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同济大学:研究成果让摩天大楼抗震防灾更可靠

日期:2017-03-15 11:16:27编辑作者:阳光在线企业邮局
 632米,这是中国第一高楼上海中心大厦的高度。摩天大楼如何防止在地震、风灾到来时屹立不倒,是一项引人关注的课题。同济大学李杰教授团队将源头创新的理论成果应用于上海中心大厦抗震设计,使摩天大楼的抗震可靠性有了定量科学依据。
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历经20多年不懈努力,李杰教授团队建立了原创性的工程结构抗灾可靠性设计的概率密度演化理论,不仅有助于摩天大楼、大跨桥梁等土木工程结构防灾减灾,还被国内外学者在飞机制造、太空机器人研发、海岸演化等领域广泛应用。在近日召开的国家科技奖励大会上,此项成果荣获国家自然科学奖二等奖。
一幢500米高的大楼包含10万个构件、具有数十万个自由度,地震到来时这些构件如何共同工作,大楼会不会损伤、破坏、垮塌,概率有多高?利用经典理论,研究这些问题需要求解近百万维偏微分方程,几乎不太可能。李杰团队建立的广义概率密度演化方程,揭示了一个基本的科学规律:系统物理状态的变化推动了概率密度的演化。这大大简化了原本极高维数的方程,为重大工程结构的动力灾变分析和抗灾可靠性设计提供了关键理论基础。通过科学分析找出建筑的薄弱点,可以完善设计,提高结构可靠性。
在江苏一幢28层大楼的设计过程中,李杰团队参与抗震可靠性校验,发现上部数层的可靠性显著偏低。通过加装阻尼墙,增加不太多的工程造价,就可以实现设防烈度条件下整幢大楼可靠性提升到98%以上。在上海中心大厦设计与建造过程中,团队的抗震可靠性精细化分析成果也被采纳应用。
本项成果由李杰和陈建兵、陈隽和吴建营等教授完成,得到海内外同行高度评价。美国工程院院士洪华生在2009年国际结构安全性与可靠性大会特邀报告中指出:“概率密度演化理论实现了突破性进展。”丹麦爵士勋章获得者尼尔森教授将广义概率密度演化方程定名为“李—陈方程”。2014年,李杰荣获美国土木工程师协会颁发的弗罗伊登瑟尔奖章,是40年来20位获奖者中唯一的亚洲学者。

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