上海的地铁里程不断延伸，截至2021年6月，上海地铁运营线路长度已经达到772公里。庞大的地下空间安全无虞，地铁每天井然有序地运行着，这一常规状态的背后，离不开一位老科学家的贡献，他就是同济大学土木工程学院地下建筑与工程系原系主任杨林德教授。2009年，杨林德教授团队提交的上海市工程建设规范《地下铁道建筑结构抗震设计规范》（以下简称《规范》）报批稿，经上海市建设和交通委批准后于2010年1月1日起施行，成为我国首部地下结构抗震设计规范。12年后的今天，《规范》的修订版再次出炉，从更高的技术层面保障着上海城市的“地下安全”。

　　日前，记者有幸采访了这位年逾古稀的老科学家。

日本阪神地震后启动研究工作

　　地震对于建筑的危害是非常巨大的，“建筑抗震”是各大学术机构研究的重要学术问题之一；但是，长期以来地下结构的抗震研究却几乎是空白。杨林德告诉记者，这是因为地下结构的侧向变形受到岩土体的限制，而且建筑高度比地面结构低、变形小，尤其不会产生鞭梢效应，不太容易被损坏。所谓鞭梢效应，就是当建筑物受地震作用时，其顶部的突出部分由于质量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大速度，产生较大的位移，就像鞭子的尖端一样。

　　1995年日本阪神大地震却颠覆了人们的常规看法。位于神户市中心的大开地铁站在此次大地震中被严重摧毁，直到震后7个月，才恢复了通车能力；又经过了近半年的时间，才完全恢复了正常运营。

　　上海的地铁建设始于20世纪90年代初，大开地铁站的严重损毁让当时上海市的相关领导非常担心：万一出现地震，上海所建设的地铁站能否经受住考验？能否确保人民群众的安全？当时的杨林德教授兼任上海防灾救灾研究所水灾防治研究室主任，他意识到这是一个非常有前瞻性的课题，于是启动了研究工作，并把研究生马险峰送往日本大阪市立大学学习，全面了解日本地下工程抗震研究的相关情况。

对上海地铁站进行体检

　　当时，地下空间的抗震设计研究工作在国内属于空白，没有经验可以借鉴，杨林德需要解决两大难题。首先，要把200多米长的地铁站放到振动台上进行模拟实验，就要打造缩小版的地铁抗震模拟试验系统。第二，要研究土性和抗震设计方面的关联度，不同的土性有不同的参数和技术特征，上海的地层非常复杂，从地表往下有十几种不同的土层，最常见的是黏土、砂土、粉土、粉质黏土等。

　　为了解决这些难题，杨林德科研团队整整努力了两年，他的博士生季倩倩和博士后郑永来在四号线的德平路站和海伦路站打了钻孔，全面研究地铁所处位置的土层动力学特性。团队还专门利用国家重点实验室的大型振动台设备开展了能模拟70米地铁结构地震响应的振动测试，进行理论参数和实际参数的比较研究工作。结果显示，理论研究与振动台实验误差结果未超过10%，说明杨林德团队当时提出的理论是可靠的，具有可操作性。

　　经过艰苦的科研工作，杨林德团队给了上海市领导们一颗定心丸：上海市现有的地铁站具备可靠的抗震功能。在后续的新地铁站建设过程中，又加入了杨林德团队的科研成果，使得地下车站更加安全可靠。

　　杨林德说，之所以大开地铁站在阪神大地震中被严重损毁，原因在于此次地震属于直下型地震，即震源几乎在城市的正下方，地震烈度相当于我国标准的10度以上。而上海市发生高烈度直下型地震的几率几乎不存在，按照7度地震烈度设防已经足够。

汶川大地震后，杨林德又负责主持了国标《建筑抗震设计规范》（2010年修订版）新编第14章地下建筑的编写工作。经国家住房和城乡建设部批准后，该规范已于2010年12月施行。

一本规范服务全国

　　《规范》出炉后，获得了设计单位的广泛好评。

　　杨林德认为，原因在于这部《规范》可操作性强，也不需为抗震结构增加很多成本。设计水准方面，一般抗震按“三水准”设计，也就是地面结构按小震不坏、中震可修、大震不倒设计。而《规范》提出地铁建筑按“二水准”设计，也就是中震不坏、大震可修；还有在设计方面进行优化，地铁车站一般有上下两层，要把地铁下层中间的柱子做的比上层柱子粗。今天，国内很多单位都在参照此《规范》进行地铁站的设计和建设。

杨林德在1958年考入同济大学铁路、道路和桥梁工程系，1963年毕业后留校，在地下空间的研究领域奋斗了半个多世纪。他曾经参与了杭州宝石会堂地下洞室围岩稳定性分析的研究工作，主持承担了杭州铁路分局地下机务段的设计任务。1988年，他开始承担水电站地下厂房试验洞的位移反分析研究，研究项目有浙江安吉的天荒坪抽水蓄能电站、广州抽水蓄能电站、江苏宜兴抽水蓄能电站等。20世纪90年代中期，上海市区在城市建设快速发展过程中，发生多起与基坑开挖有关的工程事故，杨林德开始致力将反分析方法由岩体工程引入土体工程，以改进基坑支护设计计算方法的研究。据杨林德介绍，地下结构和地面结构不一样，在地下挖了洞后，如果周围岩石结构比较稳定，就认为处于安全状态；如果岩石结构变形，那稳定性就有问题，需要马上加固。

最喜欢和学生一起工作

　　谈起自己的成绩，杨林德非常谦虚，他说自己的人生就是解决祖国需要解决的实际问题。他一辈子和学生们一起努力工作，指导了7名博士后研究人员、51名博士研究生、37名硕士研究生。现任同济大学土木工程学院地下建筑与工程系主任的丁文其教授正是其学生中的一员，他说：“杨老师能在重大工程问题中发现问题，在持续探索发展新的研究方向上很有特色与成就，在杨老师的指导下开展科研工作，让我的学术生涯受益匪浅。”担任同济大学离心机实验平台主任的马险峰对于导师的帮助也非常感激，他说：“杨老师很关注细节，每位学生的论文都要亲自改，一个标点符号都不放过。”

　　杨林德的学生们在各自岗位上也取得了不俗的成绩。博士后徐日庆目前担任浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心副主任，博士后王明洋是“爆炸冲击防灾减灾”国家重点实验室主任，博士生朱合华是国家973计划首席科学家，博士生吕小泉是国家住建部无障碍专家委员会专家，博士生刘伟担任了重庆交通科研设计院的董事长，担任中交三航局总工的时蓓玲博士在港珠澳大桥项目中作出了突出贡献，目前担任上海城投集团总工的季倩倩正是当年开展地铁振动台试验的博士生之一……去年年末，从中国工程院传来喜讯，王明洋和朱合华在2021年中国工程院院士增选工作中脱颖而出，双双晋升为中国工程院院士。

　　杨林德坦言，自己另一个特别关心的科研方向是人防工程封堵技术和预留技术。“我们看到的大量地下空间一般都有两种功能，比如地铁站，和平年代是地铁站，战争年代就是防空洞。在建设时，都需要考虑功能转化，可以快速进行封堵和通道转换。假设城市某个地方发生核武器爆炸，地下空间必须要考虑抵御核武器冲击力和核辐射影响，另外还要考虑如何防止化学武器的攻击。”

　　老骥伏枥，初心不改，杨林德的学术梦想还在持续……

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