“上海科技功臣”吕西林：高层建筑抗震抗风背后的“安全密码”

7月的一场活动上，吕西林应邀上台介绍自己的学术经历。这位现年70岁的中国工程院院士两鬓已白，开口不到5分钟便提到了自己的导师，泣不成声，情绪久久难以平复。

吕西林。本文图片均为 受访者供图

1976年唐山大地震的发生，让时任同济大学副教授的朱伯龙投身抗震防灾课题，并带出一支抗震研究的队伍，其中就包括1979年投入其“门下”的研究生吕西林。2008年4月12日，朱伯龙与世长辞。一个月后，汶川大地震发生，来不及沉溺于悲伤，吕西林冒着余震不断的危险，第一时间赶赴北川县。一师一徒，隔空完成了使命的交接。

作为中国培养的首批结构工程博士，吕西林与“建筑结构抗震”打了大半辈子交道。他开发的“组合消能减震支撑技术”，成功应用于上海世博会重大工程、汶川地震后恢复重建工程等；他建立了复杂高层结构抗震试验成套技术和结构性能评估方法，为上海中心大厦、上海环球金融中心、重庆来福士广场四塔楼连体建筑结构等重要工程的抗震设计提供指导；他参与完成优秀历史建筑上海音乐厅、上海民立中学教学楼和上海玉佛寺大雄宝殿等移位改造工程，为保护优秀历史建筑提供了一种创新技术……2017年，吕西林获美国土木工程师学会“纽马克奖”，截至目前，他仍是国内唯一的获奖者。

吕西林在工作中。

8月26日，上海市科技功臣奖授予著名建筑结构抗震专家、中国工程院院士、日本工程院外籍院士、欧洲科学与艺术院院士、同济大学教授吕西林。他曾主持完成国内50多栋复杂高层建筑的抗震研究工作，工程遍及20多个城市。但论及复杂高层建筑的抗震工作，他仍觉得“像在高空走钢丝”——不知不觉，他在钢丝上走了有四十多年了。

吕西林用他的专业与奉献，身体力行地化身为一座城市的“安全密码”，也在国际舞台打出中国建筑结构抗震研究的闪亮名片。

灾后第一时间奔赴现场，运用技术助力灾区恢复重建

“地震一瞬间造成了那么多房屋倒塌，夺去了那么多活生生的生命，对我内心的触动特别大。”吕西林说，40多年前的1976年，唐山大地震发生时，他正在西安冶金建筑学院（今西安建筑科技大学）读大二，学的是“工业与民用建筑”专业。那时，西安也有明显震感，但更大的震动发生在吕西林心中，“从那时起，我就立志要读研，一心要做建筑结构的抗震研究。”

大学毕业后，吕西林如愿进入国内土木工程学科实力居前的同济大学，攻读结构工程硕士学位。1982年3月，他开始继续在同济大学攻读结构工程博士学位，师从同济大学知名专家朱伯龙教授，论文选题是针对我国量大面广的砌体结构的抗震研究。1984年12月，吕西林顺利通过博士论文答辩，成为同济大学培养的第一位结构工程博士，此后他留在同济任教至今。

2008年之于吕西林是不平凡的一年。4月12日，导师朱伯龙在与病魔顽强抗争17年后，不幸逝世。一个月后，震惊全国的5·12汶川大地震发生，吕西林没有犹豫，在震后第4天即带领同济大学专家组6人作为国家建设部派出的“房屋应急评估专家组”，奔赴抗震救灾第一线。彼时，现场仍有余震的风险，灾区的楼体上布满了密密麻麻的裂缝，但吕西林面无惧色，钻进一处处受损的房屋，用自己的专业“望闻问切”。在为期一周的时间内，他和专家组成员先后在广元市、青川县、苍溪县等地，对受灾房屋进行应急评估。

2008年，同济大学成立抗震救灾专业技术志愿服务队。

此后，吕西林也将一套结构抗震新技术“组合拳”带到了汶川地震灾区恢复重建工程，乃至国家校舍抗震安全工程等现场。通过将“橡胶支座+滑动支座+黏滞阻尼器”“耗能支撑+黏滞阻尼器+橡胶支座”的“组合消能减震”装置安装于建筑基础与地基之间、主体结构层间、相邻减震间隙中，地震发生时以柔克刚：支座变形、阻尼器耗能而建筑结构地震反应锐减。“传统加固，一般是将建筑的梁和柱加粗，不仅工期长、成本高，而且房屋使用面积还会缩水。”吕西林介绍，采用抗震新技术，既大大提高了建筑的抗震能力，还能节约大量工程工期和造价。

此外，吕西林也意识到，在地震工程研究领域，以国际合作来应对地震灾害这一全球性问题已是大势所趋。汶川地震后，吕西林创建地震工程领域的“光华国际学术论坛”，每届均有一批来自国内外地震工程领域的同行会聚同济，交流最新研究成果。论坛已连续主办10届，成为地震工程领域的旗舰会议，扩大了中国在结构抗震领域的国际影响力。

摩天大楼巍巍耸立的支撑者，历史建筑昂然屹立的守护者

20世纪90年代浦东开发开放，上海开始加速“长高”，一栋栋摩天大楼画出最美天际线，吕西林也迎来了学以致用的“高光时刻”。

如今，每到上海的台风天，人们会习惯性地关注上海中心大厦。这栋632米的中国第一高楼能否安全抵御台风，125、126楼层间的阻尼器摇摆幅度如何，几乎成为人们观察台风影响的一个惯常视角。

事实上，这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，也是世界上最重的电涡流摆式调谐质量阻尼器，彰显出中国智慧。阻尼器重达1000吨，由上海材料研究所和同济大学等单位共同研发，能够减少大楼的振动，提升大楼的安全性及舒适度。其中，在屋顶设置电涡流阻尼器的方案，及最终将阻尼器确定到1000吨的参数设计，正是依靠吕西林的团队研究论证得出的。而如今在经历“贝碧嘉”等台风时，吕西林团队仍坚持对阻尼器进行实时监测。

数十年的时间里，吕西林团队一直高度关注复杂高层建筑结构的安全性。这些超限高层建筑大多体型特别复杂、内部空间多变、结构千变万化，对结构抗震的挑战巨大。针对高层结构抗震分析理论不完善的问题，他们构建了面向性能化和可恢复功能的抗震设计理论与方法，实现对高层结构抗震性能的准确把控。针对高层建筑结构复杂系统非线性分析难题，他们建立了多层次（材料→构件→结构体系）的非线性力学分析与计算模型，全面揭示结构复杂力学行为。此外，他们研发了系列消能减震装置与多种振动控制技术，高效耗散地震和风振能量，为高层建筑的安全和舒适提供保障。

将研究成果服务于上海乃至全国重大工程的建设，是吕西林一贯以来的坚持，他也一次次亲力亲为，进行现场试验和论证。除上海中心大厦以外，他的研究成果还被应用于上海环球金融中心、世博中国国家馆、世茂国际广场、浦东机场航站楼、陕西法门寺合十舍利塔和重庆朝天门来福士广场四塔楼等国内50多栋复杂高层建筑的抗震设计工作，遍及上海、北京、重庆、广东、云南、新疆、四川、陕西、海南等地的20多个城市。

而在助力城市更新方面，吕西林团队有关提升既有建筑性能与安全的“顶升-移位-加固”技术及实时感知结构状态关键技术成果，已成功应用于上海音乐厅、上海民立中学教学楼，以及上海玉佛寺大雄宝殿等优秀历史建筑的保护修缮中，并为后续张园建筑群等更多优秀历史建筑的移位改造奠定技术基础。值得一提的是，上海音乐厅的平移工作完成于二十多年前的2003年，将彼时72岁高龄的上海音乐厅整体顶升3.34米、平移66.46米，系我国首次成功使用PLC（Programmable Logic Controller，可编辑逻辑控制器）技术进行的大型历史建筑整体平移工程。“我们过去要么是把房屋抬升起来，要么是平移过去——又平移又抬升，是没有先例的。”吕西林介绍。

从“既有”到“新建”，吕西林系统建立了上海市建筑工程抗震技术标准体系，获国家科技进步二等奖3项、省部级一等奖10项及何梁何利科学与技术进步奖，并荣获国际权威奖项“纽马克奖”。此外，吕西林在从教生涯中潜心育人，两次获评“全国优秀教师”，培养博士96名、硕士110名，其中2人获“国家杰出青年基金”、5人获“全国建筑结构行业杰出青年”。

2017年，吕西林教授领取美国土木工程师学会“纽马克奖”。

面向未来，吕西林和团队正在探索利用AI进行建筑群地震响应的智能预测，“以往我们研究的多是单体建筑的抗震情况，而从提高城市韧性的角度，现在要用人工智能的手段，把更大范围建筑工程的特性、既定环境下的响应都分析好，作整体的预测，再进行减灾方案的设计。”

“我们已经可以自豪地说，中国的抗震减灾科技水平已经跻身于继美、日之后的第一军团，差距在不断缩小。”回望过去的四十多年，吕西林表示，结构防震减灾，“还有好多事情要做”。他会坚守初心，带着团队一道，继续朝着认准的方向一直走下去。放眼未来，他依然信心满怀。