近日，《中国勘察设计》杂志社2018年第4期对入选第八批全国工程勘察设计大师的中国工程设计院总建筑师李兴刚、总工程师范忠进行了专题报道。我们借此机会转载访谈内容，展现中国工程设计院的大师风采。
范忠
1978年初入清华大学结构工程专业学习，1988年获清华大学博士学位，教授级高级工程师，现任中国建筑设计研究院有限公司总工程师。
1978年，他进入清华大学学习结构工程专业。他坚持不懈、不断学习，用十年时间完成了本科、硕士和博士学业。毕业后，他作为结构工程系主任的第一个项目是全国政协办公楼改建工程，解决了首都博物馆新馆设计中的结构问题，完美实现了“鸟巢”复杂的钢结构。
参与了国家网球馆“钻石球场”、北京奥林匹克塔等百余项结构设计，荣获全国优秀设计金奖、全国优秀工程勘察设计一等奖等各级奖项数十项，在超高层结构、大跨度结构等关键技术领域取得了丰硕成果。
国家网球场“钻石”球场（张光远 摄）
北京奥林匹克塔（张光远 摄）
30年来，范忠主持或负责设计了首都博物馆、国家体育场“鸟巢”、国家网球馆“钻石球场”、苏州火车站、厦门翔安新机场等大跨度结构工程；以及中钢大厦、深圳京基100、北京奥林匹克大厦、银川绿地中心、北京CBD阳光保险大厦等超高层结构工程，获得国家级和省部级结构奖30余项。
这份扎实辉煌的履历背后，是三十年在结构一线的踏实和不懈努力。这位“几乎所有节假日都在办公室度过，总觉得有做不完的工作、用不完的精力”的结构大师，引发了人们的好奇。
近日，记者采访了这位沉稳内敛的大师，试图揭开他辉煌背后的故事……
记者：您为什么选择结构工程专业？
范忠：学结构工程专业一直是我的梦想，上大学之前，我觉得土木工程是一个很受尊敬的职业，建房子、建桥，当一名工程师是一件很了不起的事情。
1977年底，我在填写高考申请表时，选择了建筑工程专业，如愿考入了清华大学建筑工程系。当时，清华大学建筑工程系有建筑学、土木工程、给排水、暖通空调四个专业。由于清华大学建筑专业1977级没有招生计划，经与系领导商议，在当年招生的37名学生中，我和另外26名同学被调入1977级结构工程专业，其余10名同学则并入1978级建筑专业。从此，我开始了在清华大学攻读结构工程本科、硕士、博士的10年历程。真可谓“十年磨一剑”。
1988年我博士毕业后，进入原建设部设计院工作。时光荏苒，一转眼就30年过去了，这期间经历的很多人和事我至今还记得清清楚楚。我的专业研究方向是结构力学。刚开始工作的时候，很多同事都认为一个博士去设计院工作很浪费天赋，很难发挥作用。我不同意这种看法，因为还有很多东西需要通过实践去学习和掌握。我从结构设计最基础的工作做起合肥鸟巢钢结构，比如练习宋代书法、画楼梯和梁柱细部图，一点一点积累实际工作经验。
20世纪80年代末90年代初，日本经济、科技发展正处于巅峰时期。1991年至1993年，我在日本熊谷组株式会社技术开发本部担任客座研究员，参与核电站建筑抗震、大跨度超高层住宅建筑技术开发等课题研究。大量的振动台试验、方钢管混凝土柱试验的相关研究经历，对我后来从事复杂结构设计工作有很大帮助。
记者：您职业生涯中哪个阶段最让您难忘？
范忠：1993年，政协办公楼在原址重建，这是我第一次担任结构部部长，深感责任重大。
由于建筑高度受到严格限制，为有效增加写字楼净空高度，塔楼采用大跨度无粘结预应力平板体系，并在转角处设置预应力扁梁，增强结构整体性。这是我国最早大规模采用后张拉技术的项目之一。
在后续的行政会议楼扩建项目中，需要在地下车库上建设多层会议厅。针对会议厅跨度大、原有桩基础加固难度大的特点，笔者提出采用箱形钢柱与平面桁架组成的多层框架结构，以增加结构刚度，减少结构自重，方便设备管线的通过。为了解决桁架构件数量多，计算分析困难的问题，提出了一种实用的计算方法，将平面桁架按弯曲和剪切刚度视为实体梁处理。
时任全国政协主席李瑞环同志两次亲临现场，向我询问结构设计情况，以及为调整建筑功能而进行结构改造和加固的可能性。
记者：哪些项目或技术挑战给您留下了最深刻的印象，为什么？
范忠：我们团队的工作重点一直是超高层结构和大跨度结构，在这两个关键技术领域，我们和崔恺院士以及我们院的多位建筑师密切合作，在一些标志性项目中实现了创新和突破。
首都博物馆新馆
首都博物馆（张光远 摄）
2010年，在首都博物馆新馆设计中，为了解决北侧屋面悬挑21米的问题，采用了热轧方钢管桁架，并提出了跨板法兰连接支撑等多种适用于方管桁架的节点形式。
上部钢柱两侧设置人字形拉杆，有效解决了传统柱间预应力支撑体系张拉工艺复杂、柱顶偏移控制困难、柱间桁架下弦杆附加轴力大等问题。屋面端部设置流线型金属百叶，有效减弱风荷载影响，同时也满足了采光、美观的建筑功能。
国家体育场“鸟巢”
国家体育场“鸟巢”（张光远 摄）
国家体育场“鸟巢”钢结构平面呈椭圆形，长轴332.3米，短轴297.3米，采用大量由钢板焊接而成的箱形构件，交叉排列的主结构与屋面、立面等次结构共同构成“鸟巢”特殊的建筑造型，技术难度极大。
为了解决图纸表达问题，我们借鉴船舶行业的设计理念，提出了复杂扭曲薄壁箱形构件的空间坐标表达方法，仅用150张图纸就完成了原本预计需要上千张施工图的“鸟巢”钢结构设计。
为解决外露钢结构的热胀冷缩问题，提出了太阳辐射引起钢结构温升的计算方法，并将桥梁工程中的“合拢”概念引入大跨度建筑钢结构中，采用“先卸载临时支撑塔再安装顶面二次结构”的施工方法，可大幅减少结构用钢量。
随着2022年北京冬奥会的到来，“鸟巢”将成为世界上唯一承办两届奥运会的主体育场，作为这个项目的结构工程师，我感到非常自豪。
鄂尔多斯东胜体育场
鄂尔多斯东胜体育场（张广源 摄）
由中国工程院设计的鄂尔多斯东胜体育场，其巨型拱门倾斜6.1°，采用可开合屋盖。我们巧妙运用钢管拱桥的概念，通过巨型拱门的23组钢索，有效减少了活动屋盖运行过程中固定屋盖的变形，并对活动屋盖的驱动方式进行了重大改进，大大减少了转向轮对固定屋盖的反作用力。
鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖相关技术对我国开合屋盖结构的发展起到了很大的推动作用。
北京奥林匹克塔
北京奥林匹克塔（张光远 摄）
2015年竣工的北京奥林匹克塔由5座不同直径、高度的塔组成，最大高度约263米。我们在结构设计中首次采用了组合塔结构的设计理念，通过在塔间设置连接桁架，大大提高了结构整体抗倾覆能力，连接桁架也可作为塔间通道使用。主塔高位水箱作为风振舒适度控制的质量块，并研制了回程式挂具，有效克服了TMD减振装置空间高度不足的问题。
北京奥林匹克塔基座大厅（张光远 摄）
基座大厅采用交叉布置的密肋混凝土屋盖，能有效传递水平力，保证结构的完整性和刚度。混凝土拱形轴梁的采用，有效减小了屋盖主梁的跨度和截面尺寸，显著提高了结构的经济性。
记者：您在核心筒加强柱等结构创新技术、大跨度结构关键技术等方面取得了丰硕的研究成果，您认为科研与实践的关系是什么？
范忠：近年来，随着大型项目的增多，建筑工程设计的复杂程度大大提高，建筑师对功能使用、建筑造型的要求也越来越高。我们在实际项目中经常会遇到各种技术难点，这些难点很难用现有的设计规范和标准去覆盖。因此，我们需要通过技术创新来满足工程建设的需求。
为保证高层钢筋混凝土结构具有足够的延性，我国标准对框架柱的轴压比作了严格的限制。早在1997年，在国际俱乐部酒店及康乐中心项目中，柱截面尺寸受到保龄球道宽度的限制。我院提出了在混凝土柱核心内配置高强度钢筋的方法，不仅满足了轴压比限制的要求，还避免了SRC柱结构复杂、施工困难的缺点。
试验结果表明，该类构件具有良好的延性及耗能性能，能有效提高高轴压比下钢筋混凝土柱的抗震性能。研制的核心集中配筋柱成为解决钢筋混凝土框架柱轴压比不足的重要技术措施，已纳入《建筑抗震设计规范》GB50011、《混凝土结构设计规范》GB50010及《高层建筑混凝土结构技术规范》JGJ3，并在国内工程中推广应用。
国家体育场“鸟巢”（张光远 摄）
国家体育场“鸟巢”是国内外首次应用交织空间结构，工程规模大、技术难度大、要求严。针对国家体育场建设需要解决的关键技术问题，科技部、北京市科委立项立项。我所作为攻关项目主持人，组建了清华大学、同济大学多位高水平团队参与的攻关团队，开展10个子课题研究，形成了20项新技术。沈士钊院士、董士林院士、周希元院士等权威专家对研究成果给予了高度评价，所有子课题均达到国际领先或国际先进水平。
具有开合屋顶的建筑可根据其使用功能和气候条件在室内外环境间自由切换，大大改善了使用条件。开合结构突破了传统静态结构的概念，涉及建筑、结构、机械、自动控制等多个学科，亟待通过学术研究和工程实践提高开合屋顶结构的设计水平。
我带领团队在开合顶板固定位置的基础上，确定了活动顶板的基本开合状态，提出了活动顶板在非基本开合状态及运行状态下的抗震设计方法，研究了活动顶板与固定顶板之间的相互作用机理、动力特性及阻尼特性，项目研究成果达到国际先进水平。
鄂尔多斯东胜体育场伸缩顶棚（张光远 摄）
我主编的国家行业标准《开合屋盖结构技术规范》于2017年7月通过审查，即将颁布实施，《开合屋盖结构设计》一书也将在近期出版。
记者：您认为作为一名结构工程师最重要的职业素质是什么？
范忠：结构安全事关人民生命财产安全，涉及的资金、物力、人力巨大，责任重大。优秀的结构工程师需要非常高的专业素质。
首先要培养职业兴趣。相比于建筑创作，结构设计工作相对枯燥，几乎每个项目都需要复杂的计算分析，大量的施工图要反复画，尤其在设计过程中，修改、变更需要耗费大量的时间和精力。在这个过程中，如果没有兴趣和热情，真的很难长期坚持下去。
发现不足，不断改进设计方法，探索每个项目的独特之处，沉浸其中合肥鸟巢钢结构，时间就会过得很快。多年来，我参与过百余项工程设计，乐此不疲。
其次，要有持续学习的能力。从大学毕业到成为一名优秀的结构工程师，这条路并不平坦。“勤奋成就事业，懒惰失败。”要善于学习行业发展动态，多去现场，发现不足，及时弥补。通过学术交流，多向国内外同行学习。
结构设计的好处是，在完成一个设计任务的同时，可以学到很多新知识，结识一批从业主到施工监理单位的新朋友。我的理念是把每一个项目都当成一个重要的工程来对待，努力进步。通过工程实践不断完善自己，谦虚谨慎，不骄不躁，努力提升自我。参加工作以来，我几乎所有的节假日都是在办公室度过的，总觉得有做不完的工作，有用不完的精力。
记者：您对未来在重点工作方面有什么新的规划？
范忠：我们工作室的重点一直是超高层结构和大跨度结构，而这两个领域恰好是钢结构可以发挥作用的领域。
近年来，我们在完成大量结构设计的同时，还完成了无锡金融中心、苏州金融中心450、广州东塔等大跨度项目以及武汉光谷网球场、渭南体育场结构的结构咨询。
作为国家抗震超限专家，参加了乌鲁木齐体育中心、天津天石国际大学城体育场、乌鲁木齐新机场、合肥恒大中心、国家速滑馆等项目的抗震超限审查。
未来我们将继续加强在大跨结构、超高层结构两大重点领域的结构技术实力，并通过技术创新不断开展新技术研究，满足工程建设出现的新需求、新问题。
深圳京基100大厦（张光远 摄）
据了解，范忠大师曾获结构工程设计国家级、省部级奖励30余项，完成各类科研项目20余项，获得专利17项，出版了《高层建筑钢结构设计》等3部学术专著，参编多项行业规范。
曾获北京奥运会、残奥会特别荣誉奖、2010中国年度科学家、当代中国杰出工程师、中国钢结构30年突出贡献人物等荣誉称号。
范忠曾获国家结构工程设计金牌1项、银牌3项、铜牌2项；全国优秀工程勘察设计一等奖7项、二等奖3项；北京市优秀设计一等奖8项、二等奖1项；全国优秀结构设计一等奖4项、二等奖3项、三等奖2项。
在EI、SCI及核心期刊发表学术论文百余篇，获国家科技进步二等奖1项、北京市科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，华夏建设科技奖一等奖4项；参与编纂行业标准《人防工程设计手册》，作为主编者参与修订国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《钢结构设计规范》GB50017-2016。
兼任中国工程勘察设计协会结构分会副理事长、中国工程建设标准化协会混凝土专业委员会、钢结构专业委员会副理事长；中国钢结构协会专家委员会委员、住房和城乡建设部专业技术职称（高级）资格评定委员会委员；《工程力学》、《建筑结构》杂志编委副主任，《建筑结构学报》、《建筑科学与工程学报》编委；北京交通大学、北京科技大学、北京土木工程大学兼职教授，清华大学、北京工业大学土木工程监理专家。
欲戴皇冠，必承重量。在“全国工程勘察设计大师”光环的背后，是漫长艰辛的修炼与积累，是未来更长久更艰辛的砥砺前行、负重前行。范忠正以坚实的步伐在大师之路上书写新的辉煌……
