探析结构“组合”效应 创新助力传统土建

廖飞宇，男，1978年7月出生于福建省仙游县。2000年获华南理工大学学士学位，2008年获福州福州大学结构工程博士学位，同年进入福建农林大学交通学院任教。2008年3月至2012年2月在清华大学土木工程系进行博士后研究，2012年6月至2015年5月在英国伦敦BrunelUniversity任博士后研究员。2016年9月在福建农林大学破格晋升为教授，2017年9月担任交通与土木工程学院副院长，2018年4月遴选为博士生导师。

廖飞宇教授长期从事结构工程领域的科研和教学工作，主攻钢—混凝土组合结构、结构抗火等研究方向。他先后主持了3项国家自然科学基金、1项福建省科技厅高校产学研重大项目、2项福建省自然科学基金等10余项纵向科研课题，以及近10项社会服务项目。此外，还完成了1项英国国家自然科学基金（EPSRC），并参与了国家科技支撑计划和973项目等重大课题研究。共发表论文80余篇，其中被本领域TopSCI期刊收录16篇，EI收录26篇，入选“领跑者5000”中国精品科技期刊顶尖学术论文1篇。获得专利授权8件，参编行业标准1部、地方标准2部。主持的成果“新型钢—混凝土组合结构理论和应用关键技术”获2016年度福建省科技进步二等奖（排名第一）。廖飞宇教授也入选了福建省高校杰青、福建农林大学“金山学者”，并被评为“科技创新工作先进个人”，2017年获“紫金科技创新奖”和“福州市青年科技奖”，2018年被授予福州市五四青年奖章。

一、科研之路

事实上，廖飞宇教授走上科研之路多少有些偶然的因素。本科毕业于华南理工大学工民建专业后，他并没有从事本专业工作，而是在一家商业银行干了两年。其后，出于对建筑行业的眷恋而报考了福州大学结构工程专业研究生，师从钢—混凝土组合结构领域权威韩林海教授（长江学者，现任清华大学土木与水利学院副院长）。一次在和导师的交谈中，韩教授幽默的把钢和混凝土两种材料的结合比作一对情侣：一段好的感情就是产生“1+1>2”的组合效应。从此，原本冰冷的两种建筑材料在廖飞宇心中有了温度和故事：如何把高冷的钢材和憨厚的混凝土更好的组合在一起，让二者相辅相成、相互成就，而不是相爱相杀、相互折磨就成为了一个有趣的科学探索。从辩证法的角度来说，世界上没有绝对好或绝对差的结构，而因地制宜的“组合”，让个性不同的材料出现在最合时宜的位置也是土木工程创新的源泉之一。因此，在福州大学攻读博士以及在清华大学进行博士后研究期间廖飞宇教授研究了多种新型组合结构，如不锈钢管混凝土结构、钢管混凝土剪力墙、钢管混凝土叠合结构等，成果也在天津地铁2#和9#线的大型地铁站和交通枢纽、四川干海子特大桥等组合结构重大工程中得到应用，实现了显著的经济和社会效益。之后，在研究中廖飞宇教授逐渐发现正如完美的感情不容于世，情侣之间难免有磕磕绊绊乃至产生裂痕一样，组合结构有时也会存在缺陷（如脱空缺陷）。在一些重大工程论证中，工程界经常由于担心缺陷问题而放弃使用组合结构，而研究界对于缺陷的影响机理却无定量化研究结果。因此，廖飞宇教授开展了系列带缺陷的钢管混凝土组合结构力学性能研究，并首次提出考虑缺陷影响的钢管混凝土设计理论，在一定程度上解决了国际上钢管混凝土学科的关键科学问题，为钢管混凝土工程在方案论证阶段提供理论支撑，设计阶段提供安全储备依据，施工阶段提供质量控制指标，工程验收阶段提供安全评价依据。研究成果引起了国内外同行的浓厚兴趣和极大关注，发表在《Thin Walled Structures》上的一篇文章被主编和同行专家给出了高度评价“This paper presents the behaviour ofconcrete-filled steel tube stub columns. The gap between the steel tube andconcrete core was investigated. The paper addresses a very important subject,which is definitely of interest to both researchers and engineers... Overall,the paper is very good.”。在省科技厅组织的第三方评价中，专家组一致认为“有关钢管混凝土脱空缺陷方面的研究达到国际领先水平”。

基于上述科研工作，近年来廖飞宇教授在结构工程领域的TopJournal如《Engineering Structures》《Journal of Structural Engineering》《Thin Walled Structures》《Journal of Constructional Steel Research》等期刊上发表了多篇SCI论文，在国际上被引了200余次。他还长期担任国际SCI 期刊《EngineeringStructures》《Thin Walled Structures》《Advance in Structural Engineering》《Structures》《Earthquakeengineering and engineering vibration》的审稿专家，并兼任中国钢结构学会钢—混凝土组合结构分会理事、中国土木工程学会防火技术分会理事。他的相关研究成果被参编的一本行业标准和两本地方标准所采纳，并应用于国内十多个典型组合结构工程中，通过优化结构设计和节约工程造价等方式产生直接经济效益超过6500万元。同时，他主持的成果“新型钢—混凝土组合结构理论和应用关键技术”也获得了2016年度福建省科技进步二等奖。

（二）教书育人

廖飞宇教授多年来始终坚持把培养人才作为首要任务，坚持不断在教学上自我提升。在英国Brunel大学工作期间他讲授了该校土木工程专业硕士研究生和本科生课程“Structural analysis and finite elementanalysis”(40小时)。在英国工作期间，由于突出的科研和教学能力得到了认可，英国的中央兰开夏大学曾为他提供了一份终身教职，但出于对福建农林大学的感恩和眷恋，和出于对祖国建设特别是日新月异的福建省土木工程建设的向往，在再三思索后他还是毅然回到农大从事教学和科研工作。

回国之后积极利用具备的海外教学经验，为学院开设第一门双语课程《土木工程概论》，并为海外留学生用英文讲授《高等钢筋混凝土结构》《组合结构理论与实践》《有限元分析》等课程。在努力攀登科研高峰的同时对教学工作也始终充满热情，教学工作量饱满。在课堂教学中积极结合自身研究经历，深入浅出的讲授复杂的设计原理，同时给学生带来国际上最前沿的学科信息。同时，结合在英国的工程学科教学经验，积极尝试以解决问题为导向，以小组合作项目为载体的教学方式，在努力培养学生的工程概念、工程实践能力、分工协作能力和口头汇报能力的同时也激发了他们学习土木工程的兴趣。教学工作受到了学生的一致好评，各门课程学生课后评教满意度均超过93%.

廖飞宇迄今为止共培养研究生18名，其中包括来自尼泊尔的留学生1名，为学院首次招收海外研究生。在人才培养方面积极为学生创造良好的科研条件，以言传身教的方式端正学生的学术态度和工作态度，并结合自身经历努力激发学生的科研兴趣。同时，他还注意了解学生的思想动态，积极给予他们生活和学术上的正能量。

（三）服务地方

廖飞宇教授利用所掌握的结构力学理论和丰富的实际工程经验，积极服务于福建的基础设施建设。他的研究成果曾在福州市地标建筑263米高的世茂国际中心大厦中应用，节约工程造价2400多万元。同时，为解决平潭综合实验区的腐蚀与耐久性问题，他开展了新型不锈钢—混凝土组合结构的系列研究；为助力我省的装配式建筑发展，他与中建海峡建设发展有限公司等龙头企业一起开发新型装配式钢管混凝土结构；为解决建筑垃圾的循环利用，他和福建省建工集团共同开展了再生混凝土等方面的研发和推广工作；此外他还和福建省建筑科学研究院一起将三维激光扫描技术应用于福州五一广场毛主席像的有限元分析与安全评价中，结果获得了各方好评，也为地方工程建设贡献了一份力量。

此外，廖飞宇教授还积极开拓新的研究领域，促进物联网和人工智能等高新技术在传统土木工程行业中应用。目前，他担任“数字福建智能交通技术物联网实验室”主任，该实验室为2017年8月经福建省发改委批准的十一个“数字福建”物联网实验室之一，也是唯一一个和交通土建行业相关的实验室。在廖飞宇教授的带领下，实验室在成立的一年内即开展了“智慧桥梁全生命周期健康监测系统研发”、“交通环境污染监测系统及传感器研发”、“基于三维激光图像数据的机场道面刻槽自动识别及安全评价”、“自动驾驶3D高精地图关键技术研究”等创新性研究，并取得了部分实用化的成果。在一年的建设周期内共发表SCI论文10余篇，EI论文14篇；申报（授权）专利12项；新立项国家级科研项目4项，省部级科研项目6项，并与30余家物联网和交通行业的企业签订了战略合作协议，为传统的土建行业带来了新科技融合，也助力我省的数字福建建设。