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1952年，张维任三校建委会主任，为建设需要一个大空间的清华汽车实验室（即现在的燃气轮机实验室），他大胆建议采用薄壳结构，在清华大学设计和建造了当时在我国还极为少有的钢筋混凝土壳体屋顶。该屋顶共有七跨，每跨弦宽6m，长10.25m，其厚度仅5cm（见下图）。这种结构在西方也只是在20世纪30年代后期才在德国出现。张维和设计组长刘恢先带领卢谦等青年教师、学生和工人师傅，进行反复计算，研究配筋方案。他们查阅了有关文献，用位移为基本未知量给出了一个四阶微分方程，并用手摇计算机求解给出了计算结果，保证了设计的理论根据。为使大跨度钢筋混凝土圆柱薄壳具有足够的刚度，卢谦等提出必须在圆柱壳两端用实心的山墙支撑，在圆柱壳两条直边上必须安置较强的边梁，同时在山墙、边梁附近的壳体也必须适当加厚，以解决圆柱壳边界处边缘效应所产生的弯曲应力。这些建议得到张维的认可和赞扬。为了使设计可靠，张维建议和指导卢谦等建造1∶10的模型，用砖加载进行试验，测量变形以核算设计计算的准确性。在苏联专家萨多维奇的帮助指导下，张维亲自在施工现场参与，终于浇注成功了我国较早的钢筋混凝土壳体屋顶。此建筑虽经1984—1985年维修改造，至今其结构仍完好如初。与此同时，清华大学还设计建造了薄壳屋顶的员工食堂等一批建筑设施。
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1952年建成的清华大学汽车实验室（现为燃气轮机实验室）
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（2）设计建设钢筋混凝土双曲拱壳屋顶
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1958年由张维指导、清华大学土木建筑综合设计院郑金床等设计，1959年建成的通用车间（后又称焊接车间，位于新清华学堂北，现已拆除），其两翼是普通拱形屋顶，而中间高耸凸起的那部分屋顶是由40个厚度仅3厘米的钢筋混凝土双曲拱壳组合而成的，其外轮廓为曲率半径约10米、东西弦长11.84米（弦高约2米）、长度为30米的圆柱形。见通用车间结构示意图，图中还给出了每个双曲拱壳的示意图，其周边有加强边梁。
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通用车间（后又称焊接车间）屋顶结构示意图
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双曲拱壳屋顶的设计建造也为张维在西部三线成昆铁路建设中提出双曲拱壳式桥梁的建议提供了技术基础。张维在“文革”前曾亲自参加了对西部成昆铁路的考察工作，当时由成都到昆明交通十分不便，一路上十分辛苦，他仍坚持亲自考察，他看到成昆线要跨过无数座高山峡谷、急流大河，想到要造这么多大跨度桥梁，必须采用新式结构，采用双曲薄壳拱式桥梁也许可以达到多快好省的目的。返京后他决定成立一个双曲薄壳拱桥研究小组，准备为修建成昆铁路服务。张维吸收刚来清华参加工作不久的徐秉业参加由他领导的薄壳拱桥科研小组，还派徐到成都参加修建成昆铁路的总工程师会议，后来，由于文化大革命的干扰，这个项目未能如期完成。
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2.2 我国工程力学学科的开创者〔17〕
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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978098]
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2.2.1 我国工程力学研究班与工程力学数学系的创建
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1952年院系调整时，张维、杜庆华、陆士嘉、万嘉鐄、张福范等清华力学教授和副教授认为清华应当设置工程力学专业，由于当时苏联专家认为力学属于基础科学，苏联的力学系都是设立在像莫斯科大学这样的综合性大学中的，不同意在工科大学中设立工程力学系，而将清华大学定位为工业大学，反对在清华设置工程力学专业。于是教育部只在北京大学数学系中设立了力学专业，将北京大学数学系改为数学力学系，其他高等学校都不设力学专业，还将原为清华大学流体力学方面的教授周培源、陆士嘉等都调出了清华。
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解放初“院系调整”后清华大学仅存的三位力学教授（左起：钱伟长，张维，杜庆华）
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1955年下半年起，张维逐渐参与周恩来总理领导的制定我国12年科学规划工作。1956年1月至6月，张维脱产参加制定我国12年科学远景规划，任水利、土木、建筑组组长。12年科学规划原有56项，1956年5月，周恩来总理看后指出，应当增加第57项——数学、物理、化学、天文、地理、生物、力学等基础研究方面的内容，其中力学作为独立的一个学科设置，力学学科领导小组组长为钱学森，副组长为郭永怀、张维，他们将工程力学定位为技术科学。他们和力学界的其他专家一起审时度势，分析国际上力学研究的动向，并根据中国的国情，制订出学科近期发展规划与远期奋斗目标，确定高等学校力学专业的培养目标与课程设置，为中国随后若干年的发展方向确定方针大计。规划的实施使中国的力学研究从解放初期只有少量理论工作的状况发展到能够通过现场测试、大型实验、数值模拟和理论分析等多种手段进行重大项目研究的现代力学阶段。
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为建设我国独立自主的工业体系，在20世纪50年代上半期机械工业已开始飞速发展，土木工程大规模地开展；特别是面临航空、航天、舰船、核工业、兵器等新兴工业部门发展的要求，科学规划组钱学森等科学家认为我国当时最紧缺的是工程力学和自动控制专业人才。力学规划组面临一个十分紧迫的问题：谁来承担力学规划中的具体研究工作？解放前，我国高等院校中没有力学专业，因此，解放初期我国懂力学的人才极少。他们中间，有部分学工程出身的人是到国外学的力学，如钱学森、张维、杜庆华、钱令希等；另一部分学物理出身的人在国外转学了力学，如郭永怀、钱伟长、陆士嘉等。面临工程力学人才紧缺的困境，张维和钱学森、钱伟长等共同提出两条建议：一是在清华大学等若干所大学设立力学专业，但缓不济急；二是从部分高等工科院校的青年力学教师、科研设计部门的青年科技人员和1957、1958年重点工科院校的毕业班学生中，选拔优秀者作为学生，由清华大学和中国科学院联合举办工程力学研究班和自动化进修班〔18〕，钱学森为第一主持人，编制隶属清华大学。工程力学研究班的班务会议委员为钱学森、钱伟长、张维、郭永怀和杜庆华。工程力学研究班每届学制为两年。除学习必要的基础理论课程外，着重学习基本的力学理论和实验技术，从而初步掌握处理和解决工程实际中的力学问题的方法。在第四学期时还要求在对生产单位调查和搜集资料的基础上，选择其中的力学问题予以解决，写出论文，进行答辩，其水平与现在的硕士相当。从1957年初到1960年，工程力学研究班共办了三届，共毕业了323人，其中绝大多数成为20世纪后期我国力学学科的科研和教学的骨干，对于我国力学人才的培养作出了不可磨灭的历史性贡献。工程力学研究班也为工程力学系的成立创造了良好条件，为工程力学系建系初期的教学工作打下了部分基础。
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与此同时，1956年起，清华大学招收新生入学时在工程物理系开始招收两个班学生作为将要成立的力学专业学生，称为“借鸡下蛋”。1958年7月，清华大学正式成立工程力学数学系，包括固体力学、流体力学、计算数学、工程热物理和一般力学五个专业（“文革”中计算数学专业被调出，教师分别被调至计算机专业和数学教研组，一般力学专业的部分教师被调出至机械系精密仪器专业，工程力学数学系被改为工程力学系），张维为首任系主任，直至1977年。
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张维教授百年诞辰纪念文集 [:1705978099]
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2.2.2 张维对工程力学学科发展的理念
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张维始终坚持力学属于技术科学的办学理念。
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创办清华大学工程力学数学系的最初目的是结合我国火箭、导弹工程等新兴国防工业部门培养工程力学和应用数学人才，但张维、解沛基、杜庆华等建系初期的领导者们，坚持了工程力学和工程热物理专业是技术科学的理念，火箭、导弹属于力学结合工程实际进行研究的对象，通过解决这些工程对象中的力学和热物理问题发展理论和实验方法。在这种指导思想下，该系培养的学生既具有扎实的理论基础、又具备一定解决实际问题的能力，为他们多年后在我国各个工程（包括航天、航空、舰船、核工业、兵器、机械、土木等各个不同时期国家所急需的工程）领域中进行开创性的工作打下了基础。
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（1）1955年冬，钱学森首先在北京工业学院（现北京理工大学）做了“谈技术科学”的报告，明确指出：应用力学或工程力学应属于技术科学，它介于基础科学和工程技术之间，它的研究对象应是工程专业中共同性的和具有规律性的问题。如本书第1章所述，由于张维在青年时代受到德国哥廷根学派的思想影响很深，他在学术研究和教育工作中终身都传承了这种“解决实际中的力学问题，从而发展力学的基本理论，再解释和预测自然现象，促进生产”的基本理念，所以也始终主张和发扬“工程力学是技术科学”的学术思想。
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（2）1960年，在张维、郑哲敏、黄克智、程世祜等为中国科学院撰写的“十年来的中国力学”报告〔19〕中，总结解放后十年来我国力学研究工作所取得成果的同时，指出解放初期的力学研究工作在质量方面还有一些重要的缺陷：
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①新的尤其是具有实际意义的问题较少，有不少工作是属于应用比较现成、但不同方法计算前人已经解决了的问题。判断一个方法好坏的一个重要方面是看它能不能解决别的方法所不能解决的新问题，而这一类工作做得较少。关于工程技术中实际出现的一些较复杂的问题研究得也较少。