“設立教育基金是我多年的心愿,希望為學(xué)校年輕人的培養作一點(diǎn)貢獻。”日前,中國工程院院士、同濟大學(xué)教授呂西林將所獲的2024年度上海市科技功臣獎獎金全部捐贈,用于激勵土木工程學(xué)科青年一代,在防災減災、智能建造等領(lǐng)域作出創(chuàng )新性貢獻。
這是呂西林持續40多年潛心研究的領(lǐng)域。由他主持的同濟大學(xué)地震模擬振動(dòng)臺常年都在繁忙試驗,上海中心大廈、重慶來(lái)福士廣場(chǎng)等50余棟地標性高層建筑都曾在這里進(jìn)行過(guò)抗震模擬試驗。“我們的工作就是幫高層建筑‘扎穩馬步’,為它們量身設計穩固的‘底盤(pán)’、強健的‘筋骨’。”呂西林說(shuō)。
“應用所學(xué)知識,為高層建筑‘強筋健骨’”
研究抗震的想法,源自呂西林對大地震的親身體驗。1976年唐山大地震發(fā)生時(shí),呂西林就讀的西安冶金建筑學(xué)院震感明顯,呂西林與老師同學(xué)在學(xué)校操場(chǎng)上搭棚子,度過(guò)了幾個(gè)不眠之夜。“為什么房子會(huì )倒?能不能讓它不倒?”那時(shí)候,這個(gè)疑問(wèn)便在呂西林心里扎了根,也促使他報考同濟大學(xué)結構理論研究所攻讀碩士和博士學(xué)位。
1984年,呂西林博士畢業(yè),成為同濟大學(xué)獨立培養的首位結構工程博士。為了更多接觸領(lǐng)域前沿,呂西林留校任教后,又赴海外進(jìn)修,專(zhuān)攻高層建筑抗震研究。學(xué)成歸來(lái)的呂西林趕上了上海浦東開(kāi)發(fā)熱潮。“能有機會(huì )應用所學(xué)知識,為高層建筑‘強筋健骨’,我非常興奮。”呂西林回憶說(shuō)。
2008年,上海中心大廈建設單位開(kāi)始組織設計招標,同濟大學(xué)建筑設計研究院與外方中標,呂西林率先提出,應設法解決超高層建筑遇到大風(fēng)和地震的搖晃風(fēng)險問(wèn)題,并提議在大樓屋頂設置電渦流阻尼器。為找到合適的阻尼器重量,呂西林帶領(lǐng)團隊成員一遍遍地做模擬分析和試驗,將阻尼器的重量從1400噸調整到1000噸,有效減輕大樓在特殊天氣環(huán)境下可能產(chǎn)生的搖晃感。時(shí)至今日,重達千噸的“鎮樓神器”依然讓這座632米的高樓在狂風(fēng)暴雨中屹立如松。
上海中心大廈阻尼器的創(chuàng )新設計,是國際上首次將電渦流阻尼器用于超高層建筑的抗風(fēng)控制,也讓更多人了解到高層建筑抗風(fēng)和抗震的重要性。
2010年,重慶來(lái)福士廣場(chǎng)的設計圖紙被遞到呂西林案頭,建筑設計建設高度達350米。“重慶天氣炎熱,建筑內部的空調溫度較低。冷熱交替下,大樓混凝土結構容易因熱脹冷縮出現裂縫。”呂西林介紹,傳統加強方式是將建筑的梁和柱加粗,這么做不僅工期長(cháng)、成本高,而且會(huì )影響房屋實(shí)際投入使用的面積。結合大廈實(shí)地環(huán)境,呂西林團隊給出了“滑動(dòng)支座+黏滯阻尼器”的結構隔震方案。“滑動(dòng)支座+黏滯阻尼器”安裝于塔樓頂部與連廊之間,通過(guò)這個(gè)裝置,地震發(fā)生時(shí)即使支座搖動(dòng),上面的建筑體也能保持不動(dòng)。如此一來(lái),既大大提高了建筑的抗震能力,還節約了大量工程時(shí)間。如今,這一靈活的組合式隔震減振系統已成功應用于國內外10多項建筑工程中。
“抗震研究不僅是科學(xué)問(wèn)題,更真切關(guān)乎著(zhù)人們的生命”
2008年,汶川大地震發(fā)生后的第四天,住建部派出同濟大學(xué)“房屋應急評估專(zhuān)家組”奔赴抗震救災第一線(xiàn),呂西林擔任領(lǐng)隊。5天內,專(zhuān)家們馬不停蹄,先后在四川廣元、青川、蒼溪等地完成了223棟房屋的評估。
受災嚴重的青川縣城,余震不斷。不少房屋樓體上布滿(mǎn)密密麻麻的裂縫,連磚頭都露了出來(lái),評估過(guò)程中,周?chē)罕姸紴檫@些專(zhuān)家捏把汗。
呂西林憑借豐富的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗,和同濟大學(xué)的幾位專(zhuān)家一層層“掃樓”,最后評估結果認定,除67棟房屋需立即拆除外,其余大部分可以入住。“許多在外露宿的群眾可以回家了!”大家都松了一口氣。此后,呂西林十幾次率隊奔赴災區,足跡遍及四川都江堰、青川、廣元、蒼溪及陜西寶雞等地,完成災區大量建筑物的抗震鑒定。
“大地震讓我明白,抗震研究不僅是科學(xué)問(wèn)題,更真切關(guān)乎著(zhù)人們的生命。”呂西林說(shuō)。
學(xué)術(shù)上,但凡涉及建筑結構安全問(wèn)題,總會(huì )看到呂西林骨子里的堅持。有一次,他被邀請參加一個(gè)工程的專(zhuān)家評審會(huì ),面對邀請單位準備好的論證材料,呂西林認真研判,發(fā)現了設計中的不合理之處,當即提出不同意見(jiàn)和改進(jìn)方案,“我來(lái)是給工程質(zhì)量把關(guān)的,必須認真負責,不能只是抱著(zhù)走過(guò)場(chǎng)的心態(tài)。”呂西林說(shuō)。正如他經(jīng)常對學(xué)生們說(shuō)的:“抗震防災事關(guān)人命,我們要有奉獻精神,更要有使命感和責任心。”
“只要地震不消失,我們的研究就不會(huì )停止”
“在中國,高層建筑、連片建筑層出不窮,單體建筑就像一個(gè)個(gè)孤立的細胞,只研究單個(gè)細胞,難以掌握全部狀況,要研究整個(gè)建筑群的抗震響應??萍及l(fā)展日新月異,我們要不斷學(xué)習,適應新的變化。”呂西林說(shuō)。
呂西林的創(chuàng )新理念影響著(zhù)整個(gè)實(shí)驗室的成員。去年,團隊成員、同濟大學(xué)土木工程學(xué)院教授周穎研發(fā)的“建筑群地震響應AI大模型”成為學(xué)術(shù)界討論的熱點(diǎn)——通過(guò)融合建筑物理特性與深度學(xué)習,短時(shí)間內即可預測21層高樓的地震響應,相當于給建筑群裝上“神經(jīng)系統”。2025年7月,這個(gè)AI大模型亮相世界人工智能大會(huì )。
2025年,上海張園7500噸重的石庫門(mén)建筑群實(shí)現整體“搬家”,呂西林團隊研發(fā)的“步進(jìn)式移位”發(fā)明專(zhuān)利及相關(guān)技術(shù)成果在其中大顯身手。此前,上海音樂(lè )廳和上海玉佛寺大雄寶殿等歷史建筑的移位改造,也都離不開(kāi)呂西林及其團隊提供的技術(shù)支撐。
同濟大學(xué)結構防災減災工程系教授蔣歡軍在呂西林身邊學(xué)習工作了30年,他感觸最深的是呂西林身上不竭的學(xué)習勁頭和創(chuàng )新活力:“呂老師常說(shuō),隨著(zhù)新材料和新結構的出現,現有的技術(shù)標準未必適用,不要盲從標準,更不要受現有結構抗震技術(shù)的束縛。”
有人問(wèn)呂西林,這一輩子只做抗震研究,會(huì )不會(huì )覺(jué)得單調?他搖搖頭:“只要地震不消失,我們的研究就不會(huì )停止。只要還有一棟房子可能在地震中倒塌,我們的工作就沒(méi)做完。”
呂西林用一生踐行著(zhù)一個(gè)信念——讓建筑“震不倒”,讓人們在安全牢靠的房子里幸福地生活。(黃曉慧)