北京大興國際機場、首都機場T3航站樓、國家體育館、「中國天眼」……25年職業生涯裡，北京市建築設計研究院總工程師朱忠義負責結構設計的工程，個個大名鼎鼎。
他把自己的工作通俗地稱為「給建築做骨架」，「工程越大，責任越大」。
在朱忠義看來，建築工程是傳統行業和現代技術的融合，每一項工程都有挑戰，每一次設計都是在以往工程經驗的基礎上完成的。
「技術發展和行業進步，就是在不斷解決工程難題的過程中實現的。我喜歡去做這樣的事情，所以更願意全身心地投入這份事業。」
北京市建築設計研究院總工程師朱忠義。攝影/新京報記者 王嘉寧
體育館設計防連續倒塌，成震中「諾亞方舟」
從業25年來，朱忠義負責了20餘項國內外大型工程的結構設計，其中不乏結構複雜、技術難度極大的航站樓、體育館、大型會展中心。
但他最難以忘懷的，是2003年自己初出茅廬時主持設計的綿陽九洲體育館。
朱忠義記得，當時建設九洲體育館，是為了承辦在四川綿陽舉辦的世界拳擊錦標賽。
「當時，這個體育館的抗震設防烈度是6度，但是考慮到它的重要性，我們就想，萬一有突發情況，這個結構會不會倒塌？」朱忠義覺得，作為一座大型公共建築，安全無疑是重中之重。
他給自己提了一個要求，要保證即便結構發生一些變形甚至開裂，整個建築也依然安全穩定。最後，朱忠義想到了採用預防連續倒塌的設計，來對結構的關鍵部位進行加強。
九洲體育館的屋頂設計為大拱形，是當時全國拱形體育館中的跨度之最。施工期間，剛好趕上雨季，工期又非常緊張。「加快了施工速度，會不會影響質量？」朱忠義心裡不放心。
「當時建設環境很艱苦，但是自己上去看一看，心裡才能踏實。」在屋頂結構施工的時候，現場還沒有搭建臨時樓梯，朱忠義跟隨施工人員，順著中間的大拱形一段一段爬過去，檢查焊縫有沒有焊好、鋼梁有沒有對齊。
回憶起來，朱忠義覺得很慶幸，當時為九洲體育館提出了這一設計，且嚴格確保了施工到位。
2008年，汶川發生「5·12」特大地震，位於綿陽的九洲體育館在主震過後安然無恙，成為當地最大的抗震指揮和災民安置中心。
但餘震不斷來襲，體育館是否能經受住考驗，朱忠義的心裡也很忐忑。「當時我們迅速召開緊急會議，全面考慮各種可能出現的情況，對關鍵部位逐一篩查，反覆驗算並實時檢測，提醒當地做好安全提示。」
在主震和上萬次餘震的考驗下，最終，九洲體育館結構表現完好，成為大震中的「諾亞方舟」，保證了上萬避難群眾的安全。
創新結構技術，解決「中國天眼」受力難題
在朱忠義接手的諸多高難度結構設計中，最特殊的當屬「中國天眼」。
位於貴州山區的「中國天眼」，是由中國自主設計建造的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），也是世界最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡。
作為FAST主動反射面主體支承結構設計負責人，朱忠義要解決的難題不少。
「平時我們設計的建築結構，要求的是穩定。但FAST完全不同，它是一個巨大的科學儀器，要滿足科學觀測的要求，需要一個主動變位的結構，同時精度要特別高。」朱忠義說。
另外，FAST的口徑設計為500米，相當於18個標準足球場的面積。其反射面主體支承結構是一張巨型索網，其精度均方差要求只有2毫米，這樣，編織索網需要的關鍵零件就有5萬多個。
更難的是，天眼位於地質、地貌複雜的喀斯特窪地，圈梁支承柱高度在3米至50米不等，導致結構和基礎受力複雜，圈梁溫度作用明顯。
「對我們來說，當時要解決的最大難題，就是怎麼把圈梁和柱子連接起來，受力更均勻，同時能釋放溫度的影響，自由地膨脹收縮。另外，FAST反射面需要朝不同的方向變位。之前從來沒有過這樣的設計。」
朱忠義記得，為了解決這些問題，設計方案經過一年多的打磨，才最終成形。
他創造性地提出，將柱子與圈梁隔開，通過一個徑向可動支座進行滑動釋放，同時提出考慮結構主動變位或具有多個目標形態的索網分析方法，發明了滿足力學模型的相關產品，解決複雜山區環境對結構受力的影響，同時減小索網變位過程中應力變化幅，讓FAST反射面變位更加靈活。
「已故的FAST首席科學家南仁東老師，當時聽到這個方案後很高興，我至今都記得他對我們說，『這就是我心目中的方案』。」朱忠義感慨道。
朱忠義在指導團隊成員進行結構設計。攝影/新京報記者 王嘉寧
最大跨度180米，挑戰「超級工程」大興機場
作為一名主攻大跨度結構的工程師，朱忠義挑戰過不少大型機場航站樓的設計。但2015年，第一次接觸大興國際機場工程時，他還是被這個獨一無二的「超級工程」所震撼。
作為全球最大航站樓，大興機場要用8根C形柱支撐起核心區18萬平方米的大跨度結構，最大跨度達到180米，這樣的設計在以往的機場航站樓中從未有過。
「這個空間有多大？類比一下，尺度為114米×144米的國家體育館，放到這個航站樓裡，也是很小的一部分。」朱忠義說，同時，這個巨大的鋼結構，還需要在8度地震下以及高鐵從航站樓穿過時依然確保安全。
當時，朱忠義帶領團隊做了大量的理論分析，分析整個結構的受力性能和承載力，分析整個系統的穩定性和安全性。「所有分析做完的時候，我的心裡就比較有底了，但還沒有經過實驗驗證，不敢打包票說沒問題。」
之後，設計方案還要經過嚴謹的實驗論證，才能最終投入施工。
朱忠義記得當時團隊在北京建築大學觀看實驗的過程，當看到承載力加到設計荷載兩倍，結構還是很安全的時候，所有人都很激動。「理論分析和實驗驗證的結果吻合，說明我們的設計方案是正確的、設計成果是安全的。」他總算鬆了一口氣。
2019年9月25日，北京大興國際機場正式通航。作為一名參與者，回想起過去的1800多個日夜，朱忠義感慨萬千。
「經過5年的設計施工配合，最終我們把當初的構想，幾乎完全一樣地展現在了大家面前。更重要的是，團隊水平通過這樣的超級工程得到了提升，對行業也有顯著的促進作用。」
他坦言，未來，智慧城市和數位化城市會對工程設計提出更高的要求。「我們怎麼讓這個傳統的行業和現代的技術結合得更好，是接下來需要不斷探索的方向。」
■人物簡介
朱忠義，北京市建築設計研究院有限公司總工程師、黨支部書記，教授級高級工程師，2020年全國勞動模範。享受國務院政府特殊津貼，先後榮獲國家科技進步二等獎、國家「有突出貢獻中青年專家」「首都勞動獎章」等榮譽稱號，當選首屆中國鋼結構協會「鋼結構大師」。
新京報記者 吳嬌穎 攝影記者 王嘉寧
編輯 劉夢婕 校對 李銘