城市和建筑抗震韌性研究的進展與展望

薄景山，王玉婷，薄 濤，萬 衛(wèi)，趙鑫龍，陳亞男

（1.中國地震局工程力學研究所地震工程與工程振動重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150080；2.地震災害防治應急管理部重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150080；3.防災科技學院，河北省地震災害防御與風險評價重點實驗室，中國地震局建筑物破壞機理與防御重點實驗室，河北三河 065201；4.北京市地震局，北京 100080）

引言

20世紀70年代，加拿大生物學家霍林（Holling.C.S.）首次將韌性（Resilience）應用在生態(tài)領域［1］，用以描述生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后維持或恢復原有功能的能力。自此，韌性的概念被廣泛應用于各學科領域。21世紀初，倡導地區(qū)可持續(xù)發(fā)展國際理事會（ICLEI）在聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展峰會上首次將Resilience的概念引入城市公共治理領域，提出了韌性城市（Resilience City）的概念［2-3］；2005年在日本兵庫縣舉行的聯(lián)合國世界減災會議通過了《兵庫行動框架》，明確提出了通過韌性城市應對自然災害的理念。此后，國際機構、非政府組織和發(fā)達國家的城市政府相繼開展了針對自然災害的城市規(guī)劃的實踐探索［4］。韌性城市是城市抗御干擾和被干擾后恢復原有功能并適應新的條件的能力。目前，韌性城市已成為國際社會普遍認可的城市新發(fā)展和建設理念，代表著未來城市新的發(fā)展方向。

城市和建筑抗震韌性的研究源于韌性城市的理念，因為地震，特別是破壞性地震是威脅城市和建筑安全的主要自然災害災種之一，它具有分布廣、突發(fā)性強、破壞性大、損失嚴重的特點。因此，城市和建筑的抗震韌性是城市韌性理論的重要組成部分和韌性城市評價的關鍵指標和重要研究內容。建筑是城市的組成部分，研究城市抗震韌性必然涉及建筑或結構的抗震韌性問題。因此，建筑抗震韌性研究伴隨著城市抗震韌性的研究而出現并成為城市抗震韌性研究的基礎，也是結構抗震理論和方法發(fā)展的新趨勢。開展城市及建筑抗震韌性研究必將推動城市防災減災理論和結構抗震理論及方法的創(chuàng)新與發(fā)展，是國際防災減災領域最新的前沿課題，提高城市和建筑的抗震韌性已成為國際工程界的共識。文中在現有文獻的基礎上，總結和梳理當前城市及建筑抗震韌性研究的新進展，并對未來的發(fā)展趨勢進行了探討。

1 抗震韌性研究的理論基礎

地震是一種自然現象，破壞性地震對城市和建筑會產生巨大的破壞而形成地震災害?？褂卣馂暮κ侨祟惿鐣篮愕脑掝}。伴隨著破壞性地震對城市和建筑的大量毀壞，人們對震害機理認識也在不斷的深化，大量震害經驗的總結和科學技術的發(fā)展逐步形成了各種結構抗震設計的理論和方法。結構抗震設計理論起源于20世紀初期，經歷了靜力理論階段、反應譜理論階段、動力理論階段、基于性態(tài)的抗震設計理論階段，21世紀初進入了基于韌性的抗震設計理念階段?；陧g性的抗震設計理念源于韌性概念的應用，它的理論基礎是霍林等提出的“適應性循環(huán)理論（adaptive cycle theory）”。

自從生態(tài)學家霍林將韌性的概念引入到生態(tài)學研究以來［1］，韌性的概念被廣泛應用于自然科學和社會科學的各個學科領域，用來表示一個國家、社會、城市、建筑或生物種群等抗干擾的能力。盡管韌性概念的內涵和外延在不同的學科被不斷的豐富和擴展，但其核心含義始終是指系統(tǒng)在不破壞基本組織、結構、功能的前提下，對壓力、干擾或不確定性因素的抵抗、適應、恢復和提高的能力，這種能力可使系統(tǒng)保持可持續(xù)發(fā)展。2001年霍林等在其著作《Resilience and Adaptive Cycles Panarchy：Understanding Transformations in Human and Natural Systems》中首次將生態(tài)系統(tǒng)里韌性的概念應用于人類社會系統(tǒng)，并建立了“適應性循環(huán)理論”，用以描述社會-生態(tài)系統(tǒng)中干擾和重組之間的相互作用及其韌性變化［5-7］。必須強調，適應性循環(huán)理論，或稱為適應性循環(huán)擾沌模型，是一切冠以韌性的研究領域的理論基礎。這一理論認為系統(tǒng)在不斷干擾下處于不斷的動態(tài)變化中，它不斷的重復著成長或開發(fā)（growth and exploitation）、守恒（conservation）、釋放或創(chuàng)造性破壞（collapse and release）以及重組（renewal and reorganization）4個階段的循環(huán)，這4個階段也被稱為利用階段（exploitation phase）、保存階段（conservation phase）、釋放階段（release phase）和重組階段（reorganization phase）［8-10］，而這4個階段不一定是連續(xù)或固定的，也不是一個單一循環(huán)，而是一個嵌套并相互作用的循環(huán)系統(tǒng)，包含著各種時空尺度和速度。基于這一理論框架，韌性被看成是系統(tǒng)的魯棒性（robustness）或強健性和迅速性（rapidity）。系統(tǒng)的魯棒性取決于系統(tǒng)在吸收和應對不確定性干擾時的強度。而迅速性則取決于系統(tǒng)重新達到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)時的組織韌性。例如，在一個地震易發(fā)區(qū)，韌性表現在震前的準備和震后的迅速恢復以及在新的狀態(tài)下的可持續(xù)發(fā)展。城市或建筑以及基礎設施的抗震能力、場地的抗震能力、防震減災規(guī)劃以及公眾的防震減災知識等都是城市或建筑強健性的表現；地震發(fā)生時快速響應，應急救援以及恢復重建等都是城市或建筑迅速性的表現；恢復重建后的城市或建筑是一種新的狀態(tài)，未必需要恢復到與震前相同的狀態(tài)，而是在比原來更穩(wěn)定，抗震能力更強的新的狀態(tài)下，具有可持續(xù)發(fā)展的新的城市或可繼續(xù)使用的建筑。

無疑，適應性循環(huán)理論是我們理解城市和建筑抗震韌性的理論基礎。如果把城市和建筑其視為一個系統(tǒng)，則在破壞性地震的沖擊和干擾下，城市和建筑的抗震韌性主要表現在穩(wěn)定性或稱其為強健性和迅速恢復穩(wěn)定狀態(tài)的能力。根據適應性循環(huán)理論，城市和城市中的建筑自形成后將長期處于利用階段、保存階段、釋放階段和重組階段的適應性循環(huán)過程中，城市和建筑的抗震韌性是其在這一循環(huán)過程中所表現出的與自身的穩(wěn)定性，抵抗干擾、快速恢復重組的行為特征。通常，城市規(guī)劃的越科學合理、城市中的建筑物和基礎設施的建造質量越高、場地越穩(wěn)定、地震地質災害越少、抗震能力越強，則城市和建筑的抗干擾的能力越強，被干擾后恢復速度越快，在新的穩(wěn)定狀態(tài)下被利用的可能性越大并且恢復使用功能的造價也越低，對城市和建筑以及基礎設施的影響也越小，則城市和建筑的抗震韌性就越高；反之，其抗震韌性就越低。

2 城市抗震韌性研究的進展

在人類社會發(fā)展的歷史長河中，城市飽受地震災害的蹂躪，大量的城市在地震中被毀滅，并造成了巨大的人員傷亡和財產損失，抗震防災是人類社會永恒的話題。城市和城市中建筑物抗震能力的評價是韌性城市研究的核心內容，也是城市和建筑韌性評價的重要指標?？拐痦g性（earthquake resilience）可以理解為工程結構、城市的基礎設施、城市乃至整個社會在遭受地震干擾時維持或迅速恢復其功能的能力。建設抗震韌性城市的目標是使城市在罕遇地震時不會瞬時陷入混亂或受到永久性的損害。建造抗震韌性建筑就是保證建筑物在罕遇地震時不會瞬間毀壞，并能維持或迅速恢復使用功能?？拐痦g性的本質是抵抗地震作用的能力和地震作用后恢復其使用功能的性質。早在21世紀初，中國地震局工程力學研究所謝禮立及其所領導的團隊開始了城市防震減災能力問題的研究工作［11-13］，已經蘊涵了抗震韌性的概念，實質上已開啟了中國城市抗震韌性研究的先河。Bruneau［14］等提出韌性社區(qū)（resilience community）的概念，并將抗震韌性定義為降低地震風險，減輕地震破壞和縮短震后恢復時間的能力。2010年前后，美國的舊金山、紐約等城市陸續(xù)提出了“抗震韌性城市”的建設目標［15-16］。2017年，中國地震局將“韌性城鄉(xiāng)”研究列為“國家地震科技創(chuàng)新工程”［17］?？拐痦g性概念的提出，為破解城市防災減災難題提供了解決的思路，為韌性城市建設提供了有力的支撐，是韌性城市理論的重要組成部分，也是抗震設計理論發(fā)展的一個新階段。

21世紀初期，伴隨著韌性城市研究的深入開展出現了城市抗震韌性的概念，近年來，城市抗震韌性研究作為城市韌性研究的基礎備受關注，已成為國際地震工程領域和城市規(guī)劃領域研究的熱點問題之一。2009年美國舊金山規(guī)劃與城市研究協(xié)會（SPUR）率先提出了“抗震韌性城市的建設目標”［15］，主要內容包括：在遭遇中小地震時城市的基本功能不喪失，可以迅速恢復；在遭遇嚴重災害時，城市應急功能不中斷，不造成大規(guī)模的人員傷亡，所有人員均能及時完成避難，城市能夠在幾個月內基本恢復正常運行，城市可持續(xù)發(fā)展等。之后，美國紐約等城市也陸續(xù)提出了“抗震韌性城市的發(fā)展計劃”［16］；2011年美國國家研究委員會提出的實現“國家韌性”的目標包含了提高城市抗震韌性的內容［18］；日本在2014年開始推動的“國土強韌化”計劃；2015年，在日本仙臺舉行的第三次聯(lián)合國減災大會上把城市抗震韌性評價列為主要內容［19］；2017年，在全國地震科技創(chuàng)新大會上，中國地震局將“韌性戰(zhàn)鄉(xiāng)”研究列為“國家地震科技創(chuàng)新工程”的“四大計劃”之一［20］，全面開啟了我國城市抗震韌性研究的大幕；2018年中國災害防御學會成立了“城鄉(xiāng)韌性與防災減災專業(yè)委員會”，旨在開展城鄉(xiāng)抗震韌性的研究。近年來，國內外有關抗震方面的學術會議大都設有城市抗震韌性研究方面的專題。城市抗震韌性研究的目的是用來指導城市的規(guī)劃和建設，讓城市更具有韌性，不斷的提升城市抗御地震災害的能力，使其可持續(xù)發(fā)展。城市抗震韌性的定義、評估的指標和評價的方法是城市抗震韌性研究的核心內容。

關于城市抗震韌性的定義，目前學術界還沒有達成共識，只是在韌性、韌性城市和災害韌性概念的基礎上加以理解和描述，帶有強烈的城市韌性和社區(qū)韌性的色彩。Bruneau［14］將社區(qū)抗震韌性定義為降低地震風險、減輕地震破壞和震后恢復時間的能力，并用魯棒性（Robustness）、冗余性（Redundancy）、策略性（Resourcefulness）和快速性（Rapidity）來闡述社區(qū)的抗震韌性。翟長海等［21］認為，城市抗震韌性是指城市系統(tǒng)在受到地震影響時維特或迅速恢復其功能的能力，即一個城市在遭遇地震影響時，只要控制參數不超過一定的閾值，則依賴城市本身的功能即可使城市的系統(tǒng)特征及其運行模式保持或快速恢復到地震前的狀態(tài)。其中，控制參數是指控制系統(tǒng)特性和運行模式的各種參數；閾值是指使系統(tǒng)能夠保持韌性的最大控制參數。楊靜等［22］對城市抗震韌性的定義是城市抗震韌性是指采用多種措施來增強城市防震減災能力，增強區(qū)塊、部門和維度間的聯(lián)接，在遇到突發(fā)地震事件時或地震后，城市功能和社會經濟發(fā)展不間斷或快速恢復。郭迅等［23］認為，要實現韌性城鄉(xiāng)的目標，核心是使城鄉(xiāng)房屋建筑以及為交通、通訊和供電等系統(tǒng)服務的生命線工程具有很強的抗震能力，通俗地講，這一目標可概括為“七級不壞，八級不倒”?？梢姡鞘锌拐痦g性是城市抗御地震災害的一種能力，這一點是學術界的共識，但對遭遇不同強度地震時城市的表現缺乏描述，對震后的社會適應性和可持續(xù)發(fā)展缺乏論述。文中在充分考慮韌性和韌性城市的概念以及地震發(fā)生不確定性的基礎上，對上述關于城市抗震韌性的定義進行補充和完善。文中認為，城市抗震韌性是衡量城市抵抗、恢復和適應地震干擾破壞的能力，具有抗震韌性的城市需要采取多種抗震措施使城市在遭受多遇地震和常遇地震時無影響；在遭遇罕遇地震時無人員傷亡；在遭受極罕遇地震時社會不混亂，能夠迅速恢復功能并在震后社會適應、可持續(xù)發(fā)展。這一目標可概括為“中小地震無影響，強大地震無傷亡，特大地震不混亂，震后恢復速度快，社會發(fā)展可持續(xù)”。實現這一目標可使城市能夠承受住大地震的襲擊而不會使城市社會陷入混亂或受到永久性的損害，是城市實現經濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。

城市抗震韌性的評估指標體系和方法是當前學術界正在積極探索的問題，也是城市抗震韌性研究的難點問題，這一問題的研究成果對指導建設抗震韌性城市具有重要的理論和實際意義。從現有的文獻上看，有關城市韌性的評價指標和方法研究比較多［24-41］、針對城市抗震韌性評價的指標和方法少見。2009年舊金山灣區(qū)都市規(guī)劃研究協(xié)會（SPUR）提出了建設具有地震韌性的舊金山灣區(qū)的目標［15］，其中設定了在“預期”地震下與韌性密切相關的抗震性能目標并定義了實現抗震性能的目標的若干指標。目前，多數研究集中在與城市抗震韌性研究的基本問題上［21-22］，也出現了有關建筑抗震韌性的評價指標和方法［42］。不可否認，關于城市災害韌性和城市防震減災能力的評價指標可以作為城市抗震韌性評價指標基礎，但這與我們對城市抗震韌性的理解還有差距。因此，構建城市抗震韌性評價指標體系是學術界的重要研究課題，不能僅停留在概念和理論框架的討論。從城市抗震韌性評價的某一方面做起也是十分必要的，如建筑的抗震韌性評價等。關于抗震韌性的評估方法，也有學者做了理論框架上的討論。Bruneau等［14］提出了評估社區(qū)抗震韌性的理論模型，式（1）為該模型的數學表達式，

式（1）中，R表示社區(qū)抗震韌性能力損失指標；Q（t）是反映社區(qū)功能隨時間變化的功能函數；t0和t1分別為地震發(fā)生與社區(qū)修復完成的時刻。理論上，按照式（1）根據社區(qū)在遭受地震后的破壞情況和震后的恢復過程可以給出社區(qū)韌性的評估結果，R越大，表示社區(qū)的抗震韌性越高。由于Q（t）和t1的確定遇到麻煩，因此這一模型只能停留在理論上。郭小東等［43］考慮防災減災的投入，對該模型做了改進；Walker等［44］也提出過類似的模型?？傊P于城市抗震韌性評估的指標體系的研究不夠充分，特別是針對中國城市的抗震韌性評價指標體系的研究幾乎是空白。

3 建筑抗震韌性研究的進展

建筑是城市的重要組成部分，地震造成的災害大多由建筑物的破壞引起，因此，建筑物或稱單體工程結構的安全對城市安全至關重要，城市抗震韌性研究必然涉及建筑的抗震韌性問題。從建筑抗震設計理論的發(fā)展和演化過程來看，基于韌性的抗震設計思想源于性態(tài)抗震設計思想，基于性態(tài)的抗震設計思想是根據建筑用途、重要性及設防水準制定性能目標進行抗震設計，使結構在未來可能發(fā)生的地震中具有預期的性態(tài)和安全度，從而將地震災害損失控制在預期范圍內，但這一方法沒有關注震后結構的修復以及功能的恢復。2011年日本的“3.11”地震和新西蘭基督城地震后，人們發(fā)現城市嚴重破壞后的重建時間長、恢復難度大、對社會影響嚴重。因此，抗震韌性問題開始受到關注；2012年FEMA提出了新一代建筑抗震性態(tài)評價方法FEMAP-58［45］，提出了韌性抗震的思想，奠定了城市建筑抗震韌性評定的理論基礎。與基于性態(tài)抗震設計思想不同，建筑抗震韌性設計思想需要在滿足性態(tài)設計要求的同時，考慮到震后結構的修復及功能的恢復，不僅考慮地震時結構的性態(tài)，更需要考慮結構在震后的恢復性；2013年，Arup公司提出了REDi體系，建立了建筑韌性評級系統(tǒng)［46］；2015年，美國可恢復功能理事會（USRC）成立，旨在推動工程建筑韌性評級的普及和實現韌性城市建設［47］；2020年，中國國家標準GB/T 38591-2020《建筑抗震韌性評價標準》開始實施［48］。這些工作都極大地推動了建筑抗震韌性評價工作的發(fā)展。必須強調，城市結構種類繁多，形式多樣，當前的研究主要集中在建筑結構的功能可恢復上［49-50］，對生命線工程系統(tǒng)和地下結構抗震韌性研究還不夠充分［51-53］，諸多問題尚待深入研究。

建筑抗震韌性是指建筑在設定水準地震作用后，維持與恢復原有建筑功能的能力［48］。維持是指建筑物能夠保持原有的功能；恢復是指建筑經修復后其功能得以復原。建筑功能主要包括抗震安全功能，基本功能和綜合功能，建筑抗震安全功能是指建筑在設定水準地震作用下，保障人員生命安全的性能；建筑基本功能是指滿足建筑使用要求、維特其正常運行所必需的建筑性能；建筑的綜合功能是指建筑維持其基本功能，并保持外現和內部裝飾、裝修完好的性能。建筑抗震韌性是用來衡量建筑抗御地震災害能力的指標，盡管基于韌性的抗震設計思想尚不成熟，還沒有納入抗震設計規(guī)范，更沒有經過地震的檢驗，但建筑抗震韌性的評估標準和方法對促進抗震韌性研究的發(fā)展、指導新建建筑和已有建筑的加固改造具有重要的意義。文中對目前有代表性的REDiTM評價體系和中國國家標準GB/T 38591-2020作簡要介紹。

奧雅納工程顧問公司（ARUP）聯(lián)合有關部門在2013年共同開發(fā)了建筑抗震韌性評級框架體系（Resilience-based Earthquake Design Initiative for the Next Generation of Building，簡稱REDiTM）［46］，REDiTM利用地震后建筑物的修復時間、直接經濟損失和人員安全性3個指標，將建筑的抗震韌性劃分為白金級、金級和銀級3個等級，表1列出了3個等級的具體評價標準。

表1 建筑抗震韌性分級（REDi TM）Table 1 Seismic resilience grade of buildings（REDiTM）

從表1可以看出滿足白金級和金級目標的建筑物，地震風險性將大幅度減少，可實現震后立即重新使用，快速恢復功能及低水平的真接經濟損失；滿足銀級目標的建筑物雖然不能立即重新使用，但損失大幅度減少，且功能恢復時間限制在6個月內。在建筑抗震韌性評價的過程中，首先對建筑在設計水平地震作用下的損傷狀態(tài)進行評結，在對結構構件和非結構構件進行損傷狀態(tài)評估的同時，還考慮了組織韌性和環(huán)境韌性等因素。要達到一定的級別，在組織韌性和環(huán)境韌性方面也必須滿足一定的強制性標準。在REDiTM中還給出了提高組織韌性的方法和途徑，以縮短建筑功能恢復的時間；規(guī)定了提高環(huán)境韌性，降低地震誘發(fā)的次生災害對建筑物不利影響的措施，特別是規(guī)定了如何在結構分析和設計考慮場地條件的影響及采取的措施，按照REDiTM規(guī)定的金級目標，2017年在舊金山建造的181Fremout大廈被認為是美國西海岸最具抗震韌性的高層建筑，其性能標準超出了美國加州建筑規(guī)范CBC 2010對新建高層建筑的抗震目標要求［54］，但還沒有經過強震的檢驗。

國家標準GB/T 38591-2020《建筑抗震韌性評價標準》［48］是由清華大學潘鵬主持編寫的我國第一部抗震韌性評價標準，2020年2月1日實施。該標準吸收了國際先進的韌性評價方法，給出了適合中國國情的建筑抗震韌性評價方法，并采用星級制對建筑抗震韌性進行評級。該標準規(guī)定了建筑抗震韌性評價的主要內容，建筑損傷狀態(tài)的判定方法，建筑修復費用、修復時間和人員傷亡的計算方法。利用不同地震水準下的建筑震后修復費用、修復時間和人員傷亡3個指標將建筑抗震韌性等級劃分為1星、2星和3星3個級別并表示抗震韌性等級逐級提高。評價的方法是先計算修復費用、修復時間和人員傷亡指標，并規(guī)定3個指標應采用由蒙特卡洛模擬計算得到具有84%保證率的擬合值，分別利用3個指標進行不同地震水準下的指標等級的劃分，表2、表3和表4分別列出了建筑修復費用指標等級、建筑修復時間指標等級和人員傷亡指標等級，在此基礎給出建筑的抗震韌性等級。該標準規(guī)定，建筑抗震韌性等級應綜合考慮建筑的修復費用、建筑的修復時間和人員傷亡3項指標的等級進行評價，取3項評價指標的最低等級作為該建筑的抗震韌性等級。

表2 建筑修復費用指標等級Table 2 Indicator grade of building restoration cost

表3 建筑修復時間指標的等級Table 3 Grade of building restoration time index

表4 人員傷亡指標的等級Table 4 Grade of casualty index

該標準在我國建筑韌性評價規(guī)范化的道路上邁出了第一步，對推動建筑抗震韌性科學研究和工程應用有重要的意義。但該標準與REDiTM相比，沒有給出織韌性和環(huán)境韌性的規(guī)定和要求，特別是沒有考慮場地條件對建筑抗震韌性的影響，這方面還需要進一步完善。另外，該標準有些計算方法也過于復雜，不利于推廣，應給出一套軟件系統(tǒng)，以便工程應用。

實現建筑抗震韌性是實現城市抗震韌的基礎，對提升建筑對地震風險的影響能力、適應能力和恢復能力至關重要。建筑抗震韌性研究和發(fā)展面臨著機遇和挑戰(zhàn)，隨著經濟的發(fā)展，我國具有世界上無與倫比的宏大規(guī)模的工程建設，為抗震韌性研究和工程實踐提供了前所未有的機遇，抗震韌性研究是當前國際地震工程界前沿課題，也為我們創(chuàng)造了優(yōu)良的學術氛圍；但是影響建筑抗震韌性的因素十分復雜以及地震發(fā)生的不確定性，建筑抗震韌性的理論研究和工程實踐也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

4 城市和建筑抗震韌性的研究展望

城市和建筑抗震韌性研究涉及諸多學科，是一個復雜的、難度較大的科學和工程命題。破壞性地震是城市和建筑面臨的主要自然災害之一，抗御地震災害歷來受到學術界和工程界的高度重視。盡管基于韌性的抗震設計理念代表著結構抗震未來的發(fā)展方向，提高城市和建筑的抗震韌性能力是國際工程界的共識，也是當前國際防震減災領域的最新前沿課題，但由于起步較晚、困難較大，若干問題需要深入的研究和探索。

（1）在基礎理論研究方面，需要正確的理解和深入的探索韌性、城市韌性、抗震韌性、城市抗震韌性和建筑抗震韌性的概念，全面準確的厘定和給出這些概念定義和內涵，正確的描述和刻畫城市和建筑的抗震韌性行為和表現，深入研究和探索基于韌性抗震設計的理論基礎和設計方法的基本框架，建立完善的基于韌性的抗震設計理論體系和應用于實際工程的設計方法。在深入研究和探索的基礎上，力爭在這些基本問題上初步達成共識，為基于韌性的抗震設計理論的設計方法的工程應用奠定堅實的理論基礎。

（2）在推進抗震韌性工程應用方面，需要研究的工作主要有6個方面：1）需要認真總結結構的震害經驗，梳理和歸納出建筑不具有韌性的原因，從中得出應該如何使建筑具有韌性。郭迅等［23］根據汶川特大地震結構破壞的調查結果認為，建筑物和各類基礎設施遭到地震破壞的原因除地質災害外，主要是建筑物的抗震防設防標準過低或設計不合理，使其抗震能力不強，將其概括為建筑結構上的“散、脆、偏、單”，這是設計上的“人為失當”?？偨Y震害經驗是結構提高抗震設計水平和抗震能力的根本途徑；2）要加強基于韌性的建筑抗震設防目標和設防標準的研究，確定城市和建筑抗震韌性的閾值和安全空間，這是開展建筑抗震韌性設計的基礎。城市和建筑抗震設防的核心內容之一是制定合理的抗震設防標準并在建設實踐中實施，設防標準的制定主要包括設防原則、設防目標、設防環(huán)境、設防參數、設防水準和設防等級的制訂等，針對基于韌性的抗震設計理論的設計方法制定設防標準是實現城市和建筑抗震韌性目標的關鍵；3）大力開展功能可恢復的建筑材料和結構新體系的研究，為提高建筑的抗震韌性提供了技術支撐。從韌性抗震設計的含義可以看出，強調結構的功能恢復是基于韌性抗震設計最顯著的特點，功能可恢復材料和結構新體系的研究是基于韌性抗震設計的基礎，也是實現韌性抗震設計保障；4）開展城市和建筑場地抗震韌性的研究，場地是城市的用地環(huán)境，是建筑的依托體，建筑的抗震韌性離不開對場地韌性的評價。從目前已有的資料看，世界各國的抗震設計規(guī)范無一不對場地的抗震設計做出規(guī)定，目前，場地抗震韌性的研究在國內外還是空白，開展場地抗震韌性的研究是基于韌性抗震設計不可回避的問題；5）針對我國地震重點監(jiān)視防御區(qū)開展城市和建筑抗震韌性的示范研究，選擇若干城市和不同的建筑按照基于韌性的抗震設計理論的設計方法進行設計，為抗震韌性設計提供工程經驗；6）加快制定有關城市和建筑抗震韌性設計的技術標準，為抗震韌性設計提供技術依據。

（3）在已有城市和建筑的抗震韌性評價方面，需要認清城市和建筑面臨的地震風險、場地條件建筑物和基礎設施的現有的狀況，科學地確定評價的指標、建立合理的評價方法和評估模型。在建立抗震韌性評價指標時，要充分考慮影響城市和建筑抗震韌性的各種因素，既要考慮城市的規(guī)劃布局、單體結構、基礎設施、場地條件和地震動強度工程因素，又要考慮城市的地震預測預報和預警能力、城市地震應急能力和應急預案的完備性、城市的社會經濟發(fā)展水平、公眾的地震科普知識水平等的非工程因素。同時，還要考慮各個因素之間的耦合關系，科學地評價城市和建筑的抗震韌性。通過已有城市和建筑的抗震韌性評價，給出提升城市和建筑抗震韌性的措施，推動城市防震減災能力和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ奶嵘?/p>

（4）在關鍵科學問題研究方面，城市和建筑抗震韌性的科學定義及其理論體系、基于抗震韌性的城市和建筑抗震設防標準、城市地震動的估計以及地震動場的時空分布與場地條件的關系、復雜地震環(huán)境下城市建筑及重大基礎設施破壞機理、城市工程系統(tǒng)間依存機理及抗震韌性耦聯(lián)機制、城市和建筑抗震韌性評價體系和評價模型、城市工程系統(tǒng)震后的功能恢復和抗震韌性提升及優(yōu)化設計方法、功能可恢復材料和結構新體系的研究等是當前城市和建筑抗震韌性研究的關鍵科學問題。

5 結語

基于韌性的抗震設計理念代表著當前結構抗震領域的前沿方向，城市和建筑抗震韌性研究作為城市韌性研究的基礎和減輕城市地震災害的重要措施備受關注，已成為國際地震工程領域和城市規(guī)劃領域研究的熱點問題之一。我國城鎮(zhèn)化進程發(fā)展迅速，地震安全問題嚴重威脅我國“新型城鎮(zhèn)化”戰(zhàn)略的實施，已成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的突出問題，提高城市、建筑、基礎設施乃至整個社會系統(tǒng)的抗震韌性是推動城市可持續(xù)發(fā)展和安全穩(wěn)定的重要途徑，這已成為國內外結構抗震、防震減災以及城市規(guī)劃等領域的共識。由于城市系統(tǒng)的復雜性和地震發(fā)生的不確定性，這一領域的若干科學問題還尚不明晰，亟待深入的研究和探索。但必須看到，城市和建筑地震安全的需求為這一領域的研究提供了廣闊的空間和巨大的動力，城市和建筑抗震韌性研究必將極大地推動結構抗震和城市防災減災工作的創(chuàng)新和發(fā)展。