隨著采集和傳感儀器的飛速進(jìn)步，在地震后我們已經(jīng)可以獲得大量的震中附近強(qiáng)震記錄，從而為定量分析不同地震的破壞力，揭示地震破壞機(jī)理提供了至關(guān)重要的資料。2月6日拿到兩次7.8級(jí)地震動(dòng)已經(jīng)是半夜了，直接啟動(dòng)RED-ACT程序分析了一下拿到的地震動(dòng)，然后居然就看到了此前極少看到的恐怖結(jié)果（表1）。
表1第一次7.8級(jí)地震典型建筑和橋梁分析結(jié)果
在3138臺(tái)站地震動(dòng)輸入下，居然所有的分析案例都是”毀壞“，于是趕緊把這幾個(gè)地震動(dòng)的反應(yīng)譜繪制出來(lái)，如圖1所示。
圖1第一次7.8級(jí)地震典型臺(tái)站反應(yīng)譜
從圖1中可以看出，這次土耳其地震，提供了從短周期（4614臺(tái)站）、中周期（3138臺(tái)站）到長(zhǎng)周期（3123臺(tái)站）的全頻段覆蓋。特別值得一提的是，圖1中的紅線是中國(guó)規(guī)范9度罕遇的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜。熟悉地震工程的讀者都知道，9度罕遇是中國(guó)抗震設(shè)計(jì)的最高標(biāo)準(zhǔn)，只有極個(gè)別地區(qū)或工程達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，而這次土耳其地震實(shí)際發(fā)生的地震動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了這個(gè)最高標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)地震動(dòng)破壞力之強(qiáng)大。一、土耳其建筑和城區(qū)震損分析那土耳其的建筑能扛得住這么大的地震動(dòng)么？正好我們課題組此前和土耳其方面合作開(kāi)展過(guò)土耳其伊斯坦布爾城區(qū)的區(qū)域震害研究，詳見(jiàn)：新論文 | 傳感器質(zhì)量和密度對(duì)震后快速評(píng)估影響的成本效益分析(A cost-benefit analysis of sensor quality and spatial density for rapid regional post-event seismic damage assessment: Application to Istanbul,Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2022)新論文 | 強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)密度對(duì)震害評(píng)估的影響(Influence of sensor density on seismic damage assessment: a case study for Istanbul,Bulletin of the Seismological Society of America, 2022)有相應(yīng)的土耳其單體和區(qū)域建筑模型（圖2）。我們就把實(shí)測(cè)的地震動(dòng)輸入土耳其的典型單體和城區(qū)建筑，看看破壞情況。
圖2 土耳其伊斯坦布爾的單體建筑和區(qū)域建筑模型
首先看看單體建筑的破壞情況，我們分析了3個(gè)土耳其多/高層鋼筋混凝土框架的模型（分別為2層、5層、13層）在3123臺(tái)站記錄下的響應(yīng)，結(jié)果不出預(yù)料，3個(gè)框架都非常干脆的垮了（圖3）。所以，土耳其的建筑看來(lái)是很難抵御本次地震震中附近的強(qiáng)烈地面運(yùn)動(dòng)的。
圖3土耳其多/高層框架在3123臺(tái)站記錄下的響應(yīng)
進(jìn)一步，我們采用城市抗震彈塑性分析方法，來(lái)研究不同臺(tái)站地震記錄對(duì)區(qū)域建筑的震害作用。由于我們沒(méi)有震中附近地區(qū)的建筑數(shù)據(jù)，所以我們暫時(shí)用圖2中伊斯坦布爾的區(qū)域建筑數(shù)據(jù)來(lái)代替。我們將第一次7.8級(jí)地震的地震動(dòng)數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)域模型，由城市抗震彈塑性分析方法得到的震中附近建筑震害如圖4、圖5所示。圖中，紅色圓點(diǎn)為第一次7.8級(jí)地震的震中，藍(lán)色圓點(diǎn)為第二次7.8級(jí)地震的震中。
圖4 第一次7.8級(jí)地震記錄下區(qū)域建筑震害分布
圖5 局部放大后第一次7.8級(jí)地震記錄下區(qū)域建筑震害分布
從圖4、5可見(jiàn)，在地圖南側(cè)的震害是非常嚴(yán)重的，大部分建筑都進(jìn)入了倒塌或者嚴(yán)重破壞的狀態(tài)（紅色或橙色）。這里肯定有讀者會(huì)問(wèn)：圖4只是一次7.8級(jí)地震引起的破壞，北側(cè)藍(lán)點(diǎn)（第二次7.8級(jí)地震震中）附近在第二次7.8級(jí)地震后肯定會(huì)遭到很嚴(yán)重的破壞??！確實(shí)，第二次7.8級(jí)地震發(fā)生后，建筑震害肯定會(huì)進(jìn)一步的變化。但是這種破壞肯定和直接遭受一次7.8級(jí)地震作用的結(jié)果不一樣。因?yàn)榈谝淮蔚卣鹨呀?jīng)引起了破壞，第二次地震再來(lái)，建筑的破壞會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，而兩次地震疊加會(huì)使得問(wèn)題更加復(fù)雜。那兩次地震疊加后的區(qū)域建筑震害該怎么分析呢？不急，我們有專門(mén)研究，請(qǐng)聽(tīng)下回分解。今天我們只討論第一次7.8級(jí)地震的影響。
二、中國(guó)建筑震損分析
那中國(guó)的建筑有可能頂住這次地震的地面運(yùn)動(dòng)么？正好課題組此前積累了不少建筑分析模型，于是我們就把這次土耳其地震的地震動(dòng)輸入進(jìn)去分析了一下。(1) 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)華東院、北京院曾經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)7層鋼筋混凝土框架，設(shè)計(jì)條件為8度設(shè)防，三類場(chǎng)地，用于中美抗震規(guī)范設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)比（圖6）。我們課題組張弛同學(xué)建立了其非線性有限元模型，結(jié)構(gòu)一階周期約為1.3-1.4s。
圖6 中國(guó)規(guī)范8度7層鋼筋混凝土框架
我們將3123臺(tái)站地震動(dòng)記錄輸入該框架，得到結(jié)構(gòu)的倒塌過(guò)程如圖7所示。
圖7中國(guó)規(guī)范8度7層鋼筋混凝土框架在3123臺(tái)站地震動(dòng)記錄輸入下的倒塌過(guò)程
(2) 鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)中國(guó)建筑科學(xué)研究院設(shè)計(jì)了一棟高度166m、37層的鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)，首層層高12.9m，其余層4.2m，平面尺寸50.2mx48.6m，核心筒尺寸21.8mx20m。按8度、三類場(chǎng)地設(shè)計(jì)，用于中美抗震規(guī)范設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)比（圖8）。我們課題組張弛同學(xué)建立了其非線性有限元模型，結(jié)構(gòu)一階周期約為5.9s。
圖8中國(guó)規(guī)范8度37層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)
我們將3123臺(tái)站地震動(dòng)記錄輸入該框架，得到結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程如圖9所示。
圖9中國(guó)規(guī)范8度37層鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)在3123臺(tái)站地震動(dòng)記錄輸入下的倒塌過(guò)程
該鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)在地震下劇烈振動(dòng)，中部支撐（普通矩形鋼管支撐，非BRB）發(fā)生受壓屈曲和破壞，最后整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞（圖10）。
圖11中國(guó)規(guī)范8度6層鋼框架結(jié)構(gòu)
三、小結(jié)
本次土耳其地震，第一次7.8級(jí)地震引起的地震動(dòng)就具有恐怖的破壞力，其震中附近地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)超中國(guó)規(guī)范最高設(shè)防水平的要求。即便是按照中國(guó)規(guī)范8度設(shè)防設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在本次地震下也很可能會(huì)發(fā)生倒塌或發(fā)生遠(yuǎn)超規(guī)范限值的嚴(yán)重變形。自2008年汶川地震后，超設(shè)防水準(zhǔn)地震抗倒塌的研究熱度逐年降低。而近幾次國(guó)外強(qiáng)震都再次提醒我們，現(xiàn)階段人類對(duì)地震的認(rèn)識(shí)還非常有限，發(fā)生遠(yuǎn)超設(shè)防罕遇地震水平的極端地震作用的風(fēng)險(xiǎn)客觀存在。在此我們特向周建龍大師等專家表示誠(chéng)摯的謝意，感謝他們?cè)诰幹浦袊?guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)T/CECA 20024-2022》中，支持我們撰寫(xiě)了“結(jié)構(gòu)防地震倒塌性能設(shè)計(jì)”一章，為抗地震倒塌設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。但現(xiàn)階段抗地震倒塌的研究和工程實(shí)踐還遠(yuǎn)不能滿足需求，還需要學(xué)術(shù)界、工程界繼續(xù)關(guān)注和推動(dòng)。
