胡聿賢

胡聿賢

胡聿賢,1922年生,湖北武昌人,工程力學與土木工程學家。1946年畢業于交通大學(現西安交大,上海交大)土木工程系。1949年獲美國密歇根大學土木工程系碩士學位,1952年獲博士學位。國家地震局地球物理研究所研究員。長期從事結構理論、強震地面運動和結構抗震理論及方法的研究。他是中國地震工程學研究與教學的開拓者,為發展我國的地震工程理論和實踐,推動國際合作作出了貢獻。

  • 中文名
    胡聿賢
  • 國籍
    中國
  • 民族
    北京
  • 出生日期
    1922年10月14日
  • 職業
    地震工程學家
  • 畢業院校
    美國密歇根大學土木工程系

簡介

地震工程學家。湖北武昌人。1946年畢業于交通大學(現西安交大,上海交大)土木工程系。胡聿賢 院士1949年獲美國密歇根大學土木工程系碩士學位,1952年獲博士學位。國家地震局地球物理研究所研究員。致力于地震學與工程學的結合,在中國開創了工程地震學。自60年代初率先領導研究了場地條件對地震和震害的影響,主要結論已套用于中國抗震規範。80年代提出的地震危險性分析綜合概率法將國際通用概率法與中國先進的地震預報法相結合,已為中國最新地震區劃圖所採用。從烈度、距離或震級換算缺少地震記錄地區設計地震動的方法已在中國重大工程的抗震設計中廣泛採用。在中國首先將隨機振動理論套用于地震工程。90年代又開展了城市震害預測與防災減災的研究。

胡聿胡聿

研究方向

致力于地震學與工程學的結合,在中國開創了工程地震學。自60年代初率先領導研究了場地條件對地震和震害的影響,主要結論已套用于中國抗震規範。80年代提出的地震危險性分析綜合概率法將國際通用概率法與中國先進的地震預報法相結合,已為中國最新地震區劃圖所採用。從烈度、距離或震級換算缺少地震記錄地區設計地震動的方法已在中國重大工程的抗震設計中廣泛採用。在中國首先將隨機振動理論套用于地震工程。90年代又開展了城市震害預測與防災減災的研究。

業績成果

工作業績

胡聿賢長期從事地震工程學的研究工作。他根據地震現場實際經驗和理論分析,提出場地條件的影響不宜用烈度調整,而套用地基處理和反應譜調整兩種方法處理。這一結果1964年以來為我國的抗震規範所採用。胡聿賢在斷層對抗震設計影響的研究中,胡聿賢將斷層分為發震與非發震兩種,在發震斷層上要註意位錯的影響,不必提高烈度;在非發震斷層上隻考慮土壤影響,不提高烈度。這一結果為我國1974年以後的抗震規範所採用,為工程設計提供了方便。

胡聿賢將中國的確定性地震預報方法與國際通用的地震危險性分析概率方法結合起來,並考慮了多種不確定性的影響,提出了地震危險性估計的綜合概率法,並已套用于我國新的地震區劃圖。針對中國在強地震加速度記錄方面的薄弱環節,為更好地利用中國的大量地震烈度資料,胡聿賢進行了地震動估計的研究,提出在國際上常用的烈度與加速度轉換關系中增加第三個因素--震級或距離,以間接考慮地震動其它因素的作用。這一方法已為其他學者所接受。

胡聿賢在地震工程學的研究中還進行了結構輸入反演的研究和抗設計概率基礎研究。他採用時域和頻域相結合的方法,在國際上首先研究了非線性結構反應的輸入反演問題;提出了反應譜與持續時間的雙參數地震動指標及其估算方法,並用以研究結構的低周疲勞破壞。

曾主持了幾十項重要的科研課題,負責了多項重要與重大工程的地震安全性評價項目。負責的工程項目包括:渤海海洋平台地震危險性分析和地震動參數確定(此項目的成果獲國家科技進步二等獎),江蘇省連雲港核電廠廠址相關地震問題研究等項目。

主編了國家標準《核電廠抗震設計規範》(GB 50267-97)、《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306-2001)和《工程場地地震安全性評價》(GB 17741-1999和GB 17741-2005)。

主要成果

1) “渤海油田三個場地地震危險性及地震動估計”獲1985年國家科技進步二等獎;

2) “場地條件對地震動及震害的影響”獲1988年國家科技進步二等獎;

3) “結構振動的輸入反演計算方法” 獲1985年國家地震局科技進步二等獎;

4) “抗震設計概率基礎研究”獲1988年國家地震局科技進步二等獎;

5) 核電廠抗震設計規範的研究和編製”獲1999年國家地震局科技進步一等獎。

6) “地震工程學”專著獲第五屆全國優秀科技圖書一等獎(1990年)。

人才培養

博士畢業生: 30餘人

人物生平

胡聿賢,1922年10月14日出生于北京,祖藉湖北,幼年隨家遷至武昌,1941年考入中央大學土木工程系,1944年轉到重慶的上海交通大學學習。抗日戰爭勝利後,上海交通大學遷回上海,1946年畢業。隨後擔任武漢大學土木工程系助教。1948年進入美國密歇根大學土木工程系深造,攻讀結構工程,1949年獲土木工程碩士學位,後來受聘擔任密歇根大學土木工程系研究助理,同時攻讀博士學位,主要研究木桁架橋上弦桿的穩定問題。1952年獲得博士學位。畢業後他受聘在紐約一家橋梁設計公司工作,同年與戴月棣女士結婚。

他在美國留學和工作期間了解到中華人民共和國成立後,社會穩定,建設速度發展很快,急需人才,毅然放棄了優握的待遇,克服重重困難于1955年下半年與錢學森等十幾位忠于祖國的中青年學者同船回國。在這條船上他的幼子胡傳朔度過了一周歲的生日,為了慶賀他兒子的生日,同船的中國學者開了一個別開生面的“派對”活動,活躍了旅途中的氣氛。這艘船載著這些海外赤子于1955年底到達香港。

胡聿賢夫婦回國後,在國內作了短期的參觀考察,1956年初到哈爾濱中國科學院土木建築研究所擔任副研究員,主持結構理論方面的研究工作,開展了結構可靠度分析、電模擬和光彈性等實驗應力分析、結構溫度應力場分析等研究活動。1960年所內機構調整,他的研究室轉入地震工程研究,此後他長期在這一新的領域內進行開拓性的研究和科學實踐。

在地震工程學中,他強調工程地震應與結構抗震相結合,認為隻有地震學家、地震地質學家和工程抗震學家以及工程師們結合起來,相互了解,共同研究,地震工程才能更好地發展。為此,他率先致力于這方面的實踐。從1984年以來,他同時擔任國家地震局地球物理研究所和工程力學研究所的研究員,在他的倡導和示範性研究工作的影響下,加強了工程地震工作者和結構抗震工作者之間的交流,深化了兩個學科之間的聯系。經過他和國家地震局地球物理研究所、地質研究所和工程力學研究所同仁們的共同努力,經國家地震局批準于1993年6月成立了國家地震局工程地震研究中心,胡聿賢任中心主任。近幾年來他又開展了對城市系統地震易損性和抗震對策的研究,強調採用系統工程原理考慮各種因素之間的相互影響,基于對城市在地震中的直接和間接損失的科學估計,為震後恢復提出對策,這些研究課題都處于國際同類工作的前沿。

胡聿賢以極大的熱情關心和支持國家建設,他參與和指導了許多重點建設項目中地震問題的研究。改革開放以後他積極參政、議政,先後擔任黑龍江省政協常委、副主席,全國政協委員。胡聿賢關心國內和國際學術活動,他是世界地震工程協會的中國國家代表。自1976年以來他多次出訪美國、日本、加拿大、西歐等地。他主持了中美結構抗震設計概率基礎、考慮時空非均勻性的地震危險性估計、生命線系統抗震性能等合作研究課題,在國際學術交流中起了重要作用。

胡聿賢幾十年來在國內外有關的雜志和會議上發表學術論文120餘篇,主編論文報告集4本,這些著作合計達250多萬字。他的許多研究成果已匯集于《地震工程學》中。這是中國第一部地震工程專著,在國內外引起了強烈的反響。該書獲1990年全國第五屆優秀圖書一等獎,其改編後的英文版于1996年在美國出版。他有許多科研成果,其中獲國家科技進步二等獎2項,省、部級科技進步獎多項。1996年獲何梁何利基金科學與技術進步獎。

主要成就

地震作用隨機理論的開拓者

60年代初期,我國經濟生活發生了嚴重困難,中國科學院為了保障科技人員的健康,提出了“勞逸結合”的口號,工程任務和社會活動也相對較少。胡聿賢正是在這個困難的時期奉命開拓新的研究領域的。他起早貪黑帶領幾個年輕的助手向當時國際上最新的地震力隨機理論發起攻關。他首先套用平穩隨機過程理論對復雜地震反應的振型組合問題進行了研究,論證了平方和方根的振型組合方法的合理性。這一方法後來在我國的建築抗震設計規範中得到了採用。他同時對當時的蘇聯地震區建築規範中的振型組合方法進行了詳細的論證,指出了他們採用的方式是不恰當的。後來前蘇聯終于改正為與我國規範中同樣的計算公式。

關于地震作用的概率模型,通常採用日本金井清(K·Kanai)和蘇聯M·Ф巴爾希金(Барщтеǜн)的地面運動加速度功率譜表達式。胡聿賢發現這個公式的共同缺點,是不能保證單自由度體系的加速度反應在低頻段的有限性,並提出了用“低頻減量”加以修正的新的表達式。這一結果不僅豐富了地面運動隨機特征的表達方式,同時為進一步研究和改進指出了方向。

胡聿賢在我國最早註意了強震地面運動隨機特徵的非平穩性,首先對非平穩包線提出了一種簡單而又實用的雙指數函式表達方式。這一表達式在十幾年以後才見諸于美國的有關期刊。

局部地質條件對震害影響的重大突破

胡聿賢十分重視從地震災害中研究破壞機理和地震作用的規律性。從1962年廣東河源地震以來,我國境內幾乎所有破壞性地震現場都留有他的足跡。不論是在城市或偏遠農村,他都不放過每一個值得研究的震害實例。他常常在一個點上反復進行調查、測繪,直到找出原因或悟出道理來。1970年1月雲南通海地震後,他和年輕人一樣翻山越嶺,野營露宿,走遍了激震區的所有村村寨寨和周圍的集鎮、廠礦和居民點。這次地震發生在山區和丘陵地帶,震區地質、地形和土壤條件比較復雜。經過初步調查以後,胡聿賢發現這次地震是研究工程地質條件對震害和地震動影響的天然實驗室,因此建議組織一支野外考察隊進一步作調查統計和現場勘察,並親自參與和負責技術指導。胡聿賢在這項研究中先後2次去震區工作,累計時間達1年之久。在通海地震現場,他著重對因地震工程地質條件不同導致的地震動強度和特徵以及震害差異進行了比較全面的論證,並親自分析現場取得的強震觀測資料,因而在以下幾個方面取得了重大的進展:

(1)改變了以前孤立地研究地質構造、地形和土質條件影響的研究方法,而是將三者聯系起來進行綜合分析,從而獲得了一些新的結論。例如在穩定基岩斜坡上如果沒有滑坡和崩塌的危險,與相應平地上相比地震動強度和震害沒有明顯的差異,從而改變了以往關于斜坡效應的一般結論。

(2)在分析斷裂對地震動和震害的影響時,他首次將斷裂分為發震和非發震斷裂,並根據大量的調查和觀測資料提出了在類同的土質條件下非發震斷裂上震害無明顯加重的新結論。此外,他還首先提出要區分地面震動和地基在地震中因喪失承載能力而產生的兩種震害,並提出應分別採取有針對性的措施。他同時還研究發現地基受震後形成的“液化”等低速層在一定條件下對地震波的傳播有衰減作用。

以上新發現對地震區的土地利用與開發建設具有重大意義,有的已被列為抗震設計規範。中美建交以後,在與國家地震局接待的第一個美國地震工程代表團的學術交流會上,胡聿賢向美國專家介紹了他在通海地震中的發現,當場就引起了轟動。這些成果在以後的海城、唐山等大地震中得到了進一步的證實和發展。

地震作用的反演方法和結構破壞準則的改進

1979年,中國實行改革開放後,胡聿賢應美國伯克萊加州大學土木工程系教授彭津的邀請作為客座研究員進行合作研究。他在美國工作一年多時間裏,重點進行了結構模型的系統識別和輸入地震動的反演計算方法。由于地震的發生在空間、時間和強度上的隨機性和觀測儀器的昂貴,特別是因為工程上感興趣的強震發生的頻度比較低,因此有關強烈地震中結構和地面震動的觀測資料,即使在強震觀測發展最好的美國也是極為寶貴的。中國強震觀測記錄至今還很稀少,因此如何充分利用這批資料提取對工程設計有重要價值的信息一直是深受各國研究者關註的難題。胡聿賢在70年代中期就開始從事結構震動輸入反演計算方法的研究。赴美合作研究期間繼續發展了這一方法,先後完成了許多篇重要論文,分別發表在國內外有關書籍、期刊和學術會議論文集中。他提出的復合結構模型的參數識別和反演、時域頻域混合反演以及多點輸出下的反演方法等都有創新。

深化了地震動的工程特徵及地震參數的研究

胡聿賢還對地震動參數與結構破壞關系進行了深入地研究。他從結構物的破壞程度推算地震動的設計參數以及這些參數的概率估計。研究的重點是結構物低周疲勞雙重破壞準則與地震動反應譜和持續時間的聯合估計,以尋求在抗震設計中引入考慮時間影響的方法。這些研究成果除用于結構地震反應分析外,對估計強震地面運動和基岩地震動參數以及其它非地震領域的各種工程振動問題均有重要的套用價值。

結合國情研究和套用地震危險性分析方法

胡聿賢是在我國最早研究基于震源區的地震活動性、地震動衰減和場地地震動強度概率計算的地震危險性分析方法的學者。由于此法能給出不同設計基準期內不同超過概率的地震動強度設計值,從而有可能根據結構使用期的長短和重要性合理地確定設計參數,自70年代以來受到世界各國學者的很大重視。中國擁有世界上最長的歷史地震資料,這對發展以統計學為基礎的地震危險性分析是一種優勢。胡聿賢和他的助手和學生充分利用了這一優勢發展了地震發生的時空不均勻模型,這對國際上通用的泊松模型無疑是一個挑戰。我國在地震危險性分析研究中的最大困難是缺乏強震地面運動隨距離衰減的儀器記錄。為了克服這一難題,胡聿賢研究提出了一種“借雞下蛋”的辦法,即首先對世界上強地震儀器記錄最豐富的美國加裏弗尼亞州的加速度隨距離的衰減規律,和以地震破壞程度為主要評定標準的地震烈度衰減規律進行對比分析,找出兩者之間的內在聯系,然後套用中國的地震烈度衰減規律參照美國的資料建立起一種轉換模式,提出了比較適合中國套用的地震動強度(加速度或其它物理量)的衰減規律。此外,胡聿賢及其助手們在地震動衰減規律的表達方式、參數統計和識別方法等方面也有所建樹。以上研究結果已成為國內的通用方法,在國外同行專家中也受到了特別的重視。

在地震危險性分析方面的另一個重要問題是不確定性校正,也就是如何將分析模型和參數中包含的模糊、隨機和知識不完備等諸多因素統一的修正處理。胡聿賢根據對不確定性的來源和特征的詳細研究,提出了一種考慮多種不確定性影響的統一模式。他關于地震危險性分析方法的系統研究是中國第三代烈度區劃圖的理論基礎,同時還在《重大工程地震工作大綱》,《地震小區劃大綱》以及《地震安全性評價工作規範》中得到了套用。

身體力行,無私奉獻

胡聿賢在他長期的科學活動中始終堅持理論聯系實際,一貫支持國家建設特別重點建設項目。早在60年代初期他就參與研究與製訂建築地震設計規範的工作,參與廣東河源新豐江大壩抗震加固方案的論證,長江三峽大壩溫度應力場的初步分析,四川南部鋼鐵基地的選址和工程地震等重大工程項目的研究。改革開放以來,他又親自主持編製了我國第一本核電站抗震設計規範。他還主持承擔了國家核安全局“八五”重點攻關課題“核電廠廠址地震危險性分析及地震動參數的確定”。他十分關心中國首批核電廠廠址的地震安全性評價工作,一再強調要套用最先進的方法達到可靠的結果。他還卓有成效地完成了“渤海油田3個場地的地震動危險性分析和地震動參數的確定”,為國家的重點建設和減輕地震災害傾註了大量的心血。

胡聿賢熱愛祖國,熱愛科學,長期活躍在地震工程與工程力學科學研究的前沿。他為了保持強壯的體魄,堅持進行體育鍛練。以前,他喜歡遊泳,打網球、桌球、羽毛球,調北京以後,他繼續保持愛好體育運動的習慣。不分冬夏,他幾乎每天堅持長跑,沖涼水澡。他生活樸素、飲食簡單,始終保持勞動人民的本色。他已進入古稀之年,但每天工作依然在12小時以上。他在科學上取得的豐碩成果是與他強健的身體、頑強的拼搏精神和嚴謹的治學風範分不開的。

他為人正直,心胸豁達,作風樸實。在“文化大革命”期間,他受到了不公正的待遇,但在逆境中,仍然與青年科技人員密切聯系,帶領他們繼續攀登地震工程科學高峰。他平易近人,喜歡和大家一起工作,以便隨時交換意見。他以淵博的學識和高超的治學方法潛移默化地哺育了幾代學者,培養了碩士和博士生各十餘人。他嚴于律己、勇于進取和為祖國的科學事業無私奉獻的精神鼓舞著許多中青年學者奮發向上,受到大家的愛戴與尊重。

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