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7月12日唐山5.1級(jí)地震破壞力分析結(jié)果與實(shí)際震害對比

轉(zhuǎn)載：陸新征課題組　 2020/7/15 22:03:00　 684

內(nèi)容簡介：一、地震情況簡介據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)正式測定，7月12日6時(shí)38分在河北唐山市古冶區(qū)發(fā)生5.1級(jí)地震，震源深度10千米，震中位于北緯39.78度，東經(jīng)118.44度。RED-ACT系統(tǒng)在當(dāng)日7點(diǎn)50分完成了本次地震的破壞力分析，如圖1所示。圖1地震后RED-ACT發(fā)布的破壞力分析報(bào)告詳見：RED-ACT: 7月12日唐山5.1級(jí)地震破壞力分析二、實(shí)際建筑震害情況據(jù)唐山市應(yīng)急管理局報(bào)告[1]，震中及周邊地......

一、地震情況簡介

據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)正式測定，7月12日6時(shí)38分在河北唐山市古冶區(qū)發(fā)生5.1級(jí)地震，震源深度10千米，震中位于北緯39.78度，東經(jīng)118.44度。RED-ACT系統(tǒng)在當(dāng)日7點(diǎn)50分完成了本次地震的破壞力分析，如圖1所示。

圖1地震后RED-ACT發(fā)布的破壞力分析報(bào)告

詳見：RED-ACT: 7月12日唐山5.1級(jí)地震破壞力分析

二、實(shí)際建筑震害情況

據(jù)唐山市應(yīng)急管理局報(bào)告[1]，震中及周邊地區(qū)300平方公里范圍內(nèi)無人員傷亡，個(gè)別老舊房屋有輕微裂縫，群眾生產(chǎn)生活秩序穩(wěn)定。據(jù)津云新聞報(bào)道[2]，震中唐山市古冶區(qū)當(dāng)?shù)貥欠炕緹o礙，部分平房出現(xiàn)了墻面開裂、院墻倒塌的情況，如圖2(a)所示。據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)速報(bào)微博發(fā)布[3]，震中附近出現(xiàn)墻體開裂，墻磚脫落，物品掉落的現(xiàn)象，如圖2(b)和圖2(c)所示。

(a) 墻面開裂(b) 墻磚脫落(c) 物品掉落

圖2 災(zāi)區(qū)震害情況

此外，據(jù)河北省地震局7月14日晚的正式報(bào)告[4]，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，本次地震最高烈度為5度，總面積約為437平方千米，如圖3所示。地震烈度為5度具體指：門窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落，個(gè)別房屋墻體抹灰出現(xiàn)細(xì)微裂縫，懸掛物大幅度晃動(dòng)，不穩(wěn)定器物搖擺。

圖3 20200712唐山5.1級(jí)地震烈度分布圖

本次地震的震級(jí)5.1級(jí)雖然達(dá)到了經(jīng)驗(yàn)里“破壞性地震一般大于5級(jí)”的標(biāo)準(zhǔn)，但是實(shí)際上基本沒有造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞，只造成了輕微的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞和經(jīng)濟(jì)損失。因此，通過震級(jí)大小來估計(jì)地震損失，其準(zhǔn)確性有較大的不確定性。然而，地震剛剛發(fā)生時(shí)，由于情況不明還是引起了一定范圍的慌張，網(wǎng)絡(luò)上甚至出現(xiàn)了道路破壞嚴(yán)重的謠言[5]，亟需一些手段來進(jìn)行快速準(zhǔn)確的震害評估。實(shí)地調(diào)查的方式雖然準(zhǔn)確，但是耗時(shí)較久，即使本次地震造成的破壞很小，實(shí)地調(diào)查也花費(fèi)了兩天多的時(shí)間。下面介紹的兩種震損評估方法都能夠在震后較短時(shí)間（一兩個(gè)小時(shí)）內(nèi)，給出可供參考的信息。

(1) 儀器烈度和PGA

強(qiáng)震觀測利用儀器來觀測地震時(shí)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)記錄，能為震害的分析與評估提供定量的數(shù)據(jù)。由于地震記錄是一個(gè)隨著時(shí)間不斷變化結(jié)果，所以，目前大多采用地震記錄的峰值來表征一個(gè)地震的強(qiáng)弱。比如，現(xiàn)在地震記錄中最常用的峰值就是峰值加速度PGA或者峰值速度PGV。我國也給出了根據(jù)峰值數(shù)據(jù)確定儀器烈度的方法。

圖4為中國地震臺(tái)網(wǎng)中心在震后快速自動(dòng)生成的儀器烈度圖。其中，最高儀器烈度為6.1度，其余臺(tái)站均低于6度。表1給出了4個(gè)典型臺(tái)站的儀器烈度和三向PGA，圖5給出了對應(yīng)臺(tái)站的反應(yīng)譜，臺(tái)站的大致位置標(biāo)注于圖3中。典型臺(tái)站的儀器烈度均接近6度，說明本次地震會(huì)對這些臺(tái)站周圍的建筑造成一定破壞。對比圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)，5度區(qū)內(nèi)的臺(tái)站儀器烈度基本上都在5.5度以上，說明儀器烈度能夠?yàn)檎鸷υu估提供合理參考。

圖4 儀器烈度圖

表1 儀器烈度與三向PGA

(a) HEB0063

(b) HEB0062

(d) HEB0005

圖5 典型臺(tái)站反應(yīng)譜

所以，通過震級(jí)大小來估計(jì)地震損失，其準(zhǔn)確性有較大的不確定性。在具備了密集臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測條件的今天，其局限性已經(jīng)越來越明顯。隨著傳感器價(jià)格的下降和通訊技術(shù)的提升，發(fā)展基于密集強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)的震害評估手段顯然是未來的發(fā)展趨勢。

(2) RED-ACT系統(tǒng)

實(shí)測的儀器烈度雖然比通過震級(jí)來估算地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)步了不少，但是它畢竟把一個(gè)復(fù)雜的地面運(yùn)動(dòng)過程簡化成了一個(gè)峰值。因此，在某些情況下峰值可能就不能很好的反映世界的真實(shí)情況。而彈塑性時(shí)程分析把完整的時(shí)程記錄輸入到對象結(jié)構(gòu)中，可以更好的考慮地震動(dòng)的時(shí)域、頻域各特性以及建筑的抗震能力。

利用密布強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)在震后獲取的實(shí)時(shí)地震動(dòng)信息，再結(jié)合城市抗震彈塑性分析，就可以得到地震發(fā)生后不同地點(diǎn)的建筑破壞情況。本次地震RED-ACT給出的分析結(jié)果為：震中附近臺(tái)站的震損主要是“輕微破壞”或“完好”，只有一個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)“中等破壞”，較遠(yuǎn)處臺(tái)站主要是“完好”，如圖6所示。

圖6 RED-ACT破壞力分布圖

除了區(qū)域的破壞力分布之外，RED-ACT系統(tǒng)還能給出典型單體的破壞情況。將位于5度區(qū)的HEB0063臺(tái)站和HEB0062臺(tái)站的實(shí)測地震動(dòng)輸入如圖7所示的單層未設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)中，得到的破壞狀態(tài)分別是“中度破壞”和“輕微破壞”，嚴(yán)重程度明顯不同。而兩個(gè)臺(tái)站的儀器烈度分別是6.1度和5.9度，相差很小。圖7這樣的單層未設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)是我國農(nóng)村常見的結(jié)構(gòu)類型，采用RED-ACT能夠比儀器烈度更好地區(qū)分震害的嚴(yán)重程度。

圖7 單層三開間農(nóng)村住宅磚木結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

三、實(shí)際加速度感受情況

根據(jù)河北省地震局微博發(fā)布的消息[6]，本次地震造成河北唐山市中心震感強(qiáng)烈，天津、河北承德各縣區(qū)震感明顯，北京，河北廊坊、滄州，內(nèi)蒙古赤峰、錫林郭勒盟、烏蘭察布與河北臨近地區(qū)，遼寧葫蘆島等地有震感。根據(jù)以上信息繪制了圖8，圖中紅點(diǎn)為震中，紫點(diǎn)為有震感地區(qū)的大體位置。

圖8 有震感地區(qū)的大體位置示意圖