问题:城市天际线持续抬升,超高层与复杂高层建筑地震、强风等极端作用下的安全性、可用性与快速恢复能力,已成为工程建设绕不开的现实课题;高层建筑不仅要“站得住”,更要在灾害来临时尽量减少结构损伤、缩短停用时间,降低次生风险累积。如何让建筑在灾害作用下既“扛得住”又“恢复快”,考验工程技术的系统能力与长期投入。 原因:一上——我国城市化进程加速——超高层、连体建筑、复杂体型建筑增多,结构受力更复杂,振动控制更具挑战;另一方面,地震活动与强对流天气等自然因素具有不确定性,叠加人口密集、功能高度集中等特点,使高层建筑安全带有明显公共属性。更重要的是,传统“单纯加大构件尺寸”的做法往往带来成本上升、工期延长、使用面积受限,难以同时满足安全、经济与效率要求。这推动行业从“被动承受”转向“主动控制”,从“满足规范”走向“面向性能”,以消能减震、隔震控制等技术提升建筑韧性。 影响:长期从事建筑结构抗震研究的吕西林,正是在此背景下推动多项关键技术走向工程实践。他的研究兴趣源于对地震灾害的切身记忆。1976年唐山地震波及西安,亲历震感与校园避险经历,让“为什么房子会倒、能否让它不倒”的追问在他心中扎根,并引导其走上结构工程抗震研究道路。此后,他在同济大学完成硕博学习并留校任教、赴海外深造;回国时又赶上浦东开发建设热潮,大量高层项目对抗震与抗风性能提出更高要求,为科研成果落地提供了广阔场景。 在重大工程中,面向风险的工程化方案尤为关键。以上海中心大厦为例,超高层在强风与地震作用下可能出现较大摆动,影响结构安全与舒适度。团队提出在屋顶设置电涡流阻尼器并提升参数,通过反复模拟与试验,将装置重量从1400吨调整至1000吨,在控制响应的同时兼顾工程可行性与综合成本。这一做法探索了电涡流阻尼器在超高层建筑抗风控制中的应用,也提升了社会对高层建筑风震耦合风险与振动控制技术的认识。 再看重庆来福士广场等复杂高层工程,冷热交替、材料热胀冷缩等因素可能带来裂缝隐患。若沿用“加粗梁柱”的传统加固路径,往往陷入工期、成本与使用空间的拉扯。团队结合项目特征提出“滑动支座+黏滞阻尼器”的组合隔震减振系统,安装于塔楼顶部与连廊之间,使地震时通过支座滑移与阻尼耗能削减上部结构不利反应,在提升抗震能力的同时兼顾工期目标。据介绍,这类可灵活组合的隔震减振系统已在多项国内外工程中应用,表明了从单点技术突破到可复制工程体系的转化路径。 对策:面向未来城市安全,抗震研究不能止步于实验室成果,更要形成“技术—标准—人才—应用”的闭环。吕西林将所获奖金全额捐赠设立教育用途基金,指向的正是人才培养与持续创新能力建设。防灾减灾与智能建造等方向,需要青年科研人员在基础理论、关键装置、工程验证与数字化手段等接续发力;同时,要推动大型试验平台与工程现场联动,提高模型试验、数值模拟与现场监测的协同效率,加快形成面向性能化、强调可恢复功能的设计与评估方法。对公共安全而言,这类投入既是科研课题,也是民生议题与发展需求。 前景:随着新材料、新传感与数字化技术加速应用,建筑结构安全正从“事后修复”走向“全过程韧性管理”。未来,高层建筑的抗震抗风设计将更强调“可恢复、可运营、可维护”,通过消能减震装置与控制技术、结构健康监测、基于性能的设计方法等手段,使城市关键建筑在灾害冲击下尽量保持功能连续性。,行业也需要在规范体系、工程保险与运维机制等层面形成协同支撑,让技术创新更快、更稳地转化为可量化、可验证的安全增益。
从实验室到工程现场——从理论突破到技术应用——吕西林院士四十载坚守展现了科技工作者的责任与追求;随着我国城镇化推进,建筑抗震领域仍将面对新的挑战。期待更多科研工作者延续这种精益求精的专业精神,以科技创新守护人民生命财产安全,为建设韧性城市贡献力量。