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大江東丨走近上海科技功臣獎得主:呂西林,給建筑“扎穩馬步”

人民日報中央廚房-大江東工作室 黃曉慧
2025年08月27日17:06 | 來源:人民網-人民日報
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在632米的上海中心大廈頂部,重達千噸的“鎮樓神器”電渦流阻尼器,讓這座中國第一高樓在狂風暴雨中“屹立如鬆”,其“上海慧眼”的造型令參觀者嘆為觀止。這是國際上首次將電渦流阻尼器用於超高層建筑的抗風控制。很多參觀者不知曉,這一千噸級阻尼器的原創技術由中國工程院院士呂西林領銜的同濟大學土木工程防災減災全國重點實驗室和上海材料研究所聯合研發。

同濟大學地震模擬振動台是世界上最繁忙的振動台系統之一。上海中心大廈、廣州西塔、重慶來福士廣場……50余棟城市地標性高層建筑在這裡進行過抗震模擬試驗。呂西林持續40多年的結構抗震理論研究,為這些超高層建筑“量身設計”穩固的“底盤”、強健的“筋骨”。用行話講,給建筑“扎穩馬步”。

“在我國結構抗震研究幾乎空白時,朱伯龍先生就引進創建了這個振動台,並將接力棒交到我們手裡。先生一生心系國家的抗震防災事業,遇到工程難題時不僅不怕,還會特別興奮,他思路活躍,總是帶著我們想盡辦法解決。”8月26日,呂西林獲頒上海市科技功臣獎,他在感言裡憶起導師朱伯龍,情難自抑、幾度哽咽。不負先生期許,“將一輩子奉獻給中國建筑的抗震防災事業”,“國家需要,隨叫隨到”,呂西林做到了! 

中國工程院院士、同濟大學教授呂西林談獲評上海市科技功臣獎的感想。黃曉慧攝

唐山地震的震撼,一生的選擇

呂西林的學術生涯是大地震“震出來”的。1976年唐山大地震發生時,他在西安冶金建筑學院讀大學,西安有震感,師生們就搭棚子在學校操場上過夜。

“為什麼房子會倒?能不能讓它不倒?”幾個不眠之夜裡,這個疑問在呂西林心裡扎了根,也促使他在大學畢業后,報考同濟大學結構理論研究所攻讀碩士和博士學位,師從我國工程抗震名家朱伯龍教授。

當時,國內對建筑抗震的研究幾乎空白,一些工程人員甚至認為“地震是小概率事件,沒必要花太多錢加固”。

“那時,我們連像樣的實驗設備都沒有,朱先生卻一直鼓勵我鑽研建筑抗震,畢業后要留在上海。”呂西林回憶。

1984年,呂西林獲得博士學位,成為同濟大學首位自己培養的結構工程博士,博士論文《砌塊房屋抗震能力分析及其數學模型識別》研究的課題,是當時國際上工程抗震的重要方向之一。他留校任教后專攻高層建筑抗震這一方向,但國內鮮有高層建筑,呂西林在“冷板凳”上一坐就是8年。“很痛苦的過程,要想接觸最前沿最先進的科技,還得到頂尖的學府”。他先后爭取到了赴加拿大阿爾伯塔大學土木系和香港大學土木系進修的機會。

1993年,學成歸來的呂西林趕上了浦東開發開放的熱潮,一棟棟高樓在上海拔地而起,呂西林也迎來了堅守的回報——穿梭於實驗室和各大高樓工地現場,為這些高層建筑量身打造“強筋健骨”。

250米以上超高層建筑遇到大風和地震,搖晃問題怎麼解?上海中心大廈開始繪制設計圖紙時,呂西林就率先向建設單位提議要考慮這一問題,並提議在大樓屋頂設置阻尼器。可當建議被採納后,他卻面臨始料未及的難題——此前國內沒有先例,國際上可供借鑒的經驗寥寥。此時,呂西林身上陝西人“饸饹床子越壓越筋道”的性格顯現出來了,他帶領團隊一遍遍地做模擬實驗,科學論証,阻尼器的重量從1400噸一路調整到1000噸,有效減少大樓的搖晃感,提升大樓的安全性及舒適度。

上海中心大廈的創新之舉,讓呂西林聲名大噪。2010年,350米的重慶來福士廣場的設計圖紙遞到呂西林的案頭。“重慶天氣炎熱,建筑內部的空調溫度較低,熱脹冷縮、冷熱交替,大樓容易出現裂縫。”呂西林認為,傳統加強,一般是將建筑的梁和柱加粗,不僅工期長、成本高,而且房屋可使用的面積還會縮水。

反復論証后,呂西林團隊給出結構抗震的“組合拳”:“橡膠支座+滑動支座+黏滯阻尼器”。“隔震支座”安裝於塔樓頂部與連廊之間,地震發生時支座搖動、消能減震,而其上面的建筑體不動,以柔克剛,既大大提高了建筑的抗震能力,還能節約大量工程時間和造價。如今,靈活、創新性的組合式隔震減振系統,已成功應用於上海國際賽車場重大工程及國外十多項建筑工程中。

呂西林(右三)在工程現場指導學生。同濟大學供圖

安全責任大於天,用科學守護生命

2008年,汶川大地震發生后的第4天,由呂西林擔任領隊的同濟大學專家組6人就作為國家住建部派出的“房屋應急評估專家組”,奔赴抗震救災第一線。

他們第一站來到廣元市,當了解到青川受災更嚴重,房屋評估任務更為急迫時,專家組當即向當地規劃建設局提出:“讓我們上青川!”5天內,專家們馬不停蹄,先后在廣元、青川、蒼溪等地完成了223棟房屋的評估。

在受災嚴重的青川縣城,余震不斷,不少房子樓體上布滿密密麻麻的裂縫,連磚頭都露了出來,看得人心慌,周圍群眾都為這些專家捏把汗。

呂西林的心情沉重而復雜。“為什麼有的房子倒了,有的沒倒?”唐山地震的記憶,瞬間又浮上心頭。憑借豐富的專業經驗,他和同濟大學的幾位專家一層層“掃樓”,不漏過一面牆、一道門。最后評估結果認定,除67棟需“立即拆除”外,其余大部分可以入住。“許多在外露宿的災民們可以回家了!”大家都鬆了一口氣。

此后,呂西林十幾次率隊奔赴災區,足跡遍及都江堰、成都、青川、廣元、蒼溪及陝西寶雞等地,完成災區建筑物的抗震鑒定面積超過500萬平方米。

“兩次大地震讓我明白,抗震研究不僅是科學問題,更是生命問題。”呂西林說,“我們的工作,就是要讓建筑在地震中'站得住',讓人能活下來”。

在學術上,但凡涉及建筑結構安全問題,總會看到呂西林陝西漢子骨子裡“硬氣”的一面。有一次,他被邀請參加一個工程的專家評審會,別人說這只是走過場,呂西林卻認真研判,發現設計中不合理之處,當即提出不同意見和改進方案,“我來是給工程質量把關,不是來湊‘專家’人數的,如果只要鼓掌通過,你們下次不要請我了。”呂西林堅持原則,硬剛到底。如他經常對學生們說的“抗震防災是一項公益事業,我們要有奉獻精神,更要有使命感和責任心。”

呂西林對團隊成員承擔項目有嚴格要求,“必須通過整個科研團隊反復實驗和嚴謹論証,確保項目安全、牢靠。”在他心裡,建筑安全責任大於天,必須牢牢守住底線,他參加工作幾十年來,沒有任何一個項目發生過質量問題或經濟問題。

呂西林為被震裂的建筑“把脈診斷”。同濟大學供圖

一輩子的堅守,讓中國建筑“震不倒”

近年來,呂西林指引團隊成員周穎教授研發的“建筑群地震響應AI大模型”再次成為學術界熱點——通過融合建筑物理特性與深度學習,僅需0.5秒即可預測21層高樓的地震響應,相當於給建筑群裝上“神經系統”。2025年7月,這個AI大模型亮相世界人工智能大會。

“中國的城市發展變化很快,高層建筑、連片建筑層出不窮,單體建筑就像一個個孤立的細胞,隻研究‘單個細胞’,難以掌握‘全身狀況’,要研究整個建筑群的抗震響應。新科技日新月異,我們要不斷學習新東西,適應新的變化。”呂西林的創新理念影響著整個實驗室,他對結構抗震新技術的高度敏感性總能准確預判未來走勢,對應開發出新的技術。

前一陣,上海張園7500噸重的石庫門建筑群實現整體“搬家”后,重新“歸位”,呂西林團隊研發的“步進式移位”發明專利及相關技術成果,在其中大顯身手。此前,上海音樂廳和上海玉佛寺大雄寶殿等優秀歷史建筑的移位改造,都有呂西林及其團隊的技術支撐和忙碌身影。

同濟大學結構防災減災工程系教授蔣歡軍在呂西林身邊學習工作了30年。他感觸最深的是呂西林身上不竭的學習勁頭和創新活力。“呂老師常對我們說,隨著新材料和新結構的出現,現有的技術標准未必適用,不要盲從標准,受現有標准的束縛和限制,更不要受現有結構抗震技術的束縛”。

學術生涯裡,呂西林獲獎無數,著作等身。2017年,呂西林獲美國土木工程師學會“紐馬克獎”,成為這一獎項設立后的首位中國籍獲獎者。諸多榮譽中,呂西林最看重的是“全國優秀教師”稱號,這是對他40多年人才培養的肯定。他培養的學生中許多人已成為我國結構抗震領域的骨干。

他鼓勵、資助學生大膽登上國際論壇作報告。同濟大學土木工程學院教授周穎說,自己在讀博期間,正是呂老師的鼓勵和指導,讓她有機會在國際論壇上作學術報告。留校后,她又赴美國開展項目合作,在學術道路上一路成長,現已成為國際隔震與消能減震控制學會副主席、同濟大學土木工程學院院長。

有人問呂西林,這一輩子隻做抗震研究,會不會覺得單調?他搖搖頭:“地震不會消失,我們的研究也不會停止。只要還有一棟房子可能在地震中倒塌,我的工作就沒做完。”

從唐山到汶川,從實驗室到聳入雲端的高樓大廈,呂西林用一生踐行著一個信念——讓中國的建筑“震不倒”,讓人們在安全牢靠的房子裡安居樂業。

(來源:人民日報中央廚房-大江東工作室)

(責編:沐一帆、軒召強)

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