李杰院士：为复杂高层建筑安全保驾护航

图说：李杰  受访者供图（下同）

　　他和学生提出的“广义概率密度演化方程”，被国外学者称为“李—陈方程”；他和团队创立的大型生命线工程网络可靠性分析理论，成为国际同行广泛认可的“RDA方法”。凭借开创性的研究工作和突出的学术成就，2017年，他当选国际结构安全性与可靠性协会主席。

　　他就是新当选的中国科学院院士、同济大学土木工程学院教授李杰。他数十年如一日，始终心怀学术使命和科学追求，一直奋进在结构工程理论创新的最前沿。

　　他时常对青年学生说：“真正能让你安慰一生的，是你解决了困惑我们人类发展的基本的关键的科学问题。”这是对青年学者的勉励，也是他身为科学家的心声。

　　揭开“随机世界”科学奥秘

　　李杰的最大贡献在于，他揭开“随机世界”的科学奥秘，为复杂高层建筑安全保驾护航。

 　　“鉴于您对概率密度演化理论的发展，以及在大规模生命线工程抗震设计方面的贡献，美国土木工程师协会决定授予您Freudenthal Medal（弗洛伊登瑟尔奖章）。”2014年，授予李杰的颁奖词这样写道。该奖被国际公认为工程可靠性与结构随机动力学领域的个人最高学术荣誉，李杰成为该奖设立40年来首位获奖的亚洲学者。

图说：李杰获美国土木工程师学会Freudenthal奖章

　　何谓“概率密度演化理论”？ “我们生活在一个充满不确定性的世界中，但人们总是希望获得确定性的结果。”李杰介绍说，“概率密度演化理论就是希望用一种精确的方式，反映随机系统中概率结构的变化规律，而我们建立的‘广义概率密度演化方程’，则揭示了确定性系统与随机系统之间的内在联系。”

　　在土木工程中，地震、飓风、火灾等自然灾害可能在何时、何地发生，强度多大，破坏性有多么严重，建筑结构的材料性质如何，都是不确定的、随机的。怀着对关键科学问题探究的热情，李杰改变了传统的研究思路，自上世纪90年代初开始这一研究。经过10余年创新探索，他提出了“基于物理研究随机系统”的思想，并在此基础上发现了“随机系统中概率结构的变化，在本质上取决于系统物理状态的变化”这一规律，实现了认识上的突破。

　　护航国内外重点工程

　　团队将研究的概率密度演化理论运用于随机动力系统的分析。在土木工程中，高层建筑的地震倒塌、跨海大桥的风毁事件等等，无不与随机动力系统的分析相关。然而，经典的随机动力学理论，难以解决复杂结构与各种不确定灾害之间的灾变分析。应用李杰和他的团队所发展的概率密度演化理论，则能较好地解决大型复杂工程结构设计中的灾害响应分析问题，从而可以通过科学的结构抗灾可靠性设计措施，为工程结构保驾护航。

　　重要理论成果直接支撑重大工程建设：我国容积最大的1.2万立方米特大型混凝土消化池抗震设计、华东500千伏骨干电网高压输电塔抗风可靠性分析、牙买加西摩兰大桥（位于10度高烈度地震区）抗震可靠度设计、总高632米的上海中心大厦抗震可靠性分析……在这些国内外重点工程建设中，“概率密度演化理论”都发挥了重要的科学支持作用。

　　优化生命线网络抗灾

　　除了理论，还有实实在在的抗震研究。大地震突如其来，供水中断、电力中断、煤气中断、交通瘫痪……城市的“大动脉”瞬间停止跳动。如何能让大城市的“生命线工程”在地震中免遭重创？唯有科学的抗震设计。李杰和团队从看不见、摸不着的城市地下管网的抗震入手，开始了长期的艰苦探索。

　　李杰和他的团队深入研究了大型生命线网络的抗灾优化设计理论和关键技术，为大型生命线工程网络系统的抗震设防、抗震设计与系统优化，提供了基础理论与技术支撑工具。研究成果先后应用于沈阳市、郑州市、上海浦东新区等10余个城市生命线工程的抗震可靠性分析之中。这些工程应用实例，成为迄今为止国内外最大规模的生命线工程网络抗震分析和技术改造工程项目。

　　身为上海防灾救灾研究所的带头人，李杰还带领研究所，汇聚同济大学优势学科力量，通过开展基础性、前瞻性科学技术研究，取得了一批重要的学术成果，培养了一支专业从事防灾减灾的科研队伍，为上海城市安全提供了科技保障，研究成果还辐射全国，为国家防灾减灾与救灾事业发挥了引领与示范作用。

　　“我们希望将地震、火灾、风灾、洪涝、生命线工程事故等城市面临的多种灾害放进计算机里，进行模拟和情景仿真，实现对城市安全风险的动态预报，为上海市城市综合防灾和安全风险治理持续提供有力的科技支撑。”李杰说。

　　新民晚报记者 张炯强