本文首发于上海科技报
在地震中，许多受害者因建筑物倒塌的横梁和倒塌的墙壁而丧生。特别是高层建筑，如果不采取抗震技术，不仅在强烈地震中伤亡更加严重，而且经济损失也将是巨大的。中国位于世界两大地震带——环太平洋地震带和欧亚地震带之间。受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块挤压，全国三分之二的地区遭受地震影响。唐山地震和汶川地震中，绝大多数死亡与建筑物倒塌有关。钢结构由于重量轻、施工速度快，在我国许多高层建筑中越来越多地得到应用。同济大学李国强教授、沉祖彦教授、陈依依教授、孙菲菲副教授组成的项目团队经过近20年的努力，研发出多层高层钢结构抗震关键技术三项：抗震理论技术、地震软件技术、能源消耗。减震技术产品已获得专利5项、软件著作权3项。在国内外期刊发表专着5部，发表论文189篇钢结构高楼抗震，其中SCI收录24篇，EI收录77篇。该项目荣获2010年上海市科学技术进步一等奖。
提出先进的钢结构抗震理论
在小地震下结构为弹性结构，在大地震下结构为弹塑性结构。如何准确分析高层多层钢结构在大震作用下的弹塑性地震响应并提出合适的控制指标要求，是极其重要的技术和理论问题。 1985年墨西哥大地震，因设计计算不当，10栋多层钢结构建筑倒塌； 1995年日本阪神大地震中，许多钢结构建筑构件受损。
项目组经过多年研究，提出了先进的钢结构抗震理论和设计方法，解决了这一技术难题。首先，建立了多高层钢结构各构件的滞回模型，为结构弹塑性地震反应计算奠定了基础；其次，基于有限元方法钢结构高楼抗震，建立了多高层钢结构各构件的非线性单元理论来解决该问题。关键问题是计算结构的弹塑性地震响应；三是找到了多层结构弹塑性地震反应的演化规律和控制方法，解决了结构“抗大震”设计的重要指标和方法问题。
开发中国自己的“抗震设计软件”
建筑学是一门应用学科，仅有理论基础是不够的。为促进技术推广，项目组开发了具有自主知识产权的多层钢结构抗震理论与技术专用工程应用软件，有效地将理论转化为实用工具，为设计单位提供了便利。经过实验测试，该软件设计精度相当高，达到国际先进水平。
目前，上海现代建筑设计集团等600多家设计单位已应用该软件。已应用于杭州会展中心、上海古北商务办公楼、哈尔滨国贸大厦等重要工程的抗震设计。竣工设计建筑面积超过3000万平方米，取得了良好的经济效益和社会效益。
李国强教授表示，根据建设单位的需要，一般只需要增加10%的造价，相关高层建筑就可以达到抵御7度地震的能力。
提供耗能减震技术产品
耗能减震是目前建筑行业抗震领域的前沿领域。其主要目的是将地震输入结构的能量引导至专门设计的结构和构件进行吸收和耗散。也就是说，可以引导地震能量，防止其对建筑物主体结构造成破坏。考虑到多层建筑钢结构的特点，项目组开发了屈曲约束支撑产品。
屈曲约束装置是一种集支撑件和消能减震器于一体的新型地震消能构件。套筒用于对支撑核心材料提供约束，避免建筑结构在地震波压力下发生屈曲，导致结构破坏和倒塌。
值得一提的是，该产品曾用于上海世博中心的建设。是我国首个应用于大型建筑施工的具有自主知识产权的减震技术产品。在上海虹桥交通枢纽建设过程中，项目组量身定制的8根17米长的屈曲约束支架是目前世界上最长的屈曲约束支架之一。该产品还被用于东方体育中心、中央电视台新台主楼、阿富汗喀布尔万豪五星级酒店的建设。还在玉树地震灾区重建中发挥了作用，被用于玉树红旗小学的建设。
“未来，我们希望在墙内实施这种屈曲约束支撑，这将扩大适用领域，提高更多摩天大楼的抗震安全性。”李国强教授说。
（本文写于2011年）
