目前已形成20多个智能建筑跨学科团队。周表示，只有通过深入的跨学科研究，才能对土木工程行业产生重大创新和重要的技术推动作用。“我们大多数人只关注自己的研究领域，但周院士整合并跨越了很多领域。”团队成员时宇教授告诉记者，这可以促进整合、交叉和创新。

目前，该团队已在国际顶级期刊上发表土木工程与人工智能交叉领域的论文10余篇，计划出版专著1部，相关成果已开始推广应用。周领导的智能施工团队将陆续推出研究成果，继续推动我国土木工程施工技术的发展。

内容来源:重庆日报

编辑:段燕