胡聿贤

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胡聿贤,工程力学与土木工程学家,长期从事结构理论、强震地面运动和结构抗震理论及方法的研究。他是中国地震工程学研究与教学的开拓者,为发展中国的地震工程理论和实践,推动国际合作作出了贡献。

胡聿贤 - 概述

地震工程学家。湖北武昌人。1946年毕业于上海交通大学土木工程系。1949年获美国密执安大学土木工程系硕士学位,1952年获博士学位。国家地震局地球物理研究所研究员。致力于地震学与工程学的结合,在中国开创了工程地震学。自60年代初率先领导研究了场地条件对地震和震害的影响,主要结论已应用于中国抗震规范。80年代提出的地震危险性分析综合概率法将国际通用概率法与中国先进的地震预报法相结合,已为中国最新地震区划图所采用。从烈度、距离或震级换算缺少地震记录地区设计地震动的方法已在中国重大工程的抗震设计中广泛采用。在中国首先将随机振动理论应用于地震工程。90年代又开展了城市震害预测与防灾减灾的研究。

胡聿贤 - 研究方向

致力于地震学与工程学的结合,在中国开创了工程地震学。自60年代初率先领导研究了场地条件对地震和震害的影响,主要结论已应用于中国抗震规范。80年代提出的地震危险性分析综合概率法将国际通用概率法与中国先进的地震预报法相结合,已为中国最新地震区划图所采用。从烈度、距离或震级换算缺少地震记录地区设计地震动的方法已在中国重大工程的抗震设计中广泛采用。在中国首先将随机振动理论应用于地震工程。90年代又开展了城市震害预测与防灾减灾的研究。

胡聿贤 - 业绩和成果

1. 工作业绩

胡聿贤长期从事地震工程学的研究工作。他根据地震现场实际经验和理论分析,提出场地条件的影响不宜用烈度调整,而应用地基处理和反应谱调整两种方法处理。这一结果1964年以来为我国的抗震规范所采用。

在断层对抗震设计影响的研究中,胡聿贤将断层分为发震与非发震两种,在发震断层上要注意位错的影响,不必提高烈度;在非发震断层上只考虑土壤影响,不提高烈度。这一结果为我国1974年以后的抗震规范所采用,为工程设计提供了方便。

胡聿贤将中国的确定性地震预报方法与国际通用的地震危险性分析概率方法结合起来,并考虑了多种不确定性的影响,提出了地震危险性估计的综合概率法,并已应用于我国新的地震区划图。针对中国在强地震加速度记录方面的薄弱环节,为更好地利用中国的大量地震烈度数据,胡聿贤进行了地震动估计的研究,提出在国际上常用的烈度与加速度转换关系中增加第三个因素--震级或距离,以间接考虑地震动其它因素的作用。这一方法已为其他学者所接受。

胡聿贤在地震工程学的研究中还进行了结构输入反演的研究和抗设计概率基础研究。他采用时域和频域相结合的方法,在国际上首先研究了非线性结构反应的输入反演问题;提出了反应谱与持续时间的双参数地震动指标及其估算方法,并用以研究结构的低周疲劳破坏。
 
曾主持了几十项重要的科研课题,负责了多项重要与重大工程的地震安全性评价项目。负责的工程项目包括:渤海海洋平台地震危险性分析和地震动参数确定(此项目的成果获国家科技进步二等奖),江苏省连云港核电厂厂址相关地震问题研究等项目。
 
主编了国家标准《核电厂抗震设计规范》(GB 50267-97)、《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)和《工程场地地震安全性评价》(GB 17741-1999和GB 17741-2005)。

2. 主要成果

1) “渤海油田三个场地地震危险性及地震动估计”获1985年国家科技进步二等奖;

2) “场地条件对地震动及震害的影响”获1988年国家科技进步二等奖;

3) “结构振动的输入反演计算方法” 获1985年国家地震局科技进步二等奖;

4) “抗震设计概率基础研究”获1988年国家地震局科技进步二等奖;

5) 核电厂抗震设计规范的研究和编制”获1999年国家地震局科技进步一等奖。

6) “地震工程学”专著获第五届全国优秀科技图书一等奖(1990年)。

3. 人才培养

博士毕业生: 30余人

胡聿贤 - 生平简介

胡聿贤,1922年10月14日出生于北京,祖藉湖北,幼年随家迁至武昌,1941年考入中央大学土木工程系,1944年转到重庆的上海交通大学学习。抗日战争胜利后,上海交通大学迁回上海,1946年毕业。随后担任武汉大学土木工程系助教。1948年进入美国密歇根大学土木工程系深造,攻读结构工程,1949年获土木工程硕士学位,后来受聘担任密歇根大学土木工程系研究助理,同时攻读博士学位,主要研究木桁架桥上弦杆的稳定问题。1952年获得博士学位。毕业后他受聘在纽约一家桥梁设计公司工作,同年与戴月棣女士结婚。

他在美国留学和工作期间了解到中华人民共和国成立后,社会稳定,建设速度发展很快,急需人才,毅然放弃了优厚的待遇,克服重重困难于1955年下半年与钱学森等十几位忠于祖国的中青年学者同船回国。在这条船上他的幼子胡传朔度过了一周岁的生日,为了庆贺他儿子的生日,同船的中国学者开了一个别开生面的“派对”活动,活跃了旅途中的气氛。这艘船载着这些海外赤子于1955年底到达香港。

胡聿贤夫妇回国后,在国内作了短期的参观考察,1956年初到哈尔滨中国科学院土木建筑研究所担任副研究员,主持结构理论方面的研究工作,开展了结构可靠度分析、电模拟和光弹性等实验应力分析、结构温度应力场分析等研究活动。1960年所内机构调整,他的研究室转入地震工程研究,此后他长期在这一新的领域内进行开拓性的研究和科学实践。

在地震工程学中,他强调工程地震应与结构抗震相结合,认为只有地震学家、地震地质学家和工程抗震学家以及工程师们结合起来,相互了解,共同研究,地震工程才能更好地发展。为此,他率先致力于这方面的实践。从1984年以来,他同时担任国家地震局地球物理研究所和工程力学研究所的研究员,在他的倡导和示范性研究工作的影响下,加强了工程地震工作者和结构抗震工作者之间的交流,深化了两个学科之间的联系。经过他和国家地震局地球物理研究所、地质研究所和工程力学研究所同仁们的共同努力,经国家地震局批准于1993年6月成立了国家地震局工程地震研究中心,胡聿贤任中心主任。近几年来他又开展了对城市系统地震易损性和抗震对策的研究,强调采用系统工程原理考虑各种因素之间的相互影响,基于对城市在地震中的直接和间接损失的科学估计,为震后恢复提出对策,这些研究课题都处于国际同类工作的前沿。

胡聿贤以极大的热情关心和支持国家建设,他参与和指导了许多重点建设项目中地震问题的研究。改革开放以后他积极参政、议政,先后担任黑龙江省政协常委、副主席,全国政协委员。胡聿贤关心国内和国际学术活动,他是世界地震工程协会的中国国家代表。自1976年以来他多次出访美国、日本、加拿大、西欧等地。他主持了中美结构抗震设计概率基础、考虑时空非均匀性的地震危险性估计、生命线系统抗震性能等合作研究课题,在国际学术交流中起了重要作用。

胡聿贤几十年来在国内外有关的杂志和会议上发表学术论文120余篇,主编论文报告集4本,这些著作合计达250多万字。他的许多研究成果已汇集于《地震工程学》中。这是中国第一部地震工程专著,在国内外引起了强烈的反响。该书获1990年全国第五届优秀图书一等奖,其改编后的英文版于1996年在美国出版。他有许多科研成果,其中获国家科技进步二等奖2项,省、部级科技进步奖多项。1996年获何梁何利基金科学与技术进步奖。

胡聿贤 - 主要科学技术成就

地震作用随机理论的开拓者

60年代初期,我国经济生活发生了严重困难,中国科学院为了保障科技人员的健康,提出了“劳逸结合”的口号,工程任务和社会活动也相对较少。胡聿贤正是在这个困难的时期奉命开拓新的研究领域的。他起早贪黑带领几个年轻的助手向当时国际上最新的地震力随机理论发起攻关。他首先应用平稳随机过程理论对复杂地震反应的振型组合问题进行了研究,论证了平方和方根的振型组合方法的合理性。这一方法后来在我国的建筑抗震设计规范中得到了采用。他同时对当时的苏联地震区建筑规范中的振型组合方法进行了详细的论证,指出了他们采用的方式是不恰当的。后来前苏联终于改正为与我国规范中同样的计算公式。

关于地震作用的概率模型,通常采用日本金井清(K·Kanai)和苏联M·Ф巴尔希金(Барщтеǜн)的地面运动加速度功率谱表达式。胡聿贤发现这个公式的共同缺点,是不能保证单自由度体系的加速度反应在低频段的有限性,并提出了用“低频减量”加以修正的新的表达式。这一结果不仅丰富了地面运动随机特征的表达方式,同时为进一步研究和改进指出了方向。

胡聿贤在我国最早注意了强震地面运动随机特性的非平稳性,首先对非平稳包线提出了一种简单而又实用的双指数函数表达方式。这一表达式在十几年以后才见诸于美国的有关期刊。

局部地质条件对震害影响的重大突破

胡聿贤十分重视从地震灾害中研究破坏机理和地震作用的规律性。从1962年广东河源地震以来,我国境内几乎所有破坏性地震现场都留有他的足迹。不论是在城市或偏远农村,他都不放过每一个值得研究的震害实例。他常常在一个点上反复进行调查、测绘,直到找出原因或悟出道理来。1970年1月云南通海地震后,他和年轻人一样翻山越岭,野营露宿,走遍了激震区的所有村村寨寨和周围的集镇、厂矿和居民点。这次地震发生在山区和丘陵地带,震区地质、地形和土壤条件比较复杂。经过初步调查以后,胡聿贤发现这次地震是研究工程地质条件对震害和地震动影响的天然实验室,因此建议组织一支野外考察队进一步作调查统计和现场勘察,并亲自参与和负责技术指导。胡聿贤在这项研究中先后2次去震区工作,累计时间达1年之久。在通海地震现场,他着重对因地震工程地质条件不同导致的地震动强度和特性以及震害差异进行了比较全面的论证,并亲自分析现场取得的强震观测数据,因而在以下几个方面取得了重大的进展:

(1)改变了以前孤立地研究地质构造、地形和土质条件影响的研究方法,而是将三者联系起来进行综合分析,从而获得了一些新的结论。例如在稳定基岩斜坡上如果没有滑坡和崩塌的危险,与相应平地上相比地震动强度和震害没有明显的差异,从而改变了以往关于斜坡效应的一般结论。

(2)在分析断裂对地震动和震害的影响时,他首次将断裂分为发震和非发震断裂,并根据大量的调查和观测资料提出了在类同的土质条件下非发震断裂上震害无明显加重的新结论。此外,他还首先提出要区分地面震动和地基在地震中因丧失承载能力而产生的两种震害,并提出应分别采取有针对性的措施。他同时还研究发现地基受震后形成的“液化”等低速层在一定条件下对地震波的传播有衰减作用。

以上新发现对地震区的土地利用与开发建设具有重大意义,有的已被列为抗震设计规范。中美建交以后,在与国家地震局接待的第一个美国地震工程代表团的学术交流会上,胡聿贤向美国专家介绍了他在通海地震中的发现,当场就引起了轰动。这些成果在以后的海城、唐山等大地震中得到了进一步的证实和发展。

地震作用的反演方法和结构破坏准则的改进

1979年,中国实行改革开放后,胡聿贤应美国伯克莱加州大学土木工程系教授彭津的邀请作为客座研究员进行合作研究。他在美国工作一年多时间里,重点进行了结构模型的系统识别和输入地震动的反演计算方法。由于地震的发生在空间、时间和强度上的随机性和观测仪器的昂贵,特别是因为工程上感兴趣的强震发生的频度比较低,因此有关强烈地震中结构和地面震动的观测数据,即使在强震观测发展最好的美国也是极为宝贵的。中国强震观测记录至今还很稀少,因此如何充分利用这批数据提取对工程设计有重要价值的信息一直是深受各国研究者关注的难题。胡聿贤在70年代中期就开始从事结构震动输入反演计算方法的研究。赴美合作研究期间继续发展了这一方法,先后完成了许多篇重要论文,分别发表在国内外有关书籍、期刊和学术会议论文集中。他提出的复合结构模型的参数识别和反演、时域频域混合反演以及多点输出下的反演方法等都有创新。

深化了地震动的工程特性及地震参数的研究

胡聿贤还对地震动参数与结构破坏关系进行了深入地研究。他从结构物的破坏程度推算地震动的设计参数以及这些参数的概率估计。研究的重点是结构物低周疲劳双重破坏准则与地震动反应谱和持续时间的联合估计,以寻求在抗震设计中引入考虑时间影响的方法。这些研究成果除用于结构地震反应分析外,对估计强震地面运动和基岩地震动参数以及其它非地震领域的各种工程振动问题均有重要的应用价值。

结合国情研究和应用地震危险性分析方法

胡聿贤是在我国最早研究基于震源区的地震活动性、地震动衰减和场地地震动强度概率计算的地震危险性分析方法的学者。由于此法能给出不同设计基准期内不同超过概率的地震动强度设计值,从而有可能根据结构使用期的长短和重要性合理地确定设计参数,自70年代以来受到世界各国学者的很大重视。中国拥有世界上最长的历史地震资料,这对发展以统计学为基础的地震危险性分析是一种优势。胡聿贤和他的助手和学生充分利用了这一优势发展了地震发生的时空不均匀模型,这对国际上通用的泊松模型无疑是一个挑战。我国在地震危险性分析研究中的最大困难是缺乏强震地面运动随距离衰减的仪器记录。为了克服这一难题,胡聿贤研究提出了一种“借鸡下蛋”的办法,即首先对世界上强地震仪器记录最丰富的美国加里弗尼亚州的加速度随距离的衰减规律,和以地震破坏程度为主要评定标准的地震烈度衰减规律进行对比分析,找出两者之间的内在联系,然后应用中国的地震烈度衰减规律参照美国的资料建立起一种转换模式,提出了比较适合中国应用的地震动强度(加速度或其它物理量)的衰减规律。此外,胡聿贤及其助手们在地震动衰减规律的表达方式、参数统计和识别方法等方面也有所建树。以上研究结果已成为国内的通用方法,在国外同行专家中也受到了特别的重视。

在地震危险性分析方面的另一个重要问题是不确定性校正,也就是如何将分析模型和参数中包含的模糊、随机和知识不完备等诸多因素统一的修正处理。胡聿贤根据对不确定性的来源和特征的详细研究,提出了一种考虑多种不确定性影响的统一模式。他关于地震危险性分析方法的系统研究是中国第三代烈度区划图的理论基础,同时还在《重大工程地震工作大纲》,《地震小区划大纲》以及《地震安全性评价工作规范》中得到了应用。

身体力行,无私奉献

胡聿贤在他长期的科学活动中始终坚持理论联系实际,一贯支持国家建设特别重点建设项目。早在60年代初期他就参与研究与制订建筑地震设计规范的工作,参与广东河源新丰江大坝抗震加固方案的论证,长江三峡大坝温度应力场的初步分析,四川南部钢铁基地的选址和工程地震等重大工程项目的研究。改革开放以来,他又亲自主持编制了我国第一本核电站抗震设计规范。他还主持承担了国家核安全局“八五”重点攻关课题“核电厂厂址地震危险性分析及地震动参数的确定”。他十分关心中国首批核电厂厂址的地震安全性评价工作,一再强调要应用最先进的方法达到可靠的结果。他还卓有成效地完成了“渤海油田3个场地的地震动危险性分析和地震动参数的确定”,为国家的重点建设和减轻地震灾害倾注了大量的心血。

胡聿贤热爱祖国,热爱科学,长期活跃在地震工程与工程力学科学研究的前沿。他为了保持强壮的体魄,坚持进行体育锻练。以前,他喜欢游泳,打网球、乒乓球、羽毛球,调北京以后,他继续保持爱好体育运动的习惯。不分冬夏,他几乎每天坚持长跑,冲凉水澡。他生活朴素、饮食简单,始终保持劳动人民的本色。他已进入古稀之年,但每天工作依然在12小时以上。他在科学上取得的丰硕成果是与他强健的身体、顽强的拼搏精神和严谨的治学风范分不开的。
他为人正直,心胸豁达,作风朴实。在“文化大革命”期间,他受到了不公正的待遇,但在逆境中,仍然与青年科技人员密切联系,带领他们继续攀登地震工程科学高峰。他平易近人,喜欢和大家一起工作,以便随时交换意见。他以渊博的学识和高超的治学方法潜移默化地哺育了几代学者,培养了硕士和博士生各十余人。他严于律己、勇于进取和为祖国的科学事业无私奉献的精神鼓舞着许多中青年学者奋发向上,受到大家的爱戴与尊重。

胡聿贤 - 简历

1922年10月14日 出生于北京。

1942-1946年 上海交通大学土木工程系,获工程科学学士学位。

1946-1948年 任武汉大学土木工程系助教。

1948-1952年 在美国密歇根大学土木工程系留学,获博士学位。

1952-1955年 任美国纽约一家桥梁工程公司高级设计工程师。

1956-1986年 中国科学院土木建筑研究所(后改名工程力学研究所),先后任副研究员、研究员、副所长、所长。

1986年 任国家地震局地球物理研究所研究员。

1991年 任中国科学院学部委员(现改称院士)。

1993年- 任国家地震局工程地震研究中心主任。

胡聿贤 - 主要论著

1 胡聿贤.结构安全度的统计分析.土木工程学报,1957,4(2).

2 胡聿贤等.弹性体系在平稳和平稳化地面运动下的反应.地震工程研究报告集,第一集,科学出版社,1962.

3 胡聿贤等.在地震作用下结构反应振型组合的合理方法.地震工程研究报告集,第二集,1965.

4 胡聿贤等.场地条件对震害与地震动的影响.地震工程与工程振动,试刊1期,1980.

5 胡聿贤.结构振动的反演计算.地震工程论文集,科学出版社,1982.

6 胡聿贤等.基岩地震动参数与震级和距离的关系.地震学报,1982,4(2).

7 胡聿贤等.考虑相位谱的人造地震动反应谱拟合.地震工程与工程振动,1986,6(2).

8 胡聿贤.地震工程学.地震出版社,1988.

9 胡聿贤等.地震危险性估计中不确定性的概率分析.地震工程与工程振动,1991,11(4).

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