从中国第一高楼上海中心、上海环球金融中心到陕西法门寺合十舍利塔、重庆来福士广场，一座座超高层建筑中隐藏着“定海神针”——同济大学吕西林教授持续40多年的结构抗震研究成果。
从上海音乐厅、玉佛寺大雄宝殿到民立中学教学楼的平稳位移位，在城市更新中，一栋栋优秀历史保护建筑在吕西林教授团队研发的建筑位移位改造新技术应用中得以华丽转身、完整保存。
不仅在城市建筑中，在汶川大地震的建筑安全性评估中，也都有这位著名建筑结构抗震专家的身影。8月26日，上海市科学技术奖励大会召开，中国工程院院士、同济大学教授吕西林荣获2024年度“上海市科技功臣奖”。
【不断挑战新高峰】
或许有人会问：建筑标准已经有几十年了，为什么还需要研究工程结构抗震理论和技术？在吕西林教授眼中，普通建筑按照标准建造，但随着社会发展，新材料、新结构体系、新需求的不断出现，抗震技术也需要“与时俱进”。
上世纪90年代，中央决定开发开放浦东。从那时起，一栋栋高楼在上海拔地而起，东方明珠、金茂大厦、上海环球中心，再到中国之巅上海中心，不断刷新着中国高层建筑的天际线。但当时高层建筑结构分析理论不完善，急需高效抗震减震新技术，而这也迎来了吕西林教授学以致用的“高光时刻”。
上海中心大厦是陆家嘴超高层建筑的收官之作。
屹立在陆家嘴的上海中心大厦是中国第一高楼。可是，632米高的大厦，如何解决大风和地震时的摇晃问题？在当时，虽然业内都明白“在高楼安装阻尼器，借助其摆动可以缓解高层建筑在大风、地震时的摇晃”这一原理，但却缺乏实践应用，尤其缺乏在如此高度的超高层建筑中的应用。
迎难而上。吕西林带领团队持续攻关，从研发到制作再到主体实验，研制成了国际领先的复杂高层建筑消能减震成套装备与振动控制技术，最终通过在屋顶设置电涡流阻尼器，并通过不断优化阻尼器的设计质量，直至最终将1000吨电涡流阻尼器安装在600多米的高度，有效地减少了大楼在风振下的晃动，提升了大楼的安全性及舒适度。
这也是国际上首次将电涡流阻尼器用于超高层建筑的抗风和抗震控制。这一被称为“上海慧眼”的千吨级阻尼器成功经受了14级超强台风“贝碧嘉”的正面冲击，彰显了我国超高层建筑的抗风抗震水平。
中国最高楼——上海中心的“抗风神器”：阻尼器。 （海沙尔 摄影）
“做抗震研究，就像在几千米高空走钢丝。”吕西林教授感慨，当我站在上海中心的高层向下看时，看到东方明珠、上海环球金融中心等很多建筑我们曾经参与过抗震研究的建筑时，心中很是自豪和欣慰。
城市更新，离不开“新老并举”。除了建造新楼，吕西林教授的步进式移位、实时在线监测与组合隔震等建筑移位改造及加固技术，正不断应用于上海音乐厅、上海玉佛寺大雄宝殿及张园组团等文历史保护建筑平移工程，使历史文化建筑得以有效保护。吕西林教授始终践行“从实践中来，到实践中去”，从既有建筑到新建建筑，系统建立了上海市建筑工程抗震技术标准体系。
玉佛寺大雄宝殿由南向北平移。 （蒋迪雯 摄影）
【“以柔克刚”】
在吕西林教授眼中，我们国家地大物博，不同地方要因地制宜，根据不同的场地特点，拥有自己不同的抗震技术。
重庆来福士广场，设计方案是四座高度250多米的塔楼顶部连在一起，这是世界上最高的四塔连体建筑。重庆很热，建筑里面都是高级住宅和高档办公用房，需要用空调制冷。冷热交替所产生的结构变形，会导致所采用的混凝土材料容易产生裂缝；如果刚性地把四个高高的塔楼连接在一起，裂缝问题会更严重。
如何把四座250多米高的塔楼安全地连在一起？其实，设计和建造单位都没有十分把握，吕西林教授带领团队现场计算分析，开展振动台模型试验，用“以柔克刚”的方式将四座塔楼安全地连接在一起。
重庆来福士广场——世界上最高的四塔连体建筑。
什么是“以柔克刚”？通俗地讲，就是隔震与减震技术组合运用，根据高层建筑安全、舒适的需求，利用刚度和阻尼形成以柔克刚的组合拳。这一组合隔震方法也成功应用于上海国际赛车场新闻中心等重大工程。
组合消能减震技术还用于加固灾后的中学校舍，助力汶川、芦山等震后快速重建。如今，吕西林教授带领科研团队的成果已应用于上海世茂国际广场、浦东机场航站楼、广州西塔、重庆来福士广场等50余栋城市地标性高层建筑，遍及上海、北京、重庆、广东、云南、新疆、四川、陕西、以及海南等地的20多个城市。
这些年，吕西林教授先后为国内50多项重大或重点工程的抗震设计作出重要贡献，完成100多项国家及省部级科技项目和重大工程研究，先后获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、上海市科技进步特等奖，等等。2017年，吕西林教授荣获“纽马克奖”，成为当时这一奖项设立后的首位中国籍获奖者，也是目前我国唯一获奖者。2019年，吕西林教授当选中国工程院院士；2021年和2022年分别当选日本工程院外籍院士和欧洲科学与艺术院院士。
【AI+建筑】
为什么把结构抗震作为自己的研究方向？吕西林的回答很简单：国家和社会需要！
1976年唐山大地震发生时，还在西安冶金建筑学院读本科的吕西林，在学校操场上度过了几个不眠之夜。大地震让人们意识到房屋抗震设防的重要性，年轻的吕西林在心中埋下朴素愿望：学成之后设计和建造更坚固的房子。
1979年9月，吕西林考入同济大学结构理论研究所攻读硕士和博士学位，师从我国工程抗震名家朱伯龙教授。“当年来同济读研时，我就想做抗震研究。”时隔多年，吕西林深情回忆。“那时，我卷了铺盖来到上海，三个没回老家过年的春节，都是在朱老师家过年的。”
1984年12月，吕西林顺利通过博士论文答辩，成为我国培养的首批结构工程博士，博士论文《砌块房屋抗震能力分析及其数学模型识别》研究的课题，是当时国际上工程抗震的重要方向之一，而且在国外尚未有成熟的研究成果。
静心教书、潜心育人，吕西林教授两次获评“全国优秀教师”。这些年，他培养指导了逾200名硕士、博士生，其中2人获“国家杰出青年基金”、5人获评“全国建筑结构行业杰出青年”。
在同事和学生眼中，吕西林教授朴实而温暖，把国家需要放在首位。同济大学土木工程学院结构防灾减灾工程系教授蒋欢军，在吕西林教授身边学习工作30年。他告诉记者，吕西林教授常说：“抗震防灾是一项公益事业，我们要有奉献精神，也要有使命感和责任心。”2008年，汶川大地震发生后的第4天，由吕西林担任领队的同济大学专家组6人就作为国家住建部派出的“房屋应急评估专家组”，奔赴抗震救灾第一线。
吕西林教授担任2本SCI期刊主编，汶川地震后创建“光华国际学术论坛”，已连续主办10届，成为地震工程领域的旗舰会议，扩大了我国在结构抗震领域的国际影响力。
与时俱进的脚步，从未停止。在AI时代到来之际，吕西林教授又带领团队引入AI手段开展智能防灾研究。融合人工智能装备与算法，发展建筑抗灾性能多源感知技术，构建服役建筑安全韧性智能评价方法，提升建筑的智能防灾与安全运行水平。
上海市科委科普项目资助（项目编号：23DZ2305200）
原标题：《上海科技功臣吕西林：坚守抗震研究40载，为生命和家园筑防线》
栏目主编：徐瑞哲 题图来源：赖鑫琳 摄影 图片来源：赖鑫琳 摄影
视频剪辑：见习记者 李昂
来源：作者：解放日报 李蕾
