劉慶寬，男，1971年1月生，日本京都大學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任石家莊鐵道大學(xué)風(fēng)工程研究中心主任，河北省風(fēng)工程和風(fēng)能利用工程技術(shù)創(chuàng)新中心主任，河北省僑聯(lián)僑界專家委員會(huì)副主任委員兼秘書長(zhǎng)，河北省政協(xié)委員，河北省科協(xié)常委。
獲得國(guó)家百千萬人才、有突出貢獻(xiàn)中青年專家、河北省高端人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、河北省省管優(yōu)秀專家等稱號(hào)，為中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全檢測(cè)鑒定專業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)工程分會(huì)理事，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部防災(zāi)研究中心專家委員會(huì)委員。
2007年1月回國(guó)，籌建了國(guó)內(nèi)外首座回直流可變雙試驗(yàn)段大氣邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，組建了風(fēng)工程研究中心，主持國(guó)家及省部級(jí)科研課題十余項(xiàng)，完成三百余項(xiàng)大跨度橋梁、超高層建筑和大跨度空間結(jié)構(gòu)、風(fēng)力機(jī)和工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)、北京冬奧會(huì)場(chǎng)館和賽場(chǎng)等防風(fēng)抗風(fēng)專項(xiàng)研究，發(fā)表SCI/EI論文102篇，授權(quán)專利13項(xiàng)，出版專著4部，編寫國(guó)家及行業(yè)規(guī)范4部，獲得河北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（主持），河北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（第三）。
一、對(duì)北京冬奧會(huì)的貢獻(xiàn)
北京冬奧會(huì)張家口賽區(qū)云頂滑雪公園在冬季經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)，對(duì)于空中技巧和U型技巧兩個(gè)場(chǎng)地上的比賽項(xiàng)目，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員跳躍高度大、空中動(dòng)作多，受風(fēng)的影響十分明顯，往屆冬奧會(huì)曾發(fā)生過多次因?yàn)榇箫L(fēng)比賽延期或取消、甚至運(yùn)動(dòng)員摔傷的事故，解決方法在這兩個(gè)場(chǎng)地邊建設(shè)防風(fēng)網(wǎng)。
但是符合國(guó)際雪聯(lián)技術(shù)要求的防風(fēng)網(wǎng)只有歐洲一家公司能生產(chǎn)，報(bào)價(jià)高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、合同付款條件苛刻，加上歐洲疫情的影響，生產(chǎn)運(yùn)輸和安裝的工期都無法保證。防風(fēng)網(wǎng)的研發(fā)建設(shè)成了“卡脖子”問題擺在了奧組委面前。
有著豐富風(fēng)工程研究經(jīng)驗(yàn)的劉慶寬教授臨危受命，接收了奧組委的委托研發(fā)國(guó)產(chǎn)防風(fēng)網(wǎng)。國(guó)際雪聯(lián)對(duì)賽場(chǎng)防風(fēng)網(wǎng)有著嚴(yán)格的要求，要確保賽道上比賽時(shí)風(fēng)速不超過3.5m/s、產(chǎn)品要耐嚴(yán)寒、強(qiáng)度大、阻燃性能好、透光性好、視覺效果好，還要能快速張開和收回以便壓雪車的通行等。而很多功能要求在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法上互相矛盾，難以解決。
劉慶寬教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員分析氣象數(shù)據(jù)、反復(fù)電腦模擬計(jì)算并進(jìn)行了幾百個(gè)小時(shí)的風(fēng)洞試驗(yàn)，日以繼夜克服種種困難，終于找到了滿足功能要求的防風(fēng)網(wǎng)參數(shù)。可是，不但市場(chǎng)上找不到這樣一款產(chǎn)品，也沒有一家企業(yè)能生產(chǎn)出這樣一款產(chǎn)品。
重任在肩，時(shí)間緊急，根據(jù)線索南下反復(fù)求索，終于在南方找到一家絲網(wǎng)編制機(jī)器的生產(chǎn)廠家愿意配合，從調(diào)制原料到改造機(jī)器設(shè)備，歷經(jīng)千辛萬苦，在常用單針床最多6針編制技術(shù)的基礎(chǔ)上，最終改造成雙針床12針的技術(shù)，才編制出符合要求的防風(fēng)網(wǎng)。
有了產(chǎn)品只是完成了第一步。設(shè)計(jì)鐵塔、懸掛系統(tǒng)和張拉系統(tǒng)，并且在極短的工期和嚴(yán)峻的現(xiàn)場(chǎng)安裝條件下，保證高精度、高效率的安裝，也克服了種種難題，終于趕在2021年10月12日國(guó)際雪聯(lián)場(chǎng)地和認(rèn)證專家到來之前，完成了所有的安裝工作。經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在防風(fēng)效果方面，能把場(chǎng)地上可能出現(xiàn)的大風(fēng)都擋至3.5m/s以下；在景觀效果方面，防風(fēng)網(wǎng)具有抗紫外線、長(zhǎng)期服役不變色的特性，和采用特殊噴塑工藝處理的塔一樣均呈雪白色，網(wǎng)上配著鮮艷的會(huì)徽，在場(chǎng)地白雪的映襯下視覺效果特別好；在力學(xué)性能方面，每米寬度能承受超過1.2噸的拉力，能承受數(shù)十年一遇的大風(fēng)，且零下四十多度的嚴(yán)寒天氣里力學(xué)性能依然如故；關(guān)鍵是，賽時(shí)有些部位的防風(fēng)網(wǎng)需要臨時(shí)收回和張開，而這套防風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)僅用6分鐘就能實(shí)現(xiàn)，十分快捷和方便。
經(jīng)過測(cè)算，僅用了國(guó)外方案五分之一的造價(jià)和四分之一的工期，就完成了整個(gè)項(xiàng)目。
國(guó)際雪聯(lián)和國(guó)際奧委會(huì)的專家進(jìn)行場(chǎng)地考察認(rèn)證后，高興地評(píng)價(jià)該防風(fēng)網(wǎng)是“世界一流的防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)”，推薦為“今后雪上項(xiàng)目防風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)”。
不僅僅是針對(duì)防風(fēng)網(wǎng)，該團(tuán)隊(duì)為首鋼大跳臺(tái)的設(shè)計(jì)建設(shè)也貢獻(xiàn)了不可或缺的科技力量。
為了減少運(yùn)動(dòng)員起跳和空中動(dòng)作完成時(shí)風(fēng)的影響，其一是根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地的風(fēng)場(chǎng)分布，科學(xué)合理地確定大跳臺(tái)的位置和朝向；其二是在不影響美觀和轉(zhuǎn)播的前提下設(shè)計(jì)大跳臺(tái)兩側(cè)的護(hù)欄防風(fēng)網(wǎng)，其三，作為永久結(jié)構(gòu)，大跳臺(tái)在使用年限內(nèi)要抵御強(qiáng)風(fēng)的作用不被破壞。劉慶寬教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在前期研究方案評(píng)審階段一路過關(guān)斬將，在眾多風(fēng)工程團(tuán)隊(duì)中勝出，承擔(dān)了該項(xiàng)目的全部防風(fēng)抗風(fēng)研究工作。以團(tuán)隊(duì)的研究成果為基礎(chǔ)，大跳臺(tái)如期建成并投入使用。
為了保障冬奧，團(tuán)隊(duì)成員在賽前的臘月初八就進(jìn)駐場(chǎng)地，放棄春節(jié)和整個(gè)正月同家人團(tuán)聚的機(jī)會(huì)，每日天不亮就冒著零下二三十度的嚴(yán)寒和冷風(fēng)到場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，制定了詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，備好了所有備品，并且進(jìn)行了反復(fù)演練，確保萬一發(fā)生突發(fā)情況，能在極短的時(shí)間內(nèi)搶修、恢復(fù)防風(fēng)網(wǎng)的功能。值得自豪的是，自防風(fēng)網(wǎng)投入使用至冬奧會(huì)結(jié)束，沒有發(fā)生過任何問題，自始至終運(yùn)行順暢。
在比賽過程中，空中技巧場(chǎng)地和U型技巧場(chǎng)地附近分別監(jiān)測(cè)到超過8m/s、15m/s的大風(fēng)，數(shù)倍于國(guó)際雪聯(lián)的要求。在防風(fēng)網(wǎng)的保護(hù)下，賽道上風(fēng)速極低，比賽順利進(jìn)行，且中國(guó)隊(duì)在空中技巧獲得男子和女子金牌、團(tuán)體銀牌、在U型場(chǎng)地獲得女子金牌，在首鋼大跳臺(tái)獲得男子和女子金牌，合計(jì)獲得5金1銀的歷史最好成績(jī)。
三屆冬奧會(huì)冠軍、被譽(yù)為單板之王的美國(guó)選手肖恩懷特預(yù)賽后評(píng)價(jià)防風(fēng)網(wǎng)說“防風(fēng)網(wǎng)太神奇了，保護(hù)我們不受大風(fēng)的影響”。空中技巧金牌得主徐夢(mèng)桃賽后高興地說，建了防風(fēng)網(wǎng)的這個(gè)場(chǎng)地是“世界上最好的場(chǎng)地”。
人民日?qǐng)?bào)以“冬奧防風(fēng)網(wǎng)，掌握核心科技”為題，報(bào)道了防風(fēng)網(wǎng)的科技創(chuàng)新和同國(guó)外技術(shù)相比的優(yōu)越性；光明日?qǐng)?bào)以“與風(fēng)共舞、助力冬奧：石家莊鐵道大學(xué)‘黑科技’獲奧委會(huì)點(diǎn)贊”為題，報(bào)道了研發(fā)過程；中央電視臺(tái)先后6次報(bào)道了防風(fēng)網(wǎng)，介紹了研發(fā)過程、科技含量、國(guó)內(nèi)外運(yùn)動(dòng)員的評(píng)價(jià)等。目前百度“云頂防風(fēng)網(wǎng)”已經(jīng)有超過兩百萬條報(bào)道和轉(zhuǎn)載的搜索結(jié)果。
二、針對(duì)“長(zhǎng)高大”工程的研究和成果應(yīng)用
全球自然災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失的85%是由風(fēng)災(zāi)及次生災(zāi)害造成的。尤其是一些標(biāo)志性工程和建筑，如大跨度橋梁、超高層建筑和大跨度空間結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)高大”結(jié)構(gòu)，受風(fēng)的作用明顯，經(jīng)常發(fā)生廣受社會(huì)關(guān)注的嚴(yán)重風(fēng)致振動(dòng)和風(fēng)毀事故。
劉慶寬教授組建起風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊(duì)以來，已經(jīng)針對(duì)國(guó)內(nèi)外300多項(xiàng)大型工程進(jìn)行了專項(xiàng)的抗風(fēng)研究并將成果應(yīng)用在工程建設(shè)中，從北方的哈爾濱大劇院到南方的三亞海棠灣大橋，從東方的上海寶鋼大型船塢到新疆的克拉瑪依—塔城鐵路的防風(fēng)雪措施，到國(guó)外塞浦路斯、土耳其、印度、孟加拉、越南、馬來西亞等“長(zhǎng)高大”工程，都完成了抗風(fēng)專項(xiàng)研究，一方面保證了這些工程，其中不少是城市和地區(qū)名片工程在強(qiáng)風(fēng)下的安全，同時(shí)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，僅僅部分工程就節(jié)省7億多元的建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
團(tuán)隊(duì)相關(guān)的研究成果被中國(guó)工程院院士為組長(zhǎng)的專家組評(píng)價(jià)為“達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。
國(guó)際風(fēng)工程學(xué)會(huì)主席、美國(guó)工程院院士Ahsan Kareem教授評(píng)價(jià)說“劉慶寬教授的團(tuán)隊(duì)擁有令人印象深刻的研究設(shè)備，完成了高層建筑、大跨度橋梁、大型體育場(chǎng)館及高聳煙囪等大量的工程結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究。在進(jìn)行廣泛的風(fēng)荷載研究方面，他們位居世界前列”。
三、立德樹人培育優(yōu)秀學(xué)生
在教書育人方面，長(zhǎng)期堅(jiān)持立德為先、職業(yè)技能教育和專業(yè)技能教育合一的三位一體教育模式，已培養(yǎng)畢業(yè)3名博士研究生、48名碩士研究生。團(tuán)隊(duì)先后有9名研究生的學(xué)位論文獲得“河北省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文”，有三十多名學(xué)生在全國(guó)的學(xué)術(shù)會(huì)議上獲獎(jiǎng)。不少畢業(yè)生已經(jīng)是高校優(yōu)秀教師（含特聘教授、博導(dǎo)等）和企業(yè)的棟梁之材。基于培養(yǎng)成果和業(yè)績(jī)，劉慶寬教授團(tuán)隊(duì)榮獲“李保國(guó)式科技服務(wù)團(tuán)隊(duì)”、“新時(shí)代河北青年改革典型集體”等榮譽(yù)。