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2月6日土耳其地震序列型地震破壞力分析

轉(zhuǎn)載：陸新征課題組　 2023/2/9 6:30:00　 698

內(nèi)容簡(jiǎn)介：本次土耳其地震為典型的序列型地震，遭受了兩次以上強(qiáng)烈地震的破壞作用，序列型地震作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)更為復(fù)雜，它與單次地震作用有很大差別，也不等于兩次地震震害的簡(jiǎn)單求和。本次地震為我們分析序列型地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞影響提供了寶貴的分析數(shù)據(jù)，為此我們開展了本次土耳其序列型地震破壞力分析的工作。01序列型地震動(dòng)據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定，北京時(shí)間2月6日9時(shí)17分（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月6日4時(shí)17分）在土耳其發(fā)生7.8級(jí)地......

本次土耳其地震為典型的序列型地震，遭受了兩次以上強(qiáng)烈地震的破壞作用，序列型地震作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)更為復(fù)雜，它與單次地震作用有很大差別，也不等于兩次地震震害的簡(jiǎn)單求和。本次地震為我們分析序列型地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞影響提供了寶貴的分析數(shù)據(jù)，為此我們開展了本次土耳其序列型地震破壞力分析的工作。

序列型地震動(dòng)

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定，北京時(shí)間2月6日9時(shí)17分（當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月6日4時(shí)17分）在土耳其發(fā)生7.8級(jí)地震，震源深度20千米，震中位于北緯37.15度，東經(jīng)36.95度。隨后，在18時(shí)24分時(shí)發(fā)生7.8級(jí)地震，震源深度20千米，震中位于北緯38.00度，東經(jīng)37.15度。為了便于后面討論，我們稱第一次7.8級(jí)地震為7.8A；第二次7.8級(jí)地震為7.8B。

為此我們根據(jù)兩次地震所獲取的強(qiáng)震動(dòng)記錄選取了幾個(gè)典型臺(tái)站的序列型地震動(dòng)，臺(tái)站信息如表1所示，典型臺(tái)站序列型地震動(dòng)如圖1所示（刪去了兩次大地震記錄中間的值）。

圖13802臺(tái)站的序列型地震動(dòng)

對(duì)單體建筑的影響

選取的分析結(jié)構(gòu)為典型三層混凝土框架結(jié)構(gòu)，如圖2所示。對(duì)M7.8A、M7.8B和序列型地震作用下的破壞力進(jìn)行了分析，層間位移角如圖 3和圖4所示。其中，MS-AS表示序列型地震動(dòng)（即M7.8A+M7.8B）輸入，MS代表M7.8A單獨(dú)輸入，AS表示M7.8B單獨(dú)輸入。

圖2 三層框架結(jié)構(gòu)立面圖（感謝中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院王奇教授級(jí)高工提供模型）

圖 3 6度設(shè)防框架層間位移角

圖 4 7度設(shè)防框架層間位移角

從圖3和圖4中可以看出，序列型地震作用下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)更為復(fù)雜，例如，對(duì)于臺(tái)站3802而言，序列地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)大于M7.8A和M7.8B分別作用下的響應(yīng)，因?yàn)樵谝淮?.8級(jí)地震的作用下，結(jié)構(gòu)已經(jīng)是受損狀態(tài)，再來一個(gè)7.8級(jí)地震，結(jié)構(gòu)的損傷會(huì)進(jìn)一步加大。這說明多次地震的作用會(huì)進(jìn)一步增大結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，需要在結(jié)構(gòu)的分析中予以考慮，但是損傷增大的幅度很復(fù)雜，不是兩次損傷的簡(jiǎn)單相加。需要通過科學(xué)的計(jì)算才能得到。這也進(jìn)一步體現(xiàn)了采用時(shí)程分析的優(yōu)勢(shì)，即可以考慮序列型地震的作用。

對(duì)區(qū)域建筑的影響

除了對(duì)單體結(jié)構(gòu)的分析，城市抗震彈塑性分析方法還適用于區(qū)域建筑的序列型地震的作用分析。關(guān)于單體建筑的序列型地震震害研究已經(jīng)開展了很多了。而對(duì)于城市防震減災(zāi)非常關(guān)鍵的區(qū)域震害預(yù)測(cè)而言，序列型地震區(qū)域震害研究還很少。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的城市區(qū)域震害預(yù)測(cè)大多是基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)方法。由于地震是偶發(fā)災(zāi)害，收集足夠的主震震害數(shù)據(jù)就已經(jīng)非常不容易了，考慮到序列型地震的眾多可能性組合，基于經(jīng)驗(yàn)的預(yù)測(cè)方法來完成城市區(qū)域的序列型地震震害預(yù)測(cè)就面臨更大的數(shù)據(jù)不足的困難。

而城市抗震彈塑性分析為克服上述問題提供了一個(gè)非常好的解決辦法。與傳統(tǒng)方法不同，城市抗震彈塑性分析方法，不是基于經(jīng)驗(yàn)的預(yù)測(cè)方法，而是基于物理模型(Physics-based)的方法。城市抗震彈塑性分析基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本原理，每一個(gè)震害預(yù)測(cè)結(jié)果，都是根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)真正“算”出來的。關(guān)于主余震作用下區(qū)域建筑震害預(yù)測(cè)方法的介紹詳見：新論文：主余震作用下區(qū)域建筑震害預(yù)測(cè)方法(Regional seismic-damage prediction of buildings under mainshock-aftershock sequence, Frontiers of Engineering Management, 2020)。

我們將序列地震動(dòng)、以及M7.8A和M7.8B單次地震記錄分別輸入的區(qū)域建筑群模型中，由于缺少當(dāng)?shù)亟ㄖ傩詳?shù)據(jù)，選用的區(qū)域建筑數(shù)據(jù)為伊斯坦布爾的區(qū)域建筑數(shù)據(jù)，可以得到如圖 5所示的結(jié)果。

圖 5 區(qū)域建筑破壞情況

從圖中可以看出，序列型地震作用下區(qū)域建筑的震害情況更為復(fù)雜，對(duì)于某些臺(tái)站（如右上角的4412臺(tái)站），序列地震動(dòng)作用下建筑破壞比例大于M7.8A和M7.8B兩次地震單獨(dú)作用下的破壞情況（表2），這說明序列型地震的發(fā)生會(huì)進(jìn)一步增加建筑的破壞。但破壞程度同樣不是兩次地震的簡(jiǎn)單相加，而城市抗震彈塑性分析方法是科學(xué)預(yù)測(cè)區(qū)域建筑在序列型地震作用下震害的有效方法。

圖6給出了區(qū)域建筑群中一典型RC框架結(jié)構(gòu)在該臺(tái)站處序列型地震以及兩次7.8級(jí)地震單獨(dú)作用下的層間滯回結(jié)果，從圖6中可以清楚地看出序列地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)的損傷累積。而城市抗震彈塑性分析方法則能很好地考慮序列型地震的影響，可以考慮建筑在多次地震作用下的累積損傷效應(yīng)，可以為序列型地震下建筑震害評(píng)估提供參考。

圖 6 典型建筑層間滯回對(duì)比