研究背景：

众所周知，大地震时产生的强烈地震动是造成土木工程结构地震破坏的最重要的原因。虽经几代人百余年的努力，但到目前为止结构工程师仍无法确定结构未来将会遭遇或者承受什么样的地震动作用，更不清楚按照现行抗震设计规范规定的或者地震动危险性分析给出的设计地震动所设计的结构在未来的地震中会面临多大的风险。造成这些问题的主要原因，一方面是因为影响地震动破坏作用的参数（如加速度值、速度值、位移值、持时、频谱组成等）较多，即使在同样幅值的地震动作用下也会造成结构不同程度的破坏效果，甚至幅值较小的地震动的破坏作用还大于幅值更大的地震动；另一方面是因为结构种类繁多，不同的结构由于其周期、阻尼、非线性特性、结构破坏机制等的不同，也同样会在相同的地震动作用下产生大相径庭的破坏后果。这是全世界地震工程科学家和工程师百余年来一直面临的设计尴尬和难题，即：怎样科学地评价地震动对工程的破坏作用，以及怎样对迄今为止在实际强烈地震中记录到的大量强地震动记录按其对工程结构的破坏强弱进行比较和排序？

研究方法及结果：

为了解决这个难题，我所谢礼立院士团队历经二十余年潜心研究，出版著作《强地震动按破坏强度的排序研究》。本研究将现有结构按其自振周期分为三类，按结构所在的场地分为四类，对不同结构的类别采用不同的破坏机制，并进一步考虑结构的非线性水平对地震动破坏作用的影响，将数以万计的实际测录到的强地震动记录按照它们对结构的破坏作用的强烈程度进行排序，最终以超越概率的形式给出不同强度水平的推荐设计地震动记录，并进行了工程实例的验证和应用。按这种方法给出的排序地震动将为设计人员提供一个合理的设计地震动数据库，从而可以定量地控制所设计结构可能面临的未来地震风险。获得以下四个方面的研究成果：

（1）提出了按照结构的自振周期和响应特征对结构进行分类的方法。将结构按自振周期分成三类：刚性、刚-柔性和柔性。假定同一类别的结构有相同的破坏机制，不同类别的结构破坏机制不同。研究表明结构周期段划分越精细，得到的地震动排序越精确。此外还同时考虑了场地因素对结构周期段划分的影响，最终得到了与场地相关的结构周期段分类的结果，为按照结构类别进行地震动排序提供了基础。

（2）厘清了不同类别结构的地震破坏机制，在统计意义上，分别确定了刚性、刚-柔性和柔性结构的各自破坏机制。并在此基础上证实了地震动对刚性结构的破坏作用取决于地震动的加速度幅值的大小，对刚-柔性和柔性结构的破坏作用主要取决于地震动的速度幅值的强弱，为基于破坏强度的地震动排序提供了依据。

（3）揭示了结构的非线性程度对结构地震响应值及其响应排序的影响。在不同的地震动作用下，在几乎所有的土木工程结构中可能出现的非线性程度范围内，发现结构的非线性程度对其响应都会有显著影响，但是对结构响应的排序几乎没有影响，这一结论为地震动排序提供了十分重要的理论基础。

（4）对迄今为止世界上通过实际观测得到的数万条强地震动记录提出了基于超越概率表征的设计地震动的排序，从而能可靠地给出按此排序设计的抗震结构未来可能面临的地震破坏风险。